ES2226452T3 - Catalizadores para la obtencion de masas reticulables en frio o en caliente. - Google Patents
Catalizadores para la obtencion de masas reticulables en frio o en caliente.Info
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Abstract
Masas reticulables en frío o en caliente, que contienen polímeros que contienen grupos hidroxilo primarios y/o secundarios, a base de 1, 3-butadieno junto a polímeros que portan grupos de ácidos carboxílicos a base de 1, 3-butadieno así como aditivos usuales, que no catalizan la reticulación, caracterizadas porque contienen sales de metales alcalinos de ácidos carboxílicos de cadena lineal o de cadena ramificada, saturados, mono o poliinsaturados, alifáticos y/o aromáticos, de origen natural y/o sintético, a modo de catalizadores.
Description
Catalizadores para la obtención de masas
reticulables en frío o en caliente.
La invención se refiere a catalizadores para la
obtención de masas reticulables en frío o en caliente.
Se conocen masas reticulables en frío y en
caliente por el estado de la técnica así como su empleo a modo de
masas para el sellado de juntas, pegamentos, masillas y masas para
emplastecer. Usualmente las masas para las finalidades de aplicación
indicadas están constituidas por una combinación de aglutinantes
funcionalizados, reticulantes y catalizador para la aceleración de
la reacción de reticulación. Adicionalmente pueden añadirse también
agentes modificadores, tales como cargas, plastificantes, colorantes
y similares.
Se conocen, por ejemplo, polímeros terminados en
grupos hidroxilo, que se reticulan con diisocianatos a modo de
agentes reticulantes y con un catalizador usual. Alternativamente
puede emplearse también un silicato de tetraalquilo a modo de agente
reticulante, empleándose entonces el octoato de estaño (II) como
catalizador (US-A-3 624 014).
La publicación EP 0 356 715 B1 se refiere a
mezclas de caucho líquidas o que pueden ser esparcidas,
vulcanizables a base de varios polímeros, entre los cuales al menos
uno está olefínicamente insaturado, caracterizadas porque
contienen
- -
- desde 30 hasta 70 partes en peso de un polímero A con, en promedio, al menos 2 grupos hidroxilo por macromolécula,
- -
- de 70 a 30 partes en peso de un polímero B, compatible con A con, en promedio, al menos 2 grupos carboxílicos y/o de anhídrido de ácido carboxílico o al menos un grupo de ácido carboxílico y un grupo de anhídrido de ácido carboxílico por molécula,
- -
- de 10 a 120 partes en peso de agentes auxiliares para la vulcanización y, en caso deseado, cargas y/o productos auxiliares y
- -
- en caso deseado desde 0,1 hasta 5 partes en peso de catalizadores para la esterificación,
siendo vulcanizable al menos uno de
los polímero A o B bajo condiciones usuales de reacción, a
temperaturas elevadas, por medio de sus dobles enlaces olefínicos y
derivándose únicamente uno de los componentes A o B de un poliedieno
vulcanizable, representando el otro una poliamida, un poliéster o un
copolímero, compatible con el anterior, respectivamente con grupos
OH y/o de ácido carboxílico o de anhídrido de ácido carboxílico, o
los polímeros A y B se derivan de polidienos o de sus
copolímeros.
En la publicación EP 0 181 441 A1 se describe una
masa reticulable en caliente así como un procedimiento para la
obtención de masas reticulables en frío, que está constituida por
una combinación de dos aglutinantes funcionalizados, cuya
reticulación en frío se provoca mediante la adición de un
catalizador. El aglutinante I está constituido por un polímero a
base de un homo-butadieno, que se ha funcionalizado,
de manera adecuada, con grupos hidroxilo. El aglutinante II es,
igualmente, un polímero a base de un homo- o de un
co-butadieno, que está dotado, por ejemplo, con
grupos de anhídrido del ácido succínico. Los polímeros pueden
modificarse de muchas maneras. Para la reacción de reticulación,
propiamente dicha, es significativa sin embargo solo la reacción de
los grupos hidroxilo con los grupos de anhídrido de ácido. Todas las
otras modificaciones sirven en el sentido amplio de la palabra para
la modificación de las propiedades del producto.
La publicación EP 0 181 441 A1 enseña que puede
catalizarse la reticulación en frío de tales masas, preferentemente,
mediante catalizadores nitrogenados o ácidos sulfónicos.
Como catalizadores nitrogenados se han descrito,
por ejemplo: piridina, N-metilimidazol,
3-amino-2,4-dimetilpentano,
di-(2-etilhexil)amina. Como ejemplo de ácidos
sulfónicos adecuados se citará el ácido
p-toluenosulfónico.
Las masas anteriormente indicadas encuentran
aplicación, entre otras cosas, en los pegamentos termoendurecibles
para piezas metálicas o para piezas de construcción, que se someten
en el transcurso de su elaboración además a etapas de tratamientos
térmicos. Los catalizadores según el estado de la técnica presentan
inconveniente para éstas finalidades de aplicación. Cuando deban
pegarse con tales masas piezas metálicas, el propio ácido sulfónico
en cantidades catalíticas conduce a una mayor velocidad de corrosión
sobre los puntos reticulados y, de éste modo, a una menor
estabilidad. Mediante el empleo de aminas puede paliarse ciertamente
éste inconveniente. Sin embargo, si en el desarrollo ulterior de la
elaboración es necesario un tratamiento térmico, las aminas también
presentan inconvenientes. A las cantidades necesarias para la
reticulación en frío (aproximadamente 1% referido a la cantidad
total de aglutinante) se produce, a temperatura elevada, una
evaporación de compuestos volátiles de amina y, por éste motivo se
produce una considerable agresión por olor durante la
transformación.
La tarea de la presente invención consiste en
poner a disposición masas con un catalizador, que disponga de una
actividad catalítica similar a la de los compuestos ya conocidos,
pero que, sin embargo, no sea corrosivo frente a las piezas
metálicas y que no conduzca a una agresión por olor durante la
aplicación.
La tarea anteriormente indicada se resuelve por
medio de masas reticulables en frío o en caliente, que contienen
polímeros, que portan grupos hidroxilo primarios y/o secundarios, a
base de 1,3-butadieno además de polímeros que portan
grupos de ácido carboxílico a base de
1,3-polibutadieno y aditivos usuales, que no
catalizan la reticulación, y catalizadores adicionales para la
reticulación de éstas masas, a base de sales de metales alcalinos de
ácidos carboxílicos de cadena lineal o de cadena ramificada,
saturados, mono o poliinsaturados, alifáticos y/o aromáticos, de
origen natural y/o sintético.
El punto de partida para resolver la tarea
planteada era el razonamiento de que los carboxilatos podrían ser
substancias adecuadas para la catálisis de la reacción entre una
función anhídrido y una función alcohol, puesto que su efecto
catalítico es conocido en el caso de las reacciones de
esterificación. Por regla general se llevan a cabo las reacciones de
esterificación a temperaturas por encima de la temperatura ambiente,
que pueden estar comprendidas desde aproximadamente 80ºC hasta 280ºC
según el tipo del éster. Sin embargo, no se conoce una catálisis a
temperatura ambiente.
Son adecuadas todas las sales alcalinas de los
ácidos carboxílicos alifáticos, aromáticos, de origen natural o
sintético, quedando incluidos respectivamente los compuestos alquil-
y/o arilsubstituidos así como sus mezclas. Son especialmente
preferentes aquellas sales, que sean compatibles con la matriz del
polímero y que puedan ser incorporadas de manera homogénea, lo cual
ocurre especialmente en el caso de los ésteres alifáticos de los
ácidos carboxílicos con longitudes de cadena desde 3 hasta 22 átomos
de carbono. En tanto en cuanto sea necesario, podrán emplearse las
sales, también, en forma de solución en un disolvente inerte. Los
compuestos de éste tipo se comportan como no corrosivos frente a los
metales usuales y a sus aleaciones. Además están ampliamente exentos
de olor y tienen una volatilidad tan baja, que no conducen a una
desprendimiento por evaporación del polímero, de olor intenso, bajo
el efecto del calentamiento.
Cuando se recubren chapas de ensayo, de acero
normal, con una masa constituida por masas reticuladas con
carboxilatos alcalinos y si se almacenan a 80ºC bajo el efecto de la
humedad del aire durante varias horas, no puede detectarse una
agresión por olor ni una corrosión inicial de la chapa, como se
observa por ejemplo en el caso del efecto catalítico de los ácidos
libres.
La actividad catalítica de la reacción de
reticulación a temperatura ambiente entre el polímero
hidroxifuncional y el polímero funcionalizado con anhídrido de
ácido, puede regularse mediante la concentración empleada del
carboxilato alcalino. Para el tiempo de transformación pretendido
de, aproximadamente, 1 hora hasta la formación de una masa que ya no
sea esparcible, no pegajosa sobre la superficie, es suficiente una
concentración desde 0,5 hasta 2,0 partes por cada 100 partes de
mezcla polímera, preferentemente desde 0,7 hasta 1,5 partes. Los
ácidos sulfónicos o las aminas, conocidos por el estado de la
técnica, se emplearán igualmente en una concentración de
aproximadamente 1 parte sobre 100 partes de la mezcla polímera para
conseguir el mismo cuadro de propiedades.
La idoneidad de los carboxilatos alcalinos para
el empleo según la invención es tanto más sorprendente cuanto que
los carboxilatos comparables de iones metálicos polivalentes, tal
como por ejemplo del zinc, del calcio o del bismuto, no presentan
una actividad catalítica suficiente a temperatura ambiente.
Los ejemplos siguientes demuestran con mayor
detalle es efecto según la invención de los carboxilatos alcalinos
en comparación con otras substancias.
Se mezclan íntimamente en un vasito de papel
recubierto, por medio de discos mezcladores, en el transcurso de 2
minutos, a temperatura ambiente:
- 50,0 g
- de aducto de ácido maleico de un 1,4-cis polibutadieno, de bajo peso molecular, con un peso molecular medio desde 1.800 hasta 2.400 y con un índice de acidez de 80 hasta 95 mg de KOH/g con
- 50,0 g
- de polibutadienol con un índice de OH de 0,83 meq/g y
- 1,0 g
- de 2-etilhexanoato de potasio, disuelto en dietilenglicoldimetiléter.
La mezcla se vierte sobre un substrato y se
ensaya en cuanto a su endurecimiento a 20ºC al cabo de una hora.
Al cabo de una hora, la masa presenta las
siguientes propiedades:
superficie exenta de pegajosidad,
no presenta aptitud al esparcido,
no forma hebras.
Ejemplos 2 a
6
De manera análoga a la del ejemplo 1, se
mezclaron:
- 50,0 g
- de aducto del ácido maleico del 1,4-cis polibutadieno,
- 50,0 g
- de polibutadienol y
- 1,0 g
- de catalizador (según la tabla 1).
Los resultados se han fijado en la tabla 1.
Ejemplos comparativos 1 a
6
De manera análoga a la del ejemplo 1 se modifican
los catalizadores. Los resultados están fijados en la tabla 2:
Claims (4)
1. Masas reticulables en frío o en caliente, que
contienen polímeros que contienen grupos hidroxilo primarios y/o
secundarios, a base de 1,3-butadieno junto a
polímeros que portan grupos de ácidos carboxílicos a base de
1,3-butadieno así como aditivos usuales, que no
catalizan la reticulación, caracterizadas porque contienen
sales de metales alcalinos de ácidos carboxílicos de cadena lineal o
de cadena ramificada, saturados, mono o poliinsaturados, alifáticos
y/o aromáticos, de origen natural y/o sintético, a modo de
catalizadores.
2. Masas según la reivindicación 1,
caracterizadas porque los cationes de los metales alcalinos
de las sales de los metales alcalinos se eligen entre sodio o
potasio.
3. Masas según la reivindicación 1,
caracterizadas porque los restos carboxilatos de las sales de
metal alcalino de los ácidos carboxílicos presentan de 3 hasta 22
átomos de carbono.
4. Masas según las reivindicaciones 1 a 3, que
contienen desde 0,5 hasta 2,0 partes en peso, especialmente desde
0,7 hasta 1,5 partes en peso de catalizador por 100 partes de mezcla
polímera.
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