ES2325174T3 - Endurecedor para masas de revestimiento (iii). - Google Patents
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Abstract
Endurecedor para sistemas de resina epoxi a base de agua, asimismo, estos endurecedores se obtienen haciendo reaccionar una mezcla de (A) al menos un óxido de polialquileno epoxidado, seleccionado del grupo de los óxidos de polietileno epoxidados, de los óxidos de polipropileno epoxidados y de los óxidos de polietileno-propileno, (B) al menos un compuesto hidroxilado aromático epoxidado, seleccionado del grupo de los epóxidos bisfenol- A y de los epóxidos bisfenol-F y (C) al menos un compuesto hidroxilado aromático, seleccionado del grupo bisfenol A y bisfenol F, obteniendo un primer producto intermedio (Z1), este producto intermedio (Z1) se hace reaccionar posteriormente con una poliamina (E), asimismo, esta poliamina contiene, al menos, dos grupos amino primarios por molécula, obteniendo un segundo producto intermedio (Z2), y este producto intermedio (Z2) finalmente se hace reaccionar con, al menos, un compuesto (F), con la condición de que los compuestos (F) se seleccionen del grupo -de los compuestos epoxi monofuncionales con un grupo epoxi terminal y una cadena de carbono lineal o ramificada con una longitud de 4 a 20 átomos de C y - de éteres de glicidilo de hidrocarburos alifáticos y aromáticos, y con la condición suplementaria de que hacer reaccionar, al menos, 1% y como máximo, 99% de los grupos amino primarios presentes en el producto intermedio (Z2).
Description
Endurecedor para masas de revestimiento
(III).
La presente invención comprende masas de
revestimiento con una tendencia reducida al encogimiento. Estas
masas de revestimiento se pueden obtener haciendo reaccionar
resinas epoxi y endurecedores especiales acordes a la invención,
asimismo, estos endurecedores se pueden obtener haciendo reaccionar
una mezcla de un óxido de polialquileno epoxidado, un compuesto
hidroxilado aromático epoxidado y un compuesto hidroxilado aromático
obteniendo un primer producto intermedio, este producto intermedio
se hace reaccionar, posteriormente con una poliamina, obteniendo un
segundo producto intermedio, finalmente, éste se hace reaccionar con
un compuesto epoxi especial.
\vskip1.000000\baselineskip
La memoria
US-A-4 608 405 describe
endurecedores para resinas epoxi. Estos endurecedores se obtienen
del siguiente modo: Se hace reaccionar un primer compuesto
intermedio, un compuesto diepoxi (a), que se obtiene haciendo
reaccionar éteres de diglicido de bifenoles, éteres de diglicido de
poliéteres dihidroxi alifáticos y bifenoles con una poliamina (b)
que contiene un grupo amino primario, obteniende un segundo
compuesto intermedio, asimismo rige la condición de que
prácticament todos los grupos epoxi contenidos en (a) se hacen
reaccionar prácticamente de manera cuantitativa con la poliamina
(b). Posteriormente, se hace reaccionar el segundo compuesto
intermedio obtenido con un compuesto (c) del grupo de los
monoepóxidos o ácidos monocarboxílicos, asimismo, rige la condición
de que, al menos todos los grupos amino primarios de la poliamina
(b) se hagan reaccionar con los compuestos (c), de ese modo se
obtiene un tercer compuesto intermedio que finalmente es convertido
en un compuesto iónico agregando un ácido volátil, como ácido
fórmico, ácido acético o ácido propiónico. El último compuesto
iónico mencionado es el endurecedor para sistemas de resinas epoxi
a base de agua acorde a la memoria de
US-A-4 608 405.
La memoria WO 93/21250 describe un procedimiento
para la obtención de emulsiones acuosas de endurecedores de resinas
epoxi que contienen grupos amino libres. Estos endurecedores de
resinas epoxi son, a su vez, aductos de compuestos que contienen
resinas epoxi y grupos amino.
La memoria
EP-A-253 405 describe compuestos que
contienen resinas epoxi catiónicas. Éstas se obtienen haciendo
reaccionar un componente (a) que contiene un éter de diglicidilo de
un poliol y un éter de diglicidilo de un bifenol con un bifenol (b)
y, eventualmente, un elemento de decapado (c), con lo cual se
obtiene una resina epoxi con anillos de oxirano. Estos anillos de
oxirano se convierten luego en grupos catiónicos, haciendo
reaccionar nucleófilos y agregando un ácido orgánico y agua durante
el proceso.
La memoria
EP-A-1 518 875 describe
endurecedores para sistemas de resinas epoxi a base de agua,
asimismo, estos endurecedores se pueden obtener haciendo reaccionar
una mezcla de (a) al menos un óxido de polialquileno epoxidado,
seleccionado del grupo de los óxidos de polietileno epoxidados, de
los óxidos de polipropileno epoxidados y de los óxidos de
polietileno-propileno, (b) al menos un compuesto
hidroxilado aromático epoxidado, seleccionado del grupo de los
epóxidos bisfenol A y de los epóxidos bisfenol F y (c) al menos un
compuesto hidroxilado aromático, seleccionado del grupo bisfenol A
y bisfenol F, obteniendo un primer producto intermedio,
posteriormente, este producto intermedio se hace reaccionar con una
poliamina (E).
\vskip1.000000\baselineskip
El objeto de la presente invención fue ofrecer
endurecedores para sistemas de resinas epoxi a base de agua, en
cuya utilización, en la conversión con resinas epoxi se obtengan
masas de revestimiento o revestimientos que se caractericen por un
tiempo de procesamiento, el denominado tiempo de aplicación,
comparativamente largo. A su vez, se debería poder reconocer el
final del tiempo de procesamiento gracias a un incremento notable
de la viscosidad de la mezcla. Por otro lado, estos endurecedores
deben presentar la cualidad de ser autoemulsionantes en agua. Otro
objeto era que estos endurecedores pudieran ser emulsionados en
agua, o en resinas epoxi líquidas agregadas a sistemas acuosos.
Otro objeto de la presente invención fue ofrecer endurecedores para
sistemas de resinas epoxi a base de agua, en cuya utilización, en
la conversión con resinas epoxi se obtengan masas de revestimiento
o revestimientos que se caracterizan por una tendencia especialmente
reducida al encogimiento. Otro objeto de la invención era ofrecer
endurecedores para sistemas de resinas epoxi a base de agua que
presenten un notable desarrollo del endurecimiento tras un breve
tiempo de secado.
Sorprendentemente se comprobó que estas masas de
revestimiento que se pueden obtener haciendo reaccionar resinas
epoxi y endurecedores especiales, haciendo reaccionar una mezcla de
óxidos polialquilenos epoxidados, compuestos hidroxilados
aromáticos epoxidados y compuestos hidroxilados aromáticos,
obteniendo un primer producto intermedio, este producto intermedio
se hace reaccionar, posteriormente, con una poliamina, obteniendo un
segundo producto intermedio, finalmente, éste se hace reaccionar
con compuestos epoxi especiales, cumplen de manera excelente estos
requisitos.
El objeto de la invención es, en primer lugar,
endurecedores para sistemas de resinas epoxi a base de agua,
asimismo, estos endurecedores se pueden obtener haciendo reaccionar
una mezcla de
- (A)
- al menos un óxido de polialquileno epoxidado, seleccionado del grupo de los óxidos de polietileno epoxidados, de los óxidos de polipropileno epoxidados y de los óxidos de polietileno-propileno,
- (B)
- al menos un compuesto hidroxilado aromático epoxidado, seleccionado del grupo de los epóxidos bisfenol A y de los epóxidos bisfenol F y
- (C)
- al menos un compuesto hidroxilado aromático, seleccionado del grupo bisfenol A y bisfenol F,
obteniendo un primer producto intermedio,
posteriormente, este producto intermedio (Z1) se hace reaccionar
con una poliamina (E), obteniendo un segundo producto intermedio
(Z2), y este producto intermedio (Z2) finalmente se hace reaccionar
con, al menos, un compuesto (F), con la condición de que los
compuestos (F) se seleccionen del grupo
- \bullet
- de los compuestos epoxi monofuncionales con un grupo epoxi terminal y una cadena de carbono lineal o ramificada con una longitud de 4 a 20 átomos de C y
- \bullet
- de éteres de glicidilo de hidrocarburos alifáticos y aromáticos y con la condición suplementaria de que hacer reaccionar, al menos, 1% y como máximo, 99% de los grupos amino primarios presentes en el producto intermedio (Z2).
Teniendo en cuenta las excelentes
características de los endurecedores acordes a la invención, cabe
mencionar, especialmente, que son excelentes los tiempos de
procesamiento (tiempos de aplicación) de lacas transparentes que se
pueden obtener utilizando los endurecedores acordes a la invención.
Con recetas para lacas transparentes en base a los endurecedores
acordes a la invención, según la tabla 1 del ejemplo de la presente
declaración, es posible una aplicación sin problemas de laca
transparente incluso tras 60 minutos, asimismo se obtiene una laca
transparente e incolora. El final del tiempo de procesamiento
(tiempo de aplicación) está caracterizado por un notable incremento
de la viscosidad de la mezcla y se puede reconocer fácilmente debido
a que la viscosidad se incrementa tres veces respecto de la
viscosidad inicial.
Otro objeto de la invención es la aplicación de
endurecedores acordes a la invención para la obtención de lacas
transparentes, masas de revestimiento y similares.
En el marco de la invención se entiende por
óxidos polietilenos epoxidados los compuestos que se obtienen
convirtiendo ambos grupos OH terminales de óxido de polietileno en
grupos oxirano, por ejemplo, a través de la conversión con
epiclorhidrina. El óxido de polietileno utilizado puede, a su vez,
presentar un peso molar medio en el área de 80 a 3000; puede
obtenerse iniciando la polimerización del óxido de etileno a un
alquilendiol con C_{2}-C_{18} de manera
conocida por el especialista.
En el marco de la invención se entiende por
óxidos polipropilenos epoxidados los compuestos que se obtienen
convirtiendo ambos grupos OH terminales de óxido de polipropileno en
grupos oxirano, por ejemplo, a través de la conversión con
epiclorhidrina. El óxido de polipropileno utilizado puede, a su vez,
presentar un peso molar medio en el área de 80 a 3000; puede
obtenerse iniciando la polimerización del óxido de propileno a un
alquilendiol con C_{2}-C_{18}, de manera
conocida por el especialista.
En el marco de la invención se entiende por
óxidos de polietileno-propileno, los compuestos que
se obtienen convirtiendo ambos grupos OH terminales de óxidos de
polietileno-propileno en grupos oxirano, por
ejemplo, a través de la conversión con epiclorhidrina. El óxido de
polietileno-propileno utilizado puede presentar un
peso molar medio en el área de 80 a 3000. Se entiende por óxido de
polietileno-propileno los compuestos que se
obtienen por copolimerización de óxido de etileno y propileno,
asimismo, la polimerización de ambos reactantes se puede realizar
al mismo tiempo o en bloque, iniciando la polimerización del óxido
de propileno y/o del óxido de etileno a un alquilendiol con
C_{2}-C_{18} de manera conocida por el
especialista.
Los compuestos (A) pueden ser implementados
individualmente o mezclados entre sí.
En el marco de la invención se entiende, por
epóxidos de bisfenol A, los compuestos usuales que se obtienen
convirtiendo bisfenol A con epiclorhidrina y/o por la posterior
reacción con bisfenol A. Por ello, estos compuestos también se
conocen con la denominación de éteres de diglicidilos de bisfenol A
o, generalmente, como resinas epoxi. Los productos usuales en el
mercado son Epikote 828, 1001, 1002, 1003, 1004 y otros de la Firma
Shell.
Los pesos moleculares de los epóxidos bisfenol A
utilizados se encuentran, preferentemente, en el área de 300 a
3000.
En el marco de la invención se entiende, por
epóxidos de bisfenol F, los compuestos usuales que se obtienen
convirtiendo bisfenol F con epiclorhidrina y/o por la posterior
conversión con bisfenol F. Por ello, estos compuestos también se
conocen con la denominación de éteres de diglicidilos de bisfenol F
o, generalmente, como resinas epoxi de bisfenol F.
Los pesos moleculares de los epóxidos bisfenol F
utilizados se encuentran, preferentemente, en el área de 270 a
3000.
Los compuestos (B) pueden ser implementados
individualmente o mezclados entre sí.
El bisfenol A es conocido por el especialista y
se caracteriza por la siguiente fórmula:
El bisfenol F también es conocido por el
especialista.
Los compuestos (C) pueden ser implementados
individualmente o mezclados entre sí.
En un modo de ejecución, para la obtención del
producto intermedio (Z1), que luego es convertido con las poliaminas
(E), hasta obtener el producto intermedio (Z2), se utiliza, además
de los compuestos (A), (B) y (C), adicionalmente, los compuestos
(D). En el caso de los compuestos (D) se trata de compuestos del
grupo de los éteres de triglicidilo de trioles y de los
diglicidilos de dioles. Mencionaremos como ejemplos de dioles y
trioles adecuados que constituyen la base de los compuestos (D) a:
Etilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol,
1,2-propilenglicol,
1,3-propilenglicol,
1,4-butilenglicol, 1,5-pentanodiol,
1,6-hexanodiol, ciclohexanodiol,
ciclohexanodimetanol, neopentilglicol,
1,2,6-hexanotriol, glicerina y
trimetilolpropano.
Los compuestos (D) pueden ser implementados
individualmente o mezclados entre sí.
Para mayor claridad cabe aclarar: Otro objeto de
la invención es, correspondientemente, endurecedores para sistemas
de resinas epoxi a base de agua, asimismo, estos endurecedores se
pueden obtener haciendo reaccionar una mezcla de (A) al menos un
óxido de polialquileno epoxidado, seleccionado del grupo de los
óxidos de polietileno epoxidados, de los óxidos de polipropileno
epoxidados y de los óxidos de polietileno-propileno,
(B) al menos un compuesto hidroxilado aromático epoxidado,
seleccionado del grupo de los epóxidos bisfenol A y de los epóxidos
bisfenol F, (C) al menos un compuesto hidroxilado aromático,
seleccionado del grupo bisfenol A y bisfenol F, y (D) al menos, un
compuesto hidroxilado aromático, seleccionado del grupo de los
éteres de triglicidilo de trioles y de los éteres de diglicidilos
de dioles, obteniendo un primer producto intermedio (Z1),
posteriormente, este producto intermedio (Z1) se hace reaccionar
con una poliamina (E), obteniendo un segundo producto intermedio
(Z2), y este producto intermedio (Z2) finalmente se hace reaccionar
con, al menos, un compuesto (F), con la condición de que los
compuestos (F) se seleccionen del grupo de los compuestos epoxi
monofuncionales, y con la condición suplementaria de hacer
reaccionar, al menos, 1% y como máximo, 99% de los grupos amino
primarios presentes en el producto intermedio (Z2).
En el marco de la presente invención, se
entiende por poliaminas (E) aquellas aminas que contienen, al menos,
dos grupos amino primarios por molécula. De manera opcional se
pueden contener otros grupos amino. Como compuestos (E) se pueden
utilizar diaminas y poliaminas alifáticas, aromáticas, alifáticas y
aromáticas, cicloalifáticas y heterocíclicas.
Ejemplos de poliaminas adecuadas (E) son:
polietilenaminas (etilendiamina, dietilentriamina,
trietilentetramina, tetraetilenpentamina, etc.),
1,2-propilendiamina,
1,3-propilendiamina,
1,4-butanodiamina,
1,5-pentanodiamina,
1,3-pentanodiamina,
1,6-hexanodiamina,
3,3,5-trimetil-1,6-hexanodiamina,
3,5,5-trimetil-1,6-hexanodiamina,
2-metil-1,5-pentanodiamina,
bis(3-aminopropil)amina,
n,n'-bis(3-aminopropil)-1,2-etanodiamina,
n-(3-aminopropil)-1,2-etanidiamina,
1,2-diaminociclohexano,
1,3-diaminociclohexano,
1,4-diaminociclohexano, die
poli(alquilenóxido)diaminas y triaminas (por ejemplo,
jeffamina d-230, jeffamina d-400,
jeffamina d-2000, jeffamina d-4000,
jeffamina t-403, jeffamina edr148, jeffamina
edr-192, jeffamina c-346, jeffamina
ed-600, jeffamina ed-900, jeffamina
ed-2001), meta-xililenodiamina,
fenilenodiamina, 4,4'-diaminodifenilmetano,
toluoldiamina, isoforondiamina,
3,3'-dimetil-4,4'-diaminodiciclohexilmetano,
4,4'-diaminodiciclohexilmetano,
2,4'-diaminodiciclohexilmetano,
1,3-bis(aminometil)ciclohexano, la
mezcla de las aminas
poli(ciclohexil-aromáticas) enlazadas a
través de un puente metileno (también conocidas como MBPCAA por sus
siglas en inglés de methylene bridged
poly(cyclohexyl-aromatic)amines) y
poliaminoamidas. Polietilenoaminas, especialmente, las
dietilenotriaminas, son especialmente preferidas. Los compuestos (E)
pueden ser implementados individualmente o mezclados entre sí. En
un modo de ejecución, los compuestos (E) pueden implementarse en
combinación con aminas (E*). En este caso rige que, en el caso de
las aminas (E*), se trata de aminas que no entran en la definición
mencionada anteriormente de las aminas (E). Ejemplos para dichas
aminas (E*) son, por ejemplo, aminas con un sólo grupo amino
primario por molécula, por ejemplo, una ciclohexilamina, metilamina,
etilamina, propilamina, butilamina, pentilamina, hexilamina,
heptilamina, octilamina, nonilamina, decilamina, undecilamina,
dodecilamina, tridecilamina, tetradecilamina, pentadecilamina,
hexadecilamina, heptadecilamina, octadecilamina, anilina, jeffamina
M 2070, jeffamina M 600, etanolamina.
En tanto se utilizan mezclas de (E) y (E*), la
proporción de (E) en estas mezclas es de, al menos, un 10% en peso,
preferentemente, al menos 40% en peso y, especialmente, al menos 60%
en peso. En un modo de ejecución preferido se utilizan uno o
múltiples compuestos (E), pero no compuestos (E*).
\vskip1.000000\baselineskip
Los compuestos (F) se seleccionan, como ya hemos
mencionado en el marco de la presente invención, del grupo
- \bullet
- de los compuestos epoxi monofuncionales con un grupo epoxi terminal y una cadena de carbono lineal o ramificada con una longitud de 4 a 20 átomos de C y
- \bullet
- de éteres de glicidilo de hidrocarburos alifáticos y aromáticos.
Ejemplos de poliaminas monofuncionales (F),
adecuadas para la obtención del producto intermedio (z1) son:
o-cresil-glicidiléter,
fenil-glicidiléter,
etil-glicidiléter,
n-butilglicidiléter, isobutilglicidiléter,
tert.-butil-glicidiléter,
2-etil-hexil-glicidiléter,
alquil- c8-c10-glicidiléter,
alquil-c12-c14-glicidiléter,
alquil-c13-c15-glicidiléter,
ciclohexilglicidiléter, óxido de isobutileno,
xilenil-glicidiléter,
p.-tert.-butil-fenil-glicidiléter,
p.-tert.octil-fenilglicidiléter,
nonilfenil-glicidiléter,
di-nonilfenilglicidiléter,
1-naftil-glicidiléter,
o-fenil-fenilglicidiléter,
allilglicidiléter, allil-fenilglicidiléter, óxido de
decileno, óxido undecileno, óxido de dodecileno, óxido de
tridecileno, óxido de tetradecileno, óxido de pentadecileno, cadura
E 10, glidexx n 10 (neodecanoato de glicidilo).
En un modo de ejecución se utiliza, para la
obtención del producto intermedio (Z1), los compuestos (A) y (B) en
una relación molar de 0,1:1 a 5:1.
En un modo de ejecución, se establece, en la
obtención del producto intermedio (Z1), una relación molar de la
suma de los compuestos (A) y (B) (estos compuestos contienen,
respectivamente, dos grupos oxirano por molécula) respecto del
compuesto C (esta relación contiene dos grupos OH OH por molécula),
en el área de 1,1:1 a 10:1. Esto significa que la relación de
equivalencia de los anillos de oxirano en la suma de los compuestos
(A) y (B) se ajusta en un valor en el área de 1,1:1 a 10:1 respecto
de los átomos de hidrógeno reactivos del compuesto (C).
En otro modo de ejecución, a saber, en los casos
en que durante la obtención del producto intermedio (Z2), también
se utiliza, al menos, un compuesto (D), se establece, durante la
obtención de un producto intermedio (Z1), una relación molar de la
suma de los compuestos (A) y (B) y (D) (estos compuestos contienen,
respectivamente, dos grupos oxirano por molécula) respecto del
compuesto C (esta relación contiene dos grupos OH OH por molécula),
en el área de 1,1: 1,0 a 10,0:1,0. Esto significa que la relación de
equivalencia de los anillos de oxirano en la suma de los compuestos
(A) y (B) se ajusta en un valor en el área de 1,1:1 a 10,0:1,0
respecto de los átomos de hidrógeno reactivos del compuesto
(C).
A los fines de la univocidad cabe mencionar la
siguiente aclaración: La expresión "relación de equivalencia"
es conocida para el especialista. La idea fundamental del concepto
de equivalencia es aquel que para cada sustancia que integra una
reacción se tengan en cuenta los grupos reactivos integrantes en la
reacción deseada. A través de la indicación de una relación de
equivalencia se expresa en qué relación numérica se encuentra entre
sí la totalidad de los grupos reactivos de los compuestos utilizados
(x) e (y). A su vez, se debe prestar atención a que por grupo
reactivo se debe entender el grupo reactivo más pequeño posible, el
concepto de grupo reactivo no es, pues igual al concepto de grupo
funcional. En el caso de los compuestos de acidez H esto significa
que, por ejemplo, aunque los grupos OH o NH representan dichos
grupos reactivos, no ocurre lo mismo con los grupos NH_{2}, en
los cuales dos átomos reactivos de H se encuentran en el mismo átomo
de nitrógeno. En este caso, dentro del grupo funcional NH_{2} se
tienen en cuenta, adecuadamente, ambos átomos de hidrógeno como
grupo reactivo, de modo que el grupo funcional NH_{2} presenta dos
grupos reactivos, a saber, los átomos de hidrógeno.
En un modo de ejecución, la obtención del
producto intermedio (Z1) se realiza en presencia de un catalizador,
especialmente, trifenilfosfina o ioduro de etiltrifenilfosfonio. A
su vez, la cantidad de catalizador es de, aproximadamente, 0,01 a
1,0% en peso respecto de la cantidad total de los compuestos (A),
(B) y (C). La concentración de epoxi (% EpO) del producto
intermedio se encuentra, preferentemente, debajo de 10% EpO,
especialmente, debajo de
< 5% EpO. La definición de concentración de epoxi y de los detalles de la determinación analítica se pueden tomar del ejemplo de la presente declaración.
< 5% EpO. La definición de concentración de epoxi y de los detalles de la determinación analítica se pueden tomar del ejemplo de la presente declaración.
Como ya menos mencionado, para la obtención del
producto intermedio (Z2) se convertirá el producto intermedio (Z1)
con una poliamina (E).
En un modo de ejecución, se utilizan el producto
intermedio (Z1) y la poliamina (E) en tanta cantidad que la
relación de equivalencia de los átomos de H reactivos en relación
con los átomos de nitrógeno amino de (E) respecto de los grupos
oxirano en el compuesto intermedio (Z1) se encuentre en el área de
4:1 a 100:1 y, al mismo tiempo, la relación de los grupos oxirano
respecto de las aminas primarias es de, al menos, 1:1,01.
La conversión del producto intermedio (Z1) con
la poliamina se realiza, preferentemente, de manera tal que la
poliamina se presenta en una cantidad excedente, de modo que se
asegure que reaccione, esencialmente, una molécula de la poliamina,
preferentemente, dietilenotriamina, con, respectivamente, uno de los
grupos epoxi del compuesto intermedio (Z1). La amina excedente
puede ser destilada para mantener la cantidad de amina libre lo más
baja posible.
Para la obtención del endurecedor acorde a la
invención se convierte el producto intermedio (Z2) con, al menos un
compuesto (F), a saber, con la condición de que se haga reaccionar,
al menos, 1%, como máximo, 99% del producto intermedio (Z2) de los
grupos amino primarios presentes. En un modo de ejecución preferido
rige la condición de hacer reaccionar, al menos, 25% y como máximo,
75% de los grupos amino primarios presentes en el producto
intermedio (Z2). En un modo de ejecución especialmente preferido se
debe hacer reaccionar, al menos, 40% y como máximo, 60% de los
grupos amino primarios presentes en el producto intermedio (Z2).
Obtención de las masas de revestimiento.
Otro objeto de la invención es un procedimiento
para la obtención de lacas transparentes, masas de revestimiento y
similares que se pueden obtener mezclando los endurecedores
mencionados anteriormente con los compuestos epoxi (G), agitándolos
en un en un medio acuoso.
En el caso de los compuestos epoxi (G) se trata
de poliepóxidos con, en promedio, al menos dos grupos epoxi
terminales o laterales por molécula. Estos compuestos epoxi pueden,
a su vez, ser tanto saturados como insaturados, alifáticos,
cicloalifáticos, aromáticos o heterocíclicos, y también presentar
grupos hidroxilo. Pueden, además, contener sustituyentes que no
generen reacciones secundarias perturbadoras en condiciones de
mezclado y/o reacción, por ejemplo, sustituyentes alquilo o arilo,
agrupamientos éter y similares. Preferentemente, en el caso de los
compuestos epoxi, se trata de éteres de poliglicidilo en base a
alcoholes polivalentes, preferentemente, bivalentes, fenoles,
productos de hidrogenación de estos fenoles y/o de novolacas
(productos de conversión de fenoles mono o polivalentes con
aldehidos, especialmente, formaldehido en presencia de catalizadores
ácidos). Los pesos equivalentes de epoxi de estos compuestos epoxi
se encuentran, preferentemente, entre los 160 y los 3200,
especialmente, entre los 170 y los 830. El peso equivalente de epoxi
de una sustancia está, a su vez, definida como la cantidad de
sustancia (en gramos) que contiene 1 mol de anillos de oxirano.
Como fenoles polivalentes se pueden utilizar,
preferentemente, los siguientes compuestos: Resorcina, hidroquinona,
2,2-bis-(4-hidroxifenilo)propano
(bisfenol a), mezclas de isómeros de dihidroxidifenilmetano
(bisfenol f), tetrabromobisfenol a,
4,4'-dihidroxi-difenilciclohexano,
4,4'-dihidroxi-3,3-dimetildifenilpropano,
4,4'-dihidroxidifenilo,
4,4'-dihidroxi-benzofenol,
bis-(4-hidroxifhenil)-1,1-etano,
bis-(4-hydroxyfenil)- -1-isobutano,
bis-(4-hydroxifenil)-metano,
bis-(4-hidroxifenil)-éter,
bis-(4-hidroxi-fenil)-sulfona,
entre otros. Así como los productos de cloruración y bromificación
de los compuestos mencionados; bisfenol A es, a su vez,
especialmente preferido.
También los poliglicidiléteres de alcoholes
polivalentes son adecuados como compuestos (G). Como ejemplo de
este tipo de alcoholes polivalentes mencionaremos el etilenglicol,
dietilenglicol, trietilenglicol, 1,2-propilenglicol,
polioxipropilenglicoles (n= 1-20)
1,3-propilenglicol,
1,4-butilenglicol, 1,5-pentanodiol,
1,6-hexanodiol, 1,2,6-hexanotriol,
glicerina y
bis-(4-hidroxiciclohexil)-2,2-propano.
También se pueden utilizar poliglicidiléteres de
ácidos policarbónicos como compuestos (G), que se obtienen
convirtiendo epiclorhidrina o compuestos epoxi similares con un
ácido policarbónico alifático, cicloalifático o aromático, como
ácido oxálico, ácido succínico, ácido adipínico, ácido glutárico,
ácido ftálico, ácido tereftálico, ácido hexahidroftálico, ácido
dicarboxílico de 2,6-naftalina y ácido linolénico
dimerizado. Ejemplos de ello son los diglicidilésteres de ácido
adipínico, diglicidilésteres de ácido ftálico y diglicidilésteres
de ácido hexahidroftálico.
También pueden utilizarse mezclas de múltiples
compuestos epoxi (G).
En el caso de la fabricación de masas de
revestimiento en las cuales, como se ha mencionado anteriormente,
se convierten los endurecedores acordes a la invención en un medio
acuoso, con compuesto epoxi (G), pueden, utilizarse, además,
sustancias adicionales y/o aditivos para el procesamiento, ya
conocidos por el especialista. Ejemplo de ello son pigmentos,
cemento, grava, antiespumantes, purgantes, auxiliares de dispersión,
medios antisedimentación, aceleradores, aminas libres, aditivos de
desarrollo, mejoradores de la conductividad.
Respecto del espesor de la capa de las masas de
revestimiento, los endurecedores acordes a la invención pueden ser
aprovechados en masas de revestimiento para espesores de capa de
0,01 a 10 mm, preferentemente, para espesores de cala de 0,05 a 3
mm.
Por lo demás, la baja tendencia al encogimiento
de la masa endurecida, obtenida por la implementación de los
endurecedores por utilizar, acorde a la invención, puede ser
incrementada ajustando un grado elevado de pigmentos.
Otro objeto de la invención son las masas
endurecidas, que se pueden obtener convirtiendo los endurecedores
mencionados anteriormente, acordes a la invención, en un medio
acuoso con compuestos epoxi (G) y luego se los deja endurecer.
En un modo de ejecución, en el caso de las masas
endurecidas se trata de revestimiento para pisos. En un modo de
ejecución preferido, los revestimientos para pisos presentan, con un
espesor de la capa de más de 0,4 mm, un encogimiento longitudinal
menor al 3% (medido a 23ºC y con una humedad relativa de 50%).
\vskip1.000000\baselineskip
Para la caracterización de la concentración de
compuestos en los grupos oxirano ("grupos epoxi") se llevó a
cabo una titración. La concentración de epoxi obtenida (% EpO)
indica cuantos gramos de oxígeno oxirano se hallan en 100 gramos de
una muestra.
La titración se basa en el siguiente principio:
Se le agrega una solución con bromuro de tetraetilamonio excedente
a la muestra que contiene anillos de oxirano. Luego se efectúa la
titración de la mezcla con una solución de ácido perclórico en
ácido acético glacial, y se libera una cantidad equimolar de bromuro
de hidrógeno. El bromuro de hidrógeno reacciona ante la apertura de
anillos con los anillos de oxirano y se obtiene la correspondiente
bromhidrina.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Como indicador se utiliza cristal violeta. La
determinación presupone la ausencia de agua, bases y aminas.
Se utilizaron los siguientes reactivos: (1)
ácido perclórico 0,1-N (Firma Merck) en ácido
acético glacial; (2) bromuro de tetraetilamonio (Fa. Fluka) en
forma de una solución de 100 g de bromuro de tetraetilamonio en 400
ml de ácido acético glacial; (3) cristal violeta (Firma Merck); para
la obtención de la solución indicadora se disolvieron 0,2 g de
cristal violeta en 100 ml de ácido acético glacial. Realización 0,2
a 0,5 g de la muestra que contiene anillos de oxirano se presentan
en un matraz de Erlenmeyer. La muestra se disolvió en 50 ml de
acetona libre de agua. Luego se agregó 10 ml de solución de bromuro
de tetraetilamonio (véase más arriba) y 3 gotas de cristal violeta
(véase más arriba). La mezcla se titrizó con una solución de
0,1-N de ácido perclórico en ácido acético glacial.
El punto final se alcanza cuando el color cambia de azul a verde.
Antes de la realización de la titración en sí se lleva a cabo un
ensayo testigo (éste no contiene compuestos de oxirano), para
descartar errores de medición.
Evaluación: La concentración de epoxi % EpO se
calcula de la siguiente manera:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
a: = mililitros de la solución de
0,1 n HClO_{4} requerida para la
titración
b: = mililitros de la solución de 0,1 n
HClO_{4} requerida para la prueba testigo
E: = peso de la muestra en gramos
\newpage
El peso equivalente de epoxi (EEW) puede ser
calculado a partir de la concentración de epoxi, como se describe a
continuación:
La dimensión del EEW es g/eq.
\vskip1.000000\baselineskip
En adelante las siguientes abreviaturas
significan:
\bullet EEW el peso equivalente de epoxi (como
descrito anteriormente).
\bullet MW el peso molecular medio
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
44 g de éter de diglicidilo de
poli(propilenglicol) (EEW: 326, MW: 652) fueron mezclados a
temperatura ambiente con 46,2 g de éter de diglicidilo de bisfenol
A (Chemres E20 de la Firma Cognis EEW: 194), 14,0 g de bisfenol A y
0,1 g de trifenilfosfina. La mezcla obtenida se llevó a 160ºC y se
agitó a esta temperatura por más de 3 horas, hasta que la
concentración de epoxi alcanzó el 3,85%. Posteriormente se enfrió
hasta alcanzar los 60ºC y a esa temperatura se le agregaron 121,4 g
de dietilenotriamina. Tras la extinción de la exotermia se calentó
nuevamente la mezcla de reacción durante 2 horas a 160ºC. El
excedente de dietilenotriamina se separó por destilación al vacío
(hasta una temperatura de cola de 200ºC y menor a 10 mbar), hasta
que no se liberara más amina libre por destilación. La mezcla se
enfrió posteriormente a 80ºC y se le agregaron por goteo 13,7 g de
etiléter de glicidilo, teniendo en cuenta la exotermia. Tras otras 2
horas de tiempo de reacción a 160ºC, la mezcla de reacción se
enfrió a 90ºC y se mezcló con 98,9 g de agua, agitando intensamente.
Se obtuvieron así 247,2 g de un líquido claro color ámbar.
Viscosidad (Brookfield, 10 Upm, 40ºC): 1310 mPas.
\vskip1.000000\baselineskip
44 g de éter de diglicidilo de
poli(propilenglicol) (EEW: 326, MW: 652) fueron mezclados a
temperatura ambiente con 46,2 g de éter de diglicidilo de bisfenol
A (Chemres E20 de la Firma Cognis EEW: 194), 14,0 g de bisfenol A y
0,1 g de trifenilfosfina. La mezcla obtenida se llevó a 160ºC y se
agitó a esta temperatura por más de 3 horas, hasta que la
concentración de epoxi alcanzó el 3,85%. Posteriormente se enfrió
hasta alcanzar los 60ºC y a esa temperatura se le agregaron 121,4 g
de dietilenotriamina. Tras la extinción de la exotermia se calentó
nuevamente la mezcla de reacción durante 2 horas a 160ºC. El
excedente de dietilenotriamina se separó por destilación al vacío
(hasta una temperatura de cola de 200ºC y menor a 10 mbar), hasta
que no se liberara más amina libre por destilación. La mezcla se
enfrió posteriormente a 80ºC y se le agregaron por goteo 11,0 g de
2,3-epoxi-1-propanol,
teniendo en cuenta la exotermia. Tras otras 2 horas de tiempo de
reacción a 160ºC, la mezcla de reacción se enfrió a 90ºC y se
mezcló con 97,1 g de agua, agitando intensamente. Se obtuvieron así
242,7 g de un líquido claro color ámbar. Viscosidad (Brookfield, 10
Upm, 40ºC): 1730 mPas.
\vskip1.000000\baselineskip
44 g de éter de diglicidilo de
poli(propilenglicol) (EEW: 326, MW: 652) fueron mezclados a
temperatura ambiente con 46,2 g de éter de diglicidilo de bisfenol
A (Chemres E20 de la Firma Cognis EEW: 194), 14,0 g de bisfenol A y
0,1 g de trifenilfosfina. La mezcla obtenida se llevó a 160ºC y se
agitó a esta temperatura por más de 3 horas, hasta que la
concentración de epoxi alcanzó el 3,85%. Posteriormente se enfrió
hasta alcanzar los 60ºC y a esa temperatura se le agregaron 121,4 g
de dietilenotriamina. Tras la extinción de la exotermia se calentó
nuevamente la mezcla de reacción durante 2 horas a 160ºC. El
excedente de dietilenotriamina se separó por destilación al vacío
(hasta una temperatura de cola de 200ºC y menor a 10 mbar), hasta
que no se liberara más amina libre por destilación. La mezcla se
enfrió posteriormente a 80ºC y se le agregaron por goteo 20,6 g de
etiléter de glicidilo, teniendo en cuenta la exotermia. Tras otras 2
horas de tiempo de reacción a 160ºC, la mezcla de reacción se
enfrió a 90ºC y se mezcló con 103,5 g de agua, agitando
intensamente. Se obtuvieron así 258,7 g de un líquido claro color
ámbar. Viscosidad (Brookfield, 10 Upm, 40ºC): 1020 mPas.
\newpage
Ejemplo comparativo
1
44 g de éter de diglicidilo de
poli(propilenglicol) (EEW: 326, MW: 652) fueron mezclados a
temperatura ambiente con 46,2 g de éter de diglicidilo de bisfenol
A (Chemres E20 de la Firma Cognis EEW: 194), 14,0 g de bisfenol A y
1 g de trifenilfosfina. La mezcla obtenida se llevó a 160ºC y se
agitó a esta temperatura por más de 2 horas, hasta que la
concentración de epoxi alcanzó el 3,95%. Posteriormente se enfrió
hasta alcanzar los 60ºC y a esa temperatura se le agregaron 91,1 g
de dietilenotriamina. Tras la extinción de la exotermia se calentó
nuevamente la mezcla de reacción durante 2 horas a 160ºC. El
excedente de dietilenotriamina se separó por destilación al vacío
(hasta una temperatura de cola de 200ºC y menor a 10 mbar), hasta
que no se liberara más amina libre por destilación. La mezcla se
enfrió posteriormente a 90ºC y se mezcló con 89,5 g de agua agitando
intensamente. Se obtuvieron así 205,6 g de un líquido claro color
ámbar. Viscosidad (Brookfield, 10 Upm, 40ºC): 2140 mPas. Cantidad de
aminas: 134.
Los endurecedores acordes a los ejemplos 1 a 3
(endurecedor al 60% en agua) y acordes al ejemplo comparativo 1
(endurecedor al 60% en agua) se formularon, mezclando las cantidades
de los componentes 1 a 3 indicados en la tabla 1 (la numeración de
los componentes utilizados 1 a 3 se toma de la primera columna de la
tabla 1) hasta obtener una laca transparente. Para ello, el
componente nº 1 (resina epoxi) y el nº 2 (endurecedor al 60% en
agua) se mezcló íntimamente mediante agitación manual con una
espátula de madera en un vaso de vidrio con el componente 3 (agua)
hasta obtener una emulsión homogénea. La emulsión se aplicó luego
con una racleta (0,1 mm) sobre una placa de vidrio y se dejó
endurecer a 20 grados Celsius. Tras uno y tras siete días se
determinó, respectivamente, la dureza pendular según König (DIN
53157) con un dispositivo de medición de dureza pendular (del tipo
299, Erichsen). En todos los casos se pudo determinar un final del
tiempo de procesamiento a través del incremento de la viscosidad de
la emulsión a más del triple del valor de viscosidad inicial. El
tiempo de procesamiento ascendió, en todos los casos, a
aproximadamente 60 minutos. Las lacas obtenidas eran transparentes
e incoloras. El tiempo tack-free, o de secamiento
(tiempo tras el cual ya no se adhieren pequeñas esferas de vidrio o
polvo de vidrio en la película) fue, en todos los casos,
aproximadamente una hora.
Las indicaciones B1, B2 etc en la línea superior
de la tabla 1 significan lo siguiente:
- \bullet
- B1 significa que la formulación de laca transparente acorde a la columna B1 contiene como componente nº 2 (endurecedor) el compuesto acorde al ejemplo comparativo 1.
- \bullet
- B2 significa que la formulación de laca transparente acorde a la columna B1 contiene como componente nº 2 (endurecedor) el compuesto acorde al ejemplo 2.
- \bullet
- B3 significa que la formulación de laca transparente acorde a la columna B3 contiene como componente nº 2 (endurecedor) el compuesto acorde al ejemplo 2.
- \bullet
- V1 significa que la formulación de laca transparente acorde a la columna V1 contiene como componente nº 2 (endurecedor) el compuesto acorde al ejemplo comparativo 1.
Las indicaciones en las columnas B1, B2 etc. son
indicaciones de cantidades en gramos, en relación con los
componentes utilizados. El tiempo de aplicación de la mezcla se
determinó mediante una medición constante de viscosidad en un
recipiente a 20ºC, mediante el viscosímetro Brookfield DV II,
husillo RV 7, a 20 Upm. De ese modo se determinó el final del
tiempo de procesamiento con una viscosidad de 20000 mPas.
Los endurecedores acordes a los ejemplos 1 a 3
(endurecedor al 60% en agua) y acordes al ejemplo comparativo 1
(endurecedor al 60% en agua) se mezclaron acorde a las cantidades de
los componentes 1 a 7 indicados en la tabla 2 con los componentes
líquidos (componentes 6, 7, 8, 9 y 10) y se homogeneizaron en el
agitador Pendraulik. Posteriormente se agregaron los pigmentos
(componentes nº 2, 3, 4, 5 y 11) uno tras otro, de manera homogénea,
y se dispersaron durante aproximadamente 20 minutos mediante el
agitador Pendraulik. Posteriormente la mezcla se mezcló con los
componentes nº 12 y 13 y se homogeneizó aproximadamente 4 minutos
mediante el agitador Pendraulik. La numeración de los componentes
utilizados en las recetas, nº 1 a 13, se toman de la primera columna
de la tabla 2. Como componente 6 se utilizó Foammaster 223. Se
trata de un antiespumante (Firma Cognis). Como componente 7 se
utilizó Loxanol DPN. Se trata de un coalescente (Firma Cognis). Como
componente 8 se utilizó Dowanol TPM. Se trata de un solvente
auxiliar (Firma Cognis). Como componente 9 se utilizó DSX 1550. Se
trata de un espesante auxiliar (Firma Cognis). Como componente 12
se utilizó Chemres E95. Se trata de una resina epoxi (Firma
Cognis).
En todos los casos se ajustó una relación
constante de material de relleno, respecto de la sustancia
aglutinante, de 4,2: 1. La formulación de revestimiento para pisos
obtenida de este modo se vertió para la medición del encogimiento
longitudinal en un molde de teflón prefabricado (largo: 150 mm,
ancho: 20 mm, profundidad 3 mm) y se dejó endurecer a 23ºC y 50% de
humedad relativa ambiente en el armario climatizado. El encogimiento
longitudinal se determinó mediante un vernier tras 7, 14 y 28 días
y se indicó en un porcentaje de reducción respecto de la longitud
original de 150 mm.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Las indicaciones B1, B2 etc en la línea superior
de la tabla 1 poseen un significado análogo al de la tabla 1:
- \bullet
- B1 significa que la formulación de laca transparente acorde a la columna B1 contiene como componente nº 1 (endurecedor) el compuesto acorde al ejemplo 1. B2 significa que la formulación de laca transparente acorde a la columna B1 contiene como componente nº 1 (endurecedor) el compuesto acorde al ejemplo 2, etc.
Las indicaciones en las columnas B1, B2 etc. son
indicaciones de cantidades en gramos, en relación con los
componentes utilizados y las líneas de balance ("suma de pintura
base", "suma" y "suma total").
Claims (12)
1. Endurecedor para sistemas de resina epoxi a
base de agua, asimismo, estos endurecedores se obtienen haciendo
reaccionar una mezcla de
- (A)
- al menos un óxido de polialquileno epoxidado, seleccionado del grupo de los óxidos de polietileno epoxidados, de los óxidos de polipropileno epoxidados y de los óxidos de polietileno-propileno,
- (B)
- al menos un compuesto hidroxilado aromático epoxidado, seleccionado del grupo de los epóxidos bisfenol- A y de los epóxidos bisfenol-F y
- (C)
- al menos un compuesto hidroxilado aromático, seleccionado del grupo bisfenol A y bisfenol F,
obteniendo un primer producto intermedio (Z1),
este producto intermedio (Z1) se hace reaccionar posteriormente con
una poliamina (E), asimismo, esta poliamina contiene, al menos, dos
grupos amino primarios por molécula, obteniendo un segundo producto
intermedio (Z2), y este producto intermedio (Z2) finalmente se hace
reaccionar con, al menos, un compuesto (F), con la condición de que
los compuestos (F) se seleccionen del grupo
- \bullet
- de los compuestos epoxi monofuncionales con un grupo epoxi terminal y una cadena de carbono lineal o ramificada con una longitud de 4 a 20 átomos de C y
- \bullet
- de éteres de glicidilo de hidrocarburos alifáticos y aromáticos,
y con la condición suplementaria de que hacer
reaccionar, al menos, 1% y como máximo, 99% de los grupos amino
primarios presentes en el producto intermedio (Z2).
2. Endurecedor para sistemas de resina epoxi a
base de agua, asimismo, estos endurecedores se obtienen haciendo
reaccionar una mezcla de
- (A)
- al menos un óxido de polialquileno epoxidado, seleccionado del grupo de los óxidos de polietileno epoxidados, de los óxidos de polipropileno epoxidados y de los óxidos de polietileno-propileno,
- (B)
- al menos un compuesto hidroxilado aromático epoxidado, seleccionado del grupo de los epóxidos bisfenol A y de los epóxidos bisfenol F,
- (C)
- al menos un compuesto hidroxilado aromático, seleccionado del grupo bisfenol A y bisfenol F, obteniendo un primer producto intermedio (Z1) y
- (D)
- de al menos un compuesto hidroxilado aromático, seleccionado del grupo de los éteres de triglicidilo de trioles y de los éteres de diglicidilos de dioles, obteniendo un primer producto intermedio (Z1), este producto intermedio (Z1) se hace reaccionar posteriormente con una poliamina (E), obteniendo un segundo producto intermedio (Z2), y este producto intermedio (Z2) finalmente se hace reaccionar con, al menos, un compuesto (F), con la condición de que los compuestos (F) se seleccionen del grupo
- \bullet
- de los compuestos epoxi monofuncionales con un grupo epoxi terminal y una cadena de carbono lineal o ramificada con una longitud de 4 a 20 átomos de C y
- \bullet
- de éteres de glicidilo de hidrocarburos alifáticos y aromáticos, y con la condición suplementaria de que hacer reaccionar, al menos, 1% y como máximo, 99% de los grupos amino primarios presentes en el producto intermedio (Z2).
3. Endurecedor acorde a la reivindicación 1 a 2,
en el cual, como poliamina (E) se utiliza dietilentriamina.
4. Endurecedor acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 3, en el cual, como compuestos (A) se utilizan
óxidos de polipropileno epoxidados.
5. Endurecedor acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 4, en el cual, como compuestos (B), se utilizan
epóxidos de bisfenol A.
6. Endurecedor acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 5, en el cual, como compuesto (C), se utiliza
bisfenol A.
7. Endurecedor acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 6, en el cual, en la reacción de (Z2) con (F),
se hace reaccionar, al menos, 10% y, como máximo, 60% de los grupos
amino primarios presentes en el producto intermedio (Z2).
8. Utilización del endurecedor acorde a una de
las reivindicaciones 1 a 6 para la obtención de lacas transparentes,
masas de revestimiento y similares.
9. Procedimiento para la obtención de lacas
transparentes, masas de revestimiento y similares, que se pueden
obtener haciendo reaccionar los endurecedores acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 6 en un medio acuoso con compuestos epoxi
(F).
10. Masas endurecidas, que se puede obtener
mediante el procedimiento acorde a la reivindicación 8.
11. Masas endurecidas acordes a la
reivindicación 10, en las cuales se trata de revestimientos para
pisos.
12. Revestimientos para pisos acorde a la
reivindicación 10, asimismo, estos revestimientos para pisos
presentan, con un espesor de la capa de más de 0,4 mm, un
encogimiento longitudinal menor al 3% (medido a 23ºC y con una
humedad relativa de 50%).
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