ES2293895T3 - Composicion de resinas termoendurecibles, que comprende microparticulas reticuladas reactivas con resistencia mecanica mejorada. - Google Patents
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Abstract
Composición termoendurecible que comprende micropartículas reticuladas con un tamaño que se encuentra comprendido dentro de unos márgenes que van de 10 a 200 nm, caracterizada por el hecho de que, estas micropartículas, son por lo menos parcialmente solubles, miscibles y / o dispersables en la composición termoendurecible de partida, y portan por lo menos un grupo funcional reactivo, el cual puede reaccionar con por lo menos un grupo funcional reactivo portado por lo menos por uno de los componentes reactivos de la composición termoendurecible, y por el hecho de que, la composición termoendurecible, se selecciona de entre las composiciones del tipo: epoxi / amina, epoxi / anhídrido, isocianato / amina, isocianato / alcohol, poliésteres insaturados, ésteres vinílicos, mezclas de poliéster insaturado y éster vinílico, resinas híbridas de poliéster insaturado / uretano, poliuretano-ureas, resinas reactivas de diciclopentadieno ó poliamidas reactivas.
Description
Composición de resinas termoendurecibles, que
comprende micropartículas reticuladas reactivas con resistencia
mecánica mejorada.
La presente invención, se refiere a
composiciones termoendurecibles que comprenden micropartículas
poliméricas reticuladas (CPMs - [del inglés, crosslinked polymer
microparticles]-), con una composición apropiada y funcionalidad
para producir una interpretación mejorada de la matriz
termoendurecida (termoestable) final, en términos de resistencia
química, térmica y química. De una forma particular, en el caso de
matrices termoendurecidas frágiles para operaciones de moldeo, la
alta resistencia mecánica, puede reflejarse mediante una tenacidad
representada por una resistencia mejorada al agrietamiento o una
resistencia mejorada al impacto, con una resistencia al
agrietamiento que puede multiplicarse por tres veces, en
concordancia con la naturaleza y el nivel de estas micropartículas
en estas composiciones, al mismo tiempo que se mantiene un alto
módulo mecánico y una alta temperatura de transición vítrea Tg.
En el caso de recubrimientos termoendurecibles,
la alta resistencia mecánica, corresponde a un buen compromiso
dureza/flexibilidad, siendo la dureza apta para caracterizarse
mediante la resistencia del recubrimiento a la penetración, de una
forma particular, en concordancia con el procedimiento de
entalladura y, la flexibilidad, mediante la capacidad del
recubrimiento sobre el substrato a ser deformado, sin agrietamiento
o desprendimiento.
Estas composiciones termoendurecibles, las
cuales pueden por ejemplo basarse en resinas de los tipos
epoxi/amina, poliéster insaturado o éster vinílico, o en mezclas de
resinas de poliéster insaturado/éster vinílico o en resinas
híbridas de poliéster insaturado/poliuretano, tienen varias
aplicaciones en los campos de los recubrimientos protectores,
materiales compuestos del tipo "composites", y componentes
moldeados, con una alta resistencia térmica, mecánica y
química.
La mejora en la resistencia mecánica y, de una
forma más particular, en la tenacidad (resistencia al agrietamiento
o resistencia al impacto) de los materiales frágiles o quebradizos,
permanece todavía como un problema a ser solucionado, de una forma
particular, en el caso de los materiales termoendurecibles, en
donde, entre otras restricciones, es necesario el hecho de que no
se vean afectados ni su procesado ni sus prestaciones técnica se
uso, tales como su dureza o módulo y su resistencia térmica o
química, en particular, frente a los disolventes.
En concordancia con Polymer, 40, 1677 - 87,
1999, el cual describe el uso de termoplásticos amorfos, y en
concordancia con Polymer Int., 30, 11 - 16, 1993, pueden utilizarse
elastómeros líquidos en la matriz termoendurecible, a
concentraciones, las cuales, según "Toughened Plastics I" -
Advances in Chemistry Series, - Plásticos tenaces I - Series de
avances en química -, Washington 233, 1993 y "Rubber Toughened
Plastics", ACS - Advances in Chemistry Series, - Plásticos
tenaces de caucho, ACS, Series de avances en química -, Washington
222 - 1989, ó "Rubber modified thermoset resins", ACS, -
"Resinas termoendurecibles modificadas con caucho"-,
Washington, 208, 1984, pueden variar dentro de unos porcentajes que
van de un 2 a un 50%, en peso, con respecto a los componentes
reactivos. En concordancia con Olabisi et al., en "Polymer
- Polymer Miscibility" -, Miscibilidad polímero - polímero -,
Academic Press, NY, 1979, la dureza y las prestaciones técnicas
térmicas, declinan, cuando el agente para mejorar la tenacidad
mecánica, es soluble, en presencia de la matriz temoendurecible.
Entre los procedimientos conocidos, algunos,
utilizan agentes miscibles en los componentes precursores
termoendurecibles, los cuales pueden dar como resultado una
separación de fase, durante la polimerización, tal y como se
describe en Adv. Polymer Sci., 128, 95 - 156, 1997 ó Wiley Polymer
Networks Group Review Series, 1 (16), 202 - 217, 1998, ó Polymer,
39 (11), 2269 - 2280, ó Polymer Engin. Sci., 26 (1), 54 - 62, 1986.
En dependencia del nivel de agente para mejorar la tenacidad, la
morfología, puede ser, bien ya de los dominitos termoplásticos, o
bien ya sea de los dominios elastoméricos, siendo, los elastómeros,
del tipo CTBN (del inglés, Carboxy-terminated
Butadiene Nitrile Ruber - [Caucho de butadieno y nitrilo con grupos
terminales carboxilo]-) dispersados en la matriz termoendurecible,
o vice-versa, es decir, los dominios
termoendurecibles dispersados en la fase termoplástica o
elastomérica, o una morfología bicontinua. De una forma general, la
tenacidad o la flexibilidad, se mejoran únicamente a expensas de
otros aspectos esenciales de las prestaciones técnicas, tales como
la resistencia química o térmica y el módulo mecánico o la dureza,
en dependencia de si se trata de un componente de moldeo o de un
recubrimiento. Otra técnica para la mejora de la tenacidad,
consiste en la incorporación de partículas termoplásticos
preformadas, generalmente, del orden un micrómetro (en concordancia
con Chimia, 44, 43 - 54, 1990), pero subsiste el mismo
problema.
problema.
En concordancia con J. Applied Polymer Sci.,
70, 2313 2322, 1998 ó Polym. Bull., 33, 67 - 74, 1994, pueden
también utilizarse partículas de elastómero del tipo
núcleo/envoltura. De una forma general, éstas no son reactivas con
respecto a la matriz del tipo epoxi/amina, pero, pueden utilizarse
partículas funcionales del tipo núcleo/envoltura, en concordancia
con J. Appl. Sci. 69, 2069 - 78, 1998, ó J. Appl. Polym. Sci. 72,
849 - 858, 1999.
El problema esencial a ser resuelto, con
respecto a las partículas del tipo núcleo/envoltura, es la
producción de una mezcla homogénea con la composición
termoendurecible (termoestable) huésped del tipo epoxi/amina (o
poliéster insaturado). De una forma general, con un complicado
procedimiento de mezclado, se necesitan mezcladores con un
cizallamiento muy alto.
El segundo problema que se presenta con las
partículas del tipo núcleo/envoltura, es la alta viscosidad de la
mezcla, los cual restringe su facilidad de procesado y, de una forma
más particular, restringe la humectabilidad de las cargas y
refuerzos de las cargas correctas de un molde, para aplicaciones de
materiales compuestos del tipo "composite", o limita su uso
para la aplicación, en forma de recubrimientos protectores en forma
de capa fina.
La presente invención, proporciona la solución a
estos problemas, mediante el uso de micropartículas reticuladas,
reactivas, con una estructura y funcionalidad que son apropiadas
para el medio huésped, para mejorar la resistencia mecánica, al
mismo tiempo que se mantienen unas altas resistencias térmica y
química. Estas micropartículas, las cuales se basan esencialmente
en monómeros acrílicos, opcionalmente, en presencia de otros
monómeros acrílicos, tales como los monómeros vinilaromáticos, son
generalmente por lo menos fácilmente dispersables y/o por lo menos
parcialmente solubles o miscibles en la composición termoendurecible
huésped, con una viscosidad resultante reducida.
Un primer aspecto, que es una finalidad de la
presente invención, se refiere a una composición termoendurecible
que comprende micropartículas reticuladas con un tamaño que se
encuentra comprendido dentro de unos márgenes que van de 10 a 200
nm, siendo, estas micropartículas, por lo menos parcialmente
solubles, miscibles y/o dispersables en la composición
termoendurecible de partida, y que portan por lo menos un grupo
funcional reactivo, el cual puede reaccionar con por lo menos un
grupo funcional reactivo portado por lo menos por uno de los
componentes reactivos de la composición termoendurecible, que se
selecciona de entre las composiciones del tipo: epoxi/amina,
epoxi/anhídrido, isocianato/amina, isocianato/alcohol, poliésteres
insaturados, ésteres vinílicos, mezclas de poliéster insaturado y
éster vinílico, resinas híbridas de poliéster insaturado/uretano,
poliuretano-ureas, resinas reactivas de
diciclopentadieno ó poliamidas reactivas.
De una forma más particular, la invención, se
refiere a composiciones termoendurecibles que comprenden
micropartículas que portan por lo menos un segundo grupo funcional
reactivo, distinto del primero, que puede reaccionar con por lo
menos otro grupo funcional del mismo tipo portado por otra
micropartícula y/o por lo menos por un componente reactivo de la
composición termoendurecible.
La invención, se refiere, también, al uso de las
composiciones de la invención en recubrimientos y, de una forma más
particular, en recubrimientos protectores, y de una forma más
particular, todavía, en grupos protectores para componentes,
artículos o dispositivos eléctricos o electrónicos, o para la
fabricación de artículos moldeados o de artículos realizados a base
de materiales compuestos del tipo "composite".
Otro aspecto que es una finalidad de la presente
invención, se refiere a matrices termoendurecidas (termoestables),
obtenidas a partir de composiciones termoendurecibles de la
presente invención.
Un aspecto final que es una finalidad de la
presente invención, se refiere a recubrimientos protectores o
artículos moldeados o a artículos realizados a partir de materiales
compuestos del tipo "composite", obtenidos a partir de las
composiciones termoendurecibles de la presente invención.
Las composiciones termoendurecibles que
comprenden micropartículas poliméricas reticuladas, tal y como se
definen en la presente invención, pueden basarse en cualquier tipo
de composición termoendurecible. La definición de termoendurecible,
comprende cualquier sistema reactivo
mono-componente, o de dos componentes, el cual puede
reticular por vía de policondensación y/o polimerización, y/o
mediante una vía más específica de polimerización, pasando de un
estado de un líquido o una pasta ó sólido en polvo, con una
estructura soluble y/o fusible, a un estado de un sólido con una
estructura infusible e insoluble. Esta definición, comprende, entre
otras, a cualquier composición que puede reticularse mediante por
lo menos una reacción de policondensación o por lo menos una
reacción de polimerización por radicales, acelerada, de una forma
preferible, mediante un efecto térmico. El término "matriz o
recubrimiento termoendurecida" (o termoestable), corresponde al
producto obtenido a partir de la reticulación de por lo menos una
composición termoendurecible tal y como se ha definido
anteriormente,
arriba.
arriba.
Las composiciones termoendurecibles en
concordancia con la presente invención, se seleccionan de entre los
siguientes sistemas reactivos: epoxi/amina, epoxi/anhídrido,
isocianato/amina, isocianato/alcohol, poliésteres insaturados,
ésteres vinílicos, mezclas de poliéster insaturado y éster vinílico,
resinas híbridas de poliéster insaturado/uretano,
poliuretano-ureas, resinas reactivas de
diciclopentadieno (DCPD) ó poliamidas reactivas. Cada tipo de
sistema, puede requerir una catálisis o un sistema, el cual es
específico para iniciar la polimerización, que se conoce bien, por
parte de las personas expertas en el arte especializado de la
técnica. Estos sistemas reactivos termoendurecibles, pueden
comprender algunos tipos de componentes reactivos, los cuales
pueden reaccionar el uno con el otro, bien ya sea directamente,
mediante una reacción de condensación, después de mezclar los
componentes, o después de mezcla y desbloqueo, mediante el
calentamiento de un grupo funcional reactivo bloqueado, que se
lleva a cabo mediante uno de los componentes (por ejemplo,
isocianato bloqueado mediante fenol, reactivo mediante el
calentamiento a una temperatura superior a 100ºC), o mediante
polimerización por radicales de grupos funcionales etilénicamente
insaturados, mediante iniciación térmica sencilla, o en presencia
de un sistema de iniciación por radicales, el cual puede comprender
iniciadores térmicamente descomponibles, o iniciadores que se
pueden descomponer bajo el efecto de radiación o mediante una
reacción y o catálisis más específica. Puede hacerse mención, por
ejemplo, a una reacción más específica de una insaturación
etilénica, de la reacción de Michael, con una amina o un ácido o un
tiol. La preparación de estos sistemas reactivos, como sistemas
reactivos de un solo componente (mono-componente) o
como sistemas reactivos de dos componentes
(bi-componente), así como también su uso como
composiciones termoendurecibles, son bien conocidos por parte de
las personas expertas en el arte especializado de la técnica, tal y
como se describen en "Introduction aux matériaux composites" -
[Introducción a los materiales compuestos del tipo
"composite"], trabajo éste publicado en CNRS, 1983, Volumen I.
La presencia de un diluyente reactivo de bajo peso molecular, en
estos sistemas, puede ser necesaria, por razones de procesado y/o
de reactividad y/o de compati-
bilidad.
bilidad.
Las micropartículas reticuladas reactivas
presentes en las composiciones termoendurecibles de la presente
invención, tienen un tamaño de partícula correspondiente a un valor
comprendido dentro de unos márgenes que va desde 10 hasta 200 nm, y
portan por lo menos un grupo funcional reactivo, el cual reacciona
con por lo menos un componente reactivo de la composición
termoendurecible, de tal forma que se establezca por lo menos un
tipo de unión química entre una micropartícula y la resina
termoestable. De una forma más preferible, estas micropartículas,
portan por lo menos un segundo grupo funcional reactivo, distinto
del primero, el cual puede reaccionar con por lo menos otro grupo
funcional del mismo tipo, portado por otra micropartícula y/o por
lo menos por otro componente reactivo de la composición
termoendurecible. Así, de este modo, es posible tener, en las
composiciones termoendurecibles huésped, dos tipos de reacciones de
reticulación distintas y superimpuestas, con la posibilidad de la
formación de dos redes superimpuestas simultáneamente, o en dos
etapas separadas. En concordancia con un caso específico de la
invención, las micropartículas, pueden portar por lo menos un grupo
funcional que reacciona mediante una reacción de policondensación y
por lo menos un segundo grupo funcional el cual es una insaturación
\alpha,\beta-etilénica, la cual puede
polimerizar mediante la ruta de radicales o que reacciona mediante
una reacción más específica mencionada anteriormente, arriba. Debe
también especificarse el hecho de que, las micropartículas tal y
como se definen anteriormente, arriba, pueden encontrarse presentes
en forma de una mezcla de micropartículas que tienen las
características definidas anteriormente, arriba, las cuales pueden
reaccionar las unas con las otras y con los componentes reactivos de
la composición huésped, siendo las micropartículas mezcladas,
capaces de ser diferentes en composición y/o con diferentes grupos
funcionales reactivos.
Las microcápsulas utilizadas para la invención,
son por lo menos parcialmente solubles o miscibles y/o dispersables
en la composición de resina termoendurecible de partida. El término
"soluble", debe ser aquí interpretado, como significando una
solución coloidal microscópicamente homogénea y transparente.
Los procedimientos más comúnmente empleados para
la preparación de micropartículas reticuladas son, en primer lugar,
la polimerización en emulsión en un medio acuoso y, en segundo
lugar, la polimerización en dispersión, en un medio no acuoso de
composiciones que comprenden compuestos polimerizables que
comprenden, inter alia, un compuesto polimerizable como
agente reticulante. En ambos casos, el medio de polimerización, no
es un disolvente del polímero formado, el cual precipita en forma
de partículas de polímero. Es este segundo procedimiento, el cual
es el procedimiento preferido para la preparación de las
micropartículas reticuladas funcionalizadas de la presente
invención.
Estas micropartículas, se preparan, de una forma
preferible, mediante polimerización en dispersión, en un medio no
acuoso, el cual no es un disolvente del polímero formado, partiendo
de una composición que comprende compuestos polimerizables
etilénicamente insaturados que comprenden:
- por lo menos un monómero A, que comprende una
insaturación etilénica individual, la cual puede polimerizar
mediante la ruta de radicales, confiriendo, en las partículas
formadas en el citado medio no acuoso, una autoestabilización,
durante y después de la polimerización, sin ninguna adición de
polímero, que tenga un rol interpretativo de agente estabilizante,
bien ya sea antes, o durante o después de la polimerización,
- por lo menos un compuesto B, que comprende por
lo menos dos instauraciones etilénicas, las cuales pueden
polimerizar mediante la ruta de radicales,
- por lo menos un compuesto C, distinto de A ó
B, y que comprende por lo menos una insaturación etilénica, que
puede polimerizar mediante la ruta de radicales y por lo menos un
segundo grupo funcional reactivo f1, distinto de una insaturación
etilénica,
- y opcionalmente, por lo menos un compuesto D,
distinto de A, que comprende una insaturación etilénica individual,
que puede polimerizar mediante la ruta de radicales.
Los monómeros A, los cuales pueden conferir una
auto-estabilización, tal y como se ha definido
anteriormente, arriba, en las partículas formadas, pueden
seleccionarse a partir de monómeros que tienen únicamente un
insaturación etilénica individual, la cual puede polimerizar
mediante la ruta de radicales, con una masa molecular Mn de por lo
menos 600 y, de una forma preferible, de menos de 400, que tiene una
insaturación etilénica polimerizable seleccionada de entre
(met)acrilatos, maleatos, o vinilos, la cual se porta
mediante un grupo alifático, lineal o ramificado, o un grupo mono-
ó policíclico alicíclico, el cual puede encontrarse sustituido, o
no, siendo posible, para los monómeros, el portar por lo menos un
grupo funcional reactivo f2, distinto de la insaturación etilénica
polimerizable. De una forma general, el rol de estabilización del
monómero A, se encuentra relacionado con la conveniencia del
parámetro de solubilidad de este monómero, con respecto al del medio
de polimerización y al del polímero formado. El término
"(met)acrilato", debe interpretarse todo el tiempo, como
"acrilato y/o metacrilato".
Los monómeros A, tienen preferiblemente una
estructura química correspondiente a la siguiente fórmula general
(I):
(I)CH_{2}=CR_{1}-X-(R_{2}-Y)_{k}-R
siendo,
R_{1} = H ó CH_{3},
X = éster -(C=O)O- ó amida
-(C=O)N(R_{3})-,
Y = éster -O(O=C)-, amida
-(R_{3})N(C=O)- ó uretano
-O(O=C)NH-,
R_{2} = radical alquileno
C_{2}-C_{6}, el cual puede encontrarse
sustituido por grupos funcionales, tales como OH, como, por
ejemplo, un radical resultante de la apertura del anillo de epoxi de
un éter de glicidilo;
R_{3}= alquilo
C_{1}-C_{6}, ó H,
k = 0 ó 1,
R = alquilo C_{8}-C_{22}
lineal o ramificado o radical alquenilo, o radical aralquilo
sustituido en el anillo aromático, con un grupo
C_{8}-C_{22} ó radical mono- ó policíclico
C_{6}-C_{22}, sustituido o insustituido, el
cual puede comprender un grupo funcional reactivo f2, seleccionado
de entre: ácido ó anhídrido carboxílico, hidroxilo, epoxi,
isocianato bloqueado o libre, o silano.
Los monómeros preferidos A de la fórmula (I),
corresponden a R, elegidos de entre: isobornilo, laurilo,
octadecilo, isodecilo, tridecilo, docosanilo, diciclopentadienilo,
ciclohexilo ó un grupo alquilo C_{8}-C_{22} ó
cicloalifático, que porte un ácido o anhídrido carboxílico,
hidroxilo ó epoxi, isocianato bloqueado o libre, o grupo funcional
reactivo f2 de silano. Puede hacerse mención, como ejemplos de
monómeros A que portan un grupo f2 funcional de ácido carboxílico,
de los derivados mono(met)acrilados de anhídrido
succínico, sustituidos por un alquilo o alquenilo
C_{6}-C_{22}, de una forma preferible,
C_{6}-C_{18}, lineal o ramificado, obtenido
mediante la reacción del anhídrido alquil- ó
alquenil-sustituido, con un (met)acrilato de
hidroxialquilo con un grupo hidroxialquilo
C_{2}-C_{6} y, de una forma preferible, C_{2}
ó C_{3}. Puede hacerse mención, como ejemplos de monómeros A que
portan un grupo funcional hidroxilo f2, de derivados
mono(met)acrilados del ácido hidroxiesteárico
obtenido mediante la reacción de ácido hidroxiesteárico con
metacrilato de glicidilo o (met)acrilato Cardura E10. Puede
introducirse un grupo funcional epoxi f2, por ejemplo, con
(met)acrilato de diciclopentadieno que comprende epóxido, ó
(met)acrilatos que comprenden un epoxi cicloalifático, tal y
como se da a conocer en la publicación de patente internacional WO
98/28 286, ó un (met)acrilato de ácido graso insaturado que
comprende epóxido. Puede introducirse un grupo funcional f2, con un
mono(met)acrilato derivado de la reacción entre un
diisocianato C_{6}-C_{12}, cicloalifático o
alifático, y un (met)acrilato de hidroxialquilo con un
alquilo C_{2}-C_{6}.
El nivel molar de los monómeros A, en las
micropartículas finales obtenidas, puede variar dentro de unos
márgenes que van de un 5% a un 99%, en primer lugar, dependiendo de
la naturaleza del monómero A y, en segundo lugar, dependiendo del
rol interpretativo ejecutado, bien ya sea como monómero de
estabilización simple para una composición variable basada en los
componentes A, B, C, y opcionalmente D, o como ambos, monómero de
estabilización y componente base predominante de las
micropartículas pretendidas como objetivo. Por consiguiente, el
porcentaje molar, se limitará únicamente mediante las prestaciones
técnicas deseadas de las partículas a ser obtenidas. Generalmente,
el efecto autoestabilizante, es suficiente, dentro de unos márgenes
comprendidos entre unos porcentajes que van del 5 al 80% molar, y
en concordancia con el monómero A elegido. Mediante la definición
de su rol técnico interpretativo, los monómeros A, tienen la
característica específica de unirse, de una forma preferible, a la
capa exterior de las micropartículas y, de una forma más específica,
a la superficie de éstas últimas. Este punto, es importante, de una
forma particular, en el caso en donde, el monómero A, porta un
grupo funcional reactivo f2, tal y como se ha definido
anteriormente, arriba. Esto es debido, en este caso, al hecho de
que, la característica específica del monómero A, permite a éste
unirse al grupo funcional reactivo f2, de una forma específica, a
la superficie de la micropartícula, mejorando así, de este modo, de
una forma incluso más significativa, su accesibilidad y la
totalidad de su reactividad con respecto a los mismos grupos
funcionales, contribuida por los compuestos C que portan grupos
funcionales f1, grupos funcionales f1 éstos que se encuentran
distribuidos, de una forma aleatoria, a través de la totalidad del
volumen de la micropartícula, con una accesibilidad de los grupos
funcionales, que es relativamente más difícil en el núcleo de la
micropartícula, que en la superficie. Si se utiliza más de un
monómero A que porta grupos funcionales f2, los varios grupos
funcionales f2, no deben reaccionar, ni el uno con el otro, ni con
los grupos funcionales f1 de los compuestos C, durante la
polimerización.
Los compuestos B, portan por lo menos dos
insaturaciones etilénicas y actúan como un agente de reticulación,
para las micropartículas formadas. B, es un componente esencial de
la composición de los compuestos polimerizables. Éstos son,
esencialmente, monómeros etilénicamente multifuncionales y/o
oligómeros con una funcionalidad de por lo menos 2, con respecto a
insaturaciones, los cuales pueden polimerizarse mediante la vía o
ruta de radicales. En el caso de monómeros, la funcionalidad, tal y
como se ha definido anteriormente, arriba, puede variar, de una
forma preferible, de 2 a 6. Puede hacerse mención, como ejemplos de
tales tipos de monómeros, de: etilenglicol, propilenglicol,
butanodiol, 2-metilpropanodiol, neopentilglicol,
hexanodiol, di(met)-acrilatos de zinc y/o
cadmio o divinilbencenos sustituidos o insustituidos,
tri(met)acrilatos de glicerol ó trimetilolpropano y/o
derivados alcoxilados, tri- ó tetra(met)acrilatos de
pentaeritritol y penta- ó tetra(met)acrilatos de
dipentaeritritol. Los oligómeros multifuncionales, tienen una
funcionalidad que puede corresponder a un valor comprendido dentro
de unos márgenes que van de 2 a 50 y, de una forma preferible, de 2
a 20, y una masa molecular Mn de menos de 2500, de una forma
preferible, de menos de 1500. La funcionalidad y la Mn, se fijan en
concordancia con la densidad de reticulación deseada. Cuanto menor
es el valor de Mn y cuanto mayor es la funcionalidad, mayor es la
densidad de reticulación de las micropartículas. Puede hacerse
mención, como ejemplos de tales tipos de oligómeros, de los ésteres
(met)acrílicos de oligómeros de polioles basados en
poliéteres, que comprenden unidades éter, elegidas de entre
oxietileno y/o oxipropileno y/o oxitetrametileno, y basados en
poliésteres saturados, o basados en poliuretanos o poliésteres
insaturados, u oligómeros (met)acrilados, los cuales pueden
ser obtenidos, por ejemplo, o bien ya sea mediante
(met)acrilación de copolímeros (met)acrílicos basados
en metacrilato de glicidilo mediante ácido (met)acrílico, o
bien ya sea mediante (met)acrilación de copolímeros
(met)acrílicos basados en ácido (met)acrílico,
mediante metacrilato de glicidilo.
El nivel molar del compuesto B, puede variar
dentro de unos porcentajes que van de un 0,02% a un 30% y, de una
forma preferible, dentro de unos porcentajes situados entre un 0,5%
y un 15%. La limitación de este nivel, es importante, debido al
hecho de que, por encima de este valor límite, la probabilidad de un
enlace químico entre las micropartículas, se convierte en alto,
teniendo, como consecuencia, un significante riesgo de
desestabilización, aglomeración y sedimentación de las
micropartículas.
Los compuestos D, son monómeros distintos que
los monómeros A, tal y como se han definido anteriormente, arriba
y/o oligómeros que comprenden una insaturación etilénica individual,
la cual puede polimerizar mediante la vía o ruta de radicales, y
son componentes para ajustar la composición de base, en concordancia
con las propiedades pretendidas como objetivo, para las
micropartículas, la cuales pueden variar y ajustarse en concordancia
con cada aplicación específica. Éstos se seleccionan, de una forma
preferible, entre monómeros (met)acrílicos, tales como los
(met)acrilatos de metilo, etilo, propilo, butilo,
tert.-butilo, 2-etilhexilo ó de
2-(2-etoxietoxi)etilo, ó monómeros
vinilaromáticos, tales como estireno o viniltoluenos, o ésteres
vinílicos, tales como el acetato de vinilo, u oligómeros
(met)acrilados con una Mn de menos de 2500 y, de una forma
más particular, de menos de 1500, tales como los
(met)acrilatos de oligómeros monohidroxilados. Los
(met)acrilatos de oligómeros preferidos, son los
(met)acrilatos de monoalcoholes polialcoxilados, que
comprenden unidades alcoxi, elegidas de entre oxietileno y/o
oxipropileno y/o oxitetrametileno, o (met)acrilatos derivados
de monoalcoholes basados en policaprolactona, o en poliésteres o en
poliuretanos. La presencia de estos compuestos, es opcional, en
concordancia con la estructura y las prestaciones técnicas que se
deseen para las micropartículas a ser obtenidas. Los monómeros u
oligómeros de este tipo, pueden ajustar las prestaciones técnicas de
índole mecánico, de las micropartículas, en términos de dureza o
flexibilidad del núcleo de las partículas, en concordancia con las
correspondientes temperaturas de transición vítrea Tg. Así, por
ejemplo, el uso de un monómero que proporciona un polímero con una
Tg reducida, tal como el acrilato de butilo, hace posible el poder
obtener, en concordancia con las proporciones ajustadas,
micropartículas con una naturaleza predominantemente blanda o
flexible, con una Tg relativamente baja. Este tipo de estructura,
es particularmente ventajoso en cuanto al hecho de convertir en
flexible, una matriz dura, o en cuanto al hecho de buscar un mayor
compromiso dureza/flexibilidad, para las aplicaciones en
composiciones o recubrimientos de moldeo, de una forma particular,
las termoendurecibles, las cuales representan una finalidad objeto
de la presente invención. Su nivel molar, puede variar dentro de
unos márgenes correspondientes a unos porcentajes que van de un 0 a
un 80%, en concordancia con la estructura deseada de la
micropartícula
final.
final.
Los compuestos C, son monómeros distintos de A
y/u oligómeros distintos de B ó D, que portan por lo menos una
insaturación etilénica, la cual puede polimerizar por ruta de
radicales, y por lo menos un segundo grupo funcional reactivo
f1, distinto de una insaturación etilénica. Estos monómeros y
oligómeros funcionarizados, portan grupos funcionales reactivos f1,
seleccionados de entre: ácido o anhídrido carboxílico, hidroxilo,
epoxi, isocianato libre o bloqueado, silano, amina y oxazolina. Sin
limitación alguna, pueden mencionarse los siguientes ejemplos de
posibles compuestos C:
- en el caso en donde, el grupo funcional f1, es
un ácido carboxílico: ácido (met)acrílico, maléico, fumárico,
ó itacónico,
- en el caso en donde, f1, es un grupo anhídrido
funcional: anhídrido maléico ó itacónico,
- en el caso en donde, f1, es un hidroxilo,
(met)acrilatos de hidroxialquilo con un hidroxialquilo
C_{2}-C_{4}, tal como hidroxietilo,
hidroxipropilo ó hidroxibutilo, ó mono(met)acrilatos
de policaprolactona ó de dioles, tales como: poliéterdioles que
comprenden unidades éter elegidas de entre oxietileno y/ó
oxipropileno y/ó oxitetrametileno, poliésterdioles ó
poliuretandioles, con una MN de menos de 2500 y, de una forma
preferible, de menos de 1500,
- en el caso en donde, f1, es un grupo funcional
epoxi: metacrilato de glicidilo ó un metacrilato de glicidilo
alcoxilado, tal y como se da a conocer en la publicación de patente
internacional WO 98/28 287,
- en el caso en donde, el grupo funcional f1, es
un isocianato: (met)acrilato de isocianatoetilo ó el
mono(met)acrilato de un isocianato de uretano
derivado de la condensación de un (met)acrilato de
hidroxialquilo C_{2}-C_{4} con un diisocianato
aromático, tal como diisocianatotolueno (TDI),
- en el caso en donde, f1, es un grupo funcional
silano, éste último, puede utilizarse en la forma de trialquil- ó
trialcoxisilano, portado por un monómero (met)acrílico o
derivado oligómero,
- en el caso en donde, f1, es una grupo
funcional amina, metacrilato de tert.-butilaminoetilo ó metacrilato
de dimetilaminoetilo,
- en el caso en donde, f1, es un grupo funcional
oxacilina: (met)acrilatos de oxacilina y, de una forma más
particular,
2-(5-metacriloilpentil)-1,3-oxazolina.
De una forma general, los grupos funcionales f1
portados por lo menos por un compuesto C, pueden ser diferentes,
pero éstos no deben reaccionar los unos con los otros, ó con
posibles grupos funcionales f2, portados por monómeros A, durante
la polimerización.
La elección del compuesto C, o su grupo
funcional reactivo y su nivel molar, dependerá esencialmente del
sistema reactivo de aplicación y de la composición y funcionalidad
de éste último. El nivel molar, puede así, variar, de este modo, en
un porcentaje de hasta un 80%, para micropartículas altamente
reactivas.
Resulta obvio, para una persona experta en el
arte especializado de técnica, el hecho de que, estos grupos
funcionales, no deben interactuar con el medio de polimerización,
con objeto de preservar estos grupos funcionales reactivos. Un
medio para preservar los grupos funcionales f1 capaces de
interactuar con el medio de polimerización, es el bloqueo del grupo
funcional f1, mediante un agente de bloqueo, con un posible
desbloqueo de f1, después de la polimerización, en el mismo
contexto que una modificación química de los grupos funcionales f1,
después de la etapa de polimerización. Tal tipo de bloqueo
preventivo y subsiguiente desbloqueo, es bien conocido por parte de
las personas expertas en el arte especializado de la técnica.
Los grupos funcionales f1 portados inicialmente
por el compuesto C y/o los grupos funcionales f2 portados
opcionalmente por el monómero A, pueden modificarse, después de la
polimerización, a los respectivos grupos funcionales f3 y f4,
mediante reacción química en una o más etapas, con los reactivos
apropiados. Así, por ejemplo, la introducción de un grupo funcional
(met)acrilato f4, puede realizarse, o bien ya sea a partir
de un grupo funcional epoxi f1, mediante la reacción con ácido
(met)acrílico, o bien ya sea a partir de un grupo funcional
de ácido carboxílico f1, mediante la reacción con un
(met)acrilato de hidroxietilo. Las últimas reacciones,
pueden también utilizarse para introducir, de una forma específica,
en la superficie de la micropartícula, grupos funcionales
(met)acrílicos f3, a partir de grupos funcionales precursores
de f2, tal y como se ha descrito anteriormente, arriba, para los
grupos funcionales precursores de f2.
Las micropartículas de la presente invención,
pueden también obtenerse, sin limitación alguna del procedimiento
utilizado, mediante la polimerización de una composición que
comprende compuestos polimerizables etilénicamente insaturados,
compuestos por:
- un primer componente A', el cual representa un
porcentaje comprendido dentro de unos márgenes que van del 50 al
99% molar, de la citada composición, que comprende compuestos
polimerizables y que se encuentra compuesto por
(met)acrilato de isobornilo y/o norbornilo y/o
ciclohexilo y/o laurilo y/o tridecilo y/u octadecilo y/o Cardura
E10, opcionalmente, en combinación con (met)acrilato de
alquilo C_{2}-C_{8},
- un segundo componente B', compuesto por lo
menos por un monómero u oligómero que comprende por lo menos dos
insaturaciones etilénicas que pueden polimerizar mediante la ruta o
vía de radicales,
- un tercer componente C', compuesto por lo
menos por un monómero u oligómero que comprende, adicionalmente a
una insaturación etilénica que puede copolimerizar mediante la ruta
o vía de radicales, por lo menos por un segundo grupo funcional
reactivo f1', distinto de una insaturación etilénica,
con la posibilidad de una modificación química
por lo menos parcial, de los grupos funcionales de partida f1', a
los grupos funcionales finales f2', con la condición de que, los
grupos funcionales f1' seleccionados, no reaccionen los unos con
los otros, durante la polimerización, y con la condición de que, la
suma de los tres componentes copolimerizables A' + b' + C', sea
igual a un 100% molar. De una forma más preferible, estas
micropartículas, portan grupos funcionales f1', contribuidos por el
tercer componente C', seleccionados de entre: epoxi, hidroxilo,
carboxilo, anhídrido carboxílico, isocianato, silano, amina u
oxazolina y, en caso apropiado, grupos funcionales f1', por lo
menos parcialmente modificados a f2', seleccionados de entre:
(met)acrilatos, vinilos, maleatos, maleimidas, itaconatos,
ésteres de alil-alcoholes, insaturaciones a base de
diciclopentadieno, ésteres o amidas de ácidos grasos insaturados
C_{12}-C_{22}, sales de ácidos carboxílicos, o
sales de amonio cuaternario. Estas micropartículas, se obtienen, de
una forma preferible, mediante la polimerización de la composición
de los compuestos polimerizables A', B' y C', en dispersión en un
medio no acuoso, el cual no es un disolvente del polímero, y
en ausencia de cualquier polímero de estabilización añadido en el
inicio de la polimerización, o durante la polimerización, o después
de ésta, en concordancia con el procedimiento descrito
anteriormente, arriba. El componente B', puede estar compuesto a
base de compuestos tal y como se ha descrito para el compuesto B y,
del mismo modo, el componente C', puede estar compuesto a base de
compuestos tal y como se ha descrito anteriormente, arriba, para
el
compuesto C.
compuesto C.
Ambas, la composición y la funcionalidad de las
micropartículas utilizadas en las composiciones termoendurecibles
de la presente invención, pueden ajustarse en concordancia con la
composición termoendurecible huésped de partida. Así, por ejemplo,
la composición y la funcionalidad, se ajustan con objeto de tener
una buena compatibilidad y/o por lo menos, una dispersión homogénea
de las micropartículas reactivas, en la composición huésped de
partida. Adicionalmente, además, por lo menos una porción de los
grupos funcionales reactivos portados por estas micropartículas,
son idénticos y/o reaccionan con aquéllos portados por los
componentes reactivos termoendurecibles. De una forma más
particular, la estructura de las micropartículas, se ajusta al
efecto deseado en términos de compromiso dureza/flexibilidad. En el
caso de las composiciones precursoras para las matrices
termoendurecidas (termoestables) con una alta dureza o módulo y/ó
Tg, y con una insuficiente flexibilidad, a ser mejorada, bien ya
sea en términos de coeficiente K_{1c} y/o de resistencia al
impacto, la micropartículas preferidas, tendrán unas temperaturas
de transición vítrea Tg, de una forma general, de menos de 60ºC y,
de una forma preferible, con una Tg de menos de 30ºC y, de una forma
más preferible, de un valor comprendido dentro de unos márgenes
situados entre -50
y 20ºC.
y 20ºC.
De una forma general, el nivel de las
micropartículas reactivas, depende de la mejora deseada, en la
matriz termoendurecida huésped a ser reforzada y/o a ser convertida
en flexible, y los grupos funcionales reactivos portados. Este
nivel, puede ser el correspondiente a un porcentaje comprendido
dentro de unos márgenes situados entre un 0,5 y 50%, en peso, de la
matriz orgánica termoendurecida, en su totalidad (de los componentes
orgánicos reactivos termoendurecibles + las micropartículas) y, de
una forma preferible, de un porcentaje comprendido dentro de unos
márgenes que van de un 2 a un 35%, y todavía de una forma más
preferible, dentro de unos márgenes que van de un 5 a un 25%, en
peso, de la matriz termoendurecida orgánica en su totalidad.
Un caso específico de las matrices
termoendurecidas que requieren una mejora en el compromiso
dureza/flexibi-
lidad, es el caso de las matrices termoendurecidas (termoestables) del tipo epoxi/amina. En este contexto específico, las composiciones termoendurecibles del tipo epoxi/amina proporcionadas por la presente invención, comprenden:
lidad, es el caso de las matrices termoendurecidas (termoestables) del tipo epoxi/amina. En este contexto específico, las composiciones termoendurecibles del tipo epoxi/amina proporcionadas por la presente invención, comprenden:
a) por lo menos un compuesto que comprende
epoxi, que tiene una funcionalidad, con respecto a los grupos epoxi,
de por lo menos dos, con una estructura aromática y/o
(ciclo)alifática,
b) por lo menos un compuesto de amina, con una
funcionalidad amina de por lo menos dos, con una estructura
aromática y/o (ciclo)alifática,
c) en caso apropiado, un compuesto epóxido
monofuncional, que porta un segundo grupo funcional distinto, el
cual puede polimerizar mediante la ruta de radicales.
Estas composiciones, comprenden, adicionalmente
a los componentes a), b) y, en caso apropiado, c), anteriormente
mencionados, arriba:
d) un 0,5 - 50%, en peso, con respecto a a) + b)
+ c) + d), de micropartículas reticuladas reactivas.
Las micropartículas reticuladas preferidas para
las composiciones basadas en epoxi/amina, portan por lo menos un
grupo funcional epoxi ó ácido carboxílico ó anhídrido. Estas
micropartículas, pueden obtenerse mediante polimerización,
partiendo de una composición que comprende:
i) un 10 - 50% molar, de (met)acrilato de
laurilo y/o tridecilo y/o octadecilo y/o docosilo y/o isobornilo y
o Cardura E10,
ii) un 10 - 70% molar, de (met)acrilato
de butilo ó tert.-butilo ó 2-etilhexilo y
2-(2-etoxietoxi)etilo,
iii) un 5 -30% molar de:
- -
- metacrilato de glicidilo y/o por lo menos un (met)acrilato que porta por lo menos un grupo funcional epoxi, derivado de diciclopentadienilo ó de vinilnorborneno ó de ciclohexeno y/o de (met)acrilatos de éter de glicidilo alcoxilado, para un grupo funcional epoxi,
- -
- ácido (met)acrílico y/o ácido maléico/o ácido maléico ó fumárico ó itacónico y/o anhídrido maléico, para un grupo funcional de ácido o de anhídrido carboxílico,
iv) un 2 - 10% molar de
di(met)acrilato de hexanodiol y/o de neopentilglicol
y/o de trimetilolpropano,
con las proporciones de los componentes
seleccionados de tal forma que, la suma de los porcentajes de i) +
ii) + iii) + iv), sea igual a 100, y
con la posibilidad adicional, durante la segunda
etapa, de modificar, por lo menos parcialmente, los grupos
funcionales reactivos descritos anteriormente, arriba, a un segundo
grupo funcional reactivo en concordancia con:
- -
- los grupos funcionales epoxi: mediante la reacción con ácido (met)acrílico,
- -
- los grupos funcionales ácido (carboxilo) y/anhídrido: mediante la reacción con metacrilato de glicidilo ó vinil- ó alil-alcohol ó un (met)acrilato de hidroxialquilo.
La modificación parcial de estas
micropartículas, puede así, de este modo, tener como resultado unas
composiciones termoendurecibles del tipo epoxi/amina, que comprende
micropartículas tal y como se describen anteriormente, arriba, con
por los menos dos grupos funcionales reactivos distintos, tales
como:
- epoxi, en presencia de:
(met)acrilato),
- ácido y/o anhídrido carboxílico, en presencia
de: (met)acrilato de alilo ó vinilo.
Las composiciones de epoxi/amina, tal y como se
describen anteriormente, arriba, que comprenden micropartículas
reticuladas reactivas, las cuales portan por lo menos una grupo
funcional de insaturación etilénica que puede polimerizar mediante
la ruta de radicales y por lo menos otro grupo funcional que
reacciona preferiblemente con los grupos funcionales epoxi de los
componentes reactivos termoendurecibles, son los que se prefieren
de una forma particular. Las composiciones del tipo epoxi/amina que
comprenden micropartículas reticuladas reactivas con grupos
funcionales carboxilo o anhídrido, como grupos funcionales, en
presencia de grupos funcionales (met)acrilato y/o alilo y/o
vinilo, son los que se prefieren de una forma más específica.
Con objeto de preparar estas composiciones
epoxi/amina, los compuestos que comprenden epoxi, con una
funcionalidad de por lo menos dos, con respecto a epoxi, se
seleccionan de entre monómeros que comprenden epóxidos, pero
también, de resinas que comprenden epóxidos, compuestas por
oligómeros/polímeros, con un Mw correspondiente a un valor que va
hasta 20000. Como ejemplos de compuestos que comprenden epóxidos,
con una estructura aromática, puede hacerse mención de los
derivados de diglicidil-éter de bisfenol A (BADGE - [del inglés
bisphenol A diglycidyl ether]-) y del diglicidil-éter de bisfenol
F (BFDGE - [del inglés bisphenol F diglycidyl ether]-), los cuales
pueden ser alcoxilados, de una forma preferible, propoxilados y/o
etoxilados, con un número de unidades alcoxi comprendido dentro de
unos márgenes situados entre 1 y 10, ó derivados alifáticos, tales
como diglicidil-éter de butanodiol ó de propilenglicol.
Los compuestos cicloalifáticos que contienen
epóxidos, incluyen a los monómeros multifuncionales que comprenden
epóxidos, basados en derivados de ciclohexeno que comprenden
epóxidos, tal y como se da a conocer en la publicación de patente
internacional WO 98/45 349, y/o oligómeros y/o polímeros obtenidos a
partir de (met)acrilatos que comprenden epóxidos, tal y como
se da a conocer en las publicaciones de patente internacional WO
98/28 286 ó WO 98/28 287.
En cuanto a lo referente a los compuestos
multifuncionales que comprenden epóxidos, éstos se encuentran
preferiblemente presentes como diluyentes reactivos, los cuales
regulan la viscosidad y, de una forma más preferible, en presencia
de oligómeros y/o polímeros que comprenden epóxidos. Éstos portan un
segundo grupo funcional, el cual reacciona mediante polimerización
por radicales, tal como un metacrilato. Los ejemplos preferidos, son
GLYMA ó (met)acrilatos que comprenden epóxidos, basados en
diciclopentadieno que comprende epóxidos ó en ciclopentadieno que
comprende epóxidos, o en vinilnorborneno que comprende epóxidos. En
un caso más específico, las micropartículas preferidas de la
composición termoendurecible, puede portar por lo menos los mismos
grupos funcionales reactivos que este epóxido multifuncional.
Puede hacerse mención, entre los componentes de
aminas de las composiciones del tipo epoxi/amina, con una
funcionalidad de por lo menos dos, como ejemplos, de los siguientes:
isoforondiamina, N-(amino)piperazina,
diciano-diamida,
4,4'-diaminodifenilsulfona,
4,4'-diamino-3,3'-dimetildiciclohexilmetano,
dietiltoluendiamina,
m-metil-xilendiamina,
(poli)propilendiamina ó (poli)propilentriamina, ó
Jeffamines®, ó trietilentetraamina.
En el caso de composiciones termoendurecibles
basadas en poliésteres insaturados, o en poliésteres insaturados
modificados por poliisocianatos, o en ésteres vinílicos ó en su
mezclas, las micropartículas, pueden portar, como grupos
funcionales reactivos, los siguientes:
- hidrógeno-maleato sólo y/o
(met)acrilato, con grupos funcionales hidroxilo residuales
opcionales, de una forma particular, en el caso de poliésteres
modificados por poliisocianatos, mediante la modificación
opcionalmente parcial, de grupos funcionales hidroxilo de partida,
respectivamente, mediante anhídrido maléico y/o ácido
(met)acrí-
lico,
lico,
- anhídrido y ácido carboxílico, sólo y/o
(met)acrilato, mediante la modificación opcionalmente
parcial, de grupos funcionales anhídrido o ácido, de partida,
mediante un (met)acrilato hidroxilado ó metacrilato de
glicidilo.
En concordancia con otro caso específico de la
invención, la composición termoendurecible, se basa en poliésteres
insaturados y/o en poliésteres insaturados, modificados mediante
poliisocianatos y/o ésteres vinílicos. En este caso, ésta puede
comprender:
- por lo menos un poliéster insaturado y/o por
lo menos un poliéster insaturado, modificado mediante un
poliisocianato y/o por lo menos un éster vinílico,
- por lo menos un comonómero copolimerizable,
que porta por lo menos una insaturación
\alpha,\beta-etilénica, elegida entre monómeros
vinilaromáticos y/o (met)acrílicos y/o de alilo,
- opcionalmente, por lo menos un segundo
monómero, que porta por lo menos dos grupos funcionales reactivos,
pudiendo, uno de ellos, reaccionar por la ruta de radicales y, el
otro, mediante una reacción de condensación,
- un 0,5 - 50%, en peso, y de una forma
preferible, de un 5 a un 20%, en peso, de micropartículas
reticuladas reactivas, las cuales pueden obtenerse mediante
polimerización, partiendo de:
- un 10 - 40% molar de (met)acrilato de
Cardura 10,
- un 10 - 75% molar de (met)acrilato de
butilo y/o de tert.-butilo y/o de 2-etilhexilo y/o
de 2-(2-etoxietoxi)etilo y de estireno, con
un factor de relación molar de estireno, con respecto a monómeros
(met)acrílicos, que puede variar dentro de unos márgenes que
van de 0 a 0,2,
- un 5 - 40% molar de (met)acrilato de
hidroxietilo o de anhídrido maléico ó de ácido (met)acrílico
o de metacrilato de glicidilo,
- un 2 - 10% molar de (met)acrilato de
hexanodiol y/o de propilenglicol y/o de neopentilglicol y/o de
trimetilolpropano,
siendo, la suma de los porcentajes molares de
estos constituyentes, igual a 100.
Estas composiciones, comprenden también un
sistema de iniciación por radicales, el cual, una persona experta
en el arte especializado de la técnica, sabe como ajustar, en
concordancia con las condiciones de aplicación.
Los grupos funcionales reactivos de partida, de
estas micropartículas, se modifican, por lo menos parcialmente:
- los grupos funcionales hidroxilo de partida, a
maleatos de hidrógeno, mediante la reacción con anhídrido maléico
y/o a (met)acrilatos, mediante la reacción con ácido
(met)acrílico,
- los grupos funcionales epoxi de partida, a
(met)acrilatos, mediante la reacción con ácido
(met)acrílico,
- los grupos funcionales ácido carboxílico de
partida, a (met)acrilatos, mediante la reacción con
(met)acrilato de glicidilo,
- los grupos funcionales anhídrido de partida, a
(met)acrilatos y ácidos residuales, mediante la reacción con
(met)acrilato de hidroxietilo o de hidroxipropilo,
Los poliésteres insaturados que pueden
utilizarse para las composiciones anteriormente mencionadas, arriba,
pueden seleccionarse de entre los poliésteres insaturados obtenidos
mediante policondensación:
- de un anhídrido ó diácido insaturado, tal
como el anhídrido maléico y sus derivados de condensación con
diciclopentadieno (DCPD), ácido maléico y/o ácido fumárico,
opcionalmente, en presencia de por lo menos un anhídrido o diácido
insaturado, tal como el anhídrido o el diácido o-, iso-, ó
tereftálico ó tetrabromotereftálico ó adípico, con
- un poliol, tal como el etilengliol,
propilenglicol, dietilenglicol, neopentilglicol, dipropilenglicol,
2-metilpropanodiol, butanodiol, bisfenol
hidrogenado y sus derivados, trimetilolpropano o
trimetilpentanodiol,
con una funcionalidad hidroxilo y/o carboxilo, y
los correspondientes índices I_{OH} de 50 a 250 e índices
I_{CO2H} de 50 a 250, opcionalmente modificados mediante DCPD ó
mediante un poliisocianato aromático con una funcionalidad de por
lo menos dos, tal como el
metilen-di(fenil-isocianato),
o un poliisocianato cicloalifático, con una funcionalidad de por lo
menos dos, tal como el isoforon-diisocianato. La
composición de poliéster insaturado que puede utilizarse, puede
también ser una composición del tipo que comprende por lo menos un
poliéster insaturado, tal y como se da a conocer en la patente
europea EP 930 327. La composición que comprende poliésteres
insaturados modificados o no modificados, puede comprender un
porcentaje comprendido dentro de unos márgenes que van de un 20 a
un 50%, de una forma preferible, un porcentaje comprendido dentro de
unos márgenes que van de un 35 a un 40%, de por lo menos un
comonómero, como diluyente reactivo, el cual puede seleccionarse de
entre: estireno, \alpha-metilestireno, o-,
m-,
ó p-viniltolueno, divinilbencenos, ftalato de dialilo, o un monómero acrílico multifuncional. En el caso de poliésteres insaturados que portan grupos funcionales carboxilo, o de poliésteres modificados mediante un poliisocianato, el comonómero, puede comprender uno de los monómeros (met)acrílicos que comprenden epóxidos, derivados de la epoxidación de un (met)acrilato de alilo alcoxilado, cuya epoxidación, se da a conocer en la publicación de patente internacional WO 98/28 287, ó de (met)acrilato de diciclopentadieno ó vinilnorborneno. El sistema de iniciación de reticulación por radicales, puede basarse en un peróxido, tal como peróxido de metiletilcetona, ó peróxido de benzoílo, bajo unas condiciones que son conocidas por parte de una persona experta en el arte especializado de la técnica.
ó p-viniltolueno, divinilbencenos, ftalato de dialilo, o un monómero acrílico multifuncional. En el caso de poliésteres insaturados que portan grupos funcionales carboxilo, o de poliésteres modificados mediante un poliisocianato, el comonómero, puede comprender uno de los monómeros (met)acrílicos que comprenden epóxidos, derivados de la epoxidación de un (met)acrilato de alilo alcoxilado, cuya epoxidación, se da a conocer en la publicación de patente internacional WO 98/28 287, ó de (met)acrilato de diciclopentadieno ó vinilnorborneno. El sistema de iniciación de reticulación por radicales, puede basarse en un peróxido, tal como peróxido de metiletilcetona, ó peróxido de benzoílo, bajo unas condiciones que son conocidas por parte de una persona experta en el arte especializado de la técnica.
En el caso de composiciones basadas en resinas
de ésteres vinílicos, o que comprenden resinas de ésteres vinílicos,
éstas últimas, pueden ser resinas conocidas por parte de las
personas expertas en el arte especializado de la técnica, tales
como los (met)acrilatos de glicidil-éter de bisfenol A, y de
sus derivados alcoxilados o de resinas de novolacas que comprenden
epóxidos. Los mismos comonómeros, pueden utilizarse como diluyentes
reactivos como para los poliésteres insaturados. La presencia de
grupos funcionales hidroxilo residuales (resultantes de la apertura
del epoxi) o grupos funcionales epoxi los cuales se encuentran
parcialmente esterificados, puede hacer posible una doble reacción
de reticulación, con micropartículas reticuladas reactivas que
portan insaturaciones polimerizables, tales como maleato y/o
(met)acrilato, y un segundo grupo funcional, tal como
anhídrido, carboxilo ó isocianato.
Las composiciones termoendurecibles tal y como
se definen mediante la presente invención, se utilizan como
composiciones de recubrimiento y/o de moldeo, puesto que éstas se
utilizan o pueden utilizarse como una base para la preparación de
composiciones de recubrimiento y/o de moldeo y de materiales
compuestos del tipo "composite", mediante la posible adición
de otros aditivos y adyuvantes o refuerzos, tales como los
catalizadores o iniciadores de reticulación, pigmentos, cargas
inorgánicas, aditivos reológicos o refuerzos orgánicos o
inorgánicos, tales como las fibras orgánicas o las fibras o perlas
de vidrio, los cuales son bien conocidos y utilizados por parte de
aquellas personas expertas en el arte especializado de la técnica,
para tales tipos de aplicaciones. Una ventaja adicional de la
presencia de las micropartículas, tal y como se definen en las
composiciones de la presente invención, es la posibilidad de un
mejor control de la reología de estas composiciones, incluso a
mayores niveles de aditivos o cargas dispersados, tales como
pigmentos, cargas inorgánicas o refuerzos.
Así, de este modo, las composiciones
termoendurecibles de la presente invención, pueden utilizarse para
la preparación de recubrimientos para protección mecánica y/o
térmica y/o química y, de una forma más particular, para la
protección de artículos o dispositivos eléctricos o artículos
electrónicos que requieran ambos, una alta resistencia mecánica y
una alta estabilidad térmica y química.
Los ejemplos que se facilitan a continuación,
pueden ilustrar la presente invención, sin limitación alguna, en
cuanto a la elección de los parámetros descritos.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
Composición molar de los compuestos
polimerizables:
- Acrilato de octadecilo: 30% molar
- Acrilato de butilo: 52% molar
- Metacrilato de glicidilo: 13% molar
- Diacrilato de hexanodiol: 5% molar.
Las micropartículas de polímero reticulado (CPMs
- [del inglés, crosslinked polymer microparticles]-), se sintetizan
mediante un proceso de polimerización por radicales del tipo
discontinuo (por lotes), en dispersión no acuosa, en concordancia
con las siguientes condiciones:
Se procede a introducir 94 g de
n-heptano y 94 g de 2-propanol, en
un reactor de 500 ml de capacidad, equipado con un condensador de
reflujo y un agitador mecánico, bajo un ligero flujo de nitrógeno.
La temperatura, se conduce a un valor de 70ºC. Se procede a cargar
la siguiente mezcla de monómeros (polimerizables) en el reactor:
- Acrilato de octadecilo: 31,4 g
- Acrilato de butilo: 21,5 g
- Metacrilato de glicidilo: 6,0 g
- Diacrilato de hexanodiol: 3,7 g.
La temperatura, se estabiliza a un nivel de 70ºC
y se procede a introducir 0,52 g de azobisisobutironitrilo (AIBN),
al interior de un reactor, a saber, 10 mmol/l, con respecto a los
monómeros. La dispersión, es de baja viscosidad, durante la
duración de la síntesis. Después de haber reaccionado durante un
transcurso de tiempo de 5 horas, la conversión de los monómeros, es
mayor de un porcentaje del 95%, según el control de los monómeros,
mediante cromatografía de exclusión de tamaño (SEC - [del inglés,
size exclusion chromatography]-) y mediante medición del nivel de
sólidos en la solución. Se procede a aislar las CPMs, mediante
destilación de los disolventes de la síntesis. El condensador de
reflujo, se reemplaza por una columna de destilación y, la
temperatura de la dispersión, se incrementa gradualmente hasta un
nivel de 105ºC. Se procede, a continuación, a secar las CPMs, bajo
la acción de vacío (20 mbar), para eliminar cualquier traza de
disolvente residual. Las CPMs secadas, tienen una apariencia de una
cera pegajosa, a la temperatura ambiente. El radio de giro, medido
mediante dispersión de luz láser de ángulo múltiple (referencia Dawn
Wyatt Technology, a un valor de \lambda 0 632,8 nm), en THF, es
del orden de 20 a 40 nm.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
Estas CPMs, se sintetizan mediante acrilación
parcial de las CPMs del ejemplo 1. Los grupos epóxido de las CPMs
del ejemplo 1, se modifican mediante la reacción con ácido acrílico
(AA) a una temperatura de 100ºC, en presencia de un 0,8%, en peso,
de diisopropilsalicilato de cromo (III) (CrDIPS), utilizado como
catalizador, y un 0,3%, en peso, de hidroquinona, con objeto de
evitar cualquier polimerización por radicales de los grupos
funcionales acrílicos introducidos. La modificación química, se
lleva a cabo en solución al 50%, en peso, en tolueno, en un reactor
de 250 ml, equipado con un condensador de reflujo, a un reducido
flujo de nitrógeno.
El ácido acrílico, se añade gradualmente, de tal
forma que se obtenga un factor de relación molar [epoxi]/[ácido], de
un valor de 1,83. Al final de la reacción, se obtienen las CPMs, con
una doble funcionalidad, [epoxi] = 0,44 x 10^{-3} mol.g^{-1} y
[C=C] (acrilato) = 0,25 x 10^{-3} mol.g^{-1}. El disolvente, se
evapora bajo la acción de vacío (20 mbar), a la temperatura
ambiente.
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Ejemplo
3
La preparación, se realizó en concordancia con
el procedimiento descrito en el ejemplo 1, partiendo de la
siguiente composición de compuestos polimerizables:
- Acrilato de octadecilo: 32,5 g (30% molar)
- Acrilato de butilo: 22,3 g (52% molar)
- Ácido acrílico: 4,1 g (13% molar)
- Diacrilato de hexanodiol: 3,8 g (5% molar).
- Apariencia de las CPMs finales obtenidas: cera pegajosa a la temperatura ambiente.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
4
La preparación, se realizó en concordancia con
el procedimiento descrito en el ejemplo 1, partiendo de la
siguiente composición de compuestos polimerizables:
- Acrilato de laurilo: 26,6 g (30% molar)
- Acrilato de isobornilo: 7,6 g (10% molar)
- Acrilato de butilo: 19 g (40% molar)
- Ácido acrílico: 5,2 g (15% molar)
- Diacrilato de hexanodiol: 4,2 g (5% molar).
- Apariencia: líquido viscoso a la temperatura ambiente, completamente amorfo.
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Ejemplo
5
La preparación, se lleva a cabo mediante
metacrilación parcial de los grupos funcionales ácido (carboxílico)
de las CPMs del ejemplo 4, con metacrilato de glicidilo (GLYMA), en
concordancia con un procedimiento similar al del ejemplo 2:
reacción en solución, a un 50% en tolueno, a una temperatura de
100ºC, bajo flujo de nitrógeno, en presencia de CrDIPS, tal y como
se describe en el ejemplo 2. La cantidad de GLYMA, se ajusta para un
factor de relación molar inicial [epoxi]/[ácido], de un valor de
1,62. Al final, las CPMs, portan la doble funcionalidad, ácido
[COOH] = 0,34 x 10^{-3} mol.g^{-1} y metacrilato [C=C] = 0,55 x
10^{-3} mol.g^{-1}.
\newpage
Ejemplo
6
La preparación, se realizó en concordancia con
el procedimiento descrito en el ejemplo 1, partiendo de la
siguiente composición de compuestos polimerizables:
- Acrilato de Cardura E10 (siendo, Cardura E10, un éter de glicidilo, alifático, ramificado, comercializado en el mercado por parte de la firma Shell): 23,4 g (20% molar)
- Acrilato de butilo: 27,5 g (55% molar)
- Ácido acrílico: 7,3 g (20% molar)
- Diacrilato de hexanodiol: 4,4 g (5% molar).
- Apariencia: líquido completamente amorfo a la temperatura ambiente.
\vskip1.000000\baselineskip
La preparación, se realizó de la misma forma que
en el ejemplo 5, mediante metacrilación parcial de los grupos
funcionales ácido (carboxílico), realizada mediante las CPMs del
ejemplo 6, con metacrilato de glicidilo. El GLYMA, se introduce, de
tal forma que, el factor de relación [epoxi]/[ácido] = 0,33.
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Ejemplo
8
La preparación, se realizó en concordancia con
el procedimiento descrito en el ejemplo 1, partiendo de la
siguiente composición:
- Acrilato de octadecilo: 30,4 g (30% molar)
- Acrilato de butilo: 20,8 g (65% molar)
- Diacrilato de hexanodiol: 3,5 g (5% molar).
- Apariencia de las CPMs finales: cera pegajosa a la temperatura ambiente.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
9
La preparación, se realizó en concordancia con
el procedimiento descrito en el ejemplo 1, partiendo de la
siguiente composición:
- Acrilato de Cordura E10: 22,6 g (20% molar)
- Acrilato de butilo: 26,52 g (55% molar)
- Acrilato de 2-hidroxietilo: 8,35 g (20% molar)
- Diacrilato de hexanodiol: 4,2 g (5% molar).
- Apariencia de las CPMs secadas: líquido viscoso y transparente a la temperatura ambiente.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
10
La reacción para modificar las CPMs del ejemplo
3, con MA (anhídrido maléico, - [MA, del inglés, maleic
anhidride]-), se lleva a cabo en un reactor de 250 ml de capacidad,
equipado con un condensador de reflujo, bajo un ligero flujo de
nitrógeno, a un 75% en tolueno, a una temperatura de 100ºC, y
durante un transcurso de tiempo de 6 horas, en presencia de un
0,5%, en peso, de acetato sódico, como catalizador, y de un 0,1%,
en peso, de hidroquinona (HQ), con objeto de evitar cualquier
polimerización por radicales de los maleatos. La cantidad de MA, se
ajusta, con objeto de de tener un factor de relación molar OH/MA de
un valor de 1. Se obtienen, al final de la reacción, CMPs de doble
funcionalidad: maleato/ácido (carboxilo), con la misma
concentración, igual a 1,23 x 10^{-3} mol.g^{-1}. Se procede a
eliminar el disolvente, mediante evaporación, bajo la acción de
vacío, a un valor de 20 mbar, a la temperatura ambiente.
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Ejemplo
11
Se procede a mezclar 149,6 g de diglicidiléter
de bisfenol A (BADGE, - [del inglés, bisphenol A diglycidyl
ether]-,
n = 0,15, bajo el D.E.R. 340, referencia de la firma Dow Chemical), con 150,3 g de 4,4'-metilenbis(3-cloro-2,6-dietilamina) (MCDEA, bajo la referencia de Lonzacure, de la firma Lonza), a una temperatura de 135ºC, durante un transcurso de tiempo de 3 minutos. La mezcla, se vierte en un molde de metal (34 x 34 cm^{2}), se cubre con un tejido tratado con Teflón, y se emplaza en un horno, a una temperatura de 135ºC. La reacción de policondensación, se continúa durante un transcurso de tiempo de 14 horas, seguido de un post-curado de un transcurso de tiempo de 4 horas, a una temperatura de 190ºC. Después de volver a la temperatura ambiente, la placa, con un espesor de 6 mm, se retira del molde, y se analiza. El material, se caracteriza por un parámetro K_{1c} de 0,6 MPa.m^{0,5}, medido en una flexión de plegado de tres puntos, en concordancia con la norma Standard ISO 13586, a una temperatura de transición mecánica, dinámica, T_{\alpha}, a 1 Hz, de 183ºC (asociada con la transición vítrea), medida mediante espectroscopia mecánica dinámica, en un dispositivo modelo RDA II de la firma Rheometrics Scientific, con una T_{\alpha} correspondiente a la temperatura de la tangente \delta máxima.
n = 0,15, bajo el D.E.R. 340, referencia de la firma Dow Chemical), con 150,3 g de 4,4'-metilenbis(3-cloro-2,6-dietilamina) (MCDEA, bajo la referencia de Lonzacure, de la firma Lonza), a una temperatura de 135ºC, durante un transcurso de tiempo de 3 minutos. La mezcla, se vierte en un molde de metal (34 x 34 cm^{2}), se cubre con un tejido tratado con Teflón, y se emplaza en un horno, a una temperatura de 135ºC. La reacción de policondensación, se continúa durante un transcurso de tiempo de 14 horas, seguido de un post-curado de un transcurso de tiempo de 4 horas, a una temperatura de 190ºC. Después de volver a la temperatura ambiente, la placa, con un espesor de 6 mm, se retira del molde, y se analiza. El material, se caracteriza por un parámetro K_{1c} de 0,6 MPa.m^{0,5}, medido en una flexión de plegado de tres puntos, en concordancia con la norma Standard ISO 13586, a una temperatura de transición mecánica, dinámica, T_{\alpha}, a 1 Hz, de 183ºC (asociada con la transición vítrea), medida mediante espectroscopia mecánica dinámica, en un dispositivo modelo RDA II de la firma Rheometrics Scientific, con una T_{\alpha} correspondiente a la temperatura de la tangente \delta máxima.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
12
Los CPMs, se añaden a un 14,3%, en peso, con
respecto al peso total de la composición:
- 42,9 de CPMs
- 128,2 g de BADGE
- 128,8 g de MCDEA
Se procede, en primer lugar, a mezclar la
totalidad de CPMs y BADGE, a una temperatura de 135ºC y, a
continuación, se añade amina, y tiene lugar la polimerización, en
concordancia con las condiciones especificadas en el ejemplo 11.
Los resultados obtenidos, se presentan en la tabla comparativa que
se facilita abajo, a continuación.
Estos resultados, demuestran el hecho de que se
obtienen unos resultados significativamente mejores, con las CPMs
que portan un grupo funcional (epoxi), el cual reacciona con la
composición termoendurecible y, de una forma preferible, por lo
menos dos grupos funcionales distintos, uno de los cuales (epoxi),
reacciona con la composición termoendurecible y, el otro de los
cuales, (acrilato), puede polimerizar mediante la ruta de radicales
(ruta
térmica).
térmica).
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
13
Se parte de las mismas condiciones de
preparación que las descritas para el ejemplo 10, excepto con las
CPMs del ejemplo 5, a un nivel que puede variar entre un 0 y un
22,1%, en peso.
\vskip1.000000\baselineskip
*G'_{r}, es el módulo de cizallamiento al
almacenaje, en el platillo elástico, medido en torsión, mediante
espectrosco-
{}\hskip0.5cm pia dinámica, a 1 Hz, en un RDA II.
{}\hskip0.5cm pia dinámica, a 1 Hz, en un RDA II.
\vskip1.000000\baselineskip
Estos resultados, demuestran un mejora de
aproximadamente un 300ºC, en K_{1c}, de la matriz termoendurecida,
para niveles de CPMs a partir de un 14,3%, en peso. Los resultados
de K_{1c}, obtenidos de la misma matriz, se comparan, en la
figura 1, como función del nivel de aditivo, y por otro lado, con
las CPMs de la presente invención, y por otro lado, con una
poliéterimina (PEI), citándose, los resultados de PEI, por parte de
A. Bonnet, en su tesis de Lyons INSA de 1999. La comparación,
muestra el hecho de que, adicionalmente a las desventajas de los
aditivos termoplásticos ya mencionadas, sería necesario un valor
correspondiente a un nivel de por lo menos dos veces del aditivo
termoplástico (PEI), con objeto de lograr unas prestaciones técnicas
K_{1c} equivalentes. Esto es debido al hecho de que, las
prestaciones técnicas obtenidas para un 30% en peso de PEI, se
alcanzan, ya, con menos de un 15%, en peso, de las CPMs del ejemplo
5.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
14
Se procede a mezclar 195 g de dimetacrilato de
diglicidiléter de bisfenol A (comercializado en el mercado por
parte de la firma Cray Valley, bajo la referencia Craynor CN 151)
con 105 g de estireno, a la temperatura ambiente. Después de
obtenerse una mezcla homogénea, con una viscosidad de 0,12
Pa\cdots, a una temperatura de 25ºC, la composición, se
polimeriza mediante la adición y mezclado, a la temperatura
ambiente, de un 1%, en peso, de peróxido de metiletilcetona,
Peroximon K12, procedente de la firma Atochem, y un 2%, en peso, de
un acelerante compuesto por una mezcla de octoato de cobalto y de
dimetilanilina, en unas proporciones, en peso, iguales a un
porcentaje del 40%, en peso, de solución en estireno. La
composición, se moldea, subsiguientemente, en un molde de vidrio
preengrasado. La reacción, continúa a la temperatura ambiente,
durante un transcurso de tiempo de 14 horas, seguido de un
postcurado durante un transcurso de tiempo de 1 hora, a una
temperatura de 120ºC. Después del enfriado, la placa, se retira del
molde, y ésta se caracteriza mediante las siguientes
características obtenidas: K_{1c} = 0,77 MPa.m^{0,5}, en
concordancia con al norma ISO 13586, una temperatura de transición
T_{\alpha}, mediante medición mecánica, dinámica, a 1 Hz, de
142ºC, un módulo de Young de 3,2 GPa, medido mediante una flexión
de plegado en tres puntos, y una resistencia Charpy al impacto, en
concordancia con la norma ISO 179, igual a 8,86 KJ.m^{-2}.
\newpage
Ejemplo
15
Las CPMs reactivas obtenidas en concordancia con
el ejemplo 10, se añaden a un nivel de un 9,75%, en peso, con
respecto al peso total de la composición.
Composición utilizada:
- 29,5 g de CPMs del ejemplo 10 (grupos funcionales de hidrógeno-maleato)
- 165,75 g de CN 151
- 105 g de estireno
Se procede, en primer lugar, a mezclar las CPMs
con estireno y, a continuación, se procede a añadir la resina CN
151 (viscosidad de las CPMs + CN 151 + estireno: 0,27 Pa\cdots, a
una temperatura de 25ºC), el iniciador y el catalizador, con una
polimerización llevada a cabo tal y como se ha descrito para el
ejemplo 14. El material final, se caracteriza en concordancia con
los mismos procedimientos que el material del ejemplo 14, por:
- K_{1c} = 0,98 MPa.m^{0,5}
- Temperatura de transición, a 1 Hz, de 130ºC
- Módulo de Young = 2,5 GPa
- Resistencia Charpy al impacto: 18,82 KJ.m^{-2}.
Comparados con los del material sin CPMs del
ejemplo 14, estos resultados, demuestran el significante efecto de
la presencia de estas CPMs reactivas, en la mejora de la resistencia
al agrietamiento, y en la resistencia al impacto, de la matriz de
éster vinílico, sin una pérdida significativa con respecto a la
temperatura de transición vítrea y el módulo mecánico, o un
negativo efecto en la idoneidad para el procesado.
Resulta obvio el hecho de que, las mismas
composiciones termoendurecibles descritas anteriormente, arriba,
pueden también utilizarse para aplicaciones de recubrimiento
protector mecánico, térmico ó químico, sobre varios substratos, con
las mismas prestaciones técnicas mecánicas y térmicas que las
demostradas para las aplicaciones de moldeo.
Claims (21)
1. Composición termoendurecible que comprende
micropartículas reticuladas con un tamaño que se encuentra
comprendido dentro de unos márgenes que van de 10 a 200 nm,
caracterizada por el hecho de que, estas micropartículas,
son por lo menos parcialmente solubles, miscibles y/o dispersables
en la composición termoendurecible de partida, y portan por lo
menos un grupo funcional reactivo, el cual puede reaccionar con por
lo menos un grupo funcional reactivo portado por lo menos por uno
de los componentes reactivos de la composición termoendurecible, y
por el hecho de que, la composición termoendurecible, se selecciona
de entre las composiciones del tipo: epoxi/amina, epoxi/anhídrido,
isocianato/amina, isocianato/alcohol, poliésteres insaturados,
ésteres vinílicos, mezclas de poliéster insaturado y éster
vinílico, resinas híbridas de poliéster insaturado/uretano,
poliuretano-ureas, resinas reactivas de
diciclopentadieno ó poliamidas reactivas.
2. Composición, según la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que, las micropartículas,
portan por lo menos un segundo grupo funcional reactivo, distinto
del primero, que puede reaccionar con por lo menos otro grupo
funcional del mismo tipo portado por otra micropartícula y/o por lo
menos por un componente reactivo de la composición
termoendurecible.
3. Composición, según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizada por el hecho de que,
las micropartículas, portan por lo menos un grupo funcional que
reacciona mediante una reacción de policondensación y por lo menos
un segundo grupo funcional el cual es una insaturación
\alpha,\beta-etilénica, la cual puede
polimerizar mediante la ruta de radicales o que reacciona mediante
una reacción específica.
4. Composición, según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por el hecho de que,
las citadas micropartículas, se obtienen mediante polimerización en
dispersión, en un medio no acuoso, el cual no es un disolvente del
polímero formado, partiendo de una composición que comprende
compuestos polimerizables etilénicamente insaturados que
comprenden:
- por lo menos un monómero A, que comprende una
insaturación etilénica individual, la cual puede polimerizar
mediante la ruta de radicales, confiriendo, en las partículas
formadas en el citado medio no acuoso, una autoestabilización,
durante y después de la polimerización, sin ninguna adición de
polímero, que tenga un rol interpretativo de agente estabilizante,
bien ya sea antes, o durante o después de la polimerización,
- por lo menos un compuesto B, que comprende por
lo menos dos instauraciones etilénicas, las cuales pueden
polimerizar mediante la ruta de radicales,
- por lo menos un compuesto C, distinto de A ó
B, y que comprende por lo menos una insaturación etilénica, que
puede polimerizar mediante la ruta de radicales y por lo menos un
segundo grupo funcional reactivo f1, distinto de una insaturación
etilénica,
y opcionalmente, por lo menos un compuesto D,
distinto de A, que comprende una insaturación etilénica individual,
que puede polimerizar mediante la ruta de radicales.
5. Composición, según la reivindicación 4,
caracterizada por el hecho de que, los compuestos A, tienen
la fórmula general (I):
(I)CH_{2}=CR_{1}-X-(R_{2}-Y)_{k}-R
siendo,
R_{1} = H ó CH_{3},
X = éster -(C=O)O- ó amida
-(C=O)N(R_{3})-,
Y = éster -O(O=C)-, amida
-(R_{3})N(C=O)- ó uretano
-O(O=C)NH-,
R_{2} = radical alquileno
C_{2}-C_{6}, el cual puede encontrarse
sustituido por grupos funcionales, tales como OH,
R_{3}= alquilo
C_{1}-C_{6}, ó H,
k = 0 ó 1,
R = alquilo C_{8}-C_{22}
lineal o ramificado o radical alquenilo, o radical aralquilo
sustituido en el anillo aromático, con un grupo
C_{8}-C_{22} ó radical mono- ó policíclico
C_{6}-C_{22}, sustituido o insustituido, el
cual puede comprender un grupo funcional reactivo f2, seleccionado
de entre: ácido ó anhídrido carboxílico, hidroxilo, epoxi,
isocianato bloqueado o libre, o silano.
\newpage
6. Composición, según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por el hecho de que,
las citadas micropartículas, se obtienen mediante polimerización de
una composición que comprende compuestos polimerizables
etilénicamente insaturados, compuestos por:
- un primer componente A', el cual representa un
porcentaje comprendido dentro de unos márgenes que van del 50 al
99% molar, de la citada composición, que comprende compuestos
polimerizables y que se encuentra compuesto por
(met)acrilato de isobornilo y/o norbornilo y/o
ciclohexilo y/o laurilo y/o tridecilo y/u octadecilo y/o Cardura
E10, opcionalmente, en combinación con (met)acrilato de
alquilo C_{2}-C_{8},
- un segundo componente B', compuesto por lo
menos por un monómero u oligómero que comprende por lo menos dos
insaturaciones etilénicas que pueden polimerizar mediante la ruta o
vía de radicales,
- un tercer componente C', compuesto por lo
menos por un monómero u oligómero que comprende, adicionalmente a
una insaturación etilénica que puede copolimerizar mediante la ruta
o vía de radicales, por lo menos por un segundo grupo funcional
reactivo f1', distinto de una insaturación etilénica,
con la posibilidad de una modificación química
por lo menos parcial, de los grupos funcionales de partida f1', a
los grupos funcionales finales f2', con la condición de que, los
grupos funcionales f1' seleccionados, no reaccionen los unos con
los otros, durante la polimerización, y con la condición de que, la
suma de los tres componentes copolimerizables A' + b' + C', sea
igual a un 100% molar.
7. Composición, según la reivindicación 6,
caracterizada por el hecho de que, las micropartículas,
portan grupos funcionales f1', contribuidos por el tercer
componente C', seleccionados de entre: epoxi, hidroxilo, carboxilo,
anhídrido carboxílico, isocianato, silano, amina u oxazolina y, en
caso apropiado, grupos funcionales f1', por lo menos parcialmente
modificados a f2', seleccionados de entre: (met)acrilatos,
vinilos, maleatos, maleimidas, itaconatos, ésteres de
alil-alcoholes, insaturaciones a base de
diciclopentadieno, ésteres o amidas de ácidos grasos insaturados
C_{12}-C_{22}, sales de ácidos carboxílicos, o
sales de amonio cuaternario.
8. Composición, según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por el hecho de que, el
nivel de micropartículas reticuladas reactivas, es el
correspondiente a un porcentaje comprendido entre un 0,5 y un 50%,
en peso, con respecto a la composición orgánica termoendurecible en
su totalidad.
9. Composición, según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por el hecho de que, la
composición termoendurecible, se basa en epoxi/amina, y ésta
comprende:
a) por lo menos un compuesto que comprende
epoxi, que tiene una funcionalidad, con respecto a los grupos epoxi,
de por lo menos dos, con una estructura aromática y/o
(ciclo)alifática,
b) por lo menos un compuesto de amina, con una
funcionalidad amina de por lo menos dos, con una estructura
aromática y/o (ciclo)alifática,
c) en caso apropiado, un compuesto epóxido
monofuncional, que porta un segundo grupo funcional distinto, el
cual puede polimerizar mediante la ruta de radicales,
d) un 0,5 - 50%, en peso, con respecto a a) + b)
+ c) + d), de micropartículas reticuladas reactivas, tal y como se
definen en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
10. Composición, según la reivindicación 9,
caracterizada por el hecho de que, las micropartículas
reticuladas reactivas, portan por lo menos un grupo funcional epoxi
ó ácido carboxílico ó anhídrido.
11. Composición, según la reivindicación 10,
caracterizada por el hecho de que, las citadas
micropartículas, pueden obtenerse mediante polimerización,
partiendo de:
i) un 10 - 50% molar, de (met)acrilato de
laurilo y/o tridecilo y/o octadecilo y/o docosilo y/o isobornilo y
o Cardura E10,
ii) un 10 - 70% molar, de (met)acrilato
de butilo ó tert.-butilo ó 2-etilhexilo y
2-(2-etoxietoxi)etilo,
iii) un 5 -30% molar de:
- -
- metacrilato de glicidilo y/o por lo menos un (met)acrilato que porta por lo menos un grupo funcional epóxido, derivado de diciclopentadieno ó de vinilnorborneno ó de ciclohexeno y/o de (met)acrilatos de éter de glicidilo alcoxilado, con objeto de obtener por lo menos un grupo funcional epoxi,
- -
- ácido (met)acrílico y/o ácido maléico/o ácido maléico ó fumárico ó itacónico y/o anhídrido maléico, con objeto de obtener por lo menos un grupo funcional de ácido o de anhídrido carboxílico,
iv) un 2 - 10% molar de
di(met)acrilato de hexanodiol y/o de neopentilglicol
y/o de trimetilolpropano,
con las proporciones de los componentes
seleccionados de tal forma que, la suma de los porcentajes de i) +
ii) + iii) + iv), sea igual a 100.
12. Composición, según una cualquiera de las
reivindicaciones 10 y 11, caracterizada por el hecho de que,
durante la segunda etapa, los grupos funcionales, se modifican
parcialmente a un segundo grupo funcional reactivo en concordancia
con:
- los grupos funcionales epoxi: mediante la
reacción con ácido (met)acrílico y/o ácido maléico y/o ácido
fumárico o ácido itacónico,
- los grupos funcionales ácido (carboxilo) y/o
anhídrido: mediante la reacción con metacrilato de glicidilo ó
vinil- ó alil-alcohol ó un (met)acrilato de
hidroxialquilo.
13. Composición, según una cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 12, caracterizada por el hecho de que,
los grupos funcionales reactivos de las micropartículas, son grupos
funcionales de ácido y/o anhídrido carboxílico, en presencia de de
grupos funcionales de (met)acrilato y/o alilo y/o vinilo.
14. Composición, según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por el hecho de que, la
composición termoendurecible, comprende:
a) por lo menos un poliéster insaturado y/o por
lo menos un poliéster insaturado, modificado mediante un
poliisocianato y/o por lo menos un éster vinílico,
b) por lo menos un comonómero copolimerizable,
que porta por lo menos una insaturación
\alpha,\beta-etilénica, elegida entre monómeros
vinilaromáticos y/o (met)acrílicos y/o de alilo,
c) opcionalmente, por lo menos un segundo
monómero, que porta por lo menos dos grupos funcionales reactivos,
pudiendo, uno de ellos, reaccionar por la ruta de radicales y, el
otro, mediante una reacción de condensación,
d) un 0,5 - 50%, en peso, y de una forma
preferible, de un 5 a un 25%, en peso, de micropartículas
reticuladas reactivas, tal y como se definen en una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 7.
15. Composición, según la reivindicación 14,
caracterizada por el hecho de que, las citadas
micropartículas, portan por lo menos un grupo funcional
(met)acrilato ó hidrógeno-maleato.
16. Composición, según la reivindicación 15,
caracterizada por el hecho de que, las citadas
micropartículas, pueden obtenerse mediante polimerización,
partiendo de:
i) un 10 - 40% molar de (met)acrilato de
Cardura 10,
ii) un 10 - 75% molar de (met)acrilato de
butilo y/o de tert.-butilo y/o de 2-etilhexilo y/o
de 2-(2-etoxietoxi)etilo y de estireno, con
un factor de relación molar de estireno, con respecto a monómeros
(met)acrílicos, que puede variar dentro de unos márgenes que
van de 0 a 0,2,
iii) un 5 - 40% molar de (met)acrilato de
hidroxietilo o de anhídrido maléico ó de ácido (met)acrílico
o de metacrilato de glicidilo,
iv) un 2 - 10% molar de (met)acrilato de
hexanodiol y/o de propilenglicol y/o de neopentilglicol y/ o de
trimetilolpropano,
siendo, la suma de los porcentajes molares de
todos estos constituyentes i) + ii) + iii) + iv), igual a 100,
seguido de una segunda etapa de modificación
química, por lo menos parcial, de los grupos funcionales reactivos
de partida, en concordancia con:
- los grupos funcionales hidroxilo de partida, a
maleatos de hidrógeno, mediante la reacción con anhídrido maléico
y/o a (met)acrilatos, mediante la reacción con ácido
(met)acrílico,
- los grupos funcionales epoxi de partida, a
(met)acrilatos, mediante la reacción con ácido
(met)acrílico,
- los grupos funcionales ácido carboxílico de
partida, a (met)acrilato, mediante la reacción con
(met)acrilato de glicidilo,
- los grupos funcionales anhídrido de partida, a
(met)acrilatos y ácidos residuales, mediante la reacción con
(met)acrilato de hidroxietilo o de hidroxipropilo, o con
metacrilato de glicidilo.
17. Uso de las composiciones tal y como se
definen en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en
recubrimientos.
18. Uso, según la reivindicación 17,
caracterizado por el hecho de que, los citados
recubrimientos, son recubrimientos protectores, para componentes,
artículos o dispositivos eléctricos o electrónicos.
19. Uso de las composiciones tal y como se
definen en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, para la
fabricación de artículos moldeados y de artículos realizados a base
de materiales compuestos del tipo "composites".
20. Matrices termoendurecidas, obtenidas a
partir de composiciones termoendurecibles tal y como se definen en
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16.
21. Recubrimientos protectores, artículos
moldeados o artículos fabricados a base de materiales compuestos
del tipo "composites", obtenidos a partir de las composiciones
termoendurecibles, tal y como se definen en una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16.
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