Dispersiones acuosas de resinas epoxi.

Una resina epoxi E dispersable en medio acuoso, que comprende bloques constructores derivados de un poliéterpoliol alifático A,

una resina epoxi B que tiene al menos dos grupos epóxido por molécula, una resina epoxi B' que tiene al menos dos grupos epóxido por molécula, que puede ser idéntica a B, o diferente de B, un éster de ácido graso D epoxi-funcional, y un poliol aromático C.

Dispersiones acuosas de resinas epoxi Esta invención se refiere a dispersiones acuosas de resinas epoxi que son bajas en VOC (compuestos orgánicos volátiles, por sus siglas en inglés) , a un procedimiento para la producción de las mismas, y a un método de uso de las mismas en aplicaciones de revestimiento, particularmente para el revestimiento de metales y cementos.

La aplicación de dispersiones acuosas de resinas epoxi, particularmente en revestimiento de metales y protección frente a la corrosión, se conoce, entre otros, de la patente europea EP 1 266 920 B1.

Mientras que las resinas epoxi basadas en disolventes liberan una alta cantidad de disolventes volátiles tras el curado, incluso las composiciones de revestimiento de resinas epoxi basadas en agua usadas comúnmente no están exentas de componentes volátiles, ya que se usan normalmente tales compuestos como agentes coalescentes para promover la formación de una película continua y completa. En la mayoría de los casos se usa alcohol bencílico. Este constituyente se pierde gradualmente tras el secado y la reticulación en condiciones ambientales, que es el mecanismo de secado común, particularmente en aplicaciones tales como solado o revestimiento de grandes piezas de metal. Esto conduce a un aumento de la dureza retardado, ya que el agente coalescente también actúa como plastificante. El aumento de la dureza más lento también conduce a un aumento retardado de la resistencia al agua de la película de revestimiento, porque la película aún retiene hinchabilidad por, y permeabilidad hacia, el agua o la humedad.

Es por lo tanto un objeto de esta invención reducir la cantidad de material volátil desprendido durante el secado y reticulación de composiciones de revestimiento basadas en resinas epoxi de base acuosa, conduciendo a un desarrollo temprano de la dureza sin sacrificar las propiedades formadoras de película favorables de, y particularmente, la resistencia a la corrosión comunicada por, revestimientos basados en resinas epoxi.

Se pueden preparar ventajosamente resinas epoxi emulsionadas en medio acuoso según la solicitud de patente europea EP 0 272 595 A2, donde una resina epoxi auto-emulsionante tiene una cantidad específica de sustancia de grupos epoxi de 0, 1 mol/kg a 4 mol/kg (correspondiente al llamado “equivalente epoxi” de entre 250 g/mol y 10.000 g/mol) , y es un producto de condensación de (a) una fracción de masa de 50 % a 80 %, preferiblemente 55 % a 70 %, en base a la masa de la mezcla de reacción, de un compuesto epoxi que contiene al menos dos grupos epóxido por molécula y que tiene una cantidad específica de sustancia de grupos epoxi de 0, 5 mol/kg a 10 mol/kg (correspondiente a un equivalente epoxi de 100 g/mol a 2.000 g/mol) , una fracción de masa de 35 % a 17 %, preferiblemente de 35 % a 20 %, de un poliol aromático, y una fracción de masa de 15 % a 3 %, preferiblemente 9 % a 4 %, de un producto de condensación de un poliol alifático con una masa molar media numérica Mw de 200 g/mol a 20.000 g/mol y un compuesto epoxi que contiene al menos dos grupos epoxi por molécula y que tiene una cantidad específica de sustancia de grupos epoxi de 0, 5 mol/kg a 10 mol/kg (correspondiente a un “equivalente epoxi” de 100 g/mol a 2.000 g/mol) , siendo la relación del número de grupos OH en el poliol alifático al número de grupos epoxi del compuesto epoxi usado en la reacción de condensación de 1:0, 85 a 1:3, 5 y estando la cantidad específica de sustancia de grupos epoxi de dicho producto de condensación entre menos que 0, 02 mol/kg y 5 mol/kg (correspondiente a un “equivalente epoxi” de entre 200 g y al menos 50.000 g/mol) . Las composiciones de revestimiento formuladas a partir de las resinas epoxi junto con agentes de curado apropiados, y opcionalmente, pigmentos, cargas y aditivos, normalmente comprenden también agentes de coalescencia, siendo el alcohol bencílico una opción preferida. Como se reseñó más arriba, este constituyente se suma a los VOC de las composiciones de revestimiento así preparadas.

Se ha encontrado en las investigaciones y experimentos que forman la base de la presente invención que este agente de coalescencia puede ser reemplazado ventajosamente por un éster de ácido graso reactivo que tiene grupos epoxi, que se añade a la mezcla de reacción descrita más arriba, para preparar la resina epoxi dispersada en medio acuoso.

La invención, por lo tanto, se refiere a una resina epoxi E dispersable en medio acuoso, que comprende bloques constructores derivados de un poliéter-poliol alifático A, una resina epoxi B que tiene al menos dos grupos epóxido por molécula, una resina epoxi B’ que tiene al menos dos grupos epóxido por molécula, que puede ser idéntica a B,

o diferente de B, un éster de ácido graso D epoxi-funcional, y un poliol aromático C.

La invención también se refiere a un procedimiento para preparar la resina epoxi E dispersable en medio acuoso, procedimiento que comprende hacer reaccionar en la primera etapa un poliéter-poliol alifático A y una resina epoxi B que tiene al menos dos grupos epóxido por molécula en presencia de un catalizador ácido, en donde se forma un aducto AB. Este aducto AB se hace reaccionar después en la segunda etapa en una reacción de avance con una resina epoxi B’ adicional, el éster de ácido graso D epoxi-funcional y un poliol aromático C.

En una realización preferida, la resina epoxi E dispersable en medio acuoso comprende bloques constructores derivados de:

- un poliéter-poliol alifático A, que es un éter-glicol de polioxialquileno que comprende una fracción de masa de al menos 20 % de grupos oxietileno, y que tiene preferiblemente una masa molar media numérica Mn de

0, 2 kg/mol a 20 kg/mol,

- una resina epoxi B que tiene al menos dos grupos epóxido por molécula, que tiene preferiblemente una estructura de poliéter que a su vez tiene restos derivados de 1, 2, 3-trihidroxipropano y restos derivados de compuestos aromáticos dihidroxilados,

- una resina epoxi B’ que tiene al menos dos grupos epóxido por molécula, que puede ser idéntica a B, o diferente de B, y que tiene preferiblemente una estructura de poliéter que a su vez tiene restos derivados de 1, 2, 3-trihidroxipropano y restos derivados de compuestos aromáticos dihidroxilados,

- un éster de ácido graso D epoxi-funcional, que es un éster de un alcohol alifático D1 al menos monovalente que tiene de uno a diez átomos de carbono, y un ácido graso D2 monofuncional que tiene de seis a treinta

átomos de carbono, en donde al menos uno del alcohol y el ácido graso tiene un grupo epoxi en su molécula, y

- un poliol aromático C que es un compuesto aromático que tiene de cinco a veinte átomos de carbono y al menos dos grupos hidroxilo.

El poliéter-poliol alifático A es preferiblemente polietilenglicol, que tiene exclusivamente grupos oxietileno, o un copolímero que puede ser un copolímero aleatorio, o preferiblemente, un copolímero de bloques de unidades oxietileno y oxipropileno, y tiene preferiblemente al menos dos grupos hidroxilo. Su masa molar media numérica Mn es de 0, 2 kg/mol a 20 kg/mol, preferiblemente de 0, 5 kg/mol a 12 kg/mol, y particularmente preferido, de 1 kg/mol a 10 kg/mol. También se prefiere usar mezclas de tales polioles, particularmente de polioles de polioxietileno, y de manera particularmente preferible mezclas de dos polioles tales.

La resina epoxi B tiene al menos dos grupos epóxido por molécula, y tiene preferiblemente una estructura de poliéter que a su vez tiene restos derivados de 1, 2, 3-trihidroxipropano y restos derivados de compuestos aromáticos dihidroxilados o polihidroxilados B1. De manera general, los poliepóxidos tienen de media al menos dos grupos epoxi por molécula. Dichos compuestos epoxi pueden ser alifáticos, cicloalifáticos, aromáticos o heterocíclicos, y también pueden contener grupos hidroxilo. También pueden contener además sustituyentes que, bajo las condiciones de mezcla o reacción, no causan reacciones secundarias interferentes, por ejemplo sustituyentes alquilo o arilo, agrupamientos éter y similares. Preferiblemente, estos compuestos epoxi son éteres de poliglicidilo basados en alcoholes polihidroxilados, preferiblemente dihidroxilados B2, fenoles polihidroxilados, preferiblemente dihidroxilados B1, productos de hidrogenación de dichos fenoles B1, y/o novolacas B3 (productos de reacción de fenoles mono- o dihidroxilados con aldehídos, en particular formaldehído, en presencia de catalizadores ácidos) . La 30 cantidad específica de sustancia de grupos epoxi de dichos compuestos epoxi B es preferiblemente de 2 mol/kg a 6 mol/kg, preferiblemente de 4 mol/kg a 5,... [Seguir leyendo]

1. Una resina epoxi E dispersable en medio acuoso, que comprende bloques constructores derivados de un poliéterpoliol alifático A, una resina epoxi B que tiene al menos dos grupos epóxido por molécula, una resina epoxi B’ que tiene al menos dos grupos epóxido por molécula, que puede ser idéntica a B, o diferente de B, un éster de ácido graso D epoxi-funcional, y un poliol aromático C.

2. La resina epoxi E dispersable en medio acuoso de la reivindicación 1, en donde el poliéter-poliol alifático A es un éter-glicol de polioxialquileno que comprende una fracción de masa de al menos 20 % de grupos oxietileno, y tiene una masa molar media numérica Mn de 0, 2 kg/mol a 20 kg/mol.

3. La resina epoxi E dispersable en medio acuoso de la reivindicación 1, en donde la resina epoxi B tiene al menos dos grupos epóxido por molécula, y que tiene una estructura de poliéter que a su vez tiene restos derivados de 1, 2, 3-trihidroxipropano y restos derivados de compuestos dihidroxilados aromáticos.

4. La resina epoxi E dispersable en medio acuoso de la reivindicación 1, en donde la resina epoxi B’ tiene al menos dos grupos epóxido por molécula, y puede ser idéntica a B, o diferente de B, y que tiene una estructura de poliéter que a su vez tiene restos derivados de 1, 2, 3-trihidroxipropano y restos derivados de compuestos dihidroxilados aromáticos.

5. La resina epoxi E dispersable en medio acuoso de la reivindicación 1, en donde el éster de ácido graso D epoxifuncional es un éster de un alcohol alifático D1 al menos monovalente que tiene de uno a diez átomos de carbono, y un ácido graso D2 monofuncional que tiene de seis a treinta átomos de carbono, en donde al menos uno del alcohol D1 y el ácido graso D2 tiene un grupo epoxi en su molécula.

6. La resina epoxi E dispersable en medio acuoso de la reivindicación 1, en donde el poliol aromático C es un compuesto aromático que tiene de cinco a veinte átomos de carbono y al menos dos grupos hidroxilo.

7. La resina epoxi E dispersable en medio acuoso de la reivindicación 1, en donde la cantidad de éster de ácido graso D epoxi-funcional se elige para corresponder a una fracción de masa de 0, 5 % a 20 %, donde la fracción de masa es la relación mD/mE de la masa mD del componente D a la masa mE de la resina E en la composición.

8. Un procedimiento para preparar la resina epoxi E dispersable en medio acuoso de la reivindicación 1, procedimiento que comprende

- hacer reaccionar en la primera etapa un poliéter-poliol alifático A y una resina epoxi B que tiene al menos dos grupos epóxido por molécula en presencia de un catalizador ácido, en donde se forma un aducto AB,

- este aducto AB se hace reaccionar después en la segunda etapa en una reacción de avance con una resina epoxi B’ adicional, el éster de ácido graso D epoxi-funcional y un poliol aromático C.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, en donde en la primera etapa, las cantidades del poliéter-poliol alifático A y una resina epoxi B que tiene al menos dos grupos epóxido por molécula se eligen de tal modo que la relación del número de grupos OH en el poliol alifático A al número de grupos epoxi del compuesto epoxi B usado en la reacción de condensación es de 1:0, 85 a 1:3, 5, y la cantidad específica de sustancia de grupos epoxi de dicho producto de condensación está entre 0, 002 mol/kg y 5 mol/kg.

10. El procedimiento de la reivindicación 8, en donde el aducto AB, resina epoxi B’ adicional y poliol aromático C se hacen reaccionar primero en la segunda etapa en presencia de un catalizador hasta que al menos el 90 % de los grupos epoxi presentes en la mezcla de reacción se han consumido, y añadir después el componente D y opcionalmente, catalizador adicional, y llevar la reacción a término.

11. El procedimiento de la reivindicación 8, en donde la cantidad de D se elige de tal modo que una porción de al menos 5 % del mismo queda sin reaccionar.

12. Un método de uso de la resina epoxi E dispersable en medio acuoso de la reivindicación 1, que comprende las etapas de

- mezclar uno o más agentes de curado seleccionados del grupo que consiste en agentes de curado básicos que son aminas polifuncionales, aductos de aminas y resinas epoxi, bases de Mannich, y poliamidoaminas, o los agentes de curado ácidos que son ácidos policarboxílicos y anhídridos de los mismos, así como fenoles polifuncionales, y agentes de curado formadores de enlaces éter o imina que son resinas aminoplast y fenoplast,

- depositar la mezcla formada sobre sustratos tales como metal, madera, vidrio, cemento, plástico, cerámica, etc. por métodos seleccionados del grupo que consiste en cepillado, pulverización, inmersión y aplicación con rodillo, y aplicar con una cuchilla o alambre de revestimiento, y

- curar la película de revestimiento aplicada por calentamiento.