Composición de poliamina que tiene la estructura:

Agentes de poliéter-poliamina y mezclas para los mismos.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a resinas epoxídicas. Más particularmente, se refiere a agentes de curado de aminas útiles en el curado de resinas epoxídicas. Todavía más particularmente, la invención se refiere a agentes de curado de aminas que presentan reactividad reducida como agente de curado, lo que se traduce en un aumento del tiempo de trabajo asociado con la fabricación de artículos a partir de resinas epoxídicas.

Información sobre los antecedentes

Los procesos de fabricación usados comúnmente junto con la producción de resinas epoxídicas incluyen devanado de filamentos, pultrusión, moldeo por infusión, moldeo por transferencia de resina (RTM, resin transfer molding), RTM asistido por vacío (VARTM), y técnicas de laminación húmeda (wet lay-up) o con bolsa de vacío. Las polioxialquilenaminas, o polieteraminas como se denominan a veces, son útiles como agentes de curado en sistemas de resina epoxídica para mejorar la flexibilidad, y para alargar el tiempo de trabajo en la fabricación de materiales compuestos reforzados con fibras. El tiempo de trabajo se define como el periodo de tiempo entre cuando se mezclan entre sí por primera vez los componentes reactivos de la resina epoxídica y cuando la mezcla ya no es adecuada para el procesamiento. Durante el tiempo de trabajo, la resina o el artículo que contiene la resina permanece en una forma vertible, flexible, maleable o por lo demás moldeable.

El uso de aglutinantes de resina epoxídica lo prefieren muchos fabricantes de hélices de aerogenerador (WTG, wind turbine generator) de material compuesto reforzado con fibras, hélices que comprenden normalmente tres palas de material compuesto de resina epoxídica individuales que tienen longitudes de desde 20-40 metros cada una. Desafortunadamente, los tiempos de trabajo proporcionados por los agentes de curado de aminas disponibles actualmente son insuficientes para la preparación de palas que tengan propiedades óptimas. Además de un mayor tiempo de trabajo, los materiales del que se compone un material de pala de WTG también deben mantener una buena resistencia al calor cuando se curan.

Muchos fabricantes de palas de WTG usan hoy en día el proceso VARTM cuando trabajan con sistemas de resina epoxídica-poliéster o sistemas de resina epoxídica líquidos. Estos sistemas de resina deben curarse lentamente de modo controlado y dejar un tiempo de trabajo suficiente para eliminar la humedad de la fibra de vidrio, fibra de aramida, fibra de carbono u otras fibras que se usan como materiales de refuerzo en las palas del aerogenerador. En algunos casos, pueden usarse sistemas de resina epoxídica de preimpregnación. En estos casos, pueden usarse fibras preimpregnadas con un sistema de resina epoxídica razonablemente latente para formar la pala de la turbina. El uso de polieteraminas como agentes de curado de resina epoxídica no es común en los materiales de preimpregnación, pero es práctica común por algunas personas que usan VARTM y otros procesos de moldeo líquido, en los que se usa la amina JEFFAMINE® D-230 (Huntsman Corporation, Houston, Texas) en grandes cantidades. Sin embargo, los fabricantes entienden que el tiempo de trabajo para usar tales materiales es demasiado corto para una producción óptima, principalmente cuando se fabrican palas individuales de más de 30 metros de longitud. Puesto que la tendencia en la industria de WTG es a llegar a una longitud de pala mayor para aumentar la capacidad de cada WTG para producir más potencia/unidad, ha surgido una necesidad en la técnica de agentes de curado que puedan hacer la fabricación de tales palas comercialmente viable.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona poliaminas útiles como agente de curado en resinas epoxídicas que tienen la estructura:

en la que L es un grupo oxialcoxo que tiene la estructura:

en la que R₁ es cualquier grupo seleccionado del grupo que consiste en: alquileno C₂ a C₅; 2-metil-propileno; 2,2-dimetil-propileno; ---CH₂CH₂-O-CH₂CH₂---; ---CH₂CH₂CH₂-O-CH₂CH₂CH₂---; el grupo

y

La invención también incluye un procedimiento para preparar una resina epoxídica curada que comprende las etapas de:

a) proporcionar una poliamina según lo anterior, o mezclas de las mismas entre sí o con uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en:

N-aminoetilpiperazina; dietilentriamina; trietilentetramina; tetraetilenpentamina; 2-metilpentametileno; 1,3-pentanodiamina; trimetilhexametilen-diamina; una poliamida; una poliamidoamina; un endurecedor de tipo base de Mannich; bis(aminometil)ciclohexilamina; isoforona-diamina; mentano-diamina; bis(p-aminociclohexil)metano; 2,2'-dimetil-bis(p-aminociclohexil)metano; dimetildiciclohexilmetano); 1,2-diaminociclohexano; 1,4-diaminociclohexano; meta-xilen-diamina; norbornanodiamina; meta-fenilen-diamina; diaminodifenilsulfona; metilen-dianilina; JEFFAMINE® D-230; JEFFAMINE® D-400; JEFFAMINE® T-403; y dietiltoluenodiamina;

b) proporcionar un precursor de resina epoxídica que comprende un material que tiene al menos dos grupos terminales epoxi; y

c) poner en contacto dicho precursor de resina epoxídica y dicha poliamina entre sí.

Precursores de resina epoxídica polifuncionales adecuados son aquellos que tienen al menos dos grupos terminales epoxi e incluyen el siguiente:

en la que n puede ser cualquier número entero entre 0 y 4; DGEBF (diglicidil éter de bisfenol F) que tiene la siguiente estructura:

tal como resina epoxídica D. E. R. (R) 354 de The Dow Chemical Company; y resinas epoxídicas trifuncionales tales como resina epoxídica TACTIX(R) 742 de Huntsman Applied Materials:

Resinas epoxídicas funcionales superiores tales como epoxi-novolacas (resina epoxídica D. E. N.® 438, resina epoxídica ARALDITE® EPN 1180 epoxi-NOVOLACA D. E. N.® 431 también son adecuadas para su uso en un procedimiento según la presente invención. Todos los materiales que contienen al menos dos grupos epoxi en su estructura molecular son adecuados para su uso en esta invención, incluyendo sin limitación los descritos anteriormente, y tales materiales se denominan convenientemente como precursor de resina epoxídica polifuncional en las reivindicaciones adjuntas al presente documento.

Descripción detallada de la invención

Esta invención implica la preparación de polieteraminas impedidas. También se refiere al uso de polieteraminas impedidas para el curado de resinas epoxídicas convencionales. Una resina epoxídica curada usando una polieteramina según la invención tiene un mayor tiempo de trabajo que las preparadas usando agentes de curado de aminas de la técnica anterior.

La presente invención proporciona polieterdiaminas primarias y polietertriaminas que se preparan preferiblemente mediante aminación reductora de alcoholes tales como los de las fórmulas (III)-(XI) a continuación:

Según una forma preferida de la invención, en primer lugar se prepara un poliol según los especificados en las fórmulas (III)-(XI) a través de alcoxilación de un iniciador adecuado.

La...

1. Composición de poliamina que tiene la estructura:

en la que L es un grupo oxialcoxo que tiene la estructura:

en la que R₁ es cualquier grupo seleccionado del grupo que consiste en: alquileno C₂ a C₅; 2-metil-propileno; 2,2-dimetil-propileno; ---CH₂CH₂-O-CH₂CH₂---; ---CH₂CH₂CH₂-O-CH₂CH₂CH₂---; el grupo

y

incluyendo mezclas de dos o más de las poliaminas anteriores.

2. Procedimiento para preparar una resina epoxídica curada (de poli-(eteralcanolamina)) que comprende las etapas de:

a) proporcionar una composición de poliamina según la reivindicación 1;

b) proporcionar un precursor de resina epoxídica polifuncional; y

c) poner en contacto dicho precursor de resina epoxídica polifuncional y dicha poliamina entre sí.

3. Procedimiento para preparar una poliurea que comprende las etapas de

a) proporcionar un diisocianato orgánico;

b) proporcionar al menos una composición de poliamina según la reivindicación 1; y

c) poner en contacto dicho diisocianato orgánico y dicha poliamina entre sí.

4. Procedimiento para preparar una resina epoxídica curada (de poli-(eteralcanolamina)) que comprende las etapas de:

a) proporcionar una mezcla de amina que comprende una composición de poliamina según la reivindicación 1, y uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en: N-aminoetilpiperazina; dietilentriamina; trietilentetramina; tetraetilenpentamina; 2-metilpentametileno; 1,3-pentanodiamina; trimetilhexametilen-diamina; un endurecedor de poliamida; un endurecedor de poliamidoamina; un endurecedor de tipo base de Mannich; bis(aminometil)ciclohexilamina; isoforona-diamina; mentano-diamina; bis(p-aminociclohexil)metano; 2,2'-dimetil-bis(p-aminociclohexil)metano; dimetildiciclohexilmetano); 1,2-diaminociclohexano; 1,4-diaminociclohexano; meta-xileno-diamina; norbornanodiamina; meta-fenilen-diamina; diaminodifenilsulfona; metilen-dianilina; H₂NCH(CH₃)CH₂-[OCH₂CH(CH₃)]_x NH₂ en la que x es en promedio 2,6; H₂NCH(CH₃)CH₂-[OCH₂CH(CH₃)]_x NH₂ en la que x es en promedio 5,6;

en la que x + y + z es en promedio 5,3 y dietiltoluenodiamina;

b) proporcionar una resina epoxídica epoxifuncional; y

c) poner en contacto dicho precursor de resina epoxídica polifuncional y dicha poliamina entre sí.

5. Procedimiento para preparar una poliurea que comprende las etapas de:

a) proporcionar un diisocianato orgánico;

b) proporcionar una poliamina según la reivindicación 1 en mezcla con al menos un material seleccionado del grupo que consiste en: N-aminoetilpiperazina; dietilentriamina; trietilentetramina; tetraetilenpentamina; 2-metilpentametilen-diamina; 1,3-pentanodiamina; trimetilhexametilen-diamina; endurecedores de poliamida; endurecedores de poliamidoamina; endurecedores de tipo base de Mannich; bis(aminometil)ciclohexilamina; isoforona-diamina; mentano-diamina; bis(p-aminociclohexil)metano (PACM); 2,2'-dimetil-bis(p-aminociclohexil)metano; dimetildiciclohexilmetano); 1,2-diaminociclohexano; 1,4-diaminociclohexano; meta-xileno; norbornanodiamina; meta-fenilen-diamina; diaminodifenilsulfona; metilen-dianilina; H₂NCH(CH₃)CH₂-[OCH₂CH(CH₃)]_x NH₂ en la que x es en promedio 2,6; H₂NCH(CH₃)CH₂-[OCH₂CH(CH₃)]_x NH₂ en la que x es en promedio 5,6;

en la que x + y + z es en promedio 5,3 y dietiltoluenodiamina; y

c) poner en contacto dicho diisocianato orgánico y dicha poliamina entre sí.