Composición de poliuretano de dos componentes con una alta resistencia mecánica temprana.

Composición de poliuretano de dos componentes, que se compone de un primer componente A que comprende por lo menos un prepolímero de poliuretano A1 con grupos extremos isocianato,

preparado a partir de por lo menos un poliisocianato y de por lo menos un poliol y de un segundo componente B que comprende agua así como por lo menos una polialdimina B1, que es obtenible a partir de por lo menos una poliamina PA que tiene grupos amino primarios alifáticos y de por lo menos un aldehído ALD pobre en olor, según la fórmula (I) o la fórmula (II)

realizándose que Y1 e Y2

o bien independientemente uno de otro, representan un átomo de hidrógeno, un grupo hidroxilo o un radical orgánico;

o en común representan un anillo carbocíclico o heterocíclico, que tiene un tamaño del anillo comprendido entre 5 y 8, de manera preferida de 6, átomos.

e Y3

o bien representa un grupo alquilo sustituido o no sustituido, que tiene por lo menos un heteroátomo;

o representa un grupo alquilo o alquileno ramificado o no ramificado con por lo menos 25 átomos de C;

o representa un grupo arilo o arilalquilo sustituido o no sustituido;

o representa O-R1 o representando R1 un grupo arilo, arilalquilo o alquilo con lo por menos 3 átomos de C y estando en cada caso sustituido o sin sustituir. e Y4

o bien representa un grupo arilo o heteroarilo sustituido o no sustituido que tiene un tamaño del anillo comprendido entre 5 y 8, preferiblemente de 6, átomos;

o representa , con R2 = alquilo, hidroxilo o alcoxi;

o representa un grupo alquenilo o arilalquenilo sustituido o no sustituido con por lo menos 6 átomos de C.

Composición de poliuretano de dos componentes con una alta resistencia mecánica temprana.

Sector técnico El invento se refiere a unas composiciones de poliuretanos de dos componentes, que son apropiadas como pegamentos pastosos, materiales de estanqueidad y revestimientos, con un largo período de tiempo disponible para la elaboración, una alta resistencia mecánica temprana, un endurecimiento rápido y exento de burbujas, una buena adhesión y una pequeña formación de olor al realizar el endurecimiento, que se compone de un primer componente A con grupos isocianato y de un segundo componente B, que contiene agua y por lo menos una polialdimina.

Estado de la técnica Las composiciones de poliuretanos se emplean, entre otros usos, para diferentes tipos de pegamientos, aislamientos, hermetizaciones y revestimientos. Especialmente, ellas son apropiadas para pegamientos, aislamientos o hermetizaciones, que exigen una elasticidad de la unión por pegamiento. Las composiciones de poliuretanos para pegamientos elásticos son usualmente unas masas pastosas y se emplean como sistemas de un sólo componente o de dos componentes.

Un pegamento idóneo para la práctica debe disponer de algunas propiedades especiales. Por un lado, debe de garantizar un período de tiempo disponible para la elaboración suficientemente largo (período de tiempo de vida útil y período de tiempo abierto) , para que el usuario tenga suficiente tiempo para aplicar el pegamento en los sitios deseados, luego colocar las piezas constructivas que se han de pegar y situar a éstas correctamente. Por otro lado, la constitución de resistencia mecánica del pegamento debe de efectuarse con rapidez, puesto que para ciertos usos es necesario que la unión por pegamiento pueda ser sometida a una carga mecánica ya poco tiempo después de la aplicación, por ejemplo puesto que las piezas constructivas pegadas deben de ser transportadas a otro sitio, o puesto que se debe eliminar una eventual fijación. Con el fin de hacer posibles tales cargas tempranas sobre la unión por pegamiento, el pegamento debe de tener una alta resistencia mecánica temprana, es decir que la unión por pegamiento puede ser cargada hasta un cierto grado, todavía antes de que se haya efectuado totalmente el endurecimiento. Esto condiciona también que el pegamento, paralelamente a la rápida constitución de resistencia mecánica, también ha de constituir rápidamente una buena adhesión a las piezas constructivas pegadas, puesto que sólo entonces la unión por pegamiento puede ser sometida a cargas. A continuación, el pegamento debe de endurecerse rápidamente y sin la formación de burbujas para conseguir su resistencia mecánica final, de manera tal que la unión elástica por pegamiento se pueda cargar totalmente lo más pronto que sea posible. Por lo demás, un pegamento idóneo para la práctica no debe de causar inmisiones de olores fuertes o desagradables de ningún tipo. En particular, en el caso de usos para pegamentos en el interior de recintos cerrados, por ejemplo en la zona interior de edificios o de vehículos, es tolerable a lo sumo un pequeño olor de los materiales empleados, puesto que el uso del objeto terminado de elaborar dentro de un período de tiempo razonable es dificultado e incluso imposibilitado a causa de unas inmisiones de olores fuertes.

Los pegamentos de poliuretanos de un sólo componente no son en general apropiados para unos usos, que presuponen una alta resistencia mecánica temprana de la unión por pegamiento. Condicionado por el proceso de endurecimiento mediante la humedad procedente del aire, el endurecimiento y por consiguiente la constitución de resistencia mecánica del pegamento de un sólo componente resultan demasiado lentos/as, puesto que la humedad necesaria para la reacción de endurecimiento debe de difundirse desde el exterior a través de las capas -que se van haciendo crecientemente más gruesas -del material endurecido. Además, los pegamentos de poliuretanos de un sólo componente que se endurecen rápidamente, tienden con frecuencia a la formación de burbujas durante el endurecimiento, lo cual perturba considerablemente la capacidad de aguante de carga de la unión por pegamiento.

Unos períodos de tiempo de endurecimiento esencialmente más cortos se consiguen con unos pegamentos de poliuretanos de dos componentes. Sin embargo, la dificultad consiste allí en encontrar una composición que, después de la mezcladura de ambos componentes, presente en primer lugar un período de tiempo disponible para la elaboración relativamente largo, pero luego constituya una resistencia mecánica temprana alta y se endurezca rápidamente. Un rápido endurecimiento se puede conseguir endureciendo un componente que contiene isocianatos con un componente que contiene poliaminas. Esta reacción es, sin embargo, usualmente tan rápida que resulta difícil de conseguir un período de tiempo disponible para la elaboración manejable. Con el fin de frenar algo la alta reactividad de las poliaminas con los grupos isocianato, existen diferentes puntos de partida. Se pueden emplear por ejemplo unas aminas especiales, por ejemplo que tienen grupos amino aromáticos y/o impedidos estéricamente y/o secundarios. Tales aminas especiales tienen sin embargo ciertas desventajas. Las aminas aromáticas, por ejemplo, no son inocuas toxicológicamente, y las aminas impedidas estéricamente o las aminas que tienen grupos amino secundarios son por lo general caras, conducen en parte a unos productos con propiedades mecánicas disminuidas y con frecuencia siempre son demasiado reactivas, en particular en combinación con los grupos isocianato aromáticos reactivos.

Una posibilidad adicional de la deceleración es la adición de polialdiminas a poliaminas en el componente endurecedor, tal como se describe en los documentos de patentes de los EE.UU. US 4.108.842 o US 4.895.883.

El documento US 3.932.357 describe una deceleración adicional, al emplearse una aldimina como componente endurecedor.

Finalmente en el documento US 3.420.800 se describen unos poliuretanos, que contienen poliisocianatos y bisaldiminas y que se endurecen mediante agua.

En todos estos documentos de patentes, se utilizan predominantemente aldehídos, que causan un intenso olor al efectuar la aplicación de los respectivos sistemas.

Hasta ahora no se conocen composiciones de poliuretanos de dos componentes que tengan un largo período de tiempo disponible para la elaboración, una alta resistencia mecánica temprana, un endurecimiento rápido y exento de burbujas, una buena adhesión y una pequeña formación de olor al realizar el endurecimiento, que se compongan de un primer componente A con grupos isocianato y de un segundo componente B, que contenga agua y por lo menos una polialdimina.

Exposición del invento Es una misión del presente invento poner a disposición una composición de poliuretano de dos componentes, que tenga un largo período de tiempo disponible para la elaboración, una alta resistencia mecánica temprana, un endurecimiento rápido y exento de burbujas, una buena adhesión y una pequeña formación de olor al realizar el endurecimiento.

De modo sorprendente, se encontró que esto se puede conseguir mediante una composición de poliuretano de dos componentes, en la cual el primer componente A contiene por lo menos un prepolímero de poliuretano con grupos extremos isocianato, que se prepara a partir de por lo menos un poliisocianato y de por lo menos un poliol, y en el que el que el segundo componente B contiene agua y por lo menos una polialdimina, que es obtenible a partir de por lo menos una poliamina que tiene grupos amino primarios alifáticos y de por lo menos un aldehído, siendo este aldehído pobre en olor.

Con una tal composición de poliuretano de dos componentes se pueden formular por ejemplo pegamentos pastosos para pegamientos elásticos, aislamientos y hermetizaciones, que tienen un largo período de tiempo disponible para la elaboración, una alta resistencia mecánica temprana, un endurecimiento rápido y exento de burbujas, una buena adhesión y una pequeña formación de olor al realizar el endurecimiento.

Una tal composición de poliuretano de dos componentes presenta otra propiedad interesante. Con el mismo primer componente A se pueden obtener, solamente por variación del segundo componente B, con poco gasto, unos pegamentos con diferentes propiedades mecánicas, a saber adaptando la poliamina, utilizada para la preparación de la polialdimina en el segundo componente B, a los respectivos requisitos. Para el fabricante de pegamentos esta ventaja tiene una importancia... [Seguir leyendo]

1. Composición de poliuretano de dos componentes, que se compone de un primer componente A que comprende por lo menos un prepolímero de poliuretano A1 con grupos extremos isocianato, preparado a partir de por lo menos un poliisocianato y de por lo menos un poliol y de un segundo componente B que comprende agua así como por lo menos una polialdimina B1, que es obtenible a partir de por lo menos una poliamina PA que tiene grupos amino primarios alifáticos y de por lo menos un aldehído ALD pobre en olor, según la fórmula (I) o la fórmula (II)

realizándose que Y1 e Y2

o bien independientemente uno de otro, representan un átomo de hidrógeno, un grupo hidroxilo 15 o un radical orgánico;

o en común representan un anillo carbocíclico o heterocíclico, que tiene un tamaño del anillo comprendido entre 5 y 8, de manera preferida de 6, átomos.

e Y3

o bien representa un grupo alquilo sustituido o no sustituido, que tiene por lo menos un heteroátomo;

o representa un grupo alquilo o alquileno ramificado o no ramificado con por lo menos 10 25 átomos de C;

o representa un grupo arilo o arilalquilo sustituido o no sustituido;

o representa O-R1 o representando R1 un grupo arilo, arilalquilo o alquilo con lo por menos 3 átomos de C y estando en cada caso sustituido o sin sustituir. e Y4

o bien representa un grupo arilo o heteroarilo sustituido o no sustituido que tiene un tamaño del anillo comprendido entre 5 y 8, preferiblemente de 6, átomos;

o representa , con R2 = alquilo, hidroxilo o alcoxi;

5 o representa un grupo alquenilo o arilalquenilo sustituido o no sustituido con por lo menos 6 átomos de C.

2. Composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el heteroátomo en Y3 se presenta en forma de un oxígeno de éter, un grupo carboxilo, un grupo de éster o un grupo hidroxilo.

3. Composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el aldehído ALD tiene la fórmula (III) , representando R3 e Y5, independientemente uno de otro, un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo o arilalquilo 4. Composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el aldehído ALD tiene la fórmula (IV) , realizándose que R3 tiene los significados ya descritos, y Y6

o bien representa un átomo de hidrógeno; o representa un grupo alquilo o arilalquilo o arilo, que eventualmente tiene por lo menos un heteroátomo, eventualmente contiene por lo menos un grupo carboxilo, y eventualmente contiene por lo menos un grupo de éster; o 30 representa una cadena de hidrocarburo lineal o ramificado, insaturado una vez o múltiples veces.

5. Composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque R3 representa un átomo de hidrógeno, así como Y6

o bien representa una cadena de alquilo lineal o ramificado con 11 hasta 30 átomos de carbono, eventualmente con por lo menos un heteroátomo, en particular con por lo menos un oxígeno de éter; o representa una cadena de hidrocarburo lineal o ramificado insaturado una vez o múltiples veces con 11

hasta 30 átomos de carbono; o representa un radical de la fórmula (V) o (VI) , realizándose que R4 o bien representa una cadena de alquileno lineal, o ramificado o cíclico con 2 hasta 16 átomos de carbono, 15 eventualmente con por lo menos un heteroátomo, en particular con por lo menos un oxígeno de éter;

o representa una cadena de hidrocarburo lineal o ramificado o cíclico insaturado una vez o múltiples veces con 2 hasta 16 átomos de carbono;

y R5 representa una cadena de alquilo lineal o ramificado con 1 hasta 8 átomos de carbono.

6. Composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizada porque el aldehído ALD, utilizado para la preparación de la polialdimina, es obtenible mediante una reacción de esterificación de un -hidroxi-aldehído con un ácido carboxílico, en particular sin la utilización de ningún disolvente, siendo preparado el -hidroxi-aldehído eventualmente in situ a partir de formaldehído o respectivamente paraformaldehído, y de un segundo aldehído.

7. Composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque el aldehído ALD utilizado para la preparación de la polialdimina es obtenible mediante una reacción de esterificación de 3-hidroxi-pivalaldehído con un ácido carboxílico, en particular sin la utilización de ningún disolvente, siendo preparado el 3-hidroxi-pivalaldehído eventualmente in situ a partir de formaldehído o respectivamente paraformaldehído, y de isobutiraldehído.

8. Composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con la reivindicación 6 ó 7, caracterizada porque el ácido carboxílico utilizado para la preparación del aldehído ALD se selecciona entre el conjunto que comprende ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oleico, ácido linoleico, ácido linolénico, ácido succínico, ácido adípico, ácido azelaico y ácido sebácico, sus mezclas así como sus mezclas técnicas con ácidos grasos.

9. Composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada porque Y1 = Y2 son = metilo.

10. Composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el aldehído ALD tiene la fórmula (I) e Y1 representa un grupo hidroxilo, Y2 representa un átomo de hidrógeno e Y3 representa un grupo alquilo con por lo menos un grupo hidroxilo, en particular con más de un grupo hidroxilo.

11. Composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada porque la poliamina PA que tiene grupos amino primarios se selecciona entre el conjunto que se compone de 1, 6-hexametilendiamina, MPMD, DAMP, 2, 2, 4-y 2, 4, 4-trimetil-hexametilendiamina, 4-aminometil-1, 8ºctanodiamina, IPDA, 1, 3-y 1, 4-xililendiamina, 1, 3-y 1, 4-bis- (aminometil) ciclohexano, bis- (4-amino-ciclohexil) metano, bis- (4-amino-3-metil-ciclohexil) -metano, 3 (4) , 8 (9) -bis- (aminometil) -triciclo[5.2.1.02, 6]decano, 1, 2-, 1, 3-y 1, 4diamino-ciclohexano, 1, 4-diamino-2, 2, 2, 6-trimetil-ciclohexano, poli (oxialquilen) -poliaminas que tienen teóricamente dos o tres grupos amino, en particular Jeffamine® EDR-148, Jeffamine® D-230, Jeffamine® D-400 y Jeffamine® T403, así como mezclas de dos o más de las poliaminas antes mencionadas.

12. Composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada porque para la preparación de la polialdimina B1, el aldehído ALD se emplea en una cantidad estequiométrica o en un exceso estequiométrico con relación a los grupos amino primarios de la poliamina PA.

13. Composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada porque el agua se presenta en el segundo componente B en forma libre o unida reversiblemente a un material de soporte.

14. Composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada porque el segundo componente B tiene por lo menos una molécula de agua por cada grupo aldimino.

15. Composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el poliol para la preparación del prepolímero de poliuretano A1 del primer componente A tiene una funcionalidad media de OH de 1, 6 hasta 3.

16. Composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizada porque el poliol es un poli (oxialquilen) -poliol, en particular un poli (oxialquilen) -diol o -triol, más en particular un poli (oxipropilen) diol-o -triol, o un poli (oxipropilen) -diol o -triol rematado en los extremos con OE (óxido de etileno) .

17. Composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con la reivindicación 15 ó 16, caracterizada porque el poliol es un poli (oxialquilen) -poliol con un grado de insaturación de < 0, 02 mEq/g y un peso molecular medio ponderado Mn de 1.000 hasta 30.000 g/mol.

18. Composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizada porque el poliol es un poliol preparado mediante una catálisis con DMC.

19. Composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada porque el prepolímero de poliuretano A1 en el primer componente A y la polialdimina B1 en el segundo componente B se presentan en la relación de 0, 1 a 0, 99, en particular de 0, 4 a 0, 8 equivalentes de grupos aldimino por cada equivalente de grupos isocianato.

20. Procedimiento para la mezcladura de una composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 19, caracterizado porque el primer componente A y el segundo componente B se mezclan esencialmente de un modo homogéneo.

21. Procedimiento para la mezcladura de una composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 19, caracterizado porque el primer componente A y el segundo componente B se mezclan en lo esencial capa por capa.

22. Procedimiento para la mezcladura de acuerdo con la reivindicación 20 ó 21, caracterizado porque la mezcladura de los dos componentes A y B se efectúa mediante un suplemento superior de dosificación, que contiene dos rotores dosificadores que engranan uno con otro, así como eventualmente de modo adicional mediante un mezclador estático colocado junto al orificio de salida de este suplemento superior de dosificación.

23. Procedimiento para la aplicación de una composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 19, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

- mezclar los dos componentes A y B,

- poner en contacto por lo menos una superficie de un cuerpo sólido con la composición de poliuretano mezclada,

- endurecer la composición de poliuretano mezclada.

24. Procedimiento para la aplicación de acuerdo con la reivindicación 23, caracterizado porque la puesta en contacto con la superficie de un cuerpo sólido se efectúa en forma de una aplicación de una oruga sobre la superficie.

25. Utilización de una composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 19, como un pegamento, un material de estanqueidad o un recubrimiento, en particular como un pegamento o un material de estanqueidad.

26. Artículo, que está unido con continuidad de fuerza con una composición de poliuretano de dos componentes mezclada y endurecida, de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 19.