Composiciones de organosiloxano.

Una composición curable con humedad capaz de curar en un cuerpo elastómero que comprende

(a) un polímero diluido que comprende

(i) un polímero que contiene silicona de fórmula

X-A-X1

en la que X y X1 se seleccionan independientemente de grupos sililo que contienen uno o más sustituyentescondensables por grupo,

y A es una cadena polimérica que tiene un peso molecular medio numérico (Mn)(ASTM D5296-05) de al menos 132.000; y un grado de polimerización de al menos 1800.

(ii) un extensor y/o plastificante orgánico, cuyo polímero diluido se obtiene por polimerización en presenciade dicho extensor y/o plastificante orgánico

(b) un agente de reticulación adecuado que comprende al menos dos grupos que pueden reaccionar con losgrupos condensables en el polímero diluido,

(c) un catalizador de condensación adecuado y opcionalmente

(e) una o más cargas

Composiciones de organosiloxano

Esta invención se refiere a composiciones sellantes que comprenden polímeros de alto peso molecular que contienen silicio que tienen grupos terminales condensables, que se han polimerizado en presencia de un extensor y/o plastificante.

Las propiedades reológicas de los polímeros no curados son función principalmente de sus viscosidades. En general cuanto menor es la viscosidad de un polímero, mayor es la velocidad de extrusión de las composiciones no curadas que contienen el polímero. La viscosidad de un polímero no curado está directamente relacionada con el peso molecular del polímero y la longitud de la cadena de polímero, normalmente definida como el grado de polimerización (dp) . La viscosidad del polímero no curado también tiene una influencia importante en varias de las propiedades físicas de las composiciones que incorporan el polímero tales como, por ejemplo, composiciones sellantes, cuando dichas composiciones posteriormente se curan.

Las composiciones de organosiloxano que curan en sólidos elastómeros son bien conocidas y dichas composiciones se pueden producir para curar a temperatura ambiente en presencia de humedad o con aplicación de calor. Típicamente las composiciones que curan a temperatura ambiente en presencia de humedad se obtienen mezclando un polímero basado en polidiorganosiloxano que tiene grupos terminales reactivos, con un agente de reticulación basado en silano (o siloxano) adecuado, en presencia de una o más cargas y un catalizador de curado. Estas composiciones típicamente se preparan en forma de composiciones de una parte curables por exposición a la humedad atmosférica a temperatura ambiente, o composiciones de dos partes curables tras mezclado a temperatura y presión ambientes.

Una aplicación importante de las composiciones curables descritas antes es su uso como sellantes. En el uso como sellantes, es importante que la composición tenga una mezcla de propiedades que la haga capaz de ser aplicada como una pasta en una junta entre superficies de sustratos donde se puede trabajar, antes del curado, para proporcionar una masa de superficie lisa que permanecerá en la posición en la que se ha distribuido hasta que haya curado para dar un cuerpo elastómero adherente en las superficies de sustrato adyacentes. Las composiciones sellantes típicamente están diseñadas para curar suficientemente rápido para proporcionar un sellado del sonido en varias horas, pero a una velocidad que permita maquinar el material aplicado en una configuración deseada poco después de la aplicación. El sellante curado resultante en general se formula para tener una resistencia y elasticidad adecuadas para la junta particular en cuestión.

A menudo se requiere la introducción de una carga inorgánica en una composición elastomérica que contiene un polímero que contiene organopolisiloxano, para obtener propiedades útiles de desgarre, durómetro, elongación y módulo al 100% de elongación. Las propiedades reológicas de un elastómero no curado dependen de las propiedades de la carga (cuando está presente una carga en la composición) tales como la concentración y estructura de la carga y el grado de interacción del polímero-carga, así como de la viscosidad del polímero. En general, cuando menor es la viscosidad de la composición que contiene el organopolisiloxano no curado, que opcionalmente contiene carga, mayor es la velocidad de extrusión de la composición no curada. Como resultado, las aplicaciones que requieren velocidades de extrusión altas tales como sellantes no curados, que cuando se usan se extruyen, en general, de forma manual usando una pistola de sellante o similar, típicamente es necesario que tengan una viscosidad relativamente baja (p. ej., <100.000 mPa.s a 25ºC) para asegurar velocidades de extrusión de la composición adecuadas para los usos finales manuales.

Las propiedades físicas de la composición curada resultante afectada incluyen la elongación y el módulo al 100% de elongación, las cuales son ambas particularmente importantes para los sellantes usados, por ejemplo, en juntas de dilatación en la construcción y en industrias de transporte, en los que la necesidad de sellantes con módulo bajo y elongación alta es esencial.

Así pues, aunque se sabe que el aumento del peso molecular de un polímero mejoraría algunas propiedades físicas de un sellante, típicamente la viscosidad máxima usada en las formulaciones actuales en la práctica no es mayor de aproximadamente 150.000 mPa.s a 25ºC. Aunque se han discutido en la técnica anterior polímeros que tienen viscosidades de hasta 1.000.000 mPa.s a 25ºC, el uso de polímeros que tienen dichas viscosidades ha sido difícil de manejar. Así pues, aunque se sabe que el aumento del peso molecular del polímero mejoraría algunas propiedades del sellante, típicamente la viscosidad máxima usada en las formulaciones actuales en la práctica no es mayor de aproximadamente 150.000 mPa.s a 25ºC.

Un método que se ha usado para aumentar el peso molecular del polímero mientras se mantienen velocidades de extrusión suficientemente bajas para permitir extruir la composición de forma manual, p. ej., con pistola de sellante o similar, es proporcionar extensores de cadena en la composición no curada. El extensor de cadena se mezcla con un polímero previamente preparado y todos los demás ingredientes de la composición y la composición se almacenan en forma estanca al aire. Tras la exposición a humedad, el peso molecular del polímero aumenta porque el extensor de cadena elegido se selecciona porque se sabe que reacciona a una velocidad más rápida con los grupos terminales del polímero que el reticulador proporcionado en la composición. Los ejemplos de dichos métodos se describen en los documentos US 6833407, US 4020044, US 2004/0122199 y US 5300612.

Los documentos US 4824891 A (LAURENT ET AL) 25 de abril de 1989 () , US 4655767 A (WOODARD ET AL) 7 de abril de 1987 () y WO 02/062893 A (GENERAL ELECTRIC COMPANY) 15 de agosto de 2002 () describen todos composiciones de polisiloxano curables con humedad, pero no mencionan un diluyente reactivo.

Se ha convertido en una práctica común en la formulación de composiciones basadas en silicona usadas como sellantes de curado a temperatura ambiente, incluir aditivos que sirven para “extender” y/o “plastificar” la composición sellante de silicona mediante la mezcla del o de cada uno de los compuestos extensores (en lo sucesivo denominado un “ extensor”) y/o compuesto plastificante (en lo sucesivo denominado un “plastificante”) con el polímero previamente preparado y otros ingredientes de la composición.

Un extrusor (a veces denominado un ayudante de procesamiento o plastificante secundario) se usa para diluir la composición sellante y básicamente hacer el sellante más competitivo económicamente sin afectar sustancialmente de forma negativa a las propiedades de la formulación sellante. La introducción de uno o más extensores en una composición sellante de silicona no sólo reduce el coste total del producto sino que también puede afectar a las propiedades de los sellantes de silicona no curados y/o curados resultantes. La adición de extensores puede, en cierta medida, afectar positivamente a la reología, propiedades de adherencia y transparencia de un sellante de silicona y puede producir un aumento de la elongación en la rotura y una reducción de la dureza del producto curado, y ambos pueden potenciar significativamente la duración del sellante curado con la condición de que el extensor no se pierda del sellante curado, por ejemplo, por evaporación o exudación.

Un plastificante (llamado también un plastificantes primario) se añade a una composición de polímero para proporcionar propiedades en el producto final basado en polímero para aumentar la flexibilidad y la tenacidad de la composición de polímero final. Esto se logra en general mediante la reducción de la temperatura de transición vítrea (Tg) de la composición de polímero curada potenciando de esta forma en general, en el caso de sellantes por ejemplo, la elasticidad del sellante la cual a su vez permite capacidades de movimiento en una junta formada por un sellante de silicona con una disminución significativa de la probabilidad de fractura de la unión formada entre el sellante y el sustrato cuando se aplica un sellante a la misma y se cura. Los plastificantes típicamente se usan también para reducir el módulo de la formulación de sellante. Los plastificantes pueden reducir el coste unitario total de... [Seguir leyendo]

1. Una composición curable con humedad capaz de curar en un cuerpo elastómero que comprende

(a) un polímero diluido que comprende

(i) un polímero que contiene silicona de fórmula

X-A-X1

en la que X y X1 se seleccionan independientemente de grupos sililo que contienen uno o más sustituyentes condensables por grupo, y A es una cadena polimérica que tiene un peso molecular medio numérico (Mn) (ASTM D5296-05) de al menos 132.000; y un grado de polimerización de al menos 1800.

(ii) un extensor y/o plastificante orgánico, cuyo polímero diluido se obtiene por polimerización en presencia de dicho extensor y/o plastificante orgánico

(b) un agente de reticulación adecuado que comprende al menos dos grupos que pueden reaccionar con los grupos condensables en el polímero diluido,

(c) un catalizador de condensación adecuado y opcionalmente

(e) una o más cargas.

2. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque A es una cadena polimérica de siloxano, una cadena polimérica orgánica, una cadena copolimérica de siloxano o una cadena copolimérica de bloques de siloxano/orgánicos.

3. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque X1 o X son grupos sililo que comprenden sustituyentes que terminan en hidroxilo o hidrolizables, tales como -Si (OH) 3, - (Ra) Si (OH) 2, - (Ra) 2SiOH, -RaSi (ORb) 2, -Si (ORb) 3, -Ra2SiORb o-Ra2Si-Rc-SiRdp (ORb) 3-p, en los que cada Ra representa independientemente un grupo alquilo, en particular que tiene de 1 a 8 átomos de carbono; cada grupo Rb y Rd es independientemente un grupo alquilo o alcoxi, en el que los grupos alquilo tienen adecuadamente hasta 6 átomos de carbono; Rc es un grupo hidrocarburo divalente que puede estar interrumpido con uno o más espaciadores siloxano que tienen hasta seis átomos de silicio; y p tiene el valor 0, 1 ó 2.

4. Una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el extensor y/o plastificante se selecciona de uno o más del grupo de

polidimetilsiloxano terminado en trialquilsililo;

poliisobutilenos (PIB) ,

ésteres de fosfato y polialquilbencenos,

ésteres de alquilenbencenos lineales y/o ramificados de ácidos monocarboxílicos alifáticos.

5. Una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el extensor se selecciona de uno o más del grupo que comprende

hidrocarburos monoinsaturados lineales o ramificados tales como alquenos lineales o ramificados o mezclas de los mismos, que contienen de 12 a 25 átomos de carbono; y/o fracciones de aceite mineral que comprende aceites minerales lineales (n-parafínicos) , aceites minerales ramificados (isoparafínicos) y/o aceites minerales cíclicos (nafténicos) y mezclas de los mismos.

6. Una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el agente de reticulación es uno o más silanos o siloxanos que contienen grupo aciloxi, grupos cetoximino y el catalizador es un catalizador de estaño.

7. Una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el agente de reticulación es uno o más silanos o siloxanos que contienen grupo alcoxi y grupos alqueniloxi, y el catalizador es un titanato o circonato o un titanato o circonato quelado.

8. Una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la composición comprende un material de carga que comprende una o más cargas de refuerzo finamente divididas, tales como sílice de combustión, sílice precipitada y carbonato de calcio de superficie específica alta y/o cargas de refuerzo tales como cuarzo triturado, tierra de diatomeas, sulfato de bario, óxido de hierro, dióxido de titanio, negro de carbón, talco o wollastonita.

9. Una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el polímero diluido se obtiene por polimerización en el extensor y/o plastificante por una de las siguientes rutas:

(vi) condensación

(vii) apertura de anillo/equilibrio

(viii) poliadición y

(ix) extensión de cadena

en la que, cuando se requiera, los polímeros resultantes de las rutas de polimerización anteriores se pueden rematar para proporcionar los grupos terminales hidrolizables requeridos.

10. Sellantes de juntas, adhesivos, cuerpos moldeados, revestimientos y juntas formadas en el sitio que se pueden obtener por curado de la composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

11. Un método de sellado de un espacio entre dos unidades, comprendiendo dicho método aplicar una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 como se ha descrito antes y hacer o dejar que la composición cure.

12. Uso de la composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en sellantes de juntas, adhesivos, cuerpos moldeados, revestimientos y juntas formadas en el sitio.