Formulaciones de poliuretano y su uso.

Formulaciones de poliuretano para la fabricación de piezas moldeadas y materiales moldeados de PUR compactos sin burbujas que pueden obtenerse a partir de una mezcla de reacción que está constituida por

a) uno o varios poliisocianatos orgánicos

b1) uno o varios polioles con pesos moleculares numéricos medios de 100 a 5000 a base de un iniciador aromático con al menos un grupo NH2 y/o al menos un grupo NHR en el que R representa un grupo alquilo con 1 a 8 átomos de carbono,

b2) uno o varios polioles distintos de b1) del grupo constituido por polioléteres, polioléter-esteres, poliolésteres con 2 a 8 grupos hidroxilo alcohólicamente unidos y aceite de ricino,

c) dado el caso extensores de cadena y/o reticulantes del grupo constituido por polioles de bajo peso molecular con pesos moleculares de 62 a 400,

d) dado el caso catalizadores y

e) dado el caso coadyuvantes y/o aditivos del grupo constituido por colorantes, pigmentos, plastificantes, cargas, materiales de refuerzo, aditivos absorbentes de agua, agentes ignífugos, antiespumantes, nivelantes y antisedimentantes.

Formulaciones de poliuretano y su uso La invención se refiere a formulaciones de poliuretano (PUR) a base de poliisocianatos orgánicos y compuestos de poliol orgánicos con un comportamiento de procesamiento mejorado debido a la compatibilidad más rápida de los componentes de la materia prima en el proceso de mezcla, así como a su uso para la fabricación de especialmente piezas de colada, masas de inclusión, laminados y recubrimientos.

Las formulaciones de PUR se usan desde hace muchos años como masas de resina de reacción de PUR, por ejemplo, en la industria eléctrica, por ejemplo, como componentes estructurales, masas de colada para transformadores, interruptores, conmutadores, sensores, aislantes o para el encapsulamiento de componentes eléctricos pequeños o chips electrónicos.

Las masas de resina de reacción de PUR son normalmente sistemas de 2 componentes. El componente A contiene normalmente los poliisocianatos, el componente B los polioles y/o poliaminas y frecuentemente también los aditivos.

Las masas de resina de reacción de PUR que han dado buenos resultados para la fabricación de piezas moldeadas de PUR compactas sin burbujas están preferentemente constituidas por:

isocianatos, sobre todo metanodifenilisocianato (MDI) técnico constituido por una mezcla de isómeros de 4, 4'-, 2, 4'-, 2, 2'-MDI y proporciones de poliisocianatos polinucleares, ocasionalmente también isocianatos (ciclo) alifáticos libres de compuestos aromáticos como isoforondiisocianato o MDI hidrogenado (H12MDI) ;

polioles, sobre todo polioléteres y poliolésteres, aceite de ricino;

adiciones como, por ejemplo, catalizadores, cargas como, por ejemplo, harina de cuarzo y de dolomita, hidróxido de aluminio, creta, zeolitas, pigmentos, agentes ignífugos, plastificantes, sustancias de relleno y aditivos.

La mezcla del componente A y B se vierte en moldes y luego reacciona a temperatura ambiente o temperatura elevada dando un material moldeado de poliuretano o pieza moldeada de poliuretano insoluble reticulada.

Las masas de resina de reacción de PUR pueden procesarse según los procedimientos habituales de la tecnología de resinas de colada (Kunststoffhandbuch, tomo 7 Polyurethane, editor Guenter Oertel, 3ª edición, 1993, ISBN 3446-16263-1, pág. 438-454) .

En el procesamiento de las masas de resina de reacción de PUR se resulta claramente perjudicial una propiedad: la falta de compatibilidad del componente de isocianato y de poliol. A diferencia de otros sistemas, por ejemplo, las masas de resina de reacción de MDI-polioléter no catalizadas, requieren un tiempo de agitación de algunos minutos (10 a 15 minutos) hasta que se alcanza una compatibilidad y homogeneidad de los productos de partida mediante la incipiente formación de uretano; la mezcla se vuelve clara. Con un tiempo de agitación demasiado corto existe el riesgo de disgregación y, por tanto, de un endurecimiento incompleto, así como el riesgo de materiales moldeados de PUR no homogéneos.

En reacciones que transcurren muy lentamente a base de mezclas de resina de reacción de PUR, por ejemplo, en la fabricación de coladas para cables o transformadores, transductores o coladas para aislantes que frecuentemente transcurren sin catalizar e iniciadas a temperatura ambiente, esta incompatibilidad se vuelve especialmente molesta. Entonces, como se ha mencionado anteriormente, con tiempos de agitación demasiado cortos como, por ejemplo, en máquinas de colada con mezcladoras estáticas o mezcladoras dinámicas, se produce la disgregación y, por tanto, el endurecimiento incompleto o materiales moldeados no homogéneos.

La incompatibilidad puede evitarse cuando se usan, por ejemplo, prepolímeros de MDI especiales (Franke J.: Kunststoffe 79 (1989) 100, página 999) . Además de la reducción de la temperatura de transición vítrea, en este procedimiento es desventajoso que la viscosidad inicial (viscosidad de colada) ascienda fuertemente mediante el uso de prepolímeros y de esta manera se reduzca la fluidez. Esto puede tener como consecuencia que los moldes, especialmente aquellos con geometrías complicadas, sólo se llenen insuficientemente. Aunque la fluidez puede mantenerse por una menor adición de carga, en el material moldeado resultante esto repercute negativamente en otras propiedades (por ejemplo, si se reduce la conductividad térmica, la susceptibilidad a la fisuración será mayor, la dureza será menor, etc.) .

Otras posibilidades para provocar una rápida compatibilidad de los componentes de partida son el uso de catalizadores y la elevación de la temperatura, así como la combinación de ambas medidas. Ambas tienen como consecuencia que el tiempo de procesamiento se reduce claramente.

Otra posibilidad para mejorar la compatibilidad es el uso de mezclas técnicas de MDI con altas proporciones de 2, 4'- y 4, 4'-isómeros. Sin embargo, son desventajosos los reducidos valores mecánicos y térmicos resultantes.

Otra posibilidad para mejorar la compatibilidad es la modificación del componente de poliol usado por epóxidos. El material moldeado resultante es muy duro y frágil (documento EP-A 148 344) . Si se requieren aislantes de alta termoestabilidad dimensional, es necesario reticular completamente el componente de resina epoxídica. No obstante, las temperaturas de postcurado necesarias para esto superiores a 120 ºC conducen frecuentemente a daños en otros aislantes o componentes eléctricos que se usan en el componente. Por tanto, aquí sólo pueden usarse masas de resina de reacción de poliuretano libres de epóxidos.

Por tanto, el objetivo de la presente invención era proporcionar formulaciones de PUR que en la mezcla de los componentes de poliol con los poliisocianatos condujeran inmediatamente o muy rápidamente a una compatibilidad de manera que pudiera acortarse el tiempo de agitación, manteniéndose al mismo tiempo una viscosidad de colada baja y un tiempo de procesamiento largo y sin empeorar las por lo demás buenas propiedades de los materiales moldeados de PUR o piezas moldeadas de PUR resultantes como, por ejemplo, altas temperaturas de transición vítrea, buena resistencia térmica según DIN IEC 216, baja absorción de agua, alta resistencia a la compresión y ausencia de tensiones.

Son objeto de la invención formulaciones de poliuretano (formulaciones de PUR) para la fabricación de piezas moldeadas y materiales moldeados de PUR compactos sin burbujas que pueden obtenerse a partir de una mezcla de reacción que está constituida por a) uno o varios poliisocianatos orgánicos, b1) uno o varios polioles con pesos moleculares numéricos medios de 100 a 5000 a base de un iniciador aromático con al menos un grupo NH2 y/o al menos un grupo NHR y/o a base de un iniciador alifático con al menos un grupo NH2 y/o al menos un grupo NHR en la que R representa un grupo alquilo con 1 a 8 átomos de carbono, b2) uno o varios polioles distintos de b1) , c) dado el caso extensores de cadena y/o reticulantes, d) dado el caso catalizadores y e) dado el caso coadyuvantes y/o aditivos.

Se encontró sorprendentemente que el uso parcial o exclusivo de polioles b1) , que presentan aminas alifáticas o preferiblemente aromáticas como componente de iniciador, en la mezcla con los componentes de poliol b2) y los poliisocianatos a) conduce a una clara mejora de la compatibilidad con la disolución. Dependiendo de cuánto del componente b1) se incorpore mediante mezclado se alcanzará una compatibilidad directa de todos los componentes a) a e) , incluso a temperatura ambiente, sin las desventajas anteriormente mencionadas de la disgregación y del endurecimiento incompleto.

Las propiedades mecánicas o térmicas de los poliuretanos resultantes a base de una mezcla de poliol que contiene un "compatibilizador" b1) permanecen más o menos invariables en comparación con las de un PUR con una mezcla de poliol sin "compatibilizador" b1) . Frecuentemente, incluso se mejora el cuadro de propiedades total. Esto puede alcanzarse fácilmente especialmente añadiendo a los poliéteres b1) iniciados con diaminas aromáticas otros poliéteres b2) que luego presentan conjuntamente un índice de OH y funcionalidad OH numérica media similares a los de la mezcla de poliol de partida incompatible.

Otra ventaja de las formulaciones de PUR según la invención es que mediante el uso de los poliéteres b1) que contienen iniciadores aromáticos y/o alifáticos se simplifica esencialmente una fabricación continua de piezas moldeadas a bajas temperaturas, ya que se omite el tiempo de... [Seguir leyendo]

1. Formulaciones de poliuretano para la fabricación de piezas moldeadas y materiales moldeados de PUR compactos sin burbujas que pueden obtenerse a partir de una mezcla de reacción que está constituida por a) uno o varios poliisocianatos orgánicos

b1) uno o varios polioles con pesos moleculares numéricos medios de 100 a 5000 a base de un iniciador aromático con al menos un grupo NH2 y/o al menos un grupo NHR en el que R representa un grupo alquilo con 1 a 8 átomos de carbono, b2) uno o varios polioles distintos de b1) del grupo constituido por polioléteres, polioléter-esteres, poliolésteres con 2 a 8 grupos hidroxilo alcohólicamente unidos y aceite de ricino, c) dado el caso extensores de cadena y/o reticulantes del grupo constituido por polioles de bajo peso molecular con pesos moleculares de 62 a 400, d) dado el caso catalizadores y e) dado el caso coadyuvantes y/o aditivos del grupo constituido por colorantes, pigmentos, plastificantes, cargas, materiales de refuerzo, aditivos absorbentes de agua, agentes ignífugos, antiespumantes, nivelantes y antisedimentantes.

2. Uso de la formulación de PUR según la reivindicación 1 para la fabricación de masas de colada, masas de resina de colada, recubrimientos, adhesivos, laminados y masas de inclusión.