Una composición de endurecedor para resinas epoxi, comprendiendo la composición de endurecedor:

(a) 1,3-bis(aminometil)ciclohexano; y

(b) 1,4-bis(aminometil)ciclohexano.

Nuevos endurecedores epoxi con curado mejorado y polímeros con mejores propiedades de revestimiento

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

La presente solicitud reivindica prioridad sobre las Solicitudes Provisionales de EE.UU. Nos de Serie 60/993.288, expedida el 11 de septiembre de 2007 y 60/860.128 expedida el 20 de noviembre de 2006, cada una de las cuales se incorpora por referencia.

Campo de la invención De manera general, las realizaciones descritas en el presente documento se refieren a composiciones de endurecedor. Las realizaciones específicas descritas en el presente documento se refieren a composiciones de endurecedor para sistemas de resina epoxi.

Antecedentes

Una área de investigación continua en el desarrollo químico consiste en formular una agente de curado que sea compatible con las resinas epoxi convencionales a bajas temperaturas de curado, y que sea suficientemente reactivo con las resinas epoxi de manera que el sistema experimente curado en un intervalo amplio de temperaturas. De manera especial, se desean agentes de curado que experimenten curado a bajas temperaturas dentro de un período de 24 horas en ausencia de aceleradores externos.

Con frecuencia, los agentes de curado de amina típicos, ya sean alifáticos, aromáticos o aductos con resinas epoxi, que terminan con al menos un grupo amina principal, producen el efecto no deseado de "florescencia" o "nublado" del producto curado. La florescencia tiene lugar cuando la cantidad de condensado provoca que los compuestos solubles en agua migren hasta la superficie del producto. La florescencia o el nublado se pueden encontrar de manera más probable cuando el agente de curado es almacenado durante un largo período de tiempo, y se aplica en medios de baja temperatura o elevada humedad.

Se puede mejorar en gran medida la florescencia y el nublado haciendo reaccionar muchas de los hidrógenos de la amina primaria. No obstante, la reactividad del agente de curado resultante se puede ver impedida debido a que las aminas secundarias son menos reactivas que las aminas primarias. Como resultado de ello, con frecuencia se usan aceleradores para obtener los tiempos de curado adecuados, especialmente a bajas temperaturas de curado. Además, muchos de los aductos de agente de curado de amina, cuyos grupos de amina primaria fueron convertidos en grupos de amina secundaria, son escasamente compatibles con resinas epoxi.

Los agente de curado de diamina cicloalifática típicos incluyen diamina de isoforona (IPDA) , 1, 2-diaminociclohexano y bis-p-aminocilohexilmetano. Estas diaminas cicloalifáticas pueden dar como resultado una resina que presenta propiedades de revestimiento buenas, pero que presenta la desventaja de tasas de curado lentas con resinas epoxi.

Por consiguiente, existe la necesidad de composiciones de endurecedor compatibles con epoxi que presenten una velocidad de curado mejorada y una habilidad mejorada para curar a bajas temperaturas. Preferentemente, la velocidad de curado mejorada no compromete las propiedades de revestimiento críticas, incluyendo color, brillo, resistencia química, adhesión y resistencia hidrolítica, entre otras.

Sumario de la invención

En un aspecto, las realizaciones descritas en la presente memoria se refieren a una composiciones de endurecedor para resinas epoxi, incluyendo la composición de endurecedor: (a) 1, 3-bis (aminometil) ciclohexano; y (b) 1, 4bis (aminometil) ciclohexano. La composición de endurecedor puede incluir isómeros cis y trans de ambos componentes (a) y (b) .

En otro aspecto, las realizaciones descritas en el presente documento se refieren a una composición de endurecedor de prepolímero para resinas epoxi, incluyendo la composición de endurecedor de prepolímero el producto de reacción de un epoxi con una composición de endurecedor que incluye (a) 1, 3bis (aminometil) ciclohexano y (b) 1, 4-bis (aminometil) ciclohexano.

En otro aspecto, las realizaciones descritas en el presente documento se refieren a una formulación curable que incluye una composición de endurecedor o composición de prepolímero como se ha descrito previamente y una resina epoxi.

En otro aspecto, las realizaciones descritas en el presente documento se refieren a un método para adherir dos substratos, incluyendo el método: aplicar una resina epoxi y la composición de endurecedor o la composición de endurecedor de prepolímero como se ha descrito previamente a uno o ambos substratos; y poner los substratos en contacto.

Otros aspectos y ventajas de las realizaciones descritas en el presente documento resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción y de las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 muestra una comparación de la reactividad de dos formulaciones de la técnica anterior frente a una composición de acuerdo con una realización descrita.

La Figura 2 muestra una comparación de tenacidad de fractura de dos formulaciones de la técnica anterior frente a una composición de acuerdo con una realización descrita.

La Figura 3 muestra una comparación de la tenacidad de fractura de composiciones de resina epoxi de acuerdo con realizaciones descritas en el presente documento en comparación con una resina epoxi curada con IPDA.

Descripción detallada En un aspecto, las realizaciones descritas en el presente documento se refieren a endurecedores epoxi que presentan una velocidad de curado mejorada a temperaturas bajas. En otros aspectos, las realizaciones descritas en el presente documento se refieren a composiciones de endurecedor epoxi que incluyen una mezcla de aminas y/o derivados de amina. En otros aspectos, las realizaciones descritas en el presente documento se refieren a composiciones de endurecedor de prepolímero epoxi formadas haciendo reaccionar una amina con un epoxi.

Las mezclas de aminas o de composición de endurecedor formada a partir mezcla de aminas se pueden combinar con una resina epoxi para formar una composición apta para curado. Las mezclas de agente de curado de amina, composición de endurecedor, resinas epoxi y composiciones aptas para curado descritas en el presente documento se describen con más detalle a continuación.

Mezcla de agente de curado de amina Las realizaciones descritas se refieren a composiciones de endurecedor de epoxi que incluyen una mezcla de 1, 3bis (aminometil) ciclohexano, 1, 4-bis (aminometil) ciclohexano, sus isómeros y sus derivados. Otras realizaciones descritas en el presente documento se refieren a una composición de endurecedor de prepolímero que se puede obtener haciendo reaccionar 1, 3-bis (aminometil) ciclohexano, 1, 4-bis (aminometil) ciclohexano, sus isómeros, y sus combinaciones, con un compuesto epoxi o una resina. Por ejemplo, se puede hacer reaccionar 1, 3- y 1, 4bis (aminometil) ciclohexano con un epoxi tal como D.E.R. 331 para formar un endurecedor de prepolímero o también denominado aducto de amina.

Se ha comprobado que las mezclas de 1, 3- y 1, 4-bis (aminometil) ciclohexano pueden proporcionar un tiempo de curado más rápido que el agente de curado de epoxi sin sacrificar propiedades de color/brillo y resistencia química. En otras realizaciones, la mezcla de amina puede incluir norbornanodiamino (2, 5 (2, 6) bis (aminometil) biciclo (2, 2, 1) heptano) (NBDA) .

En algunas realizaciones, una mezcla de 1, 3- y 1, 4-bis (aminometil) ciclohexano puede incluir isómeros cis y trans de 1, 3- y 1, 4-bis (aminometil) ciclohexanos. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la mezcla de agente de curado de amina descrita en el presente documento pueden incluir isómeros cis y trans de 1, 3-bis (aminometil) ciclohexano. Otras realizaciones pueden incluir isómeros cis y trans de 1, 4-bis (aminometil) ciclohexano. Y otras realizaciones pueden incluir isómeros cis y trans de 1, 3- y 1, 4-bis (aminometil) ciclohexano.

De manera sorprendente, se ha comprobado que la única estructura y la presencia de isómeros de posición 1, 3- y 1, 4- con isómeros geométricos cis y trans pueden dar como resultado propiedades de resina epoxi mejoradas al tiempo que se mantiene una reactividad elevada que surge de la amina primaria.

Las mezclas de agente de curado de amina descritas en la presente memoria puede incluir 1, 3- y 1, 4bis (aminometil) ciclohexano, en el que la mezcla incluye al menos 1, 4-bis (aminometil) ciclohexano. En otras realizaciones, la mezcla de agente de curado de amina puede incluir al menos 1 % en peso de 1, 4bis (aminometil)... [Seguir leyendo]

1. Una composición de endurecedor para resinas epoxi, comprendiendo la composición de endurecedor:

(a) 1, 3-bis (aminometil) ciclohexano; y

(b) 1, 4-bis (aminometil) ciclohexano.

2. La composición de endurecedor de la reivindicación 1, en la que la composición de endurecedor comprende isómeros cis y trans de al menos uno de componente (a) y componente (b) .

3. La composición de endurecedor de una de reivindicación 1 y reivindicación 2, en la que la composición de endurecedor comprende isómeros cis y trans de ambos componente (a) y componente (b) .

4. La composición de endurecedor de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en la que la composición de endurecedor comprende al menos 5 por ciento en peso de componente (b) basado en el peso total de componente

(a) y componente (b) .

5. La composición de endurecedor de la reivindicación 2, en la que la composición de endurecedor comprende:

de 1 a 97 por ciento en peso de cis 1, 3 bis (aminometil) ciclohexano; de 1 a 97 por ciento en peso de trans 1, 3 bis (aminometil) ciclohexano; de 1 a 97 por ciento en peso de cis 1, 4 bis (aminometil) ciclohexano; y de 1 a 97 por ciento en peso de trans 1, 4 bis (aminometil) ciclohexano;

en la que los porcentajes anteriores están basados en el peso total de cis 1, 3-bis (aminometil) ciclohexano, trans-1, 3bis (aminometil) ciclohexano, cis 1, 4-bis (aminometil) ciclohexano y trans 1, 4-bis (aminometil) ciclohexano.

6. La composición de endurecedor de la reivindicación 1, en la que el endurecedor comprend.

5. 100 por ciento en peso de una mezcla de (a) y (b) , de 0 a 30 por ciento en peso de una amina bicíclica, de 0 a 25 por ciento en peso de una diamina bicíclica y de 0 a aproximadamente 15 por ciento en peso de una imina bicíclica.

7. La composición de endurecedor de una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en la que el endurecedor comprend.

5. 100 por ciento en peso de una mezcla de (a) y (b) , y al menos uno de los tres siguientes compuestos bicíclicos: (i) más que 0 a aproximadamente 30 por ciento en peso de amina bicíclica, (ii) más que 0 a aproximadamente 25 por ciento en peso de diamina bicíclica y (iii) más que 0 a aproximadamente 15 por ciento en peso de una imina bicíclica.

8. Una composición de endurecedor de prepolímero para resinas epoxi, comprendiendo la composición de endurecedor de prepolímero el producto de reacción de un epoxi con la composición de endurecedor de una cualquiera de las reivindicaciones 1-7.

9. Una formulación apta para curado, que comprende: la composición que se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1-7; y una resina epoxi.

10. Una formulación apta para curado, que comprende: la composición de endurecedor de prepolímero que se reivindica en la reivindicación 8; y una resina epoxi.

11. Un método para adherir dos substratos, que comprende: aplicar una resina epoxi y la composición de endurecedor de una cualquiera de las reivindicaciones 1-7 sobre uno o ambos substratos; y poner los substratos en una relación de contacto.

12. El método de la reivindicación 11, que además comprende curar la resina epoxi a una temperatura dentro del intervalo de aproximadamente -20 ºC hasta aproximadamente 100 ºC durante un tiempo de menos que 24 horas para curar la resina epoxi.

13. Un método para revestir un substrato, que comprende:

aplicar una composición de revestimiento a un substrato; en el que la composición de revestimiento incluye una resina epoxi y al menos uno de la composición de endurecedor de una cualquiera de las reivindicaciones 1-7 y la composición de endurecedor de prepolímero de la reivindicación 8.

14. Una resina epoxi acuosa o una dispersión de resina epoxi, que comprende: la composición de endurecedor que se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1-7; y una resina epoxi.

15. Un método para producir una composición de endurecedor de prepolímero, comprendiendo el método: hacer reaccionar los componentes (a) y (b) con una epoxi; en el que los componentes (a) y (b) son como se define en la reivindicación 1.