Composición sellante que contiene un relleno de nanocompuesto inorgánico-orgánico.

Una composición sellante curable que comprende:

a) al menos un diorganopolisiloxano terminado en silanol;

b) al menos un agente de reticulación para el(los) diorganopolisiloxano(s) terminado(s) en silanol;

c) al menos un catalizador para la reacción de reticulación;

d) una cantidad que mejora la acción de barrera para el gas de al menos un nanocompuesto inorgánico-orgánico;en donde

el nanocompuesto inorgánico-orgánico (d) comprende al menos un componente inorgánico que es un compuestoinorgánico de nanopartículas en capas y al menos un componente orgánico que es un organopolisiloxano de amoniocuaternario que puede ser derivado a partir de la cuaternización de un organopolisiloxano que contiene amina quetiene la fórmula:

en la que

R1, R2, R6, y R7, cada uno independientemente es H, hidrocarbilo de hasta 30 átomos de carbono, o R1 y R2 juntos oR6 y R7 juntos forman un grupo puente divalente de hasta 12 átomos de carbono;

R3 y R5 cada uno independientemente es un grupo puente divalente de hidrocarburo de hasta 30 átomos decarbono, que contienen opcionalmente uno o más átomos de oxígeno y/o de nitrógeno en la cadena,cada R4 es independientemente un grupo alquilo, y

n es de 1 a 20.

Composición sellante que contiene un relleno de nanocompuesto inorgánico-orgánico Campo de la invención Esta invención se refiere a una composición curable a temperatura ambiente que presenta, una vez curada, baja permeabilidad al (a los) gas (es) .

Antecedentes de la invención Las composiciones curables a temperatura ambiente (RTC por sus siglas en inglés) son bien conocidas por su uso como sellantes. En la fabricación de Unidades de Vidrio Aislante (IGU por sus siglas en inglés) , por ejemplo, se colocan paneles de vidrio en forma paralela entre sí y se sellan en su periferia de tal manera que el espacio entre los paneles, o el espacio interior, esté completamente cerrado. El espacio interior típicamente se llena con un gas o mezcla de gases de baja conductividad térmica, por ejemplo argón. Las actuales composiciones sellantes de silicona curables de temperatura ambiente, aunque eficaces hasta cierto punto, todavía tienen una capacidad limitada para evitar la pérdida de gas aislante desde el espacio interior de una IGU. Con el tiempo, el gas escapará reduciendo la eficiencia del aislamiento térmico de la IGU hasta el punto en que se desvanece.

La adición de materiales de arcilla a los polímeros se conoce en el arte, sin embargo, la incorporación de arcillas en polímeros puede que no proporcione una mejora deseable en las propiedades físicas, particularmente en las propiedades mecánicas del polímero. Esto puede deberse, por ejemplo, a la falta de afinidad entre la arcilla y el polímero en la interfaz, o el límite entre la arcilla y el polímero en el material. La afinidad entre la arcilla y el polímero puede mejorar las propiedades físicas del nanocompuesto resultante al permitir que el material de arcilla se disperse uniformemente por todo el polímero. El área superficial relativamente grande de la arcilla, si se dispersa uniformemente, puede proporcionar más interfaces entre la arcilla y el polímero, y, posteriormente puede mejorar las propiedades físicas, mediante la reducción de la movilidad de las cadenas de polímero en estas interfaces. Por el contrario, la falta de afinidad entre la arcilla y el polímero puede afectar negativamente la resistencia y la uniformidad de la composición por tener focos concentrados de arcilla, en lugar de estar uniformemente dispersa a través de todo el polímero. La afinidad entre arcillas y polímeros está relacionada con el hecho de que las arcillas, por naturaleza, son generalmente hidrófilas mientras que los polímeros son generalmente hidrófobos.

La solicitud de patente estadounidense No. 2005/192.387 A1 divulga una composición de silicona RTC que comprende un diorganopolisiloxano terminado en silanol, un entrelazador, un catalizador, y un relleno. Los rellenos adecuados mencionados incluyen materiales inorgánicos en capas tales como grafito o arcilla.

El documento EP 1 457 527 A divulga composiciones poliméricas curables que producen artículos curados que tienen mayor resistencia a la intemperie y retardante de llama. Las composiciones incluyen un polímero polivinílico o de poliéter y un relleno de filosilicato hinchado con una sal iónica de alquil amonio cuaternario que comprende una cadena alquílica o una cadena de polioxialquileno.

El documento WO 2004/113429 A divulga composiciones de poliolefina/cera que contienen partículas de arcilla modificada como relleno. La modificación de la partículas de arcilla incluye un tratamiento de la superficie tanto con un amonio cuaternario como con un tensoactivo que tiene cadenas largas de alquilo. De esta forma, la temperatura de recristalización sobre su superficie con la temperatura de recristalización del polímero, con el propósito de producir una mejor permeabilidad del gas para la composición polimérica.

La patente estadounidense No. 5.972.448 A se refiere a la producción de materiales poliméricos de PET que tienen una permeabilidad reducida al dióxido de carbono debido a la incorporación de arcilla como relleno.

Por lo tanto, existe la necesidad de una composición RTC de permeabilidad reducida a los gases en comparación con la de las composiciones RTC conocidas. Cuando se emplea como el sellante para una IGU, una composición RTC de permeabilidad reducida a los gases retendrá el gas aislante dentro del panel durante un período de tiempo más largo en comparación con el de una composición RTC más permeable y por lo tanto, extenderá las propiedades aislantes de la IGU durante un período de tiempo más largo.

Resumen de la invención La presente invención se basa en el descubrimiento de que diorganopolisiloxano curable terminado en silanol combinado con relleno de un cierto tipo después del curado exhibe una menor permeabilidad a los gases. La composición es especialmente adecuada para ser usada como sellante donde altas propiedades de barrera a los gases junto con las características deseadas de suavidad, capacidad de procesamiento y la elasticidad son importantes criterios de desempeño. De acuerdo con la presente invención, se proporciona una composición curable que comprende:

a) al menos un diorganopolisiloxano terminado en silanol; b) al menos un agente de reticulación para el (los) diorganopolisiloxano (s) terminado (s) en silanol; c) al menos un catalizador para la reacción de reticulación; d) una cantidad que mejora la acción de barrera para el gas de al menos un nanocompuesto inorgánico-orgánico como se define en la reivindicación 1, y, opcionalmente, e) al menos un polímero sólido que tiene una permeabilidad al gas que es menor que la permeabilidad del (de los) diorganopolisiloxano (s) reticulado (s) .

Cuando se utiliza como una barrera a los gases, por ejemplo, en la fabricación de una IGU, la composición anterior reduce la pérdida de gas (es) proporcionando así una vida de servicio más larga del artículo en el que se emplea.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 es una presentación gráfica de los datos de permeabilidad para las composiciones sellantes del Ejemplo Comparativo 1 y los Ejemplos 1 y 2.

La Figura 2 es una presentación gráfica de los datos de permeabilidad para las composiciones sellantes del Ejemplo Comparativo 2 y el Ejemplo 3.

La Figura 3 es una presentación gráfica de los datos de permeabilidad para las composiciones sellantes del Ejemplo Comparativo 3 y los Ejemplos 4 y 5.

Descripción detallada de la invención La composición sellante curable de la presente invención se obtiene mediante la mezcla de a) al menos un diorganopolisiloxano terminado en silanol; b) al menos un agente de reticulación para el (los) diorganopolisiloxano (s) terminado (s) en silanol, c) al menos un catalizador para la reacción de reticulación; d) una cantidad que mejora la acción de barrera para el gas de al menos un nanocompuesto inorgánico-orgánico; y, opcionalmente, e) al menos un polímero sólido que tiene una permeabilidad al gas que es menor que la permeabilidad del (de los) diorganopolisiloxano (s) reticulado (s) , la composición después de curado exhibiendo una baja permeabilidad al (a los) gas (es) .

Las composiciones de la invención son útiles para la fabricación de sellantes, revestimientos, adhesivos, juntas, y similares, y son particularmente adecuadas para su uso en selladores destinados a unidades de vidrio aislante.

Cuando se describe la invención, los siguientes términos tienen los siguientes significados, a menos que se indique lo contrario.

Definiciones El término "exfoliación" como se usa aquí describe un procedimiento en el que los paquetes de plaquetas de nanoarcilla se separan una de la otra en una matriz de polímero. Durante la exfoliación, las plaquetas en la región más externa de cada paquete se escinden, dejando al descubierto más plaquetas para la separación.

El término "galería", como se usa aquí describe el espacio entre capas paralelas de las plaquetas de arcilla. El espaciado de la galería cambia dependiendo de la naturaleza de la molécula o del polímero que ocupa el espacio. El espacio interlaminar entre las plaquetas individuales de nanoarcilla varía, dependiendo nuevamente del tipo de moléculas que ocupan el espacio.

El término "intercalante" como se usa aquí incluye cualquier compuesto inorgánico u orgánico capaz de entrar en la galería de arcilla y unirse a su superficie.

El término "intercalado" tal como se utiliza en la presente memoria designa un complejo químico de arcilla en el que el espaciado de la galería de arcilla se ha incrementado debido al proceso de modificación de la superficie. Bajo condiciones adecuadas de temperatura y cizallamiento, un intercalado es capaz de exfoliarse en una matriz de resina.

Tal como se utiliza aquí, el término "intercalación"... [Seguir leyendo]

1. Una composición sellante curable que comprende:

a) al menos un diorganopolisiloxano terminado en silanol; b) al menos un agente de reticulación para el (los) diorganopolisiloxano (s) terminado (s) en silanol; c) al menos un catalizador para la reacción de reticulación; d) una cantidad que mejora la acción de barrera para el gas de al menos un nanocompuesto inorgánico-orgánico;

en donde el nanocompuesto inorgánico-orgánico (d) comprende al menos un componente inorgánico que es un compuesto inorgánico de nanopartículas en capas y al menos un componente orgánico que es un organopolisiloxano de amonio cuaternario que puede ser derivado a partir de la cuaternización de un organopolisiloxano que contiene amina que tiene la fórmula:

en la que R1, R2, R6, y R7, cada uno independientemente es H, hidrocarbilo de hasta 30 átomos de carbono, o R1 y R2 juntos o R6 y R7 juntos forman un grupo puente divalente de hasta 12 átomos de carbono; R3 y R5 cada uno independientemente es un grupo puente divalente de hidrocarburo de hasta 30 átomos de carbono, que contienen opcionalmente uno o más átomos de oxígeno y/o de nitrógeno en la cadena, cada R4 es independientemente un grupo alquilo, y n es de 1 a 20.

2. La composición de la reivindicación 1 en donde el reticulador (b) es un silicato de alquilo que tiene la fórmula:

(R14O) (R15O) (R16O) (R17O) Si en la que R14, R15, R16 y R17 se escogen independientemente de radicales hidrocarbonados monovalente de 1 hasta 60 átomos de carbono.

3. La composición de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde el diorganopolisiloxano terminado en silanol (a) tiene la fórmula general:

MaDbD'c

en la que a es 2; b es igual o mayor que 1; c es cero o positivo; M es (HO) 3-x-yR21xR22ySiO1/2 en donde x es 0, 1 o 2 y y es o bien 0 o 1, sujeto a la limitación de que x + y sea menor que o sea igual a 2, R21 y R22 es cada uno independientemente un grupo hidrocarburo monovalente de hasta 60 átomos de carbono; D es R23R24SiO2/2 en donde R23 y R24 es cada uno independientemente un grupo hidrocarburo monovalente de hasta 60 átomos de carbono, y D’ es R25R26SiO2/2 en donde R25 y R26 cada uno independientemente es un grupo hidrocarburo monovalente de hasta 60 átomos de carbono.

4. La composición de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde el catalizador (c) es un catalizador de estaño, preferiblemente seleccionado de entre el grupo que consiste de dilaurato de dibutilestaño, diacetato de dibutilestaño, dimetóxido de dibutilestaño, octoato de estaño, triceroato de isobutilestaño, óxido de dibutilestaño, óxido de dibutilestaño soluble, bis-diisooctilftalato de dibutilestaño, bis-tripropoxisilil dioctilestaño, bis-acetilacetona dibutilestaño, dióxido de dibutilestaño sililado, carbometoxifenil estaño tris-uberato, isobutilestaño triceroato, dibutirato de dimetilestaño, dimetilestaño di-neodecanoato, tartrato de trietilestaño, dibenzoato de dibutilestaño, oleato de estaño, naftenato de estaño, butilestaño-tri-2-etilhexilhexoato, butirato de estaño, diorganoestaño bis dicetonatos, y mezclas de los mismos.

5. La composición de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde el compuesto inorgánico de

nanopartículas en capas posee un catión intercambiable que es al menos un miembro seleccionado del grupo de Na+, Ca2+, Al3+, Fe2+, Fe3+, Mg2+, y mezclas de los mismos.

6. La composición de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde el compuesto de nanopartículas en capas es al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste de montmorillonita, montmorillonita sódica, montmorillonita de calcio, montmorillonita de magnesio, nontronita, beidelita, volkonskoita, laponita, hectorita, saponita, sauconita, magadita, keniaita, sobockita, svindordita, estevensita, talco, mica, caolinita, vermiculita, haloisita, óxidos de aluminato, hidrotalcita, illita, rectorita, tarosovita, ledikita, caolinita y mezclas de los mismos.

7. La composición de cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende adicionalmente al menos un polímero sólido que tiene una permeabilidad al gas que es menor que la permeabilidad del (de los) diorganopolisiloxano (s) reticulado (s) .

8. La composición de la reivindicación 7 en donde el polímero sólido se selecciona del grupo que consiste de polietileno de baja densidad, polietileno de muy baja densidad, polietileno lineal de baja densidad, polietileno de alta densidad, polipropileno, poliisobutileno, acetato de polivinilo, alcohol polivinílico, poliestireno, policarbonato, poliéster, tal como, tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, naftalato de polietileno, tereftalato de polietileno modificado con glicol, cloruro de polivinilo, cloruro de polivinilideno, fluoruro de polivinilideno, poliuretano termoplástico, acrilonitrilo butadieno estireno, polimetilmetacrilato, fluoruro de polivinilo, poliamidas, polimetilpenteno, poliimida, polieterimida, poliéter éter cetona, polisulfona, poliéter sulfona, etileno clorotrifluoroetileno, politetrafluoroetileno, acetato de celulosa, acetato butirato de celulosa, cloruro de polivinilo plastificado, ionómeros, sulfuro de polifenileno, estireno-anhídrido maleico, óxido de polifenileno modificado, caucho de etileno-propileno, polibutadieno, policloropreno, poliisopreno, poliuretano, estireno-butadieno-estireno, estireno-etileno-butadienoestireno, polimetilfenil siloxano, y mezclas de los mismos.

9. La composición de cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende adicionalmente al menos un componente seleccionado del grupo que consiste de un promotor de adhesión, colorante, pigmento, plastificante, relleno diferente del nanocompuesto inorgánico-orgánico, antioxidante, estabilizador UV, y biocida.

10. La composición de la reivindicación 9 en donde el promotor de adhesión se selecciona del grupo que consiste de

N-2-aminoetil-3-aminopropiltrietoxisilano, y-aminopropiltrietoxisilano, y-aminopropiltrimetoxisilano, aminopropiltrimetoxisilano, bis-y-trimetoxisilipropil) amina, N-fenil-y-aminopropiltrimetoxisilano, trimetoxisilano triaminofuncional, yaminopropilmetildietoxisilano, y-aminopropil metildietoxisilano, metacriloxipropiltrimetoxisilano, metilaminopropiltrimetoxisilano, y-glicidoxipropiletildimetoxisilano, y-glicidoxipropiltrimetoxisilano, y-glicidoxietiltrimetoxisilano, - (3, 4epoxiciclohexil) propiltrimetoxisilano, - (3, 4-epoxiciclohexil) etilmetildimetoxisilano, isocianatopropiltrietoxisilano, isocianatopropilmetildimetoxisilano, -cianoetiltrimetoxisilano, y-acriloxipropiltrimetoxisilano, y-metacriloxipropilmetildimetoxisilano, 4-amino-3, 3, -dimetilbutiltrimetoxisilano, N-etil-3 trimetoxisilil-2-metilpropanamina, y mezclas de los mismos.

11. La composición de la reivindicación 9 o 10 en donde el tensoactivo es un tensoactivo no iónico seleccionado del grupo que consiste de polietilén glicol, polipropilén glicol, aceite de ricino etoxilado, etoxilato de ácido oleico, etoxilatos de alquilfenol, copolímeros de óxido de etileno y óxido de propileno y copolímeros de siliconas y poliéteres, copolímeros de siliconas y copolímeros de óxido de etileno y óxido de propileno y mezclas de los mismos, preferiblemente seleccionado el grupo que consiste de copolímeros de óxido de etileno y óxido de propileno, copolímeros de siliconas y poliéteres, copolímeros de siliconas y copolímeros de óxido de etileno y óxido de propileno y mezclas de los mismos.

12. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11 en donde el relleno diferente del nanocompuesto inorgánico-orgánico se selecciona de entre el grupo que consiste de carbonato de calcio, carbonato de calcio precipitado, carbonato de calcio coloidal, carbonato de calcio tratado con compuestos de estearato o ácido esteárico, sílice pirógena, sílice precipitada, geles de sílice y sílices hidrófobas, geles de sílice hidrofílica, cuarzo triturado, cuarzo molido, alúmina, hidróxido de aluminio, hidróxido de titanio, arcilla, caolín, bentonita, montmorillonita, tierra de diatomeas, óxido de hierro, negro de carbono y grafito, mica, talco, y mezclas de los mismos.