Elastómeros de fluorosilicona para un funcionamiento a alta temperatura.

Una composición de elastómero de fluorosilicona que se puede curar que comprende:

A) De 70% a 95% en peso de una base de elastómero de fluorosilicona,

B) De 1,5% a 40% en peso de un estabilizador que comprende;

B1) Negro de carbón,

B2) Carbonato de calcio,

B3) Óxido de hierro,

B4) Opcionalmente óxido de cinc,

en el que la cantidad de partes en peso de los componentes B1, B2, B3, y opcionalmente B4 utilizada en 100 partes en peso del estabilizador varía de 2 a 50 partes, y

C) De 0,1% a 3% en peso de un agente de curación, con la condición de que el % en peso de los componentes A), B), y C) sume 100% en peso.

Elastomeros de fluorosilicona para un funcionamiento a alta temperatura

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas Esta solicitud reivindica la prioridad con respecto a la solicitud US-60/933921, presentada el 8 de junio de 2007, y la solicitud US-61/038120 presentada el 20 de marzo de 2008.

Campo tecnico Esta descripcion se refiere a composiciones con una base de elastomero de fluorosilicona que contienen un estabilizador que proporciona elastomeros de fluorosilicona curados con un rendimiento mejorado a altas temperaturas. El estabilizador comprende negro de carbon, carbonato de calcio, oxido de hierro, y opcionalmente oxido de cinc. El estabilizador es especialmente util para preparar elastomeros de fluorosilicona curados para juntas toricas, conectores, y fabricar tubos de automovil.

Antecedentes Las aplicaciones de automocion que utilizan caucho de fluorosilicona se ven sometidas continuamente a prueba para demostrar mejoras en el rendimiento. Las tendencias tecnologicas exigen una resistencia cada vez mayor al calor y a la exposicion a sustancias quimicas. Por ejemplo, en Europa Occidental se continua mostrando un crecimiento significativo en coches para pasajeros con un turbomotor diesel, a costa de automoviles equivalentes con motor de gasolina. En EE. UU., se ha experimentado un crecimiento similar en el mercado de las camionetas. De modo que las temperaturas de funcionamiento de los tubos, especialmente de los turbomotores diesel, estan aumentando. Asimismo se buscan mejoras en la resistencia del aceite y del combustible. De forma tipica, los tubos utilizados en aplicaciones de automocion tienen una estructura en varias capas que consiste en un refuerzo de tejido encapsulado con caucho de silicona (clasificado como elastomero VMQ por la ASTM (American Society of Test Methods) ) y forrado internamente con una capa de fluoroelastomero (FVMQ) . Generalmente, la estabilidad frente al calor de los elastomeros de fluorosilicona (FVMQ) es inferior a la de los elastomeros de silicona (que es un caucho o elastomero de silicona que no contiene fluoro como VMQ) . En W02006/007268 se describen vulcanizados de silicona de elastomero que tienen buenas propiedades frente a las altas temperaturas, en EP-1024164 se describe una composicion de caucho de silicona que comprende de 0, 05% a 10% en peso de polvo de oxido de cerio.

Existe una necesidad de mejorar la estabilidad frente al calor de los elastomeros de fluorosilicona que se utilizan en aplicaciones de automocion y, en especial para su uso en juntas toricas, conectores, y en la fabricacion de tubos. Mientras que los estabilizadores termicos, como oxido de cerio hidratado o hidroxidos de cerio, se sabe que proporcionan resistencia termica a dichas formulaciones de elastomero de silicona, existe la necesidad de mejorar la resistencia termica a temperaturas incluso mas altas. Ademas, existe la necesidad de mejorar dicha resistencia al aceite de los elastomeros de fluorosilicona a temperaturas de automovil operativas. Se busca ambas mejoras a la vez que se mantiene un determinado criterio de rendimiento, como la resistencia a la traccion y la elongacion, del elastomero de fluorosilicona.

Los presentes inventores han descubierto una composicion estabilizadora, que cuando se anade a composiciones con una base de elastomero de silicona, proporcionan una mejora en las propiedades de envejecimiento por efecto del calor al elastomero de silicona curado frente a elastomeros de silicona similares utilizando componentes estabilizadores termicos convencionales. Cuando el elastomero de silicona es una base de elastomero de fluorosilicona, la composicion estabilizadora proporciona un envejecimiento por efecto del calor mejorado y una resistencia al aceite del elastomero de fluorosilicona curado. Los elastomeros de fluorosilicona mejorados son especialmente utiles en varias aplicaciones para automoviles, como juntas toricas, conectores, o un forro interior para tubos de turbocompresor basados en caucho de silicona.

Sumario Esta descripcion se refiere a una composicion de elastomero de fluorosilicona que se puede curar y que comprende:

A) De 70% a 95% en peso de una base de elastomero de fluorosilicona,

8) De 1, 5% a 40% en peso de un estabilizador que comprende;

81) Negro de carbon,

82) Carbonato de calcio,

83) Oxido de hierro,

84) Opcionalmente oxido de cinc,

en el que la cantidad de partes en peso de los componentes 81, 82, 83, y opcionalmente 84 utilizada en 100 partes en peso del estabilizador puede variar de 2 a 50 partes, y

C) De 0, 1% a 3% en peso de un agente de curacion,

con la condicion de que el % en peso de los componentes A) , 8) , y C) sume 100% en peso.

En una realizacion, la base de elastomero de fluorosilicona comprende;

A1) Un polidiorganopolisiloxano perfluoroalquilo,

A2) Una carga reforzante,

A3) Un polidiorganopolisiloxano no fluorado opcional

A4) Hidroxido de cerio u oxido de cerio hidratado, y

A5) Un activador de adhesion opcional.

Esta descripcion tambien se refiere a las composiciones de elastomero de fluorosilicona curado, el proceso para su preparacion, y articulos de elaboracion preparados a partir de los elastomeros de fluorosilicona curados.

Esta descripcion ademas describe un proceso para mejorar la estabilidad termica de elastomeros de fluorosilicona curados.

Descripcion detallada La base de elast6mero de fluorosilicona El componente A) en la presente descripcion es una base de elastomero de fluorosilicona. En la presente memoria, una quot;base de elastomero de fluorosiliconaquot; es una composicion de silicona que, cuando se cura o vulcaniza posteriormente, proporciona un elastomero de fluorosilicona o caucho. La silicona hace referencia a organopolisiloxanos que contienen unidades de siloxano seleccionadas independientemente de unidades de siloxi (R3SiO0, 5) , (R2SiO) , (RSiO1, 5) , o (SiO2) , en las que R puede ser un grupo organico monovalente. Estas unidades de siloxi se pueden combinar de varias maneras para formar estructuras ciclicas, lineales o ramificadas. La fluorosilicona en la presente memoria hace referencia a un organopolisiloxano en el que al menos un R sustituyente contiene un atomo de fluor, por ejemplo, un grupo perfluoroalquilo designado como Rf.

En una realizacion, el componente A) puede ser una base de elastomero de fluorosilicona que comprende;

A1) Un polidiorganopolisiloxano perfluoroalquilo,

A2) Una carga reforzante,

A3) Un polidiorganopolisiloxano no fluorado opcional,

A4) Hidroxido de cerio u oxido de cerio hidratado, y

A5) Un activador de adhesion opcional.

cada uno de los cuales se describe con mas detalle a continuacion.

Las bases de elastomero de fluorosilicona son conocidas en la tecnica y comprenden un perfluoroalquilo polidiorganosiloxano (A1) , una carga reforzante (A2) , y opcionalmente un polidioroganosiloxano no fluorado (A3) . De forma tipica, al menos 90% en moles de las unidades repetidas de polidiorganosiloxano que contiene perfluoroalquilo en A1 se describen mediante la formula RfCH2CH2 (CH3) SiO2/2, y hasta 10% en moles de las unidades repetidas se describen mediante la formula R12SiO, Rf es un grupo perfluoroalquilo que contiene de 1 a 10 atomos de carbono, y cada R1 se selecciona, independientemente de metil, fenil y vinilo. El grupo perfluoroalquilo es de forma tipica CF3, C2F5, C3F7, C4F9, C7F15 y C10F21. Los grupos de bloqueo final del polidiorganosiloxano que contiene perfluoroalquilo son hidroxilo o triorganosililo, p. ej., trimetilsililo o dimetilvinilsililo. La eleccion de unidades repetidas y/o grupos de bloqueo final se determina por la reaccion de curado deseada para convertir la base de elastomero de fluorosilicona a un elastomero de fluorosilicona curado. Por ejemplo, cuando la base de elastomero esta curada por una combinacion de catalizador de reaccion de adiccion de organohidrogensiloxano o por un peroxido especifico de vinilo, los grupos de bloqueo final o las unidades repetidas de polidiorganosiloxano contendran radicales alquenilos como grupos de vinilo. El polidiorganosiloxano que contiene perfluoroalquilo de forma tipica tiene una viscosidad de 1000 Pa's o superior para una base de elastomero de fluorosilicona liquido y, de forma alternativa, superior a 10.000 Pa's, de modo que tiene una consistencia similar a la goma para las bases de elastomero de fluorosilicona de alta consistencia. Los polidiorganosiloxanos que contienen perfluoroalquilo utiles en el presente metodo y composicion estan disponibles comercialmente. Un polidiorganosiloxano que contiene perfluoroalquilo util en nuestra invencion se describe en US-3.179.619. Otro metodo de crear estos polidiorganosiloxanos se describe en US-3.002.951. La ultima... [Seguir leyendo]

1. Una composicion de elastomero de fluorosilicona que se puede curar que comprende:

A) De 70% a 95% en peso de una base de elastomero de fluorosilicona, 8) De 1, 5% a 40% en peso de un estabilizador que comprende; 81) Negro de carbon, 82) Carbonato de calcio, 83) Oxido de hierro, 84) Opcionalmente oxido de cinc,

en el que la cantidad de partes en peso de los componentes 81, 82, 83, y opcionalmente 84 utilizada en 100 partes en peso del estabilizador varia de 2 a 50 partes, y C) De 0, 1% a 3% en peso de un agente de curacion, con la condicion de que el % en peso de los componentes A) , 8) , y C) sume 100% en peso.

2. La composicion de elastomero de fluorosilicona que se puede curar de la reivindicacion 1, caracterizada por que la base de elastomero de fluorosilicona comprende; A1) Un polidiorganopolisiloxano perfluoroalquilo, A2) Una carga reforzante, A3) Un polidiorganopolisiloxano no fluorado opcional

A4) Hidroxido de cerio u oxido de cerio hidratado, y A5) Un activador de adhesion opcional.

3. La composicion de elastomero de fluorosilicona que se puede curar de la reivindicacion 1 o 2, caracterizada por que 100 partes de peso del estabilizador contiene De 10 a 40 partes 81) negro de carbon,

De 10 a 40 partes 82) carbonato de calcio, y De 10 a 40 partes 83) oxido de hierro.

4. Una composicion de elastomero de fluorosilicona que se puede curar segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende: A1) De 50% a 90% en peso del polidiorganopolisiloxano perfluoroalquilo, A2) De 2, 5% a 47, 5% en peso de la carga reforzante, A3) De 0, 1% a 5% en peso del polidiorganopolisiloxano no fluorado, A4) De 0, 1% a 10% en peso de hidroxido de cerio u oxido de cerio hidratado, y 81) De 1% a 6% en peso de negro de carbon, 82) De 1% a 6% en peso de carbonato de calcio, 83) De 1% a 6% en peso de oxido de hierro, y

C) De 0, 1% - 3% en peso del agente de curacion, con la condicion de que el % en peso de todos los componentes sume 100% en peso.

5. La composicion de elastomero de fluorosilicona que se puede curar de la reivindicacion 4 que comprende ademas un activador de adhesion seleccionado de un organohidrogenpolisiloxano modificado con fluoro que tiene la formula promedio (Me3SiO) (MeHSiO) x (RfCH2CH2 (Me) SiO) y (SiMe3)

en donde x e y es de 1 a 200,

Me es metil, y Rf es un grupo perfluoroalquilo que contiene de 1 a 10 atomos de carbono.

6. Un proceso para preparar un elastomero de fluorosilicona curado que comprende; i) La conformacion de una mezcla de la composicion de una cualquiera de las reivindicaciones 1 -5 a una configuracion, y

ii) La vulcanizacion de la mezcla configurada, para producir el elastomero de fluorosilicona curado.

7. El elastomero de fluorosilicona curado preparado por el proceso de la reivindicacion 6.

8. El elastomero de fluorosilicona curado de la reivindicacion 7, caracterizado por que el elastomero de fluorosilicona curado tiene una resistencia a la traccion de al menos 7 MPa y una elongacion de al menos 200%.

9. El elastomero de fluorosilicona curado de la reivindicacion 7 u 8, caracterizado por que la resistencia a la traccion del elastomero de fluorosilicona curado disminuye no mas de 25% tras el envejecimiento termico del elastomero de fluorosilicona curado durante 7 dias a 225 °C.

10. El elastomero de fluorosilicona curado de una cualquiera de las reivindicaciones 7, 8 o 9, caracterizado por que la resistencia a la traccion del elastomero de fluorosilicona curado disminuye no mas de 25% tras la exposicion del elastomero de fluorosilicona curado al aceite del motor a 175 °C durante 7 dias.

11. El elastomero de fluorosilicona curado de una cualquiera de las reivindicaciones 7, 8, 9 o 10, caracterizado por que la elongacion del elastomero de fluorosilicona curado disminuye no mas de 25% tras el envejecimiento termico del elastomero de fluorosilicona curado durante 7 dias a 225 °C.

12. El elastomero de fluorosilicona curado de una cualquiera de las reivindicaciones 7, 8, 9, 10 u 11, caracterizado por que la elongacion del elastomero de fluorosilicona curado disminuye no mas de 25% tras la exposicion del elastomero de fluorosilicona curado al aceite del motor a 175 °C durante 7 dias.

13. Un articulo manufacturado que comprende el elastomero de fluorosilicona curado de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12.

14. El articulo manufacturado de la reivindicacion 13, caracterizado por que dicho articulo esta seleccionado de juntas toricas, juntas, juntas hermeticas, forros, tubos, tuberias, diafragmas, recubrimientos aislantes, valvulas, correas, mantas, revestimientos, rodillos, productos moldeados, hoja extruida, calafateos, y articulos extruidos.

15. Una estructura de tubo que comprende un forro interior que contiene el elastomero de fluorosilicona curado de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12.

16. Un metodo para mejorar la estabilidad frente al calor o la resistencia al calor de un elastomero de fluorosilicona curado que comprende: I) La mezcla de un estabilizador con una base de elastomero de fluorosilicona y un agente de curacion, comprendiendo dicho estabilizador; 81) Negro de carbon, 82) Carbonato de calcio, 83) Oxido de hierro, y

84) Opcionalmente oxido de cinc, II) La vulcanizacion de la base de elastomero de fluorosilicona que contiene el estabilizador.

17. Uso de una composicion de elastomero de fluorosilicona que se puede curar segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en la preparacion de un articulo manufacturado.