Espuma estructurada basada en un epóxido, con una tenacidad mejorada.

Masa térmicamente expandible y endurecible, la cual contiene

a) por lo menos un prepolímero epoxídico

b) por lo menos un endurecedor activable térmicamente del prepolímero

c) por lo menos un agente propelente

d) por lo menos un poliuretano termoplástico

e) por lo menos un copolímero de bloques.

Espuma estructurada basada en un epoxido, con una tenacidad mejorada

La presente invencion se refiere a mezclas de resinas epoxidicas esponjables y endurecibles, la cuales pueden emplearse en estado esponjado y endurecido, como espumas estructuradas para la rigidizacion en particular de estructuras metalicas huecas. Las masas contienen una combinacion de poliuretanos termoplasticos y copolimeros de bloques, lo cual conduce a un perfil de propiedades optimizadas respecto a la facilidad de manipulacion en estado no endurecido y propiedades mecanicas despues del endurecido.

Para muchos campos de aplicacion se necesitan componentes ligeros para una produccion en serie constante de medidas exactas con una alta rigidez y resistencia estructural. En particular en la fabricacion de vehiculos, debido al ahorro de peso deseado existe una gran necesidad de componentes ligeros de estructuras de paredes delgadas, las cuales a pesar de ello tengan una suficiente rigidez y resistencia estructural. Un camino para lograr una alta rigidez y

resistencia estructural con el minimo peso posible del componente, requiere piezas de calidad que estan fabricadas a partir de plancha relativamente delgada o bien de placas de plastico. Sin embargo, la plancha de pared delgada tiene tendencia a deformarse ligeramente. Por este motivo, ya desde hace algun tiempo, en las estructuras de cuerpos huecos se llena el espacio hueco con una espuma estructural, con lo cual por una parte se evita o se minimiza la deformacion o cambio de forma, y por otro lado se aumenta la resistencia y la rigidez de estas piezas.

Habitualmente este tipo de productos de reforzamiento o para dar rigidez, son o bien de espuma metalica o bien contienen una resina o un aglutinante como por ejemplo resinas epoxidicas termicamente endurecibles. Esta composiciones contienen por regla general, un producto propelente, productos de relleno y productos de relleno reforzantes como por ejemplo micro esferas huecas de vidrio. De preferencia, este tipo de espumas tienen en estado espumado y endurecido, un grueso de 0, 3 hasta 0, 7 g / cm3. Estas espumas, deben resistir sin dafos despues del endurecimiento, temperaturas superiores a los 130 'C, de preferencia superiores a los 150 'C, por lo menos durante breve tiempo. Este tipo de composiciones espumables, termicamente endurecidas, contienen por regla general otros componentes como agentes de endurecimiento, agentes auxiliares de proceso, estabilizadores, colorantes o pigmentos, eventualmente, absorbedores de rayos UV, asi como componentes promotores de la adhesion.

La patente WO 96/37400 describe una estructura de refuerzo en forma de W, la cual contiene un material de tipo resina termicamente expandible y que se aplica antes del endurecimiento, en los cuerpos huecos que hay que reforzar. La matriz de polimero que hay que reforzar se compone de preferencia de un resina epoxidica de un solo componente, de tipo pastoso, un caucho acrilonitrilo-butadieno, substancias de carga, bolas de vidrio de alta resistencia, un endurecedor, asi como un acelerador y un agente propelente a base de un compuesto azoico o de un compuesto hidracida. En la patente WO 00/27920 se dan a conocer composiciones expandibles de sellado y amortiguacion, que son mezclas de una resina termoplastica o respectivamente varias resinas termoplasticas y una resina epoxidica. Estas deben ser moldeables por inyeccion, pesar poco y tener una alta resistencia a la presion. Como ejemplos de resinas termoplasticas pueden citarse: los cauchos solidos, como los cauchos de estireno-butadieno, y los cauchos de nitrilo-butadieno o polimeros de poliestireno como por ejemplo los copolimeros de bloques SBS. La resina epoxidica es de preferencia, liquida.

La patente WO 01/92415 da a conocer masas endurecidas termicamente con una mejor resistencia al impacto, las cuales contienen copolimeros de bloques a base de metilmetacrilato. Ademas, pueden estar presentes particulas con una estructura nucleo-cascara. Los materiales dados a conocer aqui no contienen sin embargo ningun producto propelente, es decir no estan optimizados para emplear como una espuma estructural.

La solicitud de patente alemana DE 102006048739 describe un aglutinante para la obtencion de cuerpos moldeables, expandibles y endurecibles termicamente, los cuales contienen por lo menos una resina epoxidica, por lo menos un poliester solido a temperatura ambiente, por lo menos un producto propelente,

por lo menos un endurecedor, y por lo menos una substancia de relleno. Ademas, pueden contener productos "flexibilizantes". Como productos flexibilizantes pueden citarse por ejemplo los cauchos solidos. Ejemplos de cauchos solidos apropiados son el polibutadieno, el estireno-butadieno-caucho, el

butadieno-acrilonitrilo-caucho, el EPDM, el caucho isopreno sintetico o natural, el caucho butilo o el caucho poliuretano. Son particularmente apropiados los cauchos solidos parcialmente reticulados a base de copolimeros de isopreno-acrilonitrilo o de butadieno acrilonitrilo.

La patente WO 2007/004184 describe un material termicamente espumable, el cual contiene los siguientes componentes:

a) una resina epoxidica y solida la cual esta esencialmente libre de resina epoxidica liquida o semisolida,

b) un mejorador de la resistencia al impacto, c) un endurecedor, y d) un agente propelente activable mediante el calor

A este respecto, el mejorador de la resistencia al impacto puede ser un material termoplastico. Por ejemplo, pueden citarse los hibridos de epoxi -poliuretano y prepolimeros de isocianato (por ejemplo, los polieterpolioles terminados en isocianatos, los cuales presentan una masa molar en el margen entre 1000 y 10000 g/mol. Ademas pueden citarse una serie de copolimeros de bloques como mejoradores de la resistencia al impacto. Estos pueden presentar una estructura Ke -cascara..

La patenteWO 2007/025007 da a conocer una composicion con los siguientes componentes:

a) por lo menos una resina epoxidica, b) particulas de caucho con una estructura nucleo-cascara, c) otro modificador de la resistencia al impacto o respectivamente mejorador de la rigidez, y

d) un endurecedor latente, activable por el calor.

Ademas, la composicion puede contener un producto propelente, de manera que puede emplearse como una espuma estructural. Como componente c) pueden citarse por ejemplo los poliuretanos, los cuales derivan de polioxialquilenos terminados con hidroxilo, como por ejemplo el polipropilenglicol o el politetrahidrofuranodiol. Estos deben mostrar un comportamiento termoplastico. En su lugar, o adicionalmente a los mismos, pueden estar presentes tambien copolimeros de bloques, por ejemplo aquellos en los que por lo menos un bloque de polimero tiene una temperatura vitrea por debajo de los 20 'C (de preferencia por debajo de los 0DC o por debajo de los 30DC o por debajo de los -50 'C) , por ejemplo un bloque de polibutadieno o un bloque de poliisopreno. Por lo menos, otro bloque del copolimero de bloques tiene una temperatura vitrea por encima de los 20 DC (de preferencia por encima de los 50 'C, o por encima de los 70 DC) , por ejemplo un bloque de poliestireno o un bloque de polimetilmetacrilato. Como ejemplos concretos pueden citarse: los copolimeros de bloques de estireno-butadienometilmetacrilato, los copolimeros de bloques de metilmetacrilato-butadieno-metilmetacrilato, y copolimeros de bloques butadieno-metilmetacrilato.

Piezas tridimensionales de espumas estructurales se fabrican hoy en dia habitualmente por el metodo de moldeo por inyeccion. Debido a la pegajosidad de los materiales a temperaturas por encima de los 30 'C, el material de partida no puede emplearse como granulado para la fabricacion parcial mediante el procedimiento de moldeo por inyeccion. Sin embargo, para poder fabricar piezas por este procedimiento, la alimentacion del material para la maquina de moldeo por inyeccion debe ser modificada con un alto coste. Es necesaria una alimentacion especial y

por ello no es posible efectuar la fabricacion de piezas en todas las maquinas de moldeo por inyeccion disponibles en el mercado.

Cuando se emplean formulaciones con un alto punto de fusion para elevar el punto de reblandecimiento en aproximadamente 40DC, la pieza de espuma estructural en la maquina de moldeo debe trabajarse a temperaturas 45 altas en la maquiuna de moldeo por inyeccion, para llenar los moldes. Temperaturas por encima de 100 'C no son admisibles, puesto que de lo contrario se iniciria la reaccion de endurecido de la composicion, y esto conduciria al bloqueo de la maquina.

Condicionada por la alta viscosidad a temperaturas apenas por encima del punto de fusion de la resina epoxidica y

en particular por la adhesividad de la resina epoxidica liquida, la obtencion de... [Seguir leyendo]

1. Masa termicamente expandible y endurecible, la cual contiene a) por lo menos un prepolimero epoxidico b) por lo menos un endurecedor activable termicamente del prepolimero c) por lo menos un agente propelente d) por lo menos un poliuretano termoplastico e) por lo menos un copolimero de bloques.

2. Masa termicamente expandible y endurecible segun la reivindicacion 1, caracterizada porque, adicionalmente contiene particulas de caucho.

3. Masa termicamente expandible y endurecible segun la reivindicacion 2, caracterizada porque, las particulas 15 de caucho presentan una estructura nucleo-cascara.

4. Masa termicamente expandible y endurecible segun la reivindicacion 1, caracterizada porque, adicionalmente contiene particulas inorganicas, las cuales presentan una cubierta de polimeros organicos.

5. Masa termicamente expandible y endurecible segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque, como componente d) se emplea un termoplastico poliuretano no reactivo, el cual se escoge entre los poliuretanos que contienen una cadena de poliester.

6. Masa termicamente expandible y endurecible segun la reivindicacion 5, caracterizada porque, el poliuretano termoplastico d) es solido a 22 'C y presenta una temperatura de transicion vitrea por debajo de -20 'C, de preferencia por debajo de -30 'C.

7. Masa termicamente expandible y endurecible segun por lo menos una de las reivindicaciones 5 y 6, caracterizada porque, el poliuretano termoplastico d) es solido a 22 'C y presenta una zona de fusion o una zona de reblandecimiento segun Kofler, la cual empieza por encima de los 100 'C, de preferencia por encima de los 115 'C.

8. Masa termicamente expandible y endurecible segun una o varias de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizada porque, el poliuretano termoplastico d) es solido a 22 'C y como substancia pura presenta un alargamiento de 35 rotura por lo menos de un 300%, de preferencia por lo menos de un 400%.

9. Masa termicamente expandible y endurecible segun una o varias de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizada porque, el poliuretano termoplastico d) presenta una masa molar media en el margen de 50000 g/mol hasta 120000 g/mol.

10. Masa termicamente expandible y endurecible segun una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque, el copolimero de bloques (e) se escoge entre aquellos copolimeros que contienen un primer bloque de polimeros con una temperatura de transicion vitrea por debajo de los 15 'C y un segundo bloque de polimeros con una temperatura de transicion vitrea por debajo de los 25'.

11. Masa termicamente expandible y endurecible segun la reivindicacion 10, caracterizada porque, el copolimero de bloques (e) se escoge entre aquellos copolimeros que contienen un primer bloque de polimeros escogido entre un bloque de polibutadieno o un bloque de poliisopreno, y un segundo bloque de polimeros escogido entre un bloque de poliestireno o un bloque de polimetilmetacrilato.

12. Masa termicamente expandible y endurecible segun una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque, el copolimero de bloques (e) se escoge entre copolimeros que tienen las siguientes estructuras de bloques: estireno-butadieno- (met) acrilatos, estireno-butadieno- ester del acido (met) acrilico, ester de etileno del acido (met) acrilico-ester de glicidilo del acido (met) acrilico, ester de etileno del acido (met) acrilico-anhidrido 55 maleico, metilmetacrilato-butilacrilato-metilmetacrilato.

13. Masa termicamente expandible y endurecible segun una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque, adicionalmente contiene una o varias substancias de relleno, escogidas del grupo formado por: fibras, substancias minerales de relleno y substancias de relleno ligeras.

14. Masa termicamente expandible y endurecible segun una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque, contiene los componentes individuales, en los siguientes margenes de cantidades expresados en % en peso referido a la masa total:

a) un prepolimero epoxidico: 10-65 %, de preferenci.

2. 60 % b) un endurecedor termicamente activable para el prepolimero: desde un 1 hasta un 10 %, de preferencia 2-8 %.

c) un agente propelente: desde un 0, 5 hasta un 10 %, de preferencia desde un 1 % hasta un 5 % d) un poliuretano termoplastico: desde un 1 hasta un 50 %, de preferencia desde un 5 hasta un 35 % e) un copolimero de bloques: 1 - 50 %, de preferencia desde un 5 hasta un 30 % f) particulas de caucho 0-40 %, de preferencia por lo menos un 5 y como maximo un 25 % g) particulas inorganicas, que tienen una cubierta de polimeros organicos: 0 -40%, de preferencia por

lo menos, un 5, y como maximo un 25 % h) substancias de relleno: 0-50 %, de preferencia por lo menos un 5, y como maximo un 30 %.

15. Empleo de una masa termicamente expandible y endurecible segun una de las reivindicaciones 1 a 14, para dar rigidez o reforzar las piezas de construccion.