Macromolécula de poliol hiperramificada, método para su producción y composición de revestimiento que la incluye.

Macromolécula de poliol hiperramificada, que se obtiene

a) sometiendo a reacción un poliol inicial con un primer agente extensor decadena que contiene múltiples grupos hidroxilo y que también contiene ungrupo carboxilo,

para formar un núcleo ramificado de primera generación;

b) opcionalmente, someter además a reacción el núcleo ramificado deprimera generación con un primer agente extensor de cadena para formarun núcleo ramificado de generación posterior;

c) someter a reacción el núcleo ramificado de primera generación o degeneración posterior con una cantidad controlada de un reactivo intermedioseleccionado de entre el grupo consistente en ácidos carboxílicospolifuncionales o anhídridos de éstos para formar un puente éster con losmismos, obteniéndose así una macromolécula de poliéster intermedia,eligiéndose la cantidad controlada de modo que el reactivo intermedioreaccione con grupos hidroxilo seleccionados del núcleo ramificado y dejeotros grupos hidroxilo del núcleo sin reaccionar; y

d) someter a reacción la macromolécula de poliéster intermedia con unsegundo agente extensor de cadena formado a partir de un compuestoseleccionado de entre el grupo consistente en glicidil ésteres, glicidil éteres,epóxidos, resinas epoxi, ácidos epoxidizados, alcoholes epoxidizados,óxido de ciclohexano, y cadenas alifáticas que incluyen un grupo epóxidoterminal o no terminal.

MACROMOLÉCULA DE POLIOL HIPERRAMIFICADA, MÉTODO PARA SU

PRODUCCIÓN Y COMPOSICIÓN DE REVESTIMIENTO QUE LA INCLUYE

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención La presente invención se refiere a una macromolécula de poliol hiperramificada que tiene grupos hidroxilo tanto primarios como secundarios como parte de su estructura, y que también incluye una cadena hidrocarbonada ramificada para otorgar flexibilidad al polímero. Más particularmente, la presente invención se refiere a una macromolécula de poliéster poliol hiperramificada del tipo a utilizar para formar composiciones de revestimiento de alto contenido en sólidos; a un método para producir la macromolécula y a composiciones de revestimiento producidas con la misma.

2. Descripción del estado de la técnica Son conocidas ciertas macromoléculas hiperramificadas para su uso en la preparación de composiciones de revestimiento de alto contenido en sólidos.

La patente US nº 5.418.301, de Hult y col., da a conocer una macromolécula dendrítica que se forma comenzando por una molécula central inicial que incluye grupos hidroxilo reactivos. Cada uno de los grupos hidroxilo reactivos se une a un agente extensor de cadena monomérico para formar una estructura altamente ramificada. Opcionalmente se puede añadir una molécula de interrupción de cadena al agente extensor de cadena para aumentar adicionalmente el tamaño de la macromolécula y finalizar la reacción de formación de la misma.

La patente US nº 5.663.247, de Sorensen y col., da a conocer otra macromolécula de poliéster hiperramificada, formada a partir de un núcleo epóxido y agentes de extensores de cadena de ácido carboxílico hidroxilo funcionales, así como un método para producir la macromolécula hiperramificada.

En las patentes US nº 5.852.162 y 5.869.191 se describen otros poliésteres.

Ciertas composiciones de revestimiento formadas con la macromolécula hiperramificada conocida tienen tendencia a agrietarse cuando se flexionan. Estos materiales relativamente quebradizos no son óptimos para su uso en la producción de composiciones de revestimiento previstas para ser aplicadas a carrocerías de automóvil o materiales flexibles, tales como plásticos deformables de forma elástica o elastómeros. Dado que la ingeniería moderna frecuentemente combina materiales diferentes, por ejemplo metales y plásticos o elastómeros, en un producto montado que ha de ser pintado, existe la necesidad de revestimientos que sean útiles para pintar todos estos materiales tan diferentes.

Aunque las macromoléculas hiperramificadas conocidas son útiles para sus usos previstos, en la técnica sigue existiendo la necesidad de una macromolécula hiperramificada mejorada con propiedades especiales que permitan obtener composiciones de revestimiento que sean tanto duraderas como flexiblemente elásticas.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención proporciona una macromolécula de poliéster poliol hiperramificada, que se obtiene a) sometiendo a reacción un poliol inicial con un primer agente extensor de cadena que contiene múltiples grupos hidroxilo y que también contiene un grupo carboxilo, para formar un núcleo ramificado de primera generación;

b) opcionalmente, además someter a reacción el núcleo ramificado de primera generación con un primer agente extensor de cadena para formar un núcleo ramificado de una generación posterior;

c) someter a reacción el núcleo ramificado de primera generación o de generación posterior con una cantidad controlada de un reactivo intermedio seleccionado de entre el grupo consistente en ácidos carboxílicos polifuncionales o sus anhídridos, para formar un puente éster con los mismos, obteniéndose así una macromolécula de poliéster intermedia, eligiéndose la cantidad controlada de modo que el reactivo intermedio reaccione con grupos hidroxilo seleccionados del núcleo ramificado dejando otros grupos hidroxilo del núcleo sin reaccionar; y

d) someter a reacción la macromolécula de poliéster intermedia con un segundo agente extensor de cadena formado a partir de un compuesto seleccionado de entre el grupo consistente en glicidil ésteres, glicidil éteres, epóxidos, resinas epoxi, ácidos epoxidizados, alcoholes epoxidizados, óxido de ciclohexano, y cadenas alifáticas que incluyen un grupo epóxido terminal o no terminal.

El poliéster poliol hiperramificado según la presente invención tiene múltiples grupos hidroxilo tanto embebidos como exteriores, con una cadena hidrocarbonada ramificada para otorgarles flexibilidad.

Este poliol hiperramificado de acuerdo con la invención incluye:

a) un núcleo central que comprende una estructura hidrocarbonada con múltiples átomos de oxígeno;

b) una primera extensión de cadena unida al núcleo central, estando formada la primera extensión de cadena a partir de un compuesto que incluye un grupo carboxilo y múltiples grupos hidroxilo;

c) un sustituyente intermedio unido a la primera extensión de cadena, estando formado el sustituyente intermedio a partir de un compuesto seleccionado de entre el grupo consistente en anhídridos carboxílicos polifuncionales y ácidos de los mismos; y

d) una segunda extensión de cadena unida al sustituyente intermedio, incluyendo la segunda extensión de cadena un grupo hidroxilo y estando formada a partir de un compuesto hidrocarbonado flexible que incluye un grupo epóxido terminal o no terminal, tal como se define más arriba.

Un poliol inicial particularmente preferente para su uso en la presente invención es trimetilolpropano. Un sustituyente intermedio preferente para unirlo a la primera extensión de cadena es un anhídrido cíclico o un ácido del mismo, de forma especialmente preferente un anhídrido o ácido alicíclico.

La presente invención también incluye un método para producir un poliéster poliol hiperramificado. Un método de acuerdo con la invención incluye los pasos de:

a) someter a reacción un poliol con un primer agente extensor de cadena que contiene múltiples grupos hidroxilo y que también contiene un grupo carboxilo, para formar un núcleo ramificado de primera generación;

b) opcionalmente, además someter a reacción el núcleo ramificado de primera generación con un primer agente extensor de cadena para formar un núcleo ramificado de generación posterior;

c) someter a reacción el núcleo ramificado de primera generación o de generación posterior con una cantidad controlada de un reactivo intermedio seleccionado de entre el grupo consistente en ácidos carboxílicos polifuncionales o anhídridos de éstos, para formar un puente éster con los mismos, obteniéndose así una macromolécula de poliéster intermedia, eligiéndose la cantidad controlada de modo que el reactivo intermedio reaccione con grupos hidroxilo seleccionados del núcleo ramificado mientras deja otros grupos hidroxilo del núcleo sin reaccionar; y

d) someter a reacción la macromolécula de poliéster intermedia con un segundo agente extensor de cadena formado a partir de un compuesto seleccionado de entre el grupo consistente en glicidil ésteres, glicidil éteres,

epóxidos, resinas epoxi, ácidos epoxidizados, alcoholes epoxidizados,

óxido de ciclohexano, y cadenas alifáticas que incluyen un grupo epóxido terminal o no terminal.

Los polioles hiperramificados producto del método arriba descrito presentan la baja viscosidad necesaria para operaciones de revestimiento.

En consecuencia, un objeto de la presente invención es proporcionar un método para producir un poliéster poliol hiperramificado que tiene grupos hidroxilo tanto exteriores (primarios) como parcialmente embebidos (secundarios) en su estructura.

Para una comprensión más completa de la presente invención, véase la siguiente sección de descripción detallada y los Ejemplos presentados en la misma.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA REALIZACIÓN PREFERENTE

La presente invención proporciona una macromolécula de poliéster poliol hiperramificada tal como se ha definido anteriormente, que tiene múltiples grupos hidroxilo primarios o exteriores sobre la misma y que también tiene múltiples grupos hidroxilo secundarios o embebidos.

Tal como se utiliza en la presente especificación, el concepto "grupo hidroxilo primario" significa un grupo hidroxilo situado en la periferia o cerca de la periferia de la molécula hiperramificada, de modo que está fácilmente accesible para la reacción; y el concepto "grupo hidroxilo secundario" significa un grupo hidroxilo que está situado en la estructura ramificada a mayor profundidad que la periferia exterior, es decir, que está embebido... [Seguir leyendo]

1. Macromolécula de poliol hiperramificada, que se obtiene

a) sometiendo a reacción un poliol inicial con un primer agente extensor de cadena que contiene múltiples grupos hidroxilo y que también contiene un grupo carboxilo, para formar un núcleo ramificado de primera generación;

b) opcionalmente, someter además a reacción el núcleo ramificado de primera generación con un primer agente extensor de cadena para formar un núcleo ramificado de generación posterior;

c) someter a reacción el núcleo ramificado de primera generación o de generación posterior con una cantidad controlada de un reactivo intermedio seleccionado de entre el grupo consistente en ácidos carboxílicos polifuncionales o anhídridos de éstos para formar un puente éster con los mismos, obteniéndose así una macromolécula de poliéster intermedia, eligiéndose la cantidad controlada de modo que el reactivo intermedio reaccione con grupos hidroxilo seleccionados del núcleo ramificado y deje otros grupos hidroxilo del núcleo sin reaccionar; y

d) someter a reacción la macromolécula de poliéster intermedia con un segundo agente extensor de cadena formado a partir de un compuesto seleccionado de entre el grupo consistente en glicidil ésteres, glicidil éteres, epóxidos, resinas epoxi, ácidos epoxidizados, alcoholes epoxidizados, óxido de ciclohexano, y cadenas alifáticas que incluyen un grupo epóxido terminal o no terminal.

2. Macromolécula según la reivindicación 1, caracterizada porque el segundo agente extensor de cadena está formado a partir de un compuesto seleccionado de entre el grupo consistente en cis-2, 3-epoxibutano, 1, 2epoxihexano, 1, 2-epoxioctano, 1, 2-epoxidecano, cis-7, 8-epoxi-2metiloctadecano y óxido de hexafluoropropileno.

3. Macromolécula según la reivindicación 1, caracterizada porque el segundo agente extensor de cadena está formado a partir de un compuesto seleccionado de entre el grupo consistente en glicidil ésteres y glicidil éteres.

4. Macromolécula según la reivindicación 1, caracterizada porque el núcleo ramificado de primera generación se somete a reacción con un primer agente extensor de cadena para formar un núcleo ramificado de generación posterior.

5. Macromolécula según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho reactivo intermedio se selecciona de entre el grupo consistente en ácido ftálico, ácido isoftálico, anhídrido ortoftálico, anhídrido tetrahidroftálico y anhídrido hexahidroftálico.

6. Macromolécula según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho reactivo intermedio es ácido hexahidroftálico o su anhídrido.

7. Macromolécula según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho poliol inicial es trimetilolpropano.

8. Macromolécula según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho segundo agente extensor de cadena es ácido dimetilolpropiónico.

9. Macromolécula según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho segundo agente extensor de cadena es un glicidil éster que tiene de 5 a 13 átomos de carbono y una estructura ramificada.

10. Método para producir una macromolécula de poliol hiperramificada tal como se define en la reivindicación 1, que incluye los pasos de:

a) someter a reacción un poliol con un primer agente extensor de cadena que contiene múltiples grupos hidroxilo y que también contiene un grupo carboxilo, para formar un núcleo ramificado de primera generación;

b) opcionalmente, además someter a reacción el núcleo ramificado de primera generación con un primer agente extensor de cadena para formar un núcleo ramificado de generación posterior;

c) someter a reacción el núcleo ramificado de primera generación o de generación posterior con una cantidad controlada de un reactivo intermedio seleccionado de entre el grupo consistente en ácidos carboxílicos polifuncionales o anhídridos de éstos para formar un puente éster con los mismos, obteniéndose así una macromolécula de poliéster intermedia, eligiéndose la cantidad controlada de modo que el reactivo intermedio reaccione con grupos hidroxilo seleccionados del núcleo ramificado y deje otros grupos hidroxilo del núcleo sin reaccionar; y

d) someter a reacción la macromolécula de poliéster intermedia con un segundo agente extensor de cadena formado a partir de un compuesto seleccionado de entre el grupo consistente en glicidil ésteres, glicidil éteres, epóxidos, resinas epoxi, ácidos epoxidizados, alcoholes epoxidizados, óxido de ciclohexano, y cadenas alifáticas que incluyen un grupo epóxido terminal o no terminal.

11. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque el núcleo ramificado de primera generación se somete a reacción con un primer agente extensor de cadena para formar un núcleo ramificado de generación posterior.

12. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque dicho reactivo intermedio se selecciona de entre el grupo consistente en ácido ftálico, ácido isoftálico, anhídrido ortoftálico, anhídrido tetrahidroftálico y anhídrido hexahidroftálico.

13. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque dicho reactivo intermedio es ácido hexahidroftálico o su anhídrido.

14. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque dicho poliol inicial es trimetilolpropano.

15. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque dicho primer agente extensor de cadena es ácido dimetilolpropiónico.

16. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque dicho segundo agente extensor de cadena es un glicidil éster que tiene de 5 a 13 átomos de carbono y una estructura ramificada.

17. Composición de revestimiento que comprende un producto de reacción de la macromolécula de la reivindicación 1 y un isocianato.

18. Composición de revestimiento que comprende un producto de reacción de la macromolécula de la reivindicación 1 y un aminoplasto.

19. Composición de revestimiento que comprende un producto de reacción de la macromolécula de la reivindicación 1 con un aminoplasto y también con un compuesto seleccionado de entre el grupo consistente en isocianatos e isocianuratos.