Polímeros curables a temperatura ambiente y precursores de los mismos.

Un producto de reacción, citado en lo sucesivo como prepolímero de MHMS y alcoxisilano,

de al menos un poliolde MHMS, es decir, ese es un poliol que comprende unidades méricas basadas en ácidos grasos, en donde almenos 80 por ciento en peso de las unidades méricas basadas en ácidos grasos se obtienen a partir de 9 (10)hidroximetilestearato de metilo, o se preparan a partir de un aceite que tiene ácidos grasos o ésteres de ácidosgrasos, que son al menos 80 por ciento en peso de ácido oleico o ésteres del mismo, que tiene una funcionalidadmedia de hidroxilo de 1,5 a 4, y al menos un silano con grupo funcional isocianato.

Polímeros curables a temperatura ambiente y precursores de los mismos

Antecedentes Esta invención se refiere a la preparación y uso de ciertos polímeros funcionalizados con alcoxisilano, particularmente los formados usando aceites de semillas y derivados de los mismos, y ciertos polioles de poliéster especialmente útiles para preparar polímeros funcionalizados con alcoxisilano.

Las patentes de EE.UU. nº 3.627.722; 3.632.557; 3.979.344; 4.222.925; 4.374.237; 5.364.955 describen variaciones en la formación de composiciones curables a temperatura ambiente haciendo reaccionar el grupo funcional isocianato en poliuretanos con compuestos de silicio. Generalmente, los polímeros resultantes terminados en silano tienen grupos alcoxisilano para curar con humedad. Los grupos funcionales voluminosos en los silanos se usaban a veces para evitar una excesiva reticulación. En algunas de las enseñanzas en la técnica, se usaron largas cadenas de poliuretano para evitar una excesiva reticulación. Los poliuretanos de cadena larga pueden tener indeseablemente alta viscosidad. Algunos de dichos sistemas, tenían bajo o insignificante nivel de grupo funcional isocianato residual con el que reaccionar los silanos y fueron, por lo tanto, nada prácticos.

La patente de EE.UU. 5.990.257 enseñó la terminación en silano de un poliuretano formado con un exceso estoiquiométrico de poliol, de manera que habían grupos hidroxilo residuales para la reacción con un silano con grupo funcional isocianato. El polímero terminado resultante se curó a temperatura ambiente.

Sin embargo, sería deseable evitar el uso de un poliisiocianato y la formación de un poliuretano, para producir una composición curable a temperatura ambiente sin la formación de un prepolímero de poliuretano y evitar la excesiva reticulación que sería de esperar de la reacción de un poliol de poliéter convencional con silano con grupo funcional isocianato.

La solicitud de patente de EE.UU. 2007/0055035 A describe un procedimiento para preparar prepolímeros con grupo funcional alcoxisilano que sean adecuados para usar como adhesivos, selladores, imprimaciones o revestimientos, que se obtienen haciendo reaccionar un poliol de poliéter y un silano con grupo funcional isocianato.

Los polioles con grupo funcional isocianato o silano curados mediante humedad son conocidos en el mercado de productos selladores. Estos polioles se basan principalmente en poliéteres (polímeros de óxido de etileno y óxido de propileno) derivados de cargas de alimentación de petróleo. Los polioles son productos intermedios lineales bien definidos de alto peso molecular, que tienen fácil procesabilidad para preparar formulaciones de selladores convencionales. Sin embargo, estos selladores son hidrófilos y, por tanto, muestran absorción de humedad, crecimiento de moho y facilidad para recoger suciedad. Además, la volatilidad de los precios y la disponibilidad de las cargas de alimentación de petróleo impactan severamente sobre los márgenes y precios de estos productos selladores. Sería ventajoso encontrar nuevos polioles potenciales obtenidos a partir de cargas de alimentación no vinculadas a la industria del petróleo, y sería extremadamente ventajoso si dichas cargas de alimentación se derivaran de recursos renovables, tales como aceites de semillas. Deseablemente, dichos polioles se podrían formular para formar selladores análogos para reemplazar polioles de poliéter usando la misma química de aditivos de curado. Independientemente, los selladores y revestimientos resultantes tendrían propiedades mecánicas similares, tales como resistencia a la tracción y alargamiento a la rotura si se compara con selladores comerciales formados usando polioles de poliéter. También, independientemente, sería deseable que el poliol, ya sea en forma de revestimiento o sellador, sea menos hidrófilo y, así, más resistente a la humedad, moho y suciedad que los revestimientos o selladores de poliol de poliéter.

Sumario de la invención Se ha encontrado ahora que las mezclas monoméricas de, o con alto contenido en, 9- (10) -hidroximetilestearato de metilo son útiles para fabricar polímeros que tengan carácter amorfo, propiedades elastoméricas y pesos moleculares superiores a 1.000 Daltons sin la formación de un prepolímero de poliuretano. Los polímeros se basan en recursos renovables y son útiles para fabricar selladores y revestimientos usando curado por humedad, como el usado para preparar selladores y revestimientos de poliol de poliéter. Sin embargo, los polímeros nuevos son menos hidrófilos que los polioles de poliéter con el mismo peso molecular y grupo funcional. Los polímeros se forman por la reacción de los ácidos grasos de hidroximetilo con iniciadores para obtener polímero amorfo de alto peso molecular. El uso de ciertos iniciadores disfuncionales pueden dar como resultado polímeros tribloque, que comprenden dos bloques de poli (9- (10) -hidroximetilestearato) de metilo separados por un bloque suministrado por el iniciador. Esta cristalinidad de bloque ha mejorado ventajosamente la resistencia del módulo en una aplicación de reticulación. El polímero se reticula ventajosamente para formar un polímero termoestable, basado en aceite de semillas, que usa un recurso renovable y es sorprendentemente elástico.

Un poliol de MHMS comprende unidades méricas basadas en ácidos grasos, en donde al menos aproximadamente 80 por ciento en peso de las unidades méricas basadas en ácidos grasos son de 9 (10) hidroximetilestearato de metilo, o se preparan a partir de un aceite que tiene ácidos grasos o ésteres de ácidos grasos, que son al menos aproximadamente 80 por ciento en peso de ácido oleico o ésteres del mismo, que tiene una funcionalidad media de hidroxilo de 1, 5 a 4.

La invención incluye adicionalmente un producto de reacción, citado en lo sucesivo como prepolímero de MHMS y alcoxisilano, que se produce a partir de al menos uno de dichos polioles de MHMS y al menos un silano con grupo funcional isocianato.

La invención también incluye un prepolímero formado mediante el curado por humedad del prepolímero para formar un polímero de MHMS sililado.

La invención además incluye un procedimiento para preparar al menos un prepolímero de MHMS y alcoxisilano que comprende las etapas de: (a) suministrar al menos un poliol de MHMS; (b) suministrar al menos un silano con grupo funcional isocianato y (c) mezclar el poliol de MHMS y el silano con grupo funcional isocianato, o combinaciones de los mismos, opcionalmente en presencia de al menos un catalizador para producir al menos un prepolímero de MHMS y alcoxisilano.

La invención incluye un procedimiento para preparar al menos un polímero de MHMS sililado que comprende las etapas de: (a) suministrar al menos un prepolímero de MHMS y alcoxisilano; y (b) exponerlo a humedad en una condiciones de manera que se forme al menos un polímero de MHMS sililado.

En otro aspecto la invención incluye artículos que comprenden el prepolímero, o polímero, incluyendo dichos artículos elastómeros, selladores, adhesivos, revestimientos.

Descripción detallada de la invención Definiciones:

Como se emplea en esta memoria el término "elastomérico" quiere decir que tiene la propiedad de obedecer la ley de Hooke, por ejemplo, como se explica en An Introduction to the Mechanical Properties of Solid Polymers de I. M. Ward y E.W. Hadley, páginas 23-30, Wiley & Sons (1993) .

Como se emplea en esta memoria el término "elastómero" se refiere a un polímero que tiene la propiedad de ser elastomérico.

Como se emplea en esta memoria el término "alargamiento" quiere decir la cantidad (porcentaje, %) que se puede estirar el material justo antes de que se rompa, como se midió según los procedimientos de ASTM D412.

Como se emplea en esta memoria la expresión "resistencia a la tracción" quiere decir la fuerza aplicada sobre el material dividido por el área transversal, como se midió según los procedimientos de ASTM D412.

Como se emplea en esta memoria la expresión "módulo de elasticidad" o módulo de Young se refiere a la rigidez de un material dado, como se midió según los procedimientos de ASTM D412.

Como se emplea en esta memoria el término "amorfo" se usa para referirse a un polímero con una sustancial ausencia de cristalinidad en el polímero. Esto se observa por la ausencia de transición de fusión en DSC (calorimetría diferencial de barrido) .

Como se emplea en esta memoria la expresión "cristalinidad de bloque" se refiere a la cristalinidad como se midió mediante DSC, que describe la entalpía o el calor de fusión requerido para fundir un material cristalino. Los materiales que no tienen cristalinidad u orden... [Seguir leyendo]

1. Un producto de reacción, citado en lo sucesivo como prepolímero de MHMS y alcoxisilano, de al menos un poliol de MHMS, es decir, ese es un poliol que comprende unidades méricas basadas en ácidos grasos, en donde al menos 80 por ciento en peso de las unidades méricas basadas en ácidos grasos se obtienen a partir de 9 (10) hidroximetilestearato de metilo, o se preparan a partir de un aceite que tiene ácidos grasos o ésteres de ácidos grasos, que son al menos 80 por ciento en peso de ácido oleico o ésteres del mismo, que tiene una funcionalidad media de hidroxilo de 1, 5 a 4, y al menos un silano con grupo funcional isocianato.

2. Una composición que comprende al menos un prepolímero de MHMS y alcoxisilano según la reivindicación 1.

3. Un polímero, también citado en la presente memoria como un polímero de MHMS sililado, que es el producto de la reacción del prepolímero según la reivindicación 1 y agua.

4. El polímero según la reivindicación 3, que tiene al menos una de las siguientes propiedades:

(a) una resistencia a la tracción como se midió según los procedimientos de ASTM D412, de al menos 0, 25 MPa; o bien

(b) un alargamiento a la rotura como se midió según los procedimientos de ASTM D412, de al menos 10 por ciento;

5. Una composición que comprende al menos un polímero de MHMS sililado según la reivindicación 3.

6. Un procedimiento para preparar al menos un prepolímero de MHMS y alcoxisilano según la reivindicación 1, que comprende las etapas de:

(a) suministrar al menos un poliol de MHMS;

(b) suministrar al menos un silano con grupo funcional isocianato; y

(c) mezclar el poliol de MHMS y el silano con grupo funcional isocianato o una combinación de los mismos, opcionalmente en presencia de al menos un catalizador para producir al menos un prepolímero de MHMS y alcoxisilano.

7. Un procedimiento para preparar al menos un polímero de MHMS sililado según la reivindicación 3, que comprende las etapas de:

(a) suministrar al menos un prepolímero de MHMS alcoxisilano; y

(b) exponerlo a la humedad en condiciones de manera que se forme al menos un polímero de MHMS sililado.

8. Un artículo que comprende el prepolímero según la reivindicación 2.

9. Un artículo que comprende el polímero según la reivindicación 3 o la reivindicación 4.

10. Un artículo que comprende la composición según la reivindicación 2 o la reivindicación 5.

11. Un artículo que comprende una combinación del prepolímero según la reivindicación 2, y el polímero según la reivindicación 3 o la reivindicación 4.

12. El artículo según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en donde el artículo es un elastómero, un sellador, un adhesivo, un revestimiento o una combinación de los mismos.