Revestimientos curables por radiación para sustratos metálicos de oligómeros multifuncionales de acrilato.

Una composición de resina de Michael curable por UV para un sustrato metálico que comprende el productoresinoso de adición de Michael de un compuesto de β

-dicarbonilo y un monómero metálico funcional de (met)acrilatomultifuncional.

Revestimientos curables por radiación para sustratos metálicos de oligómeros multifuncionales de acrilato

Campo de la invención La presente invención se refiere generalmente a una familia de revestimientos curables por radiación específicamente para sustratos metálicos que incluyen sustratos con “revestimientos” metálicos (por ejemplo, un acabado de aluminio “metalizado por bombardeo” sobre plástico o madera) . El revestimiento puede ser de varios tipos funcionales incluyendo prímeros, revestimientos pigmentados o revestimientos exteriores transparentes. Estos revestimientos de la invención están basados en resinas de acrilato multifuncionales formadas por medio de la reacción de un monómero metálico funcional de (met) acrilato multifuncional con º-ceto ésteres (por ejemplo, acetoacetatos) , º-dicetonas (por ejemplo, 2, 4-petanodiona) , º-cetoamidas (por ejemplo, acetoacetanilida, acetoacetamida) , y/o otros compuestos de º-dicarbonilo que pueden participar en reacciones de adición de Michael. La presente invención se refiere además a revestimientos curados por radiación, curables en ausencia de fotoiniciadores exógenos.

Antecedentes No se admite la información proporcionada a continuación como la técnica anterior de la presente invención, sino que se proporciona únicamente para contribuir a la comprensión por parte del lector.

Acrilato, metacrilato y otros monómeros insaturados se usan ampliamente en los revestimientos, adhesivos, sellantes y elastómeros, y se pueden reticular por medio de luz ultravioleta en presencia de fotoiniciadores o por medio de curado por radicales libres iniciado por peróxido. Estos fotoiniciadores y/o peróxidos son normalmente compuestos multifuncionales de bajo peso molecular que pueden ser volátiles o que se absorben fácilmente a través de la piel y pueden provocar efectos adversos de salud. Los fotoiniciadores oligoméricos funcionalizados pueden solucionar algunos de estos inconvenientes; generalmente, los fotoiniciadores poliméricos son compuestos no volátiles, que no se absorben fácilmente a través de la piel. No obstante, se pueden requerir síntesis de multietapa, la baja funcionalidad puede resultar negativa con respecto a la reactividad y las propiedades finales, y puede requerirse todavía un catalizador o iniciador para llevar a cabo la reticulación.

La adición de Michael de los compuestos donadores de acetoacetato a los compuestos receptores de acrilato multifuncionales para preparar polímeros reticulados se ha descrito en la bibliografía. Por ejemplo, Mozner y Rheinberger presentaron la adición de Michael de acetoacetatos a triacrilatos y tetraacrilatos. (16 Macromolecular Rapid Communications 135 (1995) ) . Los productos formados fueron geles reticulados. En una de dichas reacciones, mostrada en la Figura 1, Mozner añadió un mol de triacrilato de trimetilolpropano (TMPTA) que tenía 3 grupos funcionales a un mol de diacetoacetato de polietilenglicol (peso molecular 600) (PEG600-DAA) que tenía dos grupos funcionales. (Cada “grupo funcional” de acetoacetato reacciona dos veces, de manera que cada mol de diacetoacetato tiene cuatro equivalentes reactivos) . La red resultante se considera “gelificada” o curada, a pesar de la presencia de grupos funcionales acrílicos que no han reaccionado. Aunque se puede favorecer una reacción adicional, esta red no se puede hacer líquida bien con calor o con disolvente, ya que está esencialmente reticulada.

La reacción se puede caracterizar por varias relaciones para describir los reaccionantes; una relación molar de TMPTA:PEG 600 DAA = 1:1, una relación de grupo funcional del número de acrilato con respecto a grupos funcionales de acetoacetato = 3:2, y una relación de equivalentes reactivos = 3:4.

Las patentes de EE.UU. 5.945.489 y 6.025.410, de Moy et al., y cedidas al cesionario de la presente invención, divulgan que determinados oligómeros no reticulados líquidos solubles, preparados por medio de una etapa de adición de Michael de compuestos donadores de º-dicarbonilo (por ejemplo, acetoacetatos) a acrilatos multifuncionales, se pueden reticular más usando luz ultravioleta o radiación de haz de electrones sin requerir fotoiniciadores costosos. Además, cuando se combinan proporciones precisas de compuestos aceptores de acrilato multifuncionales a compuestos donadores de º-dicarbonilo en presencia de un catalizador básico, el resultado son composiciones oligoméricas líquidas. Si se usan proporciones por debajo de los intervalos divulgados en los documentos de patente anteriormente citados, el resultado son geles reticulados o productos sólidos. Además, se pueden aplicar fácilmente las composiciones oligoméricas líquidas divulgadas a varios sustratos usando técnicas de revestimiento convencionales tales como laminado o pulverización antes del curado por radiación.

La patente de EE.UU. 5.565.525 (A) divulga una composición de resina curable a través de una reacción de Michael entre (a) un componente que tiene una pluralidad de grupos carbonilo a, º-insaturados y (b) un componente que tiene una pluralidad de grupos de metileno activado, metino activado o hidroxilo. La reacción de curado está catalizada con una sal de amonio cuaternario, fosfonio cuaternario o sulfonio terciario, en presencia de un compuesto epoxi añadido independientemente a la composición o atraído covalentemente a cualquier componente (a) o componente (b) .

Los acrilatos multifuncionales y metacrilatos se utilizan comúnmente en la preparación de películas reticuladas, adhesivos, aglutinantes para arena de fundición y otros materiales compuestos. La invención descrita en la presente memoria demuestra el uso ventajoso de estas resinas no reticuladas solas o modificadas por medio de reacción/mezcla con materiales adicionales en las aplicaciones de revestimiento sobre una variedad de sustratos metálicos. Estos materiales adicionales incluyen una variedad de monómeros acrílicos y oligómeros, aminas primarias, secundarias y terciarias, monómeros con funcionalidad de ácido, siliconas, elastómeros, ceras y otros para modificar y mejorar el rendimiento de los revestimientos.

Los revestimientos para sustratos metálicos basados en las resinas descritas anteriormente se pueden curar por medio de todos los métodos normalmente usados para reticular materiales con funcionalidad acrílica. Normalmente, el curado, o la reticulación, se consiguen a través de un mecanismo de cadenas de radicales libres, que puede requerir cualquier número de especies generadoras de radicales libres tales como peróxidos, hidroperóxidos, combinaciones REDOX y otros materiales que descomponen para formar radicales, bien cuando se calientan, o a temperatura ambiente, en presencia de una amina y un promotor de metal de transición. La luz ultravioleta (UV) y la radiación de haz de electrones (EB) son medios alternativos para iniciar la reacción por medio de descomposición de un fotoiniciador apropiado para formar radicales libres.

Los revestimientos descritos en la presente invención ofrecen ventajas significativas con respecto a los revestimientos basados en oligómeros y monómeros acrílicos multi-funcionales tradicionales ya que se pueden curar por medio de exposición a radiación UV sin la adición de un fotoiniciador. En condiciones de curado por UV típicas (~ 500 mJ/cm2) , se pueden curar eficazmente estos revestimientos sobre una variedad de sustratos metálicos con una cantidad pequeña o nula de fotoiniciador añadido. Los acrilatos multifuncionales tradicionales y/o oligómeros no experimentarán curado tras exposición a dichas dosis bajas de radiación UV a menos que se añada un fotoiniciador, con frecuencia en cantidades elevadas, a las formulaciones de revestimiento. Los fotoiniciadores tradicionales (por ejemplo, benzofenona) pueden ser tóxicos y caros. Una desventaja adicional es que los fotoiniciadores y/o sus productos de descomposición pueden contribuir al color de la película, lo que puede limitar la susceptibilidad de aplicación del revestimiento con respecto a los sustratos blancos y con colores claros.

Los nuevos revestimientos divulgados en la presente memoria exhiben propiedades de rendimiento que les convierten en muy eficaces a lo largo de una gama de sustratos metálicos. Tradicionalmente, para modificar las propiedades de las formulaciones de revestimiento que contienen fotoiniciador es preciso mezclar aditivos, incluyendo monómeros reactivos u oligómeros. Los aditivos tradicionales pueden conferir un coste más elevado y pueden comprometer algunos atributos de rendimiento. No obstante, las propiedades específicas de los revestimientos que resultan de la presente invención se pueden modificar ampliamente únicamente variando la... [Seguir leyendo]

1. Una composición de resina de Michael curable por UV para un sustrato metálico que comprende el producto resinoso de adición de Michael de un compuesto de º-dicarbonilo y un monómero metálico funcional de (met) acrilato multifuncional.

2. Una composición de resina de Michael curable por UV para un sustrato metálico que comprende el producto resinoso de adición de Michael de un compuesto de º-dicarbonilo y un éster de poliacrilato con funcionalidad de Lewis; y un monómero metálico funcional de (met) acrilato multifuncional.

3. La composición de resina de Michael curable por UV de acuerdo con la reivindicación 2, donde el éster de poliacrilato con funcionalidad de Lewis comprende un resto químico seleccionado entre el grupo que consiste en hidroxilo, epoxi, amina, ácido, uretano, melamina, éter, éster y sus mezclas.

4. La composición de resina de Michael curable por UV de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, donde el éster de poliacrilato con funcionalidad de Lewis está seleccionado entre el grupo que consiste en triacrilato de trimetilolpropano, triacrilato de di-trimetilolpropano, diacrilato de dipropilen glicol, diacrilato de hexanodiol, triacrilato de pentaeritritol, tetraacrilato de pentaeritritol, s-triazina acrílica trifuncional, epoxi diacrilatos de bisfenol A, epoxi poliacrilatos de novolaca, diacrilatos de uretano, poliacrilatos de poliéster, poliacrilatos de poliéter y sus mezclas.

5. La composición de resina de Michael curable por UV de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde dicho compuesto de º-dicarbonilo está seleccionado entre el grupo que consiste en º-ceto ésteres, dicetonas, º-ceto amidas, º-ceto anilidas y sus mezclas.

6. La composición de resina de Michael curable por UV de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde dicho compuesto de -dicarbonilo está seleccionado entre el grupo que consiste en acetoacetato de metilo, acetoacetato de etilo, acetoacetato de 2- (metoxietilo) , acetoacetato de glicidilo, acetoacetanilida, 2, 4-pentanodiona y sus mezclas.

7. La composición de resina de Michael curable por UV de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde dicha composición además comprende al menos un agente seleccionado entre el grupo que consiste en aditivos de flujo y nivelación, agentes humectantes, agentes de eliminación de aire, fotoiniciadores, agentes de mateado, sílice coloidal, pigmentos, colorantes, promotores de adhesión y sus mezclas.

8. Un sustrato revestido con la composición de resina de Michael curable por UV para un sustrato metálico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Un dispositivo cargado con la composición de resina de Michael curable por UV para un sustrato metálico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

10. Un método de uso de una composición de resina de Michael curable por UV para un sustrato metálico, que comprende:

proporcionar una composición de resina que comprende el producto resinoso de adición de Michael de un compuesto de º-dicarbonilo y un monómero metálico funcional de (met) acrilato multifuncional; proporcionar un sustrato; aplicar dicha composición a dicho sustrato; y curar dicha composición.

11. Un método de uso de una composición de resina de Michael curable por UV para un sustrato metálico, que comprende:

proporcionar una composición de resina que comprende el producto resinoso de adición de Michael de un compuesto de º-dicarbonilo y un éster de poliacrilato con funcionalidad de Lewis; y un monómero metálico funcional de (met) acrilato multifuncional proporcionar un sustrato; aplicar dicha composición a dicho sustrato; y curar dicha composición.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, donde dicha composición comprende al menos un agente seleccionado entre el grupo que consiste en monómeros diluyentes reactivos, monómeros de promoción de adhesión, aditivos de flujo y de nivelación, agentes humectantes, agentes de eliminación de aire, fotoiniciadores, agentes de mateado, sílice coloidal, pigmentos, colorantes, promotores de adhesión y sus mezclas.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 9, 10 u 11, donde aplicar dicha composición comprende un método seleccionado entre el grupo que consiste en revestimiento por rodillos, pulverización, cepillado y revestimiento por inmersión.