Composición adhesiva epoxídica.

Una composición adhesiva epoxídica que comprende a) una primera resina epoxídica,

b) una segunda resina epoxídica modificada con un caucho de acrilonitrilo-butadieno, comprendiendo el último en promedio menos de 25% en peso de acrilonitrilo, y c) un endurecedor, siendo la cantidad total de componente b) y componente c) más del 30% basada en el peso total de la composición, y siendo la relación en peso de componente c) a componente b) mayor de 1:1.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E04005984.

Solicitante: Dow Global Technologies LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 2040 DOW CENTER MIDLAND, MI 48674 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: LUTZ, DR., ANDREAS, GROSSNICKEL, CATHY, FRICK, DR., KARSTEN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C08G59/18 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08G COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES DISTINTAS A AQUELLAS EN LAS QUE INTERVIENEN SOLAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para sintetizar un compuesto dado o una composición dada o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P). › C08G 59/00 Policondensados que contienen varios grupos epoxi por molécula; Macromoléculas obtenidas por reacción de policondensados poliepoxi con compuestos monofuncionales de bajo peso molecular; Macromoléculas obtenidas por polimerización de compuestos que contienen más de un grupo epoxi por molécula utilizando agentes de endurecimiento o catalizadores que reaccionan con los grupos epoxi. › Macromoléculas obtenidas por polimerización de compuestos que contienen más de un grupo epoxi por molécula utilizando agentes de curado o catalizadores que reaccionan con los grupos epoxi.
  • C08G59/42 C08G 59/00 […] › Acidos policarboxílicos; Sus anhídridos, haluros o ésteres de bajo peso molecular.
  • C08L63/00 C08 […] › C08L COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones basadas en monómeros polimerizables C08F, C08G; pinturas, tintas, barnices, colorantes, pulimentos, adhesivos C09; filamentos o fibras artificiales D01F; composiciones para el tratamiento de textiles D06). › Composiciones de resinas epoxi; Composiciones de los derivados de resinas epoxi.
  • C09J163/00 C […] › C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09J ADHESIVOS; ASPECTOS NO MECANICOS DE LOS PROCEDIMIENTOS DE PEGADO EN GENERAL; PROCEDIMIENTOS DE PEGADO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR; EMPLEO DE MATERIALES COMO ADHESIVOS (adhesivos quirúrgicos A61L 24/00; adhesivos a base de compuestos macromoleculares orgánicos no especificados utilizados como agentes ligantes en productos estratificados B32B; etiquetado sobre tejidos o materiales y objetos comparables, de superficie deformable, utilizando adhesivos y adhesivos termoactibables respectivamente B65C 5/02, B65C 5/04;  preparación de cola o gelatina C09H; etiquetas, fichas o medios análogos de identificación o de indicación G09F 3/10). › Adhesivos a base de resinas epoxi; Adhesivos a base de derivados de resinas epoxi.

Fragmento de la descripción:

Composición adhesiva epoxídica La presente invención se refiere a una composición adhesiva epoxídica según la reivindicación 1, al uso de la composición adhesiva epoxídica para el montaje de componentes de un vehículo según la reivindicación 10, y a un vehículo según la reivindicación 11.

Las composiciones adhesivas epoxídica son composiciones adhesivas reactivas que comprenden una resina epoxídica, un agente de curado y usualmente un acelerador. Al activar térmicamente, los grupos epoxi de la resina epoxídica reaccionan con el agente de curado uniendo los compuestos de resina epoxídica por medio de una reacción de poliadición para obtener un producto curado.

Se sabe que tal producto curado tiene buenas propiedades mecánicas y una resistencia química superior al producto curado de otros adhesivos reactivos. Estas características hacen a las composiciones adhesivas epoxídicas particularmente útiles para aplicaciones exigentes en las que se deben satisfacer requerimientos mecánicos estrictos, por ejemplo, en la industria de automoción.

El producto curado de un adhesivo epoxídico distinto de un adhesivo epoxídico estructural generalmente tiene una relativamente alta resistencia estática, por ejemplo, una alta resistencia a la tracción y resistencia a la cizalladura de juntas solapadas. Su resistencia dinámica, es decir, su resistencia al pelado por impacto, es generalmente baja.

Los adhesivos usados para el montaje de componentes de un vehículo, tal como coches, furgonetas, camiones, vagones y trenes, se denominan adhesivos estructurales. El producto curado de tal adhesivo estructural tiene que soportar altas cargas estáticas y dinámicas. Para este propósito, se van a añadir flexibilizantes y/o endurecedores adicionales a la composición adhesiva epoxídica.

Se han descrito adhesivos epoxídicos estructurales en varias solicitudes de patente:

El documento EP-A-0 197 892 describe un adhesivo estructural que comprende una resina epoxídica, un endurecedor que comprende nitrógeno y un acelerador. El problema descrito por esta solicitud es proporcionar un adhesivo estructural que tenga una buena estabilidad de almacenamiento y una alta velocidad de curado.

El documento EP-A-0 308 664 describe una composición adhesiva epoxídica que comprende un copolímero de butadieno-acrilonitrilo en combinación con un poliuretano o poliurea terminado en polifenol.

El documento EP-A-0 353 190 describe una composición adhesiva epoxídica que comprende un copolímero de butadieno-acrilonitrilo en combinación con un prepolímero de poliéter, poliéster, politioéster o poliamida terminado con un resto carbocíclico aromático o aralifático funcionalizado.

La tecnología según los documentos EP-A-0 308 664 y EP-A-0 353 190 se llama tecnología Mühlhaupt. El problema descrito tanto por el documento EP-A-0 308 664 como por EP-A-0 353 190 es mejorar la resistencia al pelado por impacto del producto curado. A bajas temperaturas, sin embargo, la resistencia al pelado por impacto es baja.

El documento WO 00/20483 se refiere a una composición que comprende un copolímero epoxídico reactivo que tiene una temperatura de transición vítrea de -30º C o menos, y un producto de reacción de un anhídrido de ácido carboxílico con una di- o poli-amina y un polifenol o aminofenol.

El producto curado del documento WO 00/20483 tiene una resistencia al pelado por impacto de menos de 20 N/mm a -40º C.

Dado que los vehículos están normalmente expuestos a condiciones climáticas variables, se requiere que el producto curado de un adhesivo estructural tenga buenas propiedades mecánicas a temperatura ambiente así como a bajas temperaturas. Debido a sus bajos valores de resistencia al pelado por impacto a bajas temperaturas, los adhesivos epoxídicos conocidos anteriormente no cumplen completamente este requerimiento. Los vehículos, cuyos componentes están montados por medio de los adhesivos epoxídicos anteriormente conocidos, consecuentemente no cumplen completamente con requerimientos de seguridad, por ejemplo, en un ensayo de choque.

Una desventaja adicional de las composiciones adhesivas epoxídicas anteriormente conocidas es su relativamente bajo comportamiento de impacto en metales de alta resistencia a temperaturas tanto moderadas como extremas. Debido a esta desventaja, el uso de las conocidas composiciones adhesivas epoxídicas para montar los componentes de una construcción metálica de alta resistencia es limitado.

Es un objetivo de la presente invención proporcionar una composición adhesiva epoxídica que al curar de como resultado un producto que tiene superiores propiedades mecánicas, en particular una alta resistencia al pelado por impacto, a temperaturas tan bajas como -40º C, mientras mantiene las deseables propiedades mecánicas de las composiciones adhesivas epoxídicas convencionales a temperatura ambiente.

Es un objetivo adicional de la presente invención proporcionar una composición adhesiva epoxídica que al curar de cómo resultado un producto que tiene alta resistencia al pelado por impacto en metales de alta resistencia.

Según la presente invención, estos problemas se resuelven con una composición según la reivindicación 1, que 10 comprende a) una primera resina epoxídica, b) una segunda resina epoxídica modificada con un caucho de acrilonitrilo-butadieno, comprendiendo el último en promedio menos de 25% en peso de acrilonitrilo; comprendiendo el componente b) por lo menos 30% en peso de caucho de acrilonitrilo-butadieno, y c) un endurecedor de fórmula I

** (Ver fórmula) **

en la que m es 1 o 2, n es de 2 a 6, R1 es un radical n-valente de un prepolímero elastómero después de la retirada del grupo isocianato, amino o hidroxilo terminal, siendo soluble o dispersable el prepolímero elastómero en resina epoxídica, W y X son independientemente -O- o -NR3-, siendo por lo menos uno de W y X -NR3-, R2 es un radical (m+1) -valente de un polifenol o aminofenol después de la retirada del grupo hidroxilo fenólico y opcionalmente del grupo amino, y R3 es hidrógeno, un alquilo de C1 a C6 o fenilo.

siendo la cantidad total del componente b) y componente c) más del 30% basada en el peso total de la composición, y siendo la relación en peso de componente c) a componente b) mayor de 1:1.

Las realizaciones preferidas de la composición se definen en las reivindicaciones dependientes.

La composición adhesiva epoxídica de la presente invención da como resultado al curar un producto que tiene una resistencia al pelado por impacto de más de 35 N/mm a temperatura ambiente y de más de 25 N/mm a -40º C. La enormemente mejorada resistencia al impacto a bajas temperaturas permite que la composición adhesiva epoxídica se use como adhesivo estructural que al curar tiene una alta resistencia al choque a cualquier temperatura de uso y satisface los más exigentes requerimientos de seguridad.

Debido a su endurecimiento mejorado, el producto curado de la composición adhesiva epoxídica de la presente invención tiene una superior resistencia al pelado por impacto en metales de alta resistencia. El montaje de componentes metálicos de alta resistencia por medio de la composición adhesiva epoxídica de la presente invención permite que la construcción metálica de alta resistencia resultante se pueda cargar más que una construcción unida con adhesivos convencionales. La aplicabilidad de las composiciones adhesivas epoxídicas de la presente invención para el montaje de componentes metálicos de alta resistencia es muy deseable, dado que a menudo no es factible la unión de metales de alta resistencia por soldadura.

Aparte de la resistencia dinámica mejorada, la composición adhesiva epoxídica curada tiene una excelente resistencia estática en un intervalo de temperatura de -40º C a +80º C. La resistencia a la cizalladura de juntas solapadas es más alta de 25 MPa y la resistencia a la tracción es más alta de 30 MPa. Tiene un módulo de Young de alrededor de 1.500 MPa y una elongación por tracción en la rotura de más del 10%.

La composición adhesiva epoxídica de la presente invención muestra una excelente adhesión sobre aceros revestidos como acero sumergido en caliente, electrogalvanizado y bonacinc, aluminio pretratado, magnesio y composites.

Después de ensayos de envejecimiento artificial de larga duración conocidos por una persona experta, tales como 55 VDA, KKT, P1210 y 3C, o de ensayos de envejecimiento artificial de corta duración (cataplasma) , los valores de resistencia de la composición adhesiva epoxídica de la presente invención han disminuido solo de 20 a 30%.

La primera resina epoxídica (componente a) de la reivindicación...

 


Reivindicaciones:

1. Una composición adhesiva epoxídica que comprende a) una primera resina epoxídica, b) una segunda resina epoxídica modificada con un caucho de acrilonitrilo-butadieno, comprendiendo el último en promedio menos de 25% en peso de acrilonitrilo; comprendiendo el componente b) por lo menos 30% en peso de caucho de acrilonitrilo-butadieno, y c) un endurecedor de fórmula I

** (Ver fórmula) **

retirada del grupo isocianato, amino o hidroxilo terminal, siendo soluble o dispersable el prepolímero elastómero en resina epoxídica, W y X son independientemente -O- o -NR3-, siendo por lo menos uno de W y X -NR3-, R2 es un radical (m+1) -valente de un polifenol o aminofenol después de la retirada del grupo hidroxilo fenólico y opcionalmente del grupo amino, y R3 es hidrógeno, un alquilo de C1 a C6 o fenilo, siendo la cantidad total de componente b) y componente c) más de 30% basada en el peso total de la composición, y siendo la relación en peso de componente c) a componente b) mayor de 1:1.

2. Una composición según la reivindicación 1, comprendiendo el componente b) por lo menos 40% en peso de caucho de acrilonitrilo-butadieno.

3. Una composición según una de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo el componente b) una mezcla 25 de tres cauchos de acrilonitrilo-butadieno diferentes:

b1) que comprende alrededor de 10% en peso de acrilonitrilo, b2) que comprende alrededor de 17% en peso de acrilonitrilo, y b3) que comprende alrededor de 26% en peso de acrilonitrilo.

4. Una composición según una de las reivindicaciones precedentes que comprende componente b) en una cantidad de 14 a 20% en peso y componente c) en una cantidad de 18 a 28% basada en el peso total de la composición.

5. Una composición según una de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo el caucho de acrilonitrilo35 butadieno del componente b) menos del 20% en peso, preferentemente menos del 15% de acrilonitrilo.

6. Una composición según una de las reivindicaciones precedentes que comprende una cantidad total de componente b) y componente c) de por lo menos 35% en peso, preferentemente de por lo menos 38% en peso.

7. Una composición según una de las reivindicaciones precedentes, en la que la relación en peso de componente c) a componente b) es mayor de 1, 3:1, preferentemente mayor de 1, 5:1.

8. Una composición según una de las reivindicaciones precedentes, siendo el componente a) una mezcla de por lo menos dos resinas epoxídicas diferentes. 45

9. Una composición según una de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo el componente a) por lo menos una resina epoxídica que es liquida a temperatura ambiente.

10. El uso de la composición adhesiva epoxídica según una de las reivindicaciones precedentes para el montaje de50 componentes de un vehículo.

11. Un vehículo, cuyos componentes están montados por medio de la composición adhesiva epoxídica según una de las reivindicaciones 1 a 9.


 

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