Composiciones de poliurea de base silícea.

Una composición de poliurea de base silícea, que se puede obtener haciendo reaccionar ingredientes que comprenden

a) un poliisocianato,

b) un silicato acuoso, y

c) el aluminosilicato hidratable metacaolín.

Composiciones de poliurea de base silícea La presente invención se refiere a composiciones de poliurea de base silícea, al procedimiento para su fabricación y a su uso en diversas áreas. Más particularmente, la presente invención se refiere a composiciones de poliurea de base silícea, que se pueden obtener haciendo reaccionar isocianatos, silicatos alcalinos y aluminosilicatos hidratables.

En la industria de los poliuretanos, la espumación se inicia haciendo reaccionar una cantidad conocidas de agua en el componente poliólico con un poliisocianato. El dióxido de carbono liberado hace que la resina se expanda. Enfoques para mejorar la pirorretardancia incluyen la adición de aditivos halogenados y/o que contienen fósforo así como polioles halogenados. Sin embargo, existen problemas medioambientales relacionados con estos ingredientes.

Se conocen en la técnica sistemas de poliurea-silicato (PUS) bifásicos. La relación de mezcladura de componentes orgánicos e inorgánicos puede determinar qué líquido forma la fase continua. Si se forma una emulsión de aceite en agua, el componente de isocianato orgánico forma la fase discontinua y las propiedades del material serían un reflejo del componente inorgánico endurecido.

La Patente de EE. UU. 3.607.794 divulga un procedimiento para la producción de un producto refractario que contiene sílice que consiste esencialmente en una reacción entre una solución acuosa de un silicato de metal alcalino y un poliisocianato orgánico en presencia de un material inerte seleccionado del grupo que consiste en materiales en partículas, fibras y mezclas de los mismos y en ausencia de una resina preformada. El uso de catalizadores amínicos, agentes espumantes y agentes estabilizantes de la espuma se recomienda en esa publicación de patente de EE. UU.

Una inversión de la emulsión genera materiales con propiedades que reflejan la matriz orgánica continua, que entonces son más combustibles. La resina que contiene isocianato se endurece por la reacción de -NCO con la solución acuosa básica, se libera dióxido de carbono del ácido carbámico resultante que a continuación se transfiere a la fase acuosa y provoca la precipitación de gel de sílice hidratado. A su vez, la unidad amínica liberada forma poliurea mediante la reacción con grupos isocianato, mientras que las reacciones de condensación adicionales provocan la formación de una red de dióxido de silicio. La homogeneidad de las mezclas bifásicas se puede mejorar incorporando agentes dispersantes, agentes humectantes y emulsionantes.

La interpenetración de redes procedentes de poliisocianatos modificados iónicamente en combinación con aglutinantes hidráulicos tales como cemento de fraguado rápido era un enfoque para mejorar las propiedades mecánicas de híbridos de vidrio soluble-poliisocianato. DE 23 10 559 A1 divulga y reivindica hormigón aireado, que se puede obtener mediante la reacción de una mezcla de solución acuosa de silicato alcalino, poliisocianato orgánico y un aditivo que se une a agua. Estos aditivos se describen como cementos al agua, preferiblemente cementos de fraguado rápido, anhidrita sintética, yeso, cal viva y similares. En los ejemplos, se usaron poliisocianatos modificados iónicamente, emulsionantes, catalizadores y agentes espumantes.

La Patente de EE. UU. 4.129.696 describe un procedimiento para la producción de materiales compuestos plásticos inorgánicos-orgánicos y los productos resultantes. El procedimiento comprende generalmente una reacción de una solución acuosa de silicato de metal alcalino con un poliisocianato orgánico líquido que tiene una viscosidad a 25º C de al menos aproximadamente 0, 4 Pa·s, efectuándose dicha reacción en ausencia de cargas inorgánicas que se unen a agua. Se recomienda usar catalizadores, agentes espumantes y agentes emulsionantes.

Se divulga un método para proporcionar materiales híbridos de PUS espumados ligeros derivados de una reacción sol-gel combinando híbridos de vidrio soluble-poliisocianato, en el que se producen redes interpenetrantes a partir de poliisocianatos modificados iónicamente (GB 1.483.270, GB 1.385.605 y DE 22 27 147 A1) . Se produjeron materiales ligeros mediante este método usando agentes de expansión clorofluorocarbonados. En los ejemplos listados, se presentan temperaturas de procesamiento elevadas de >30º C, o un ascenso de la espuma lento (por encima de 40 minutos) .

DE 25 42 279 divulga una composición obtenida mezclando caolín y vidrio soluble sódico y haciendo reaccionar dicha mezcla con un poliisocianato. Sin embargo, la composición no contiene metacaolín.

En su aspecto más amplio, el problema que subyace a la presente invención es mitigar las desventajas previamente identificadas de la técnica anterior. En particular, se necesitan materiales con un espectro razonablemente amplio y un buen equilibrio de propiedades, especialmente materiales pirorretardantes ligeros que soporten alta carga mecánica. Evitar los aditivos halogenados y/o que contengan fósforo, los agentes estabilizantes de la espuma los catalizadores y/o los agentes espumantes sería una ventaja adicional.

Particularmente, en el área del aislamiento de frigoríficos, no se usa comúnmente protección a la llama a base de aditivos halogenados y/o que contienen fósforo debido a que estos aditivos podrían migrar al interior del compartimento de almacenamiento de alimentos y a los riesgos toxicológicos posteriores. Por lo tanto, el aislamiento de frigoríficos a menudo está compuesto por materiales inflamables e implica altas capacidades de llama. Por lo tanto, existía en la técnica una necesidad práctica de materiales de aislamiento libres de halógeno y/o fósforo con capacidades de llama reducidas e inflamabilidad reducida.

Estos y otros problemas, que se harán evidentes para un experto al estudiar la presente descripción y poner en práctica los ejemplos incluidos, se resuelven con las particularidades de las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes se dirigen a realizaciones preferidas.

La presente invención trata de composiciones de poliurea de base silícea, que se pueden obtener haciendo reaccionar ingredientes que comprenden a) un poliisocianato, b) un silicato acuoso y c) el metacaolín de aluminosilicato hidratable. Preferiblemente, los ingredientes de la reacción comprenden además d) un poliol y/o e) una carga inerte.

El poliisocianato según la presente invención es un isocianato alifático, un isocianato aromático o un isocianato alifático/aromático combinado, que tiene una funcionalidad de -NCO preferiblemente de ⥠2.

Poliisocianatos adecuados incluyen diisocianato de tetrametileno, diisocianato de hexametileno (HMDI) , diisocianato de dodecametileno, isocianato de 3-isocianatometil-3, 5, 5-trimetil-ciclohexilo, es decir diisocianato de isoforona (IPDI) , diisocianato de 4, 4â?-diciclohexilmetano (H12MDI) , diisocianato de 1, 4-ciclohexano (CHDI) , 4, 4â?diisocianatodiciclohexil-2, 2-propano, diisocianato de p-fenileno, diisocianato de 2, 4-y 2, 6-tolueno (TDI) o mezclas de los mismos, diisocianato de tolidina, diisocianato de 2, 2â?-, 2, 4â?-y 4, 4â?-difenilmetano (MDI) o mezclas de los mismos, diisocianato de 1, 2-naftileno, diisocianato de xilileno, diisocianato de tetrametilxileno (TMXDI) , y mezclas de los mismos.

También son adecuados poliisocianatos que contienen heteroátomos en el resto que enlaza los grupo isocianato, es decir poliisocianatos que contienen grupos urea, grupos uretano, grupos biuret, grupos alofanato, grupos uretidinadiona, grupos isocianurato, grupos imida, grupos carbodiimida, grupos uretonimina y similares.

Se prefiere particularmente usar poliisocianatos poliméricos basados en isómeros de diisocianato de difenilmetano (MDI) , las llamadas clases de MDI, y MDI polimérico (PMDI) , que tienen una funcionalidad de -NCO preferiblemente de ⥠2. Para el propósito de la presente invención, los poliisocianatos (poliméricos) adecuados deben poseer viscosidades de menos de 20 Pa·s, preferiblemente menos de 10 Pa·s. El contenido de -NCO debe estar en el intervalo 10 -30% en peso.

El silicato acuoso según la presente invención es un silicato alcalino o silicato amónico, preferiblemente vidrio soluble amónico, lítico, sódico o potásico, o combinaciones de los mismos, que tiene un módulo (de sílice) como el definido por su relación molar de SiO2:M2O de 4, 0 -0, 2, preferiblemente 4, 0 -1, 0, en donde M indica un catión monovalente, y que tiene un contenido de sólidos de 10 -70% en peso, preferiblemente 30 -55% en peso, y/o un contenido de silicato, calculado como SiO2, de 12 -32% en peso, preferiblemente 18 -32% en peso. Se prefieren particularmente los vidrios... [Seguir leyendo]

1. Una composición de poliurea de base silícea, que se puede obtener haciendo reaccionar ingredientes que comprenden a) un poliisocianato,

b) un silicato acuoso, y c) el aluminosilicato hidratable metacaolín.

2. La composición según la reivindicación 1, comprendiendo además los ingredientes de reacción d) un poliol, y/o e) una carga inerte.

3. La composición según la reivindicación 1 o 2, comprendiendo los ingredientes de reacció.

20. 65% en peso de poliisocianato.

5. 55% en peso de silicato acuoso.

2. 20% en peso de aluminosilicato hidratable, 0 -40% en peso de poliol, 0 -40% en peso de carga inerte.

4. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el poliisocianato es un isocianato alifático, un isocianato aromático o un isocianato alifático/aromático combinado, que tiene una funcionalidad de -NCO de ⥠2.

5. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el silicato acuoso es un silicato alcalino o silicato amónico, preferiblemente vidrio soluble amónico, lítico, sódico o potásico, que tiene un módulo según se define por su relación molar de SiO2:M2O de 4, 0 -0, 2, preferiblemente 4, 0 -1, 0, en donde M indica un catión monovalente, y que tiene un contenido de sólidos d.

10. 70% en peso, preferiblement.

30. 55% en peso.

6. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el poliol es un alcohol polifuncional que tiene una funcionalidad de -OH de ⥠2.

7. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que al menos una parte del poliisocianato y el poliol se han hecho reaccionar en primer lugar para formar un prepolímero de poliisocianato que tiene una funcionalidad de -NCO de ⥠2.

8. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que no están comprendidos en los ingredientes de reacción aditivos halogenados y/o que contienen fósforo.

9. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que no están comprendidos en los ingredientes de reacción agentes estabilizantes de la espuma, catalizadores y/o agentes espumantes.

10. Un procedimiento para la fabricación de la composición que se define en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende las etapas de mezclar el aluminosilicato hidratable metacaolín con un silicato acuoso y hacer reaccionar esta mezcla con un poliisocianato y/o un prepolímero de poliisocianato, opcionalmente en presencia de un poliol y/o con la inclusión de una carga inerte.

11. Uso de la composición que se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 -9 en los campos de la aviación, montajes de automóviles, la construcción, productos de consumo, la protección contra el fuego, componentes de muebles, el aislamiento, la construcción naval y/o la construcción de molinos de viento.