Composiciones de unión de fosfonato.

Un polímero o copolímero o un oligómero o co-oligómero de un compuesto que comprende:

(a) al menos un resto fosfonato; o

(b) al menos un resto fosfinato; y

(c) al menos un resto seleccionado de un nitroso aromático o un precursor de nitroso aromático y combinaciones de los mismos, en el que dicho resto precursor de nitroso aromático comprende oxima aromática, dioxima aromática y combinaciones de las mismas.

Composiciones de unión de fosfonato Antecedentes

Campo

La presente invención proporciona composiciones de unión de fosfonato. En particular, la presente invención proporciona composiciones de unión de fosfonato útiles en polímeros de unión a sustratos tales como metales o vidrio.

Breve descripción de la tecnología relacionada

Los materiales compuestos reforzados juegan un papel decisivo en la fabricación de productos de alto rendimiento que necesitan ser ligeros, pero lo suficientemente fuertes para aguantar condiciones de carga y de funcionamiento duras. Materiales populares de refuerzo incluyen madera, vidrio, metales, cuarzo y fibras de carbono. Materiales compuestos reforzados con tales materiales pueden ser útiles en la fabricación de diversos materiales estructurales, tales como componentes aeroespaciales y estructuras para coches de carreras.

Desde hace muchos años se vienen fabricando uniones entre polímero y metal y en particular, entre caucho y metal. Hay muchas aplicaciones para las formulaciones destinadas a conseguir la unión entre polímero y caucho. La unión entre caucho y metal se utiliza ampliamente para unir diferentes metales a un caucho natural o sintético para combinar así la resistencia estructural del metal con las propiedades elastoméricas del caucho.

Por consiguiente, con frecuencia se unen entre sí metal y polímeros tales como el caucho para aplicaciones de absorción de impactos, tales como en cojinetes, ruedas, amortiguadores, brazos móviles, etc. Tales componentes pueden ser utilizados en una escala muy pequeña, por ejemplo, en componentes de PC o en una escala muy grande, por ejemplo, en construcciones tales como puentes y edificios. La reducción de ruido también se puede lograr mediante la utilización de unión entre metal y caucho. Se acepta que cualquier componente que comprenda metal y caucho unidos entre sí puede experimentar fuerzas enormes. Por lo tanto, es deseable proporcionar una unión entre metal y caucho que pueda resistir fuerzas significativas, tales como presiones compresivas o extensas incluyendo choques sin que se separe el metal o el caucho uno de otro. Hay muchas otras aplicaciones de unión entre caucho y metal, incluyendo la producción de neumáticos, donde los refuerzos de alambre internos del neumático se unen a la goma del neumático. A continuación se describen composiciones de la técnica anterior.

Los materiales compuestos reforzados con fibra de vidrio consisten en fibras de vidrio de alta resistencia embebidas en una matriz. Por ejemplo, el hormigón armado reforzado con fibras de vidrio comprende fibras de vidrio embebidas en una matriz a base de cemento que puede utilizarse en edificios y otras construcciones estructurales. Del mismo modo, el plástico reforzado con vidrio comprende fibras de vidrio embebidas en un material plástico. Los plásticos reforzados con vidrio son materiales tremendamente versátiles que se combinan para proporcionar materiales ligeros con un rendimiento de alta resistencia. Los plásticos reforzados con vidrio son útiles en diferentes áreas, desde la ingeniería estructural hasta las telecomunicaciones.

La unión entre elastómero y vidrio proporciona un medio atractivo por el que la resistencia estructural del vidrio se puede combinar con las propiedades elastoméricas del elastómero/caucho. Las fibras de refuerzo, tales como las fibras de vidrio se han utilizado como material de refuerzo para artículos de caucho, tales como en las correas de goma, neumáticos y mangueras. En particular, las fibras de vidrio se han empleado para reforzar correas dentadas de automoción, donde hay una necesidad de transferencia sincrónica de la alimentación del cigüeñal al árbol de levas sin pérdida de inercia.

Tradicionalmente, dichos materiales compuestos de cuerda de vidrio se fabrican mediante el recubrimiento de filamentos individuales de hilo de vidrio con revestimientos especializados, tales como formulaciones de látex de resorcinol formaldehído (LRF). A continuación, se emplean productos de unión de caucho a metal convencional para unir el látex LRF al caucho mediante una etapa de vulcanización.

La tecnología tradicional de unión del caucho al metal incorpora un sistema de dos etapas, donde en una primera etapa se aplica una imprimación y después, en una segunda etapa se aplica un adhesivo. El cebador consiste normalmente en soluciones o suspensiones de caucho clorado y resinas fenólicas que contienen grupos reactivos, y también pigmentos tales como dióxido de titanio, óxido de zinc, negro de carbón, etc. La imprimación se aplica generalmente como una capa fina sobre una superficie tratada (limpiada) de un componente metálico, tal como un componente de acero tratado, por ejemplo, un componente que ha sido granallado o tratado químicamente.

El adhesivo se compone normalmente de una gran gama de materiales de goma y reticulantes. Estos incluyen, pero no se limitan a, cauchos clorados y bromoclorados, compuestos nitrosobenceno aromáticos y bismaleimida como reticulantes, xileno, percloroetileno y etilbenceno como disolventes y también algunas sales de plomo o cinc. La

capa adhesiva es generalmente el enlace entre el metal imprimado y el caucho. Otros retlculantes que han sido empleados en la tecnología de unión caucho-metal son compuestos nitroso aromáticos, tales como p- dlnltrosobenceno.

Existen muchas formulaciones de unión de caucho a metal. Por ejemplo, se han utilizado sllanos como inhibidores de la corrosión y como promotores de la adhesión de unión caucho-metal. La Publicación de Solicitud de Patente de Estados Unidos N° 29/181248 divulga soluciones de silano sustancialmente hidrolizadas, por ejemplo, b¡s(trlmetox¡prop¡l)amina y bis(trietoxipropil)tetrasulfuro, para uso en una composición de unión de caucho a metal. El amlno silano y el sulfuro de silano se formulan en una proporción de 1:3 respectivamente, en una solución de etanol/agua.

La publicación de patente internacional N° W24/78867 de Lord Corporation describe un único adhesivo monocapa con disolvente diseñado para unir elastómeros termoplásticos que contienen un aducto de alcoxisilano/uretano y un polímero clorado. Métodos de síntesis y formulación se describen en este documento de patente. La patente de Estados Unidos N° 4.31.12 de Lord Corporation describe una composición que comprende un organosilano con funcionalidad isocianato, en combinación con un poliisocianato y un compuesto nitroso aromático. El sistema resultante se describe como un adhesivo de una sola capa para unir una variedad de materiales elastómeros a metales y otros sustratos.

La patente canadiense N° 1.87.774 describe una composición para uso en la producción de materiales compuestos de caucho. La composición describe una composición de un solo componente que comprende un polímero vulcanizable, un compuesto nitroso aromático discreto y ácidos fosfónicos orgánicos discretos (y ásteres parciales de los mismos). El problema radica en que el componente tóxico nitrosobenceno se formula libremente dentro de la composición. El documento WO /26219 describe derivados oxima, composiciones fotopolimerizables que comprenden derivados oxima y el uso de derivados oxima como ácidos latentes, los cuales se pueden activar mediante irradiación con luz.

En general, es deseable conseguir la unión durante una etapa de vulcanización como el moldeo por compresión, moldeo por transferencia, moldeo por inyección y calefacción en autoclave, por ejemplo, con vapor o aire caliente. Por ejemplo, se puede inyectar en un molde caucho semi-sólido. El caucho semi-sólido se retícula a continuación en un caucho completamente curado, formándose al mismo tiempo la unión con el sustrato.

Son deseables ciertos requisitos del sistema de curado. Estos incluyen, facilidad de procesamiento, estabilidad (por ejemplo, evitando la sedimentación), facilidad de aplicación, secado rápido (para permitir la manipulación sin ensuciamiento), buenas propiedades humectantes y buena resistencia de curado. El curado debe lograrse independientemente del tipo de elastómero (caucho) empleado y también independientemente del tipo de sustrato. Se apreciará que algunos cauchos son materiales mezclados y, en consecuencia, es deseable lograr un buen curado con tales materiales mezclados. Un curado homogéneo adecuado se logra en virtud de diversos parámetros del proceso. La durabilidad es también deseable.

Teniendo en cuenta el estado de la técnica, sería deseable proporcionar composiciones para unir sustratos poliméricos a una variedad de sustratos (tales como metales, vidrio, cuarzo) que remedien algunos o la totalidad de las deficiencias conocidas y/o proporcionar alternativas a las tecnologías existentes... [Seguir leyendo]

1. Un polímero o copolímero o un oligómero o co-oligómero de un compuesto que comprende:

(a) al menos un resto fosfonato; o

(b) al menos un resto fosflnato; y

(c) al menos un resto seleccionado de un nitroso aromático o un precursor de nitroso aromático y combinaciones de los mismos, en el que dicho resto precursor de nitroso aromático comprende oxlma aromática, dioxlma aromática y combinaciones de las mismas.

2. Un oligómero o co-oligómero de acuerdo con la reivindicación 1 de la siguiente fórmula general:

Re

---------------------------------------1 m

Re

en la que

m es 1-1; n es -2; p es 1-1; q es -5; y si q = , m >2;

R3 y R6 pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan de alquilo C1-C24, adío C3-C24 o OR2;

R2 se selecciona del grupo que consiste en H, alquilo C-i-C24 y acilo C3-C24;

Xes O S;

R4 es un resto que comprende nitrosoaromático o un precursor de nitrosoaromático y

R7 se selecciona de acrilato, aldehido, amino, anhídrido, azida, maleimida, carboxilato, sulfonato, epóxido, áster funcional, halógenos, hidroxilo, isocianato o isocianato bloqueado, azufre funcional, vinilo y olefina funcional, o estructuras poliméricas.

3. Una composición de unión para unir sustratos entre sí, comprendiendo la composición: i) al menos un compuesto que comprende

(a) al menos un resto fosfonato; o

(b) al menos un resto fosfinato; y

(c) al menos un resto seleccionado de un nitroso aromático o un precursor de nitroso aromático y combinaciones de los mismos, en el que dicho resto precursor de nitroso aromático comprende oxima aromática, dioxima aromática y combinaciones de las mismas; y

¡i) un vehículo portador adecuado para el compuesto, en el que el vehículo portador comprende al menos ,1 % p/p de agua.

4. La composición de unión de acuerdo con la reivindicación 3, en la que el vehículo comprende al menos ,1 % p/p de agua y un disolvente orgánico miscible con agua.

5. La composición de unión de acuerdo con la reivindicación 3, en la que el vehículo comprende entre 1 y 2 % p/p de agua.

6. Un proceso para la unión de dos sustratos entre sí que comprende:

a) aplicar una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5 a al menos uno de los sustratos y acoplar los sustratos entre sí para formar una unión entre ellos.

7. El proceso de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende además la etapa de calentar posteriormente para 5 acoplar el primer y segundo sustratos.

8. El proceso de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el primer sustrato es un elastómero y el segundo sustrato en un metal o una superficie hidroxilada.

9. Un compuesto que comprende:

al menos un resto fosfinato; y

al menos un resto seleccionado de un nitroso aromático o un precursor de nitroso aromático y combinaciones de los mismos, en el que dicho resto precursor de nitroso aromático comprende oxima aromática, dioxima aromática 15 y combinaciones de las mismas y

en el que dicho resto fosfinato es de la estructura general:

^

en la que R-i se selecciona del grupo que consiste en H, alquilo C1-C24 y adío C3-C24; y R2 se selecciona del grupo que consiste en alquilo C1-C24 y acilo C3-C24-

1. Un compuesto 25 en el que o

i) el compuesto es de la fórmula general:

Rt

en la que X es O o S; n es -2;

R3 es alquilo C1-C24, acilo C3-C24 o OR2;

R1 y R2 son iguales o diferentes y se seleccionan del grupo que consiste en H, alquilo C1-C24 y acilo C3-C24 y R4 es un resto seleccionado del grupo que consiste en (el enlace se muestra mediante una X):

en la que R5 es alquilo C1 a C1; y

Z indica que los anillos de las estructuras anteriores pueden estar opcionalmente monosustituidos, disustituidos, trisustituidos o tetrasustituidos con el grupo que consiste en alquilo C1-C2, cicloalquilo C3-C2, alcoxi C1-C2,

aralquilo C3-C2, alcarilo C3-C2, arilamina C5-C2, arilnitroso C5-C2, amino, hidroxi, halógeno y combinaciones de los mismos y, en donde, además los sustituyentes pueden ser iguales o diferentes en cada átomo de carbono del anillo; o

ii) el compuesto es de la fórmula general:

íí ,N

R,PO J l

R3

en la que R3 es alquilo C1-C24, acilo C3-C24 u OR2;

R1 y R2 son ¡guales o diferentes y se seleccionan del grupo que consiste en H, alquilo C1-C24 y acilo C3-C24.

11. El compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 que tiene la fórmula:

II /

I^O-P-O

R3

en la que R3 es alquilo C1-C24, acilo C3-C24 u OR2;

R1 y R2 son ¡guales o diferentes y se seleccionan del grupo que consiste en H, alquilo C1-C24 y acilo C3-C24.