ES2332615T3 - Composicion con adherencia mejorada sobre sustratos porosos. - Google Patents
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Abstract
Composición que comprende a) por lo menos un polímero P que tiene funciones de silano; b) por lo menos un organosilano, que contiene por lo menos un átomo de azufre; así como c) por lo menos un organotitanato.
Description
Composición con adherencia mejorada sobre
sustratos porosos.
El presente invento se refiere al sector de los
pegamentos, materiales de estanqueidad y revestimientos elásticos
constituidos sobre la base de unos polímeros que tienen funciones de
silano.
Las composiciones que se endurecen por humedad
se emplean desde hace algún tiempo como pegamentos, materiales de
estanqueidad y revestimientos elásticos.
Para el pegamiento, la estanqueización y el
revestimiento de substratos porosos, en particular de substratos
minerales porosos, tales como los de hormigón y similares, sobre los
cuales, tal como es sabido, es difícil de conseguir una adhesión
satisfactoria con pegamentos, materiales de estanqueidad y
revestimientos elásticos, se emplean en la mayoría de los casos unas
composiciones que se endurecen por humedad, constituidas sobre la
base de isocianatos. Sin embargo, desde puntos de vista ecológicos y
toxicológicos tales composiciones no son adecuadas para cualquier
uso.
Por este motivo, en particular para la adhesión
a un hormigón, se hace uso también de unas composiciones que se
endurecen por humedad, sobre la base de unos polímeros que tienen
funciones de silano, siendo, en el caso de tales composiciones, la
adhesión particularmente problemática después de un almacenamiento
en agua. Una causa de ello es el hecho de que, debido al efecto
capilar que se presenta en materiales porosos, puede acceder agua a
la zona comprendida entre la superficie del substrato y el pegamento
o material de estanqueidad, y debilitar así a la adhesión.
Sobre unos substratos porosos, en particular
sobre unos substratos minerales porosos tales como los de hormigón,
una adhesión satisfactoria de pegamentos, materiales de estanqueidad
y revestimientos constituidos sobre la base de polímeros que tienen
funciones de silano, está garantizada solamente en combinación con
unas composiciones de agentes mediadores de adhesión, los
denominados imprimadores. Por ejemplo, en el documento de patente
japonesa JP 4076084 se describen unas composiciones adecuadas de
agentes mediadores de adhesión para tales composiciones que se
endurecen por humedad.
El documento EP 1.544.225 divulga una
composición de un pegamento y de un material de estanqueidad, que
comprende un polímero que tiene funciones de silano, un organosilano
así como un catalizador de una sal de estaño.
Por diversos motivos puede llegar ser necesario
o constituir una ventaja importante, al realizar un pegamiento, una
estanqueización o un revestimiento, prescindir de composiciones de
agentes mediadores de adhesión en forma de capas preliminares. Así,
por ejemplo, el pegamiento sin imprimadores, junto a la ventaja
económica, aporta también una ventaja cronológica, puesto que se
puede prescindir de la aplicación y de la ventilación de la
composición de agente mediador de adhesión. Además, el pegamiento
sin imprimadores tiene también unas ventajas ecológicas, puesto que
los imprimadores tienen muy frecuentemente unas grandes cantidades
de disolventes orgánicos volátiles, los denominados VOCs (del inglés
"Volatile Organic compounds" = compuestos orgánicos
volátiles).
Una misión del presente invento consiste, por lo
tanto, en poner a disposición una composición constituida sobre la
base de polímeros que tienen funciones de silano que se adecuan para
el pegamiento, la estanqueización y el revestimiento sin
imprimadores, de substratos porosos, en particular de substratos
minerales porosos tales como los de hormigón y similares.
Sorprendentemente, se encontró por fin que unas
composiciones de acuerdo con la reivindicación 1 resuelven el
problema planteado por esta misión.
La composición conforme al invento tiene, sin el
empleo de composiciones de agentes mediadores de adhesión, una buena
y duradera adhesión sobre substratos porosos, en particular sobre
substratos minerales porosos, tales como los de hormigón y
similares. Sorprendentemente y de una manera no evidente para un
experto en la especialidad, la composición conforme al invento
presenta unas buenas propiedades de adhesión también después de un
almacenamiento prolongado en agua.
Además, las composiciones conformes al invento
tienen, en comparación con sistemas habituales, una estabilidad
térmica grandemente mejorada en el estado endurecido.
Otros aspectos del invento son objeto de otras
reivindicaciones independientes. Unas formas especialmente
preferidas de realización del invento son objeto de las
reivindicaciones dependientes.
Es objeto del presente invento una composición,
que comprende
- a)
- por lo menos un polímero P que tiene funciones de silano;
- b)
- por lo menos un organosilano, que tiene por lo menos un átomo de azufre; así como
- c)
- por lo menos un organotitanato
Los nombres de las sustancias que comienzan con
"poli" tales como "poliol" o "poliisocianato"
designan en el presente documento a unas sustancias, que contienen
por cada molécula formalmente dos o más de los grupos funcionales,
que se presentan en su nombre,.
El concepto de "polímero" comprende en el
presente documento, por una parte, un colectivo de macromoléculas
químicamente uniformes, pero que se diferencian en lo que respecta
al grado de polimerización, a la masa molecular y a la longitud de
las cadenas, el cual se había producido por una "polirreacción"
(una polimerización, una poliadición, una policondensación). El
concepto comprende, por otra parte, también ciertos derivados de un
tal colectivo de macromoléculas procedentes de polirreacciones, es
decir unos compuestos que se habían obtenido mediante unas
reacciones o conversiones químicas, tales como por ejemplo
reacciones de adición o sustitución, de grupos funcionales junto a
unas macromoléculas preestablecidas, y que pueden ser químicamente
uniformes o químicamente heterogéneas. El concepto comprende además
también unos denominados prepolímeros, es decir unos aductos
previos oligómeros reactivos, cuyos grupos funcionales participan en
la constitución de macromoléculas.
El concepto "polímero de poliuretano"
abarca a todos los polímeros, que se preparan según el denominado
procedimiento de poliadición de diisocianatos Esto incluye también a
los polímeros que están casi o totalmente exentos de grupos
uretanos. Ejemplos de polímeros de poliuretanos son
poliéter-polituretanos,
poliéster-poliuretanos,
poliéter-poliureas, poliureas,
poliéster-poliureas, poliisocianuratos y
policarbodiimidas.
En el presente invento, los términos
"silano" o respectivamente "organosilano" designan a unos
compuestos, que, por una parte, tienen por lo menos un grupo alcoxi
o un grupo aciloxi, usualmente dos o tres de tales grupos, que están
unidos directamente al átomo de silicio a través de enlaces
Si-O, y que, por otra parte, tienen por lo menos un
radical orgánico, que está unido directamente al átomo de silicio a
través de un enlace Si-C. Tales silanos son
conocidos para un experto en la especialidad también como
organoalcoxisilanos o respectivamente organoaciloxisilanos. Como
consecuencia, conforme a esta definición, los
"tetraalcoxisilanos" no constituyen ningún organosilano.
De una manera correspondiente, el concepto de
"grupo silano" designa al grupo que contiene silicio, y que
está unido con el radical orgánico del silano, que está unido a
través del enlace Si-C. Los silanos, o
respectivamente sus grupos silano, tienen la propiedad de
hidrolizarse al entrar en contacto con la humedad. En este caso, se
forman unos organosilanoles, es decir unos compuestos orgánicos de
silicio que contienen uno o varios grupos silanol (grupos
Si-OH) y, a través de unas subsiguientes reacciones
de condensación, forman organosiloxanos, es decir unos compuestos
orgánicos de silicio que contienen uno o varios grupos siloxano
(grupos Si-O-Si).
El concepto "que tiene(n) funciones de
silano" designa a unos compuestos, que tienen grupos silano. Los
"polímeros que tienen funciones de silano" son, conforme a
ello, unos polímeros que tienen por lo menos un grupo silano.
Por "aminosilanos" o respectivamente
"mercaptosilanos" se designa a unos organosilanos, cuyo radical
orgánico tiene un grupo amino o respectivamente un grupo
mercaptosilano. Por "aminosilanos primarios" se designa a unos
aminosilanos, que tienen un grupo amino primario, es decir un grupo
NH_{2}, que está unido a un radical orgánico. Por "aminosilanos
secundarios" se designa a unos aminosilanos que tienen un grupo
amino secundario, por consiguiente un grupo NH, que está unido a
dos radicales orgánicos.
El concepto de "organotitanato" designa en
el presente documento a unos compuestos, que tienen por lo menos un
ligando unido al átomo de titanio a través de un átomo de
oxígeno.
Por "ligando multidentado" o
respectivamente ligando quelato se entiende en el presente documento
un ligando, que posee por lo menos dos pares de electrones libres y
que puede ocupar por lo menos dos sitios de coordinación del átomo
central. Un ligando bidentado es capaz de ocupar
correspondientemente dos sitios de coordinación de un átomo
central.
El concepto de "imprimador" es óptimamente
conocido para un experto en la especialidad y designa en el presente
documento a una delgada capa, que tiene típicamente un espesor menor
que 1 mm, en particular comprendido entre 1 y 200 \mum, de manera
preferida entre 1 y 100 \mum, de una composición de un agente
mediador de adhesión, que se aplica como capa preliminar adhesiva
sobre la superficie de un substrato y que, eventualmente después de
la ventilación, se pone en contacto con una composición adherente,
conduciendo ella a un mejoramiento de la adhesión de la composición
sobre el substrato. Correspondientemente, el concepto de "sin
imprimador" se utiliza para el pegamiento, la estanqueización o
el revestimiento de substratos, sin ningún tratamiento previo de
éstos con un imprimador.
Por el "peso molecular" se entiende en el
presente documento siempre el valor medio del peso molecular M_{n}
(media numérica).
La composición conforme al invento contiene por
lo menos un polímero P que tiene funciones de silano, el cual
tiene en particular grupos extremos de la fórmula (I).
En este caso, el radical R^{1} representa un
grupo alquilo con 1 a 8 átomos de C, en particular un grupo metilo o
etilo.
El radical R^{2} representa un grupo acilo o
alquilo con 1 a 5 átomos de C, en particular un grupo metilo o un
grupo etilo o un grupo isopropilo.
El radical R^{3} representa un grupo alquileno
lineal o ramificado, eventualmente cíclico, con 1 a 12 átomos de C,
eventualmente con porciones aromáticas, y eventualmente con uno o
varios heteroátomos, en particular con uno o varios átomos de
nitrógeno.
El índice a representa el valor 0 ó 1 ó
2, en particular representa el valor 0.
Dentro de un grupo silano de la fórmula (I),
R^{1} y R^{2} representan, en cada caso independientemente uno
de otro, los radicales descritos. Así, por ejemplo, también son
posibles unos compuestos de la fórmula (I), que constituyen unos
etoxi-dimetoxi-alquil-silanos
(R^{2} = metilo, R^{2} = metilo, R^{2} = etilo).
En una primera forma de realización, el polímero
P que tiene funciones de silano es un polímero de poliuretano
P1 que tiene funciones de silano, que es obtenible mediante
la reacción de un silano, que tiene por lo menos un grupo que es
reactivo frente a grupos isocianato, con un polímero de poliuretano,
que tiene grupos isocianato. Esta reacción se lleva a cabo de manera
preferida en una relación estequiométrica de los grupos que son
reactivos frente a grupos isocianato, a los grupos isocianato, de
1:1 o con un ligero exceso de grupos que son reactivos frente a
grupos isocianato, de tal manera que el resultante polímero de
poliuretano P1 que tiene funciones de silano, está totalmente
libre de grupos isocianato.
El silano, que tiene por lo menos un grupo que
es reactivo frente a grupos isocianato, es, por ejemplo, un
mercaptosilano o un aminosilano, en particular un aminosilano.
De manera preferida, el aminosilano es un
aminosilano AS de la fórmula (Ia),
habiéndose descrito ya
precedentemente los R^{1}, R^{2}, R^{3} y a, y R^{11}
representa un átomo de hidrógeno o un radical hidrocarbilo lineal o
ramificado con 1 a 20 átomos de C, que eventualmente tiene porciones
cíclicas, o representa un radical de la fórmula
(VI).
En este caso, los radicales R^{12} y R^{13},
independientemente uno de otro, representan un átomo de hidrógeno o
un radical escogido entre el conjunto que comprende -R^{15}, -CN y
-COOR^{15}.
El radical R^{14} representa un átomo de
hidrógeno o un radical escogido entre el conjunto que se compone de
-CH_{2}-COOR^{15}, -COOR^{15}, -CONHR^{15},
-CON(R^{15})_{2}, -CN, -NO_{2},
-PO(OR^{15})_{2}, -SO_{2}R^{15} y
-SO_{2}OR^{15}.
\newpage
El radical R^{15} representa un radical
hidrocarbilo, que eventualmente contiene por lo menos un
heteroátomo, con 1 a 20 átomos de C.
Ejemplos de aminosilanos AS adecuados son
unos aminosilanos primarios tales como
(3-amino-propil)-trimetoxi-silano,
(3-amino-propil)-dimetoxi-metil-silano;
aminosilanos secundarios, tales como
(N-butil-3-amino-propil)-trimetoxi-silano,
(N-fenil-3-amino-propil)-trimetoxi-silano;
los productos procedentes de la reacción por adición del tipo de
Michael de aminosilanos primarios tales como
(3-amino-propil)-trimetoxi-silano
o
(3-amino-propil)-dimetoxi-metil-silano
con aceptores de Michael tales como acrilonitrilo, ésteres de los
ácidos acrílico y metacrílico, amidas de los ácidos acrílico y
metacrílico, diésteres de los ácidos maleico y fumárico, diésteres
de ácido citracónico y diésteres de ácido itacónico, por ejemplo, el
éster dimetílico y el éster dietílico de ácido
N-(3-trimetoxisilil-propil)-amino-succínico,
así como compuestos análogos a los aminosilanos mencionados, con
grupos etoxi o isopropoxi en lugar de los grupos metoxi junto al
silicio. Como aminosilanos AS son adecuados en particular
unos aminosilanos secundarios, en particular unos aminosilanos
AS, en los que R^{11} en la fórmula (Ia) es diferente de H.
Se prefieren los aductos del tipo de Michael, en particular el éster
dietílico de ácido
N-(3-trimetoxisilil-propil)-amino-succínico.
El concepto de "aceptor de Michael" designa
en el presente documento a unos compuestos, que, debido a los
enlaces dobles activados por radicales de aceptores de electrones,
que están contenidos en ellos, son capaces de entrar a formar parte
de reacciones nucleófilas por adición con grupos amino primarios
(grupos NH_{2}) de un modo análogo a una reacción por adición de
Michael (hetero-reacción por adición de
Michael).
Como polímero de poliuretano que tiene grupos
isocianato, destinado a la preparación de un polímero P1 de
poliuretano que tiene funciones de silano, se adecuan, por ejemplo,
unos polímeros que son obtenibles por la reacción de por lo menos un
poliol con por lo menos un poliisocianato, en particular un
diisocianato. Esta reacción se puede efectuar mediante el recurso de
que se llevan a reaccionar el poliol y el poliisocianato con
procedimientos usuales, por ejemplo a unas temperaturas de 50ºC a
100ºC, eventualmente mediando utilización conjunta de unos
catalizadores adecuados, siendo dosificado el poliisocianato de tal
manera que sus grupos isocianato están presentes en un exceso
estequiométrico en relación con los grupos hidroxilo del poliol.
En particular, el exceso del poliisocianato se
escoge de tal manera que en el resultante polímero de poliuretano,
después de la conversión química de todos los grupos hidroxilo del
poliol, queda un contenido de grupos isocianato de 0,1 a 5% en peso,
de manera preferida de 0,1 a 2,5% en peso, de manera especialmente
preferida de 0,2 a 1% en peso, referido al polímero total.
Eventualmente, el polímero de poliuretano se
puede preparar mediante la utilización conjunta de agentes
plastificantes, no conteniendo los agentes plastificantes utilizados
ningún grupo que sea reactivo frente a isocianatos.
Se prefieren unos polímeros de poliuretano con
el mencionado contenido de grupos isocianato libres, que se obtienen
a partir de la reacción de diisocianatos con dioles de alto peso
molecular en una relación de NCO:OH de 1,5:1 a 2:1.
Unos polioles adecuados para la preparación del
polímero de poliuretano son en particular
poliéter-polioles,
poliéster-polioles y
policarbonato-polioles así como mezclas de estos
polioles.
Como poliéter-polioles, también
llamados poli(oxialquilen)-polioles u
"oligoéteroles", se adecuan en particular los que son productos
de polimerización de óxido de etileno, 1,2-óxido de propileno, 1,2-
o 2,3-óxido de butileno, oxetano, tetrahidrofurano o mezclas de
éstos, eventualmente polimerizados con ayuda de una molécula de
agente iniciador con dos o más átomos de hidrógeno activos, tales
como, por ejemplo, agua, amoníaco o unos compuestos con varios
grupos OH o NH, tales como, por ejemplo,
1,2-etanodiol, 1,2- y
1,3-propanodioles, neopentilglicol,
di(etilenglicol), tri(etilenglicol), los
di(propilenglicoles) y tri(propilenglicoles) isómeros,
los butanodioles, pentanodioles, hexanodioles, heptanodioles,
octanodioles, nonanodioles, decanodioles y undecanodioles isómeros,
1,3- y 1,4-ciclohexanodimetanoles, bisfenol A, un
bisfenol A hidrogenado,
1,1,1-trimetilol-etano,
1,1,1-trimetil-propano, glicerol,
anilina, así como mezclas de los mencionados compuestos. Se pueden
emplear tanto unos
poli(oxialquilen)-polioles, que tienen un
bajo grado de insaturación (medido según la norma ASTM D
2849-69 e indicado en miliequivalentes de
insaturación por gramo de poliol (mEq/g)), que se han preparado, por
ejemplo, con ayuda de los denominados catalizadores complejos de
dobles cianuros de metales (catalizadores DMC acrónimo de Double
Metal Cyanide), como también unos
poli(oxialquilen)-polioles, que tienen un
grado más alto de insaturación, los cuales se preparan, por ejemplo,
con ayuda de catalizadores aniónicos, tales como NaOH, KOH, CsOH o
alcoholatos de metales alcalinos.
Se adecuan en particular unos
poli(oxietilen)-polioles y
poli(oxipropilen)-polioles, en particular
unos poli(oxietilen)-dioles,
poli(oxipropilen)-dioles,
poli(oxietilen)-trioles y
poli(oxipropilen)-trioles.
En particular, se adecuan unos
poli(oxialquilen)-dioles o
poli(oxialquilen)-trioles con un grado de
insaturación más bajo que 0,02 mEq/g y con un peso molecular situado
en el intervalo de 1.000 a 30.000 g/mol, así como unos
poli(oxietilen)-dioles,
poli(oxietilen)-trioles,
poli(oxipropilen)-dioles, y
poli(oxipropilen)-trioles con un peso
molecular de 400 a 20.000 g/mol.
Asimismo se adecuan especialmente los
denominados poli(oxipropilen)-polioles
rematados con óxido de etileno (en inglés
"EO-endcapped", ethylene
oxide-endcapped). Estos últimos son unos
poli(oxipropilen)-poli(oxietilen)-polioles
especiales, que se obtienen, por ejemplo, mediante el recurso de que
unos poli(oxipropilen)-polioles puros, en
particular unos poli(oxipropilen)-dioles y
-trioles, después de haber finalizado la reacción de
polipropoxilación con óxido de etileno, son alcoxilados
adicionalmente, y de esta manera tienen grupos hidroxilo primarios.
En este caso se prefieren los
poli(oxipropilen)-poli(oxietilen)-dioles
y
poli(oxipropilen)-poli(oxietilen)-trioles.
Además, se adecuan unos
poli(butadieno)-polioles rematados con grupos
hidroxilo, tales como, por ejemplo, los que se preparan mediante una
polimerización de 1,3-butadieno y alcohol alílico o
mediante una oxidación de un poli(butadieno), así como sus
productos de hidrogenación.
Se adecuan además unos
poliéter-polioles injertados con estireno y
acrilonitrilo, tal como los que son obtenibles comercialmente por
ejemplo bajo el nombre comercial Lupranol® de la entidad Elastogran
GmbH, Alemania.
Como poliéster-polioles se
adecuan en particular unos poliésteres, que llevan por lo menos dos
grupos hidroxilo y que se preparan según procedimientos conocidos,
en particular por la policondensación de ácidos hidroxicarboxílicos
o la policondensación de ácidos policarboxílicos alifáticos y/o
aromáticos con alcoholes bi- o plurivalentes.
En particular, se adecuan unos
poliéster-polioles, que se preparan a partir de
alcoholes desde bi- hasta trivalentes tales como, por ejemplo,
1,2-etanodiol, di(etilenglicol),
1,2-propanodiol, di(propilenglicol),
1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol,
1,6-hexanodiol, neopentilglicol, glicerol,
1,1,1-trimetilol-propano o mezclas
de los alcoholes precedentemente mencionados con ácidos
dicarboxílicos orgánicos o sus anhídridos o ésteres, tales como, por
ejemplo, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido
trimetil-adípico, ácido subérico, ácido azelaico,
ácido sebácico, ácido dodecano-dicarboxílico, ácido
maleico, ácido fumárico, un ácido graso dímero, ácido ftálico,
anhídrido de ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico,
tereftalato de dimetilo, ácido hexahidroftálico, ácido trimelítico y
anhídrido de ácido trimelítico, o mezclas de los ácidos
precedentemente mencionados, así como unos
poliéster-polioles procedentes de lactonas, tales
como por ejemplo \varepsilon-caprolactona.
Se adecuan en particular unos
poliéster-dioles, en particular los que se preparan
a partir de ácido adípico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido
dodecano-dicarboxílico, un ácido graso dímero, ácido
ftálico, ácido isoftálico y ácido tereftálico, como ácido
dicarboxílico, o a partir de lactonas tales como, por ejemplo,
\varepsilon-caprolactona, y a partir de
etilenglicol, di(etilenglicol), neopentilgilcol,
1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol, un
ácido graso dímero-diol y
1,4-ciclohexano-dimetanol, como
alcohol bivalente.
Como policarbonato-polioles se
adecuan, en particular, los que son accesibles por reacción de, por
ejemplo, los alcoholes, que se han mencionado más arriba y que se
emplean para la constitución de los
poliéster-polioles, con carbonatos de dialquilo
tales como carbonato de dimetilo, carbonatos de diarilo tales como
carbonato de difenilo, o fosgeno. Se adecuan en particular los
policarbonato-dioles, en particular los
policarbonato-dioles amorfos.
Otros polioles adecuados son
poli(met)acrilato-polioles.
Asimismo se adecuan además unos
poli(hidrocarburos)-polioles, también
denominados "oligohidrocarbonoles", por ejemplo, copolímeros de
etileno y propileno, de etileno y butileno, o de etileno, propileno
y un compuesto diénico, que tienen funciones de polihidroxi, tales
como los que se producen, por ejemplo, por la entidad Kraton
Polymers, EE,.UU., o unos copolímeros que tienen funciones
polihidroxi, a base de dienos tales como
1,3-butadieno, o de mezclas de dienos y monómeros
vinílicos, tales como estireno, acrilonitrilo o isobutileno, o
poli(butadieno)-polioles que tienen funciones
polihidroxi, por ejemplo, los que se preparan por copolimerización
de 1,3-butadieno y alcohol alílico y que también
pueden estar hidrogenados.
Además, se adecuan unos copolímeros de
acrilonitrilo y butadieno que tienen funciones polihidroxi, tales
como los que se pueden preparar, por ejemplo, a partir de epóxidos o
aminoalcoholes y de copolímeros de acrilonitrilo y butadieno
terminados en carboxilo, que son obtenibles comercialmente bajo el
nombre Hypro® (anteriormente Hycar®) CTBN de la entidad Emerald
Performance Materials, LLC, EE.UU.
Estos mencionados polioles tienen de manera
preferida un peso molecular medio de 250 a 30.000 g/mol, en
particular de 1.000 a 30.000 g/mol, y una funcionalidad media de OH
situada en el intervalo de 1,6 a 3.
Unos polioles especialmente adecuados son
poliéster-polioles y
poliéter-polioles, en particular
poli(oxietilen)-polioles,
poli(oxipropilen)-polioles y
poli(oxipropilen)-poli(oxietilen)-polioles,
de manera preferida poli(oxietilen)-dioles,
poli(oxipropilen)-dioles,
poli(oxietilen)-trioles,
poli(oxipropilen)-trioles,
poli(oxipropilen)-poli(oxietilen)-dioles
y
poli(oxipropilen)-poli(oxietilen)-trioles.
Adicionalmente a estos mencionados polioles, se
pueden utilizar conjuntamente unas pequeñas cantidades de alcoholes
bi- o plurivalentes de bajo peso molecular, tales como, por ejemplo,
1,2-etanodiol, 1,2- y
1,3-propanodioles, neopentilglicol,
di(etilenglicol), tri(etilenglicol), los
di(propilenglicoles) y tri(propilenglicoles) isómeros,
los butanodioles, pentanodioles, hexanodioles, heptanodioles,
octanodioles, nonanodioles, decanodioles y undecanodioles isómeros,
1,3- y 1,4-ciclohexanodimetanoles, un bisfenol A
hidrogenado, alcoholes grasos dímeros,
1,1,1-trimetilol-etano,
1,1,1-trimetilol-propano, glicerol,
pentaeritritol, alcoholes de azúcares tales como xilita, sorbita o
manita, azúcares tales como sacarosa, otros alcoholes de valencia
más alta, productos de alcoxilación de bajo peso molecular de los
alcoholes bi- y plurivalentes antes mencionados, así como unas
mezclas de los alcoholes antes mencionados, al realizar la
preparación del polímero de poliuretano que contiene grupos
isocianato situados en los extremos.
Como poliisocianatos para la preparación del
polímero de poliuretano se pueden utilizar poliisocianatos
alifáticos, cicloalifáticos o aromáticos, en particular
diisocianatos, usuales en el comercio.
Por ejemplo, éstos son unos diisocianatos, cuyos
grupos isocianato se unen en cada caso con un átomo de C alifático,
cicloalifático o aril-alifático, también llamados
"diisocianatos alifáticos", tales como
1,6-hexametilen-diisocianato (HDI),
2-metil-pentametilen-1,5-diisocianato,
2,2,4- y
2,4,4-trimetil-1,6-hexametilen-diisocianatos
(TMDI),
1,12-dodecametilen-diisocianato,
lisina- y (ésteres de lisina)-diisocianatos,
ciclohexano-1,3-diisocianato,
ciclohexano-1,4-diisocianato,
1-isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianato-metil-ciclohexano
(= isoforona-diisocianato o IPDI),
perhidro-2,4'-difenil-metano-diisocianato
y
perhidro-4,4'-difenil-metano-diisocianato,
1,4-diisocianato-2,2,6-trimetil-ciclohexano
(TMCDI), 1,3- y
1,4-bis-(isocianato-metil)-ciclohexanos,
m- y p-xililen-diisocianato (m- y
p-XDI), m- y
p-tetrametil-1,3-xililen-diisocianatos,
m- y
p-tetrametil-1,4-xililen-diisocianatos,
bis-(1-isocianato-1-metil-etil)-naftaleno;
así como unos diisocianatos con grupos isocianato unidos en cada
caso a un átomo de C aromático, también llamados "diisocianatos
aromáticos", tales como 2,4- y
2,6-toluilen-diisocianatos (TDI),
4,4'- y 2,4'- y
2,2'-difenil-metano-diisocianatos
(MDI), 1,3- y
1,4-fenilen-diisocianatos,
2,3,5,6-tetrametil-1,4-diisocianato-benceno,
naftaleno-1,5-diisocianato (NDI),
3,3'-dimetil-4,4'-diisocianato-difenilo
(TODI); oligómeros y polímeros de los isocianatos antes mencionados,
así como unas mezclas arbitrarias de los isocianatos antes
mencionados.
Por ejemplo, unos adecuados polímeros P1
que tienen funciones de silano son obtenibles en el comercio bajo el
nombre comercial Polymer ST50 de la entidad Hanse Chemie AG,
Alemania, así como bajo el nombre comercial Desmoseal® de la entidad
Bayer MaterialScience AG, Alemania.
El polímero P que tiene funciones de
silano es, en una segunda forma de realización, un polímero de
poliuretano P2 que tiene funciones de silano, que es
obtenible mediante la reacción de un
isocianato-silano IS con un polímero, que
tiene grupos extremos funcionales, que son reactivos frente a grupos
isocianato, en particular grupos hidroxilo, grupos mercapto y/o
grupos amino. Esta reacción se efectúa en la relación
estequiométrica 1:1 de los grupos isocianato a los grupos extremos
funcionales, que son reactivos frente a grupos isocianato, o con un
ligero exceso de los grupos extremos funcionales, que son reactivos
frente a grupos isocianato, por ejemplo a unas temperaturas de 20ºC
a 100ºC, eventualmente mediando utilización conjunta de
catalizadores.
Como isocianato-silano IS
se adecuan unos compuestos de la fórmula (Ib)
habiéndose descrito ya
precedentemente los radicales R^{1}, R^{2}, R^{3} y
a.
Ejemplos de adecuados
isocianato-silanos IS de la fórmula (Ib) son
3-isocianato-propil-trimetoxisilano,
3-isocianato-propil-dimetoxi-metil-silano,
y sus compuestos análogos con grupos etoxi o isopropoxi en lugar de
los grupos metoxi junto al silicio.
De manera preferida, el polímero tiene grupos
hidroxilo como grupos extremos, que son reactivos frente a grupos
isocianato.
Como polímeros que contienen grupos hidroxilo se
adecuan, por una parte, unos
poli(oxialquilen)-polioles de alto peso
molecular, que ya se han mencionado, de manera preferida unos
pol(oxipropilen)-dioles con un grado de
insaturación más bajo que 0,02 mEq/g y con un peso molecular situado
en el intervalo de 4.000 a 30.000 g/mol, en particular los que
tienen un peso molecular situado en el intervalo de 8.000 a 30.000
g/mol.
Por otra parte, también unos polímeros de
poliuretanos, que contienen grupos hidroxilo, en particular
terminados con grupos hidroxilo, se adecuan para la reacción con
isocianato-silanos IS de la fórmula (Ib).
Tales polímeros de poliuretanos son obtenibles mediante la reacción
de por lo menos un poliisocianato con por lo menos un poliol. Esta
reacción se puede efectuar mediante el recurso de que el poliol y el
poliisocianato se llevan a la reacción según procedimientos
usuales, por ejemplo a unas temperaturas de 50ºC a 100ºC,
eventualmente mediando utilización conjunta de unos catalizadores
adecuados, siendo dosificado el poliol de una manera tal que sus
grupos hidroxilo están presentes en un exceso estequiométrico en
relación con los grupos isocianato del poliisocianato. Se prefiere
una relación de grupos hidroxilo a grupos isocianato de 1,3:1 a 4:1,
en particular de 1,8:1 a 3:1. Eventualmente, el polímero de
poliuretano se puede preparar mediando utilización conjunta de
agentes plastificantes, realizándose que los agentes plastificantes
utilizados no contienen ningún grupo que sea reactivo frente a
isocianatos. Para esta reacción se adecuan los mismos polioles y
poliisocianatos, que ya se han mencionado como adecuados para la
preparación de un polímero de poliuretano que tiene grupos
isocianato, el cual se utiliza para la preparación de un polímero de
poliuretano P1 que tiene funciones de silano.
Por ejemplo, unos adecuados polímeros P2
que tienen funciones de silano, son obtenibles comercialmente bajo
los nombres comerciales SPUR+® 1010LM, 1015LM y 1050MM de la entidad
Momentive Performance Materials Inc., EE.UU., así como bajo los
nombres comerciales Geniosil® STP-E15,
STP-10 y STP-E35 de la entidad
Wacker Chemie AG, Alemania.
En una tercera forma de realización, el polímero
P que tiene funciones de silano, es un polímero P3 que
tiene funciones de silano, que es obtenible mediante una reacción de
hidrosililación de polímeros, con enlaces dobles situados en los
extremos, por ejemplo polímeros de poli(met)acrilatos
o polímeros de poliéteres, en particular de polímeros de
poli(oxialquilenos) terminados con alilo, que se describen,
por ejemplo, en los documentos US 3.971.751 y US 6.207.766, cuya
divulgación se incluye por la presente.
Por ejemplo, unos adecuados polímeros P2
que tienen funciones de silano son obtenibles comercialmente bajo
los nombres comerciales MS-Polymer® S203(H),
S303(H), S227, S810, MA903 y S943, Silyl® SAX220, SAX350,
SAX400 y SAX725, Silyl® SAT350 y SAT 400, así como XMAP® SA100S y
SA310S de la entidad Kaneka Corp., Japón, así como bajo los nombres
comerciales Excestar® S2410, S2420, S3430, S3630, W2450 y MSX931 de
la entidad Asahi Glass Co, Ltd., Japón.
Usualmente, el polímero P que tiene
funciones de silano, se presenta en una proporción de 10 a 80% en
peso, de manera preferida en una proporción de 15 a 60% en peso,
referida a la composición total.
La composición conforme al invento comprende
además por lo menos un organosilano, que tiene por lo menos un átomo
de azufre. En particular, tales organosilanos se escogen entre el
conjunto que se compone de organosilanos de las fórmulas (II), (III)
y (IV).
En este caso, el radical R^{4} representa un
grupo alquilo con 1 a 8 átomos de C, en particular un grupo
metilo.
El radical R^{5} representa un grupo alquilo
con 1 a 5 átomos de C, en particular un grupo metilo, etilo o
isopropilo, o representa un grupo acilo, en particular un grupo
acetilo.
El radical R^{6} representa un grupo alquileno
lineal o ramificado, eventualmente cíclico, con 1 a 20 átomos de
carbono, eventualmente con porciones aromáticas, y eventualmente con
uno o varios heteroátomos, en particular átomos de nitrógeno.
X representa S, S_{2} o S_{4} y
b representa un valor de 0, 1 ó 2.
En particular, el organosilano, que tiene por lo
menos un átomo de azufre, es un organosilano de la fórmula (II),
realizándose que el radical R^{5} representa un grupo metilo o
etilo, el radical R^{6} representa un grupo alquileno lineal con 1
a 10, en particular 3, átomos de C, y b representa un valor
de 0.
Como organosilanos de la fórmula (II) se
adecuan, por ejemplo, los que se escogen entre el conjunto que se
compone de
(3-mercapto-propil)-trietoxi-silano,
(3-mercapto-propil)-trimetoxi-silano,
(3-mercapto-propil)-metil-dimetoxi-silano
y
(3-aciltio-propil)-trimetoxi-silano.
Como organosilanos de la fórmula (III) se
adecuan, por ejemplo, unos polisulfuros de
bis(trialcoxi-silil-propilo)
tales como
4,4,15,15-tetraetoxi-3,16-dioxa-8,9,10,11-tetratia-4-15-disila-octadecano
o disulfuro de
bis(trietoxi-silil-propilo).
Por ejemplo, un tal organosilano es obtenible comercialmente bajo el
nombre comercial Si 69® de la entidad Evonik Degussa GmbH,
Alemania.
Como organosilanos de la fórmula IV) se adecuan
en particular los productos de reacción de organosilanos de la
fórmula (II), por ejemplo del
(3-mercapto-propil)-trimetoxi-silano,
con
glicidil-oxialquil-trialcoxi-silanos,
por ejemplo, con el
(3-glicidiloxi-propil)-trimetoxi-silano.
Adecuados organosilanos de la fórmula (II) se
pueden obtener comercialmente, por ejemplo, bajo el nombre comercial
Dynasilan® MTMO de Evonik Degussa GmbH, Alemania, o bajo el nombre
comercial Silquest® A-189 de la entidad Momentive
Peformance Materials Inc., EE.UU.
La proporción del organosilano es de manera
preferida de 0,1 a 7% en peso, en particular de 0,2 a 4% en peso, de
manera preferida de 0,4 a 2% en peso, de la composición total.
Además, la composición conforme al invento
comprende por lo menos un organotitanato. Como ligandos, que están
unidos al átomo de titanio a través de un enlace entre oxígeno y
titanio, se adecuan en este contexto los que se escogen entre el
conjunto que se compone de grupos alcoxi, grupos sulfonato, grupos
carboxilato, grupos fosfato de dialquilo, grupos pirofosfato de
dialquilo y grupos acetil-acetonato.
Unos organotitanatos especialmente adecuados
tienen por lo menos un ligando multidentado, también llamado ligando
quelato. En particular, el ligando multidentado es un ligando
bidentado.
Unos organotitanatos especialmente adecuados son
los de la fórmula (V).
En este caso el radical R^{7} representa un
átomo de hidrógeno o un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 8
átomos de C, en particular un grupo metilo.
El radical R^{8} representa un átomo de
hidrógeno o un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 8 átomos de
C, que contiene eventualmente heteroátomos, en particular representa
un átomo de hidrógeno.
El radical R^{9} representa un átomo de
hidrógeno o un grupo alquilo con 1 a 8, en particular con 1 a 3,
átomos de C, o representa un grupo alcoxi lineal o ramificado con 1
a 8 átomos de C, en particular con 1 a 3 átomos de C.
El radical R^{10} representa un radical
alquilo lineal o ramificado con 1 a 20 átomos de C, en particular un
radical isobutilo o isopropilo.
n representa el valor de 1 o 2, en
particular de 2.
Se prefieren unos organotitanatos de la fórmula
(V), en los que el radical R^{7} representa un grupo metilo, el
radical R^{8} representa un átomo de hidrógeno, el radical R^{9}
representa un grupo metilo o un grupo metoxi o etoxi, y el radical
R^{10} representa un radical isobutilo o isopropilo.
Por supuesto que es posible, o en ciertos caso
incluso es preferido, emplear mezclas de diferentes
organotitanatos.
Unos organotitanatos adecuados son obtenibles en
el comercio, por ejemplo, bajo los nombres comerciales Tyzor® AA,
GBA, GBO, AA-75, AA-65,
AA-105, DC, BEAT, IBAY, de la entidad DuPont,
EE.UU.
La proporción del organotitanato es de manera
preferida de 0,1 a 10% en peso, en particular de 0,1 a 4% en peso,
de manera preferida de 0,1 a 3% en peso, de la composición
total.
De manera preferida, la composición contiene
además un material de carga. El material de carga influye tanto
sobre las propiedades reológicas de la composición no endurecida
como también sobre las propiedades mecánicas y sobre la constitución
de la superficie de la composición endurecida. Unos materiales de
carga adecuados son materiales de carga inorgánicos y orgánicos, por
ejemplo, unos carbonatos de calcio naturales, molidos o
precipitados, que están revestidos eventualmente con ácidos grasos,
en particular con estearatos, sulfato de bario (BaSO_{4}, también
llamado barita o espato pesado), caolín calcinado, óxidos de
aluminio, hidróxidos de aluminio, ácidos silícicos, en particular
ácidos silícicos altamente dispersos, procedentes de procesos de
pirólisis, negros de carbono, en particular un negro de carbono
producido industrialmente (Carbon Black; en lo sucesivo designado
como "negro de carbono"), polvos de PVC o bolas huecas. Unos
materiales de carga preferidos son carbonatos de calcio, caolines
calcinados, negros de carbono, ácidos silícicos altamente dispersos
así como unos materiales de carga retardadores de la llama
(ignifugantes), tales como hidróxidos o hidratos, en particular
hidróxidos o hidratos de aluminio, de manera preferida un hidróxido
de aluminio.
Además, es absolutamente posible, e incluso
puede llegar a ser ventajoso, emplear una mezcla de diferentes
materiales de carga.
Una proporción adecuada de un material de carga
está situada, por ejemplo, dentro del intervalo de 10 a 70% en peso,
en particular de 15 a 60% en peso, de manera preferida de 30 a 60%
en peso, referida a la composición
total.
total.
Además, la composición conforme al invento puede
contener adicionalmente otros componentes. Por ejemplo, tales
componentes son agentes plastificantes, tales como ésteres de ácidos
carboxílicos orgánicos o los anhídridos de éstos, tales como
ftalatos, por ejemplo, ftalato de dioctilo, ftalato de diisononilo o
ftalato de diisodecilo, adipatos, por ejemplo, adipato de dioctilo,
azelatos y sebacatos, polioles, por ejemplo,
poli(oxialquilen)-polioles o
poliéster-polioles, ésteres orgánicos de ácidos
fosfóricos y sulfónicos o polibutenos; disolventes; fibras, por
ejemplo a base de un polietileno; colorantes; pigmentos; agentes
modificadores de la reología, tales como agentes espesantes o
agentes conferidores de tixotropía, por ejemplo, ciertos compuestos
de urea, ceras de poliamidas, bentonitas o ácidos silícicos
pirógenos; agentes mediadores de adhesión, por ejemplo epoxisilanos,
(met)acrilosilanos, anhídrido-silanos o unos
aductos de los silanos antes mencionados con aminosilanos primarios,
así como unos urea-silanos; agentes reticulantes,
por ejemplo, unos oligo- y polímeros que tienen funciones de
silano; agentes de desecación, por ejemplo
vinil-trimetoxi-silano, silanos con
una función en posición \alpha, tales como
N-(silil-metil)-O-metil-
carbamatos, en particular el
N-(metil-dimetoxi-silil-metil)-O-metil-carbamato,
(metacriloximetil)-silanos,
metoxi-metil-silanos, ortoésteres de
ácido fórmico, óxido de calcio o tamices moleculares; agentes
estabilizadores, por ejemplo, frente al calor, a la luz o a la
radiación UV (ultravioleta); sustancias retardadoras de la llama o
ignifugantes, sustancias activas superficialmente, tales como
agentes humectantes, agentes de igualación, agentes de desaireación
o antiespumantes; biocidas tales como algicidas, fungicidas o unas
sustancias que inhiben el crecimiento de hongos; así como otras
sustancias adicionales, que se emplean usualmente en composiciones
que se endurecen por humedad.
Fundamentalmente, no es necesario emplear
catalizadores adicionales en la composición conforme al invento. Si,
a pesar de todo, se emplean catalizadores, se adecuan, por ejemplo,
ciertos catalizadores metálicos en forma de compuestos orgánicos de
estaño, tales como dilaurato de dibutil-estaño y
diacetil-acetonato de
dibutil-estaño, compuestos orgánicos de bismuto o
compuestos complejos con bismuto, catalizadores de titanio, ciertos
compuestos que contienen grupos amino, por ejemplo,
1,4-diaza-biciclo[2.2.2]octano
y 2,2'-dimorfolino-dietil-éter,
aminosilanos, así como ciertas mezclas de los citados
catalizadores.
Es ventajoso escoger todos los componentes
mencionados, que eventualmente están presentes en la composición, en
particular un material de carga y un catalizador, de tal manera que
la estabilidad en almacenamiento de la composición no sea influida
negativamente por la presencia de un tal componente, es decir, que,
en el caso del almacenamiento, la composición no sea modificada o
sea modificada sólo en un pequeño grado en sus propiedades, en
particular en las propiedades de aplicación y endurecimiento. Esto
da lugar a que unas reaccionas, que conducen al endurecimiento
químico de la composición descrita, en particular de los grupos
silano, no aparezcan en un grado significativo durante el
almacenamiento. Por lo tanto, es particularmente ventajoso que los
citados componentes no contengan nada de agua o contengan a lo sumo
unas trazas de agua o la liberen al almacenar. Por lo tanto, puede
ser conveniente desecar por vía química o física a ciertos
componentes antes de su incorporación y mezcladura en la
composición.
La composición precedentemente descrita se
produce y conserva mediando exclusión de la humedad. La composición
es estable en almacenamiento, es decir que puede ser conservada
mediando exclusión de la humedad en un envase o una disposición
adecuado/a, tal como, por ejemplo, un barril, una bolsa o un
cartucho, durante un período de tiempo de desde varios meses hasta
un año y más, sin que ella sea modificada en un grado relevante para
su uso en sus propiedades de aplicación o en sus propiedades despues
del endurecimiento. Usualmente, la estabilidad en almacenamiento se
determina a través de la medición de la viscosidad o de la fuerza
exprimidora.
En el caso de la aplicación de la composición
descrita sobre por lo menos un material sólido o un artículo, los
grupos silano del polímero y de los silanos entran en contacto con
la humedad. Los grupos silano tienen la propiedad de que se
hidrolizan al entrar en contacto con la humedad. En este caso, se
forman organosilanoles y, mediante unas subsiguientes reacciones de
condensación, organosiloxanos. Como resultado de estas reacciones,
que pueden ser aceleradas mediante el empleo de catalizadores,
finalmente la composición se endurece. Este proceso es designado
también como reticulación.
El agua requerida para el endurecimiento puede
proceder o bien del aire (humedad del aire), o sino la composición
antes descrita puede ser puesta en contacto con un componente que
contiene agua, por ejemplo, mediante un revestimiento por extensión,
por ejemplo con un agente de alisamiento, o mediante una atomización
o, al realizar la aplicación, se puede añadir a la composición un
componente que contiene agua, por ejemplo, en forma de una pasta que
contiene agua, por ejemplo por medio de un mezclador estático. En el
caso del endurecimiento mediante la humedad del aire, la composición
se endurece desde fuera hacia dentro. La velocidad del
endurecimiento es determinada en este caso por diferentes factores,
tales como, por ejemplo, la velocidad de difusión del agua, la
temperatura, la humedad del entorno y la geometría del pegamiento, y
por regla general se decelera con el progreso del
endurecimiento.
Además, el presente invento comprende la
utilización de una composición del tipo descrito precedentemente
como un pegamento, un material de estanqueidad o una composición
para la producción de revestimientos.
En particular, la composición conforme al
invento se adecua como pegamento y/o como material de estanqueidad
para el pegamiento sin imprimadores y/o la estanqueización y/o el
revestimiento de substratos porosos, en particular de substratos
minerales porosos, tal como por ejemplo los de hormigón. Se ha
mostrado que las composiciones conformes al invento conducen en
particular a un mejoramiento de la adhesión después de un
almacenamiento en agua. En el caso del pegamiento o de la
estanqueización de unos substratos porosos tales como los de
hormigón, el almacenamiento en agua ha sido hasta ahora siempre
problemático. Un motivo de esto es que, a través del efecto capilar
que se presenta en materiales porosos, el agua puede penetrar entre
la superficie del substrato y el pegamento o el material de
estanqueidad, y puede perjudicar de esta manera a la adhesión.
Además, en el caso de las composiciones conformes al invento se
mejora la estabilidad térmica en el estado endurecido.
Además, el invento comprende un procedimiento
para el pegamiento de dos substratos S1 y S2, que
comprende las etapas de
- i)
- aplicar una composición de acuerdo con la precedente descripción sobre un substrato S1 y/o un substrato S2;
- ii)
- poner en contacto los substratos S1 y S2 a través de la composición aplicada en el transcurso del período de tiempo en estado abierto de la composición;
- iii)
- endurecer la composición por medio de agua, en particular en la forma de la humedad del aire;
siendo los substratos S1 y S2
iguales o diferentes uno de otro.
\vskip1.000000\baselineskip
Además, el invento comprende un procedimiento
para la estanqueización o el revestimiento, que comprende las etapas
de
- i')
- aplicar una composición de acuerdo con la precedente descripción sobre un substrato S1 y/o entre dos substratos S1 y S2;
- ii')
- endurecer la composición por medio de agua, en particular en forma de la humedad del aire;
siendo los substratos S1 y S2
iguales o diferentes uno de otro.
\vskip1.000000\baselineskip
Como substratos S1 y/o S2 se
adecuan en particular unos substratos que se escogen entre el
conjunto que se compone de un hormigón, un mortero, un ladrillo, una
teja, un yeso, una piedra natural tal como granito o mármol, un
vidrio, un material vitrocerámico, un metal o una aleación metálica,
una madera, un material sintético y un barniz.
La composición conforme al invento tiene de
manera preferida una consistencia pastosa con propiedades viscosas
estructurales. Una tal composición se aplica por medio de un
dispositivo adecuado sobre el substrato, de manera preferida en
forma de una pella pastosa, teniendo ésta ventajosamente una
superficie en lo esencial circular o triangular de la sección
transversal. Unos métodos adecuados para la aplicación de la
composición son, por ejemplo, la aplicación a partir de cartuchos
usuales en el comercio, los cuales se hacen funcionar manualmente o
mediante aire a presión, o desde un barril o envase de tipo
"hobbock" por medio de una bomba transportadora o de una
extrusora, eventualmente con ayuda de un robot de aplicación. Una
composición conforme al invento con unas buenas propiedades de
aplicación tiene una alta estabilidad y una corta formación de
hilos. Esto quiere decir que, después de la aplicación, ella
permanece en reposo en la forma aplicada, y por lo tanto no fluye ni
se desparrama, y, después de haber dejado quieto el aparato de
aplicación, no forma ningún hilo o solamente forma un hilo muy
corto, de tal manera que el substrato no es ensuciado.
Las composiciones conformes al invento tienen,
en particular también sin la utilización de composiciones de agentes
mediadores de adhesión, también llamados imprimadores, una buena
adhesión sobre substratos, en particular sobre substratos porosos,
de manera preferida sobre substratos minerales porosos, tales como
los de hormigón.
Además, el presente invento comprende un
artículo pegado, estanqueizado y/o revestido con una composición
descrita, el cual se obtiene mediante uno de los procedimientos que
se han descrito.
En el caso de estos artículos se trata de manera
preferida de una construcción, en particular una construcción de
edificación o subterránea.
La adhesión se midió de la siguiente
manera:
Para la comprobación de la adhesión se utilizó
un denominado hormigón DIN, obtenible comercialmente de la entidad
Rocholl GmbH, Alemania. La superficie se limpió con un cepillo de
acero y, a continuación, se liberó del polvo con aire comprimido.
Luego se aplicaron sobre cada substrato en cada caso dos pellas de
la respectiva composición desde un cartucho. El substrato revestido
con las pellas se almacenó luego durante 7 días en un clima
normalizado (23 \pm 1ºC, humedad relativa del aire 50 \pm 5%),
después de lo cual se comprobó la adhesión por primera vez (primera
pella). A continuación, el substrato con la composición aplicada
sobre él, sumergido totalmente en agua, se almacenó a la temperatura
ambiente. La adhesión se comprobó entonces diariamente con una parte
de la pella.
Para realizar la comprobación de la adhesión, el
substrato se fijó a una mesa con ayuda de una pinza. La pella
endurecida se cortó en cada caso junto a un extremo escasamente por
encima de la superficie del substrato (la superficie de pegamiento)
y el extremo cortado de la pella se sujetó con una mano y luego se
retiró con precaución y lentamente desde la superficie, exfoliando
en dirección del otro extremo de la pella. Cuando en este contexto
la adhesión era tan fuerte que el extremo de la pella amenazaba
desgarrarse al ejercer tracción sobre ella, por medio de una
cuchilla afilada (en inglés "cutter") se aplicó un corte
perpendicularmente a la dirección de tracción sobre la pella, hasta
quedar sobre la superficie del substrato, y de esta manera la pella
se desprendió en un trozo. Tales cortes se repitieron a una
distancia de 2 a 3 mm, cuando era necesario, al proseguir la
tracción. De esta manera se desprendió por tracción o
respectivamente se cortó toda la pella a partir del substrato. La
valoración de las propiedades de adhesión se efectuó con ayuda del
pegamento endurecido, que quedó sobre la superficie del substrato
después de haber retirado por tracción la pella (rotura de la
cohesión) mediante una estimación de la porción cohesiva de la
superficie adherida de acuerdo con la siguiente escala:
1 = más de 95% de rotura de la cohesión
2 = de 75 a 95% de rotura de la cohesión
3 = de 25 a 75% de rotura de la cohesión
4 = menos de 25% de rotura de la cohesión
\vskip1.000000\baselineskip
Los resultados de los ensayos, con unos valores
de rotura de la cohesión de menos que 75%, es decir, unos valores
calificados con 3 y 4, se consideran como insuficientes. Unas
muestras, cuyas propiedades de adhesión se calificaron con el valor
4, es decir las que tenían menos de 25% de rotura de la cohesión, no
se tomaron en cuenta en lo sucesivo, y se indican en la tabla con
"n.d." por "no determinadas".
La resistencia a la tracción, el alargamiento
de rotura y el módulo E con 0 hasta 100% de alargamiento
se determinaron según la norma DIN EN 53504 (velocidad de tracción:
200 mm/min) en unas películas endurecidas durante 14 días a 23ºC y
con una humedad relativa del aire de 50%, que tenían un espesor de
capa de 2 mm.
La dureza Shore A se determinó según la
norma DIN 53505.
\vskip1.000000\baselineskip
Bajo una atmósfera de nitrógeno se calentaron a
90ºC mediando agitación constante, 1.000 g de Acclaim® Polyol 12200
(de Bayer MaterialScience AG, Alemania;
poli(oxipropilen)diol "low monol", índice de OH
11,0 mg de KOH/g; contenido de agua aprox. 0,02% en peso), 38,4 g de
isoforona-diisocianato (IPDI; Vestanat® IPDI, de
Evonik Degussa GmbH; Alemania), 270,1 g de ftalato de diisodecilo
(DIDP; Palatinol® Z, de BASF SE, Alemania) y 0,12 g de dilaurato de
di-n-butil-estaño
(Metatin® K 712, Acima AG, Suiza), y se dejaron a esta temperatura,
hasta que el contenido de grupos isocianato libres, determinado por
valoración, hubo alcanzado un valor de 0,40% en peso. A
continuación, se introdujeron en la mezcla 39,5 g del éster
dietílico de ácido
N-(3-trimetoxisilil-propil)-amino-succínico,
y la mezcla se agitó durante 4 horas a 90ºC, hasta que ya no se
detectó nada de isocianato libre mediante una espectroscopia de IR
(infrarrojos). El producto se enfrió a la temperatura ambiente y se
conservó mediando exclusión de la humedad (contenido teórico de
polímero = 80%).
El éster dietílico de ácido
N-(3-trimetoxisilil-propil)-amino-succínico
se preparó de la siguiente manera: se dispusieron previamente 51,0 g
de
3-amino-propil-trimetoxi-silano
(Silquest® A-1110, de Momentive Performance
Materials Inc., EE.UU.). Mediando buena agitación, a la temperatura
ambiente se añadieron lentamente 49,0 g del éster dietílico de ácido
maleico (de Fluka Chemie GmbH, Suiza) y la mezcla se agitó durante 2
horas a la temperatura ambiente.
El prepolímero S203H es obtenible de Kaneka
Corporation, Japón.
\vskip1.000000\baselineskip
En un mezclador que trabajaba en vacío, se
dispusieron previamente 1.000 g de ftalato de diisodecilo
(Palatinol® Z) y 160 g de
4,4'-difenil-metano-diisocianato
(Desmodur® 44 MC L, de Bayer MaterialScience AG, Alemania), y se
calentó ligeramente. Luego, mediando agitación enérgica, se
añadieron gota a gota con lentitud 90 g de
monobutil-amina. La pasta de color blanco resultante
se continuó agitando bajo vacío y mediando enfriamiento durante una
hora. La pasta del agente espesante de urea contiene 20% en peso del
agente espesante de urea en 80% en peso de ftalato de
diisodecilo.
\vskip1.000000\baselineskip
En un mezclador que trabajaba en vacío,
correspondientemente a las proporciones en peso que se indican en la
Tabla 1, el polímero, el
vinil-trimetoxi-silano (Dynasylan®
VTMO, de Evonik Degussa GmbH, Alemania), el óxido de titanio
(Kronos® 2430, de Kronos Titan GmbH, Alemania), la pasta de agente
espesante de urea, una greda molida (Omya® 5GU, de Omya GmbH,
Alemania), facultativamente el
N-(2-amino-etil)-(3-amino-propil-trimetoxi-silano
(Dynasylan® DAMO-T, de Evonik Degussa GmbH,
Alemania) o un mercaptosilano (Dynasylan® MTMO, de Evonik Degussa
GmbH, Alemania) y facultativamente el DBTDL, Metatin® K712, y DIDP
(Palatinol® Z) o un organotitanato (Tyzor® IBAY, de DuPont, EE.UU.)
se elaboraron para formar una pasta homogénea, la cual se conservó
mediando exclusión de la humedad.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
\newpage
- Tabla 1:
- Composición en proporciones en peso [% en peso] y resultados:
- \quad
- ^{1)} La proporción de titanato (B1 y B2) se selecciona de tal manera que las velocidades de endurecimiento de las composiciones sean comparables con las de las Ref. 1 y Ref. 2.
- \quad
- ^{2)} Después de un almacenamiento durante 14 días a 23ºC y con una humedad relativa del aire de 50%.
Claims (17)
1. Composición que comprende
- a)
- por lo menos un polímero P que tiene funciones de silano;
- b)
- por lo menos un organosilano, que contiene por lo menos un átomo de azufre; así como
- c)
- por lo menos un organotitanato.
2. Composición de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizada porque el polímero P que tiene funciones de
silano contiene unos grupos extremos de la fórmula (I)
realizándose
que
R^{1} representa un grupo alquilo con 1 a 8
átomos de C, en particular un grupo metilo o etilo;
R^{2} representa un grupo acilo o alquilo con
1 a 5 átomos de C, en particular un grupo metilo o etilo o un grupo
isopropilo.
R^{3} representa un grupo alquileno lineal o
ramificado, eventualmente cíclico, un grupo alquileno con 1 a 12
átomos de C, eventualmente con porciones aromáticas, y eventualmente
con uno o varios heteroátomos, en particular con uno o varios átomos
de nitrógeno; y
a representa un valor de 0 ó 1 ó 2, en
particular de 0.
3. Composición de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el
organosilano, que contiene por lo menos un átomo de azufre, se
escoge entre el conjunto que se compone de organosilanos de la
fórmula (II), organosilanos de la fórmula (III) y organosilanos de
la fórmula (IV)
en las que el radical R^{4}
representa un grupo alquilo con 1 a 8 átomos de C, en particular un
grupo
metilo,
el radical R^{5} representa un grupo alquilo
con 1 a 5 átomos de C, en particular un grupo metilo, etilo o
isopropilo, o representa un grupo acilo, en particular un grupo
acetilo;
el radical R^{6} representa un grupo alquileno
lineal o ramificado, eventualmente cíclico, con 1 a 20 átomos de
carbono, eventualmente con porciones aromáticas, y eventualmente con
uno o varios heteroátomos, en particular átomos de nitrógeno;
X representa S o S_{2} o S_{4}; y
b representa un valor de 0 ó 1 ó 2.
4. Composición de acuerdo con la reivindicación
3, caracterizada porque el organosilano, que contiene por lo
menos un átomo de azufre, es un organosilano de la fórmula (II),
realizándose que
el radical R^{5} representa un grupo metilo o
etilo;
el radical R^{6} representa un grupo alquileno
con 1 a 10, en particular con 3, átomos de C; y
b representa un valor de 0.
5. Composición de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el
organotitanato contiene por lo menos un ligando multidentado.
6. Composición de acuerdo con la reivindicación
5, caracterizada porque el organotitanato es un
organotitanato de la fórmula (V)
en la que el radical R^{7}
representa un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo lineal o
ramificado con 1 a 8 átomos de C, en particular un grupo
metilo;
el radical R^{8} representa un átomo de
hidrógeno o un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 8 átomos de
C, que contiene eventualmente heteroátomos, en particular representa
un átomo de hidrógeno;
el radical R^{9} representa un átomo de
hidrógeno o un grupo alquilo con 1 a 8, en particular con 1 a 3,
átomos de C, o representa un grupo alcoxi lineal o ramificado con 1
a 8 átomos de C, en particular con 1 a 3 átomos de C;
el radical R^{10} representa un radical lineal
o ramificado con 1 a 20 átomos de C, en particular un radical
isobutilo o isopropilo; y
n representa el valor 1 o 2, en particular
2.
7. Composición de acuerdo con una las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
proporción del organosilano es de 0,1 a 7% en peso, en particular de
0,2 a 4% en peso, de manera preferida de 0,4 a 2% en peso, de la
composición total.
8. Composición de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
proporción del organotitanato es de 0,1 a 10% en peso, en particular
de 0,1 a 4% en peso, de manera preferida de 0,1 a 3% en peso, de la
composición total.
9. Composición de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
composición contiene adicionalmente por lo menos un material de
carga.
10. Composición de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
proporción del material de carga es de 10 a 70% en peso, en
particular de 15 a 60% en peso, de manera preferida de 25 a 60% en
peso, de la composición total.
11. Utilización de una composición de acuerdo
con una de las reivindicaciones 1 a 10 como un pegamento, un
material de estanqueidad o una composición para la producción de
revestimientos.
12. Utilización de acuerdo con la reivindicación
11, como un pegamento o como un material de estanqueidad para el
pegamiento sin imprimadores o para la estanqueización de substratos
porosos, en particular de substratos minerales porosos.
13. Procedimiento para el pegamiento de dos
substratos S1 y S2
que comprende las etapas de
- i)
- aplicar una composición de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10 sobre un substrato S1 y/o un substrato S2;
- ii)
- poner en contacto los substratos S1 y S2 a través de la composición aplicada dentro del período de tiempo en estado abierto de la composición;
- iii)
- endurecer la composición por medio de agua, en particular en forma de la humedad del aire;
siendo los substratos S1 y S2 iguales o
diferentes uno de otro.
14. Procedimiento para la estanqueización o el
revestimiento que comprende las etapas de
- i')
- aplicar una composición de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10 sobre un substrato S1 y/o entre dos substratos S1 y S2;
- ii')
- endurecer la composición por medio de agua, en particular en forma de la humedad del aire;
siendo los substratos S1 y S2 iguales o
diferentes uno de otro.
15. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 13 o 14, caracterizado porque por lo menos uno
de los substatos S1 o S2 es un hormigón, un mortero, un ladrillo,
una teja, un yeso, una piedra natural, tal como granito o mármol; un
vidrio, una material vitrocerámico, un metal o una aleación
metálica, una madera, un material sintético o un barniz.
16. Artículo, que se había pegado, estanqueizado
o revestido según un procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 13 a 15.
17. Artículo de acuerdo con la reivindicación
16, caracterizado porque el artículo es una construcción, en
particular una construcción de edificación o subterránea.
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