POLYASPARTIC COMPOSITIONS

COMPOSITIONS POLYASPARTIQUES

Abrégé français

L'invention se rapporte à des compositions de préparations de revêtement comprenant au moins un composé ester polyaspartique, au moins un composé isocyanate et optionnellement au moins un additif.

Abrégé anglais

The invention relates to coating preparation compositions containing at least one polyaspartic ester compound, at least one isocyanate compound, and optionally at least one additive.

Revendications

WO 2022/254000
PCT/EP2022/065174
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REVENDICATIONS
1) Composition de préparation de revêtement comprenant :
- au moins un composé ester polyaspartique (a),
- un mélange de composés isocyanates (b), ayant un titre NCO supérieur à
13%
et dont la viscosité est inférieure à 1500 mPa.s à 25 C comprenant :
= au moins un allophanate (b1) et
= au moins un isocyanate polyfonctionnel (b2),
= dans lequel le rapport massique (b1)/(b2) se situe entre 50/50 et 99/1,
- dans laquelle le rapport molaire (b)/(a) défini par le nombre de fonction
NCO
pour (b) et le nombre de fonction NH pour (a) est compris entre 0,7 et 1,3,
- optionnellement au moins un additif (c).
2) Composition selon la revendication 1 dans laquelle l'ester polyaspartique
(a) est
un ester polyaspartique selon la formule générale (l) :
<IMG>
dans laquelle
- X représente une chaine aliphatique ou une chaine polyéther,
- Ri et R2 sont, indépendamment l'un de l'autre, un groupe organique inerte
vis-à-vis d'un groupement isocyanate à pression atmosphérique normale et
à 100 C ou moins,
- n représente un nombre entier supérieur ou égal à 2.
3) Composition selon la revendication 2 dans laquelle le résidu aliphatique X
est
composé d'un ou plusieurs des résidus suivants choisis parmi un résidu
polyéther, un résidu alkyle linéaire, un résidu alkyle ramifié et un résidu
cycloalkyle.
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4) Composition selon la revendication 2 ou 3 dans laquelle le ou les esters
polyaspartiques (a) de formule générale (I) sont un ou des esters
polyaspartiques ou un mélange d'esters polyaspartiques :
- de formule générale (II) et/ou
<IMG>
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dans lesquelles les groupements R1 et R2 sont, indépendamment l'un de l'autre,
un
groupement alkyle en C1-010 et u est un nombre entier compris entre 1 et 10.
5) Composition selon la revendication 4 dans laquelle les groupements RI et R2
sont,
indépendamment l'un de l'autre, un ou plusieurs méthyles, éthyles ou butyles.
6) Composition selon l'une des revendications 1 à 5 dans laquelle l'ester
polyaspartique (a) choisi parmi la N, N'-(méthylènedicyclohexane-4, 1-diyl)bis-
DL-aspartate de tétraéthyle, N, N'-(méthylènebis(2-méthyl-cyclohexane-4, 1-
diyl)bis-DL-aspartate de tétraéthyle ou N, N'-(2-méthylpentane)bis-DL-
aspartate
de tétraéthyle.
7) Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans laquelle
l'allophanate (b 1) est de fonctionnalité NCO égale à 2, 1 0,3 et de formule
générale (Vl) :
<IMG>
dans laquelle
- R3 et R4, pouvant être identiques ou différents, représentent un groupe
hydrocarboné comprenant au moins une fonction choisie parmi une fonction
isocyanate, carbamate, urée, biuret uretinedione, acylurée, isocyanurate,
isocyanate bloquée, allophanate,
- R5 représente le reste d'une molécule comprenant une fonction OH après
réaction de cette fonction OH avec une fonction isocyanate et dont la molécule
avec le groupement OH peut comprendre également une fonction éther ou
polyéther et choisi parmi un silanol, un monoalcool aliphatique à chaîne
linéaire
en C12-C2o, un monoalcool aliphatique à chaîne ramifiée en C12-C20, un diol à
chaîne linéaire en C2-C40 ou un diol à chaîne ramifiée en C3-C40 dont au moins
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un des groupements hydroxyles est substitué et qui est de formule générale
(Vl l) :
<IMG>
dans laquelle Ti représente un groupe alkyle linéaire en Cl-C20, un groupe
alkyle
ramifié en Ci-C2o, un groupement de formule T3-CO-CH3 dans laquelle T3
représente un groupe alkyle linéaire en C1-C20 ou un groupe alkyle ramifié en
C1-C20, T2 représente un hydrogène ou un groupe alkyle ou un groupement éther
de formule -CH20T4 dans laquelle T4 représente une chaîne hydrocarbonée et
m représente un nombre entier allant de 1 à 50.
8) Composition selon la revendication 7 dans laquelle R3 et R4, identiques ou
différents, représentent un groupe hydrocarboné aliphatique comprenant au
moins une fonction choisie parmi une fonction isocyanate, carbamate, urée,
biuret uretinedione, acylurée, isocyanurate, isocyanate bloquée, allophanate.
9) Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans laquelle
le
composé (b2) est au moins un isocyanate polyfonctionnel de formule générale
(Vlll) :
<IMG>
dans laquelle
- R6, R7 et RB représentent, indépendamment les uns des autres, un
groupement hydrocarboné ou un groupement hétérocarboné aliphatique,
cycloaliphatique, hétérocyclique ou aromatique, comprenant au moins une
fonction choisie parmi une fonction isocyanate, carbamate, urée, biuret
uretinedione, acylurée, isocyanurate, isocyanate bloquée, allophanate,
- p représente un nombre entier choisi parmi 0, 1 ou 2,
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- Y représente un groupement choisi parmi un groupe isocyanurate de formule
(Y1), un groupe imino oxadiazine dione de formule (Y2), un groupe oxadiazine
trione de formule (Y3), un groupement biuret de formule (Y4) ou un
groupement de formule (Y5) :
<IMG>
dans lesquelles
- R9 représente indépendamment un atome d'hydrogène, un groupe
hydrocarboné, un groupe hydrocarboné en C1-C20, un groupe hétérocarboné
comprenant au moins un hétéroatome choisi parmi 0, N, S, Si, un groupe
hétérocarboné en C1-C2o comprenant au moins un hétéroatome choisi parmi
0, N, S, Si,
- q représente un nombre entier choisi parmi 3 ou 4,
- Rio représente un groupement choisi parmi un groupe hydrocarboné, un
groupement alcoyle, un groupement hétérocarboné, un groupement
hétérocarboné aliphatique, cycloaliphatique, hétérocyclique ou aromatique,
comprenant une fonction choisie parmi une fonction isocyanate, carbamate,
urée, biuret, uretinedione, acylurée, isocyanurate, isocyanate bloquée,
allophanate, un groupement dérivé du pentaérythritol, un groupement dérivé
du triméthylolpropane.
10) Composition selon la revendication 9, dans laquelle le groupement Y est un
groupe isocyanurate (Y1) et/ou biuret (Y4).
11) Composition selon la revendication 10 dans laquelle l'isocyanate
polyfonctionnel (b2) un groupement comprenant au moins un isocyanurate et/ou
un biuret dans lesquels les groupements sont obtenus à partir de
l'oligomérisation des composés suivants : hexaméthylène diisocyanate (HDI),
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isophorone diisocyanate (IPDI), bis(4,4'-isocyanatocyclohexyl)méthane, 1,4-
cyclohexylène diisocyanate, 1,3-bis(isocyanatométhyl)benzène (XDI), 1,3bis(2-
isocyanatoprop-2-yl)-benzène, 1,4bis(2-isocyanatoprop-2-yI)-benzène (TMXDI),
norbornane diisocyanate (NBDI), hydro-xylylène diisocyanate (H6XDI), 1,4-
cyclohexyl diisocyanate (H6PPDI), 1,5-pentane diisocyanate (PDI) et/ou
dicyclohexylméthane diisocyanate.
12) Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 dans laquelle
l'additif (c) est choisi parmi : un agent mouillant, un dispersant, un agent
matifiant, un agent anti-moussant, un épaississant, un tamis moléculaire, un
élastomère, un pigment, un agent de surfaçage et un agent de coalescence.
13) Procédé de préparation d'une composition selon l'une quelconque des
revendications 1 à 12 comprenant les étapes suivantes :
1. préparation d'au moins un ester polyaspartique (a),
2. préparation d'au moins un composé isocyanate (b1) et d'au moins un
composé isocyanate (b2),
3. optionnellement la préparation d'au moins un additif (c),
4. mélange des préparations obtenues aux étapes 1 et 2 et optionnellement 3.
14) Utilisation d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1
à 12
en tant que revêtement adhésif ou en tant que revêtement de protection d'un
substrat ou d'un substrat revêtu.
15) Revêtement adhésif ou un revêtement de protection de substrat ou de
substrat
revêtu comprenant une composition selon l'une quelconque des revendications
1 à 12.
16) Revêtement selon la revendication 15, dans laquelle le substrat ou le
substrat
revêtu est un sol, un toit, une membrane d'étanchéité, un mât d'éolienne, une
aile d'aéronef, une pale de rotor, une pale d'hélice ou une aube de turbine.
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Description

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COMPOSITIONS POLYASPARTIQUES
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention se rapporte à une composition de préparation de revêtement
comprenant un ester polyaspartique et un composé isocyanate.
L'invention concerne aussi un procédé de préparation de telles compositions
ainsi
que l'utilisation de telles compositions en tant que revêtement de protection.
L'invention concerne aussi un revêtement de protection comprenant les
compositions polyaspartiques.
En particulier, l'invention concerne une composition pour la préparation d'un
revêtement dont la flexibilité est améliorée, ainsi que la durée de vie en pot
d'une
formulation pour peinture ou pour vernis et dont la viscosité est diminuée.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les revêtements comprenant des esters polyaspartiques sont majoritairement
utilisés pour leur propriété de réticulation rapide, de résistance à
l'abrasion, à la
corrosion et/ou leur utilisation dans des formulations à haut taux d'extrait
sec.
A titre d'exemple de ces compositions comprenant des esters polyaspartiques,
on
peut citer le brevet EP0573860 qui décrit une composition comprenant un
polyisocyanate, un ester polyaspartique et un catalyseur. La demande de brevet
W0202016292 décrit un autre type de composition comprenant au moins un ester
polyaspartique, au moins un prépolymère isocyanate et un catalyseur.
De manière générale, les compositions comprenant des esters polyaspartiques
ont
des temps de vie en pot très courts et sont très peu flexibles (élongation à
la rupture
<50 %). De plus, certaines de ces compositions polyaspartiques comprennent des
solvants ou des catalyseurs, ce qui peut entrainer d'autres problèmes.
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VO 2022/254000
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Les temps de vie en pot sont généralement améliorés par:
= l'utilisation de solvant dans des compositions comprenant des esters
polyaspartiques qui permet de réduire la viscosité de la composition et sa
vitesse de réticulation,
= l'utilisation de diluants réactifs de faible viscosité généralement en
faible
quantité (<30 wt%).
L'utilisation de solvants ou de diluants réactifs en faible quantité permet de
résoudre
les problèmes de temps de vie en pot trop courts, mais ne permet pas
d'améliorer
la flexibilité d'une composition comprenant des esters polyaspartiques.
Pour résoudre ce problème particulier de flexibilité, il est souvent ajouté
aux
compositions polyaspartiques des composés prépolymères isocyanates
élastomères. Ces prépolymères isocyanates ont généralement un faible titre NCO
(< 13 %) et une haute viscosité (> 1500 mPa.$), ce qui limite leurs
possibilités
d'applications.
De ce fait, ces compositions polyaspartiques comprennent généralement
d'importantes quantités de solvant afin d'abaisser ou de maîtriser leur
viscosité et/ou
d'améliorer la durée de vie en pot. Ces solvants sont habituellement des
composés
organiques volatils (COV) ou bien des sources de tels COV.
De plus, l'ajout de catalyseurs s'avère problématique au vu de la toxicité
qu'ils
induisent que ce soit pour la santé des manipulateurs ou pour l'environnement.
II existe donc un besoin de trouver de nouvelles compositions polyaspartiques
à
base d'isocyanate sans solvant ni catalyseurs, flexibles (élongation à la
rupture >
50 %) et dont la viscosité de la partie isocyanate est faible (< 1500 mPa.$).
Ainsi, la présente invention fournit une composition de préparation d'un
revêtement
particulièrement avantageuse dans le domaine du recouvrement de sol ou de
l'éolien.
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L'invention permet d'apporter une solution aux différents problèmes liés aux
compositions de préparation de revêtement de l'état de la technique, en
particulier
les problèmes liés à la difficulté d'application lorsque la composition est
trop
visqueuse, mais également les problèmes liés à la ductilité des revêtements
lorsqu'ils ne sont pas assez flexibles.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'invention est liée à des compositions de préparation de revêtement ayant une
élongation améliorée et dont la partie isocyanate a un titre NCO supérieur à
13% et
une viscosité acceptable, c'est-à-dire inférieure à 1500 mPa.s à 25 'C. Par
propriété
d'élongation améliorée, on entend une élongation à la rupture supérieure à 50
%.
En particulier, l'invention concerne une composition de préparation de
revêtement
comprenant :
- au moins un composé ester polyaspartique (a),
- au moins un composé isocyanate (b),
- optionnellement au moins un additif (c).
L'invention concerne plus spécifiquement une composition pour la préparation
d'un
revêtement dans laquelle le composé isocyanate (b) est un mélange
d'isocyanates
comprenant :
- au moins un allophanate (b1) et
- au moins un isocyanate polyFonctionnel (b2) et dans lequel le rapport
massique (b1)/(b2) se situe entre 50/50 et 99/1.
Préférentiellement, le rapport massique (b1)/(b2) se situe entre 55/45 et
95/5.
Encore plus préférentiellement, le rapport massique (b1)/(b2) se situe entre
60/40
et 95/5.
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Le rapport molaire entre les mélanges (b) et (a) défini par le nombre de
fonctions
NCO pour (b) et le nombre de fonctions NH pour (a). Le rapport (b) sur (a) est
compris entre 0,7 et 1,3, préférentiellement 0,8 à 1,2, plus
préférentiellement 0,9 à
1,1 ou encore plus préférentiellement est égal à 1. Le nombre de fonctions NCO
du
composé (b) est égal à la somme du nombre des fonctions NCO du composé (b1)
et du composé (b2).
L'ester polyaspartique (a) a de préférence une teneur en groupement NH
comprise
entre 2 et 8 % en masse, plus préférentiellement comprise entre 3 et 7 %.
L'ester polyaspartique (a) a de préférence une viscosité allant de 500 à 4000
mPa.s.
L'ester polyaspartique (a) selon l'invention peut-être obtenu par la réaction
de
Michael d'un système comprenant une polyamine et un ester. Cet ester est
préférablement un maléate ou un fumarate ou un mélange de ceux-ci.
Selon l'invention, le terme polyamine fait référence aux composés
comprenant
au moins deux groupements amines libres primaires et/ou secondaires. Le terme
polyamine inclut également les polymères comprenant au moins deux
groupements aminés pendants et/ou terminaux.
La réaction pour préparer l'ester polyaspartique (a) peut être réalisée sans
solvant
ou en présence d'un solvant adapté. Ce solvant est préférablement un ou
plusieurs
alcools, éthers, acétates, cétones ou un mélange de ceux-ci.
Le ou les alcools utilisés comme solvants peuvent être par exemple le
méthanol,
éthanol, butylglycol et propanol.
L'acétate utilisé comme solvant est de préférence l'acétate de n-butyle.
La cétone utilisée comme solvant est de préférence le méthyle éthyle cétone
dialkane.
L'ester polyaspartique (a) est de préférence un ester polyaspartique selon la
formule
générale (I) :
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000R1
COOR
_ F - r
dans laquelle
- X représente une chaine aliphatique ou une chaine polyéther,
- Ri et R2 sont, indépendamment l'un de l'autre, un groupe organique qui
est
5 inerte
vis-à-vis d'un groupement isocyanate à pression atmosphérique
normale (environ 100 Pa) et à 100 C ou moins,
- n représente un nombre entier supérieur ou égal à 2.
De préférence, Ri et R2 sont indépendamment l'un de l'autre, un résidu alkyle
ayant
1 à 10 atomes de carbone, plus préférentiellement Ri et R2 sont indépendamment
l'un de l'autre, choisis parmi les groupements méthyles, éthyles ou butyles.
n est de préférence un nombre entier compris entre 2 et 4, plus préférablement
2.
De préférence, dans la formule générale (I), X est composé d'un ou plusieurs
des
résidus suivants : un résidu polyéther, un résidu alkyle linéaire, un résidu
alkyle
ramifié et un résidu cycloalkyle.
Dans la formule générale (I), si n = 2, l'ester polyaspartique (a) est préparé
par
réaction d'une polyamine de formule (I.a) et d'un maléate et/ou d'un fumarate
de
formule (I.b).
La polyamine de formule (I.a) est de préférence choisie parmi
l'éthylènediamine,
1,2-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, 1,3-diaminopentane, 1,6-diaminohexane,
2,5-diamino-2,5-diméthylhexane, 1,6-diaminohexane, 2,2,4-triméthy1-1,6-
diaminohexane, 2,4,4-triméthy1-1,6-diaminohexane, 1,11-diaminoundécane, 1,12-
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VO 2022/254000
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diaminododécane, 1,3-cyclohexanediamine et 1,4-cyclohexanediamine, amino-
3,3,5-triméthy1-5-aminométhylcyclohexane, 2,4-hexahyd rotoluènediami ne, 2, 6-
hexahydrotoluènediami ne, 2, 4'-diamino-dicyclohexylméthane,
4,4'-diamino-
dicyclohexylméthane, 3,3'-dialky1-4,4'-
diaminodicyclohexylméthane, 2,4,4'-
triamino-5-méthyldicyclohexylméthane, 2-méthy1-1,5-pentanediamine, 1,3-
xylènediamine et 1,4-xylènediamine; et plus préférablement choisie parmi
1,4-aminobutane, 1,6-diaminohexane, 2,2,4-triméthy1-1,6-diaminohexane, 2,4,4-
triméthy1-1,6-diaminohexane,
amino-3,3,5-triméthy1-5-aminométhylcyclohexane,
4,4'-diamino-dicyclohexylméthane, 3,3'-dialky1-4,4'-
diaminodicyclohexylméthane,
2-méthy1-1,5-pentanediamine; encore plus préférablement choisie parmi 2-méthyl-
1,5-pentanediamine, annino-3,3,5-triméthy1-5-
aminométhylcyclohexane, 2,4'-
diamino-dicyclohexylnnéthane, 4,4'-diamino-dicyclohexylméthane et 3,3'-dialky1-
4,4'-diaminodicyclohexylméthane, polyétherpolyamine de fonctionnalité 2 et de
masse molaire moyenne en nombre (Mn) inférieure à 1000 g/mol.
Le maléate et/ou le fumarate de formule (I.b) sont de préférence choisis parmi
le
maléate de diméthyle, maléate de diéthyle, maléate de dibutyle, fumarate de
diméthyle, fumarate de diéthyle et fumarate de dibutyle.
Le rapport molaire entre le maléate et/ou le fumarate (I.b) et la polyamine
(la) est
de préférence de 2:1.
Le rapport molaire entre les doubles liaisons oléfiniques du maléate et/ou du
fumarate (I.b) et les groupes amines primaires de la polyamine (I.a) est de
préférence de 1:1.
Le produit obtenu à partir de la réaction entre (I.a) et (I.b) est de
préférence purifié
par distillation afin d'obtenir l'ester polyaspartique (a).
Les composants de la réaction (I.a) et (I.b) peuvent comprendre ou non un
solvant,
et comprennent de préférence un solvant.
Le solvant est de préférence un ou plusieurs des solvants suivants : méthanol,
éthanol, propanol et/ou dioxane.
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Le ou les esters polyaspartiques (a) de formule générale (I) sont un ou des
esters
polyaspartiques ou un mélange d'esters polyaspartiques:
- de formule générale (II) et/ou,
R ' OR
- de formule générale (III) et/ou
F10-j-L -)L C F1
F2 OF,
0
HI
- de formule générale (IV) et/ou
R OF
R2 cl.r Or.
0
IN
- de formule générale (V)
0
R2
oF
C
R y _ I 0F1
0
dans lesquelles les groupements Ri et R2 sont indépendamment l'un de l'autre
un
groupement alkyle en Ci-Cio et u est un nombre entier compris entre 1 et 10.
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Préférentiellement, u est un nombre entier compris entre 2 et 6, encore plus
préférentiellement, u est un nombre entier compris entre 2 et 4.
De préférence, dans les formules générales (II), (III), (IV) et (V), les
groupements
Ri et R2 sont, indépendamment l'un de l'autre, un ou plusieurs méthyles,
éthyles ou
butyles, de préférence, Ri et R2 sont des groupements éthyles.
L'ester polyaspartique (a) est plus préférablement choisi parmi les composés
réagissant avec les isocyanates décris dans les brevets US512617, US523674,
US5489704, US5243012, US5736604, US6458293, US6833424, US7169876 ou
US2006/0247371.
L'ester polyaspartique (a) est encore plus préférablement choisi parmi la N,
N'-
(méthylènedicyclohexane-4,1-diy1)bis-DL-aspartate de tétraéthyle, N, N'-(
méthylènebis(2-méthyl-cyclohexane-4,1-diy1)bis-DL-aspartate de tétraéthyle ou
N,
N'-(2-méthylpentane)bis-DL-aspartate de tétraéthyle
Selon l'invention, l'allophanate (b1) est de fonctionnalité NCO égale à 2,1
0,3 ou
préférentiellement, 2,1 0,2 ou préférentiellement 2,1 0,1 et est de
formule
générale (VI)
.. )-1-.... ...
dans laquelle
- R3 et R4, pouvant être identiques ou différents, représentent un groupe
hydrocarboné comprenant au moins une fonction choisie parmi une fonction
isocyanate, carbamate, urée, biuret uretinedione, acylurée, isocyanurate,
isocyanate bloquée, allophanate,
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- R5 représente le reste d'une molécule comprenant une fonction OH après
réaction de cette fonction OH avec une fonction isocyanate et dont la molécule
avec le groupement OH peut comprendre également une fonction éther ou
polyéther et choisi parmi un silanol, un monoalcool aliphatique à chaîne
linéaire
en C12-C20, un monoalcool aliphatique à chaîne ramifiée en C12-C20, un diol à
chaîne linéaire en C2-C40 ou un diol à chaîne ramifiée en C3-C40 dont au moins
un des groupements hydroxyles est substitué et qui est de formule générale
(VII) :
[O-CH(1"
VI
dans laquelle Ti représente un groupe alkyle linéaire en Cl-C20, un groupe
alkyle
ramifié en Ci-C20, un groupement de formule T3-CO-CH3 dans laquelle T3
représente un groupe alkyle linéaire en C1-020 ou un groupe alkyle ramifié en
Cl-
020, T2 représente un hydrogène ou un groupe alkyle, de préférence un groupe
alkyle en Ci-Cs ou un groupement éther de formule -CH20T4 dans laquelle T4
représente une chaîne hydrocarbonée, notamment une chaîne polyalkylène ou une
chaîne polyoxyalkylène ou une chaîne polyoxyéthylène; m représente un nombre
entier allant de 1 à 50.
Par fonction isocyanate bloquée, on entend toute fonction isocyanate ayant
réagi
avec un agent de blocage de fonction isocyanate. Les différentes réactions de
blocage sont réversibles et les conditions de déblocage sont connues de
l'homme
du métier.
De préférence, T4 représente une chaîne polyalkylène ou une chaîne
polyoxyalkylène ou une chaîne polyoxyéthylène.
De préférence, l'allophanate (b1) est un composé de formule générale (VI) dans
laquelle R3 et R4, pouvant être identiques ou différents, représentent un
groupe
comprenant au moins une fonction choisie parmi une fonction isocyanate,
carbamate, urée, biuret uretinedione, acylurée, isocyanurate, isocyanate
bloquée,
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VO 2022/254000
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allophanate et choisi parmi un groupe hydrocarboné aliphatique,
cycloaliphatique,
hétérocyclique ou aromatique. De préférence R3 et R4 peut être identiques ou
différents et représentent un groupe hydrocarboné aliphatique comprenant au
moins une fonction choisie parmi une fonction isocyanate, carbamate, urée,
biuret
5 uretinedione, acylurée, isocyanurate, isocyanate bloquée, allophanate.
Par fonction isocyanate bloquée, on entend toute fonction isocyanate ayant
réagi
avec un agent de blocage de fonction isocyanate. Les différentes réactions de
blocage sont réversibles et les conditions de déblocage sont connues de
l'homme
10 du métier.
Selon l'invention, l'allophanate (b1) peut être un homo-allophanate, R3 et R4
étant
identiques, ou bien l'allophanate (b1) peut être un allophanate mixte, R3 et
R4 étant
différents.
Selon l'invention, la composition de revêtement peut comprendre un mélange de
différents allophanates (b1) de formule générale (VI).
Le mélange d'allophanates (b1) peut comprendre au moins 25% en masse,
avantageusement au moins 33% en masse, de préférence au moins 50% en masse
d'au moins un monoallophanate.
Le mélange d'allophanates (b1) peut également comprendre au moins un
allophanate choisi parmi un bis-allophanate, un tris-allophanate, un ou
plusieurs
oligomères d'allophanates, ainsi que de manière minoritaire, du carbamate
d'isocyanate issu de la réaction des composés de formule RiNCO et d'alcool de
formule R5OH ou du carbamate d'isocyanate issu de la réaction des composés de
formule R3NCO et d'alcool de formule R5OH ou du mélange de carbamates
d'isocyanates issu de la réaction des composés de formule RaNCO et de formule
R3NCO et d'alcool de formule R5OH.
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Selon l'invention, le composé (b2) est un isocyanate polyfonctionnel, de
préférence au moins un isocyanate polyfonctionnel de formule générale (VIII):
dans laquelle
- Ro, R7 et R8 représentent indépendamment les uns des autres un
groupement hydrocarboné ou un groupement hétérocarboné aliphatique,
cycloaliphatique, hétérocyclique ou aromatique, comprenant au moins une
fonction choisie parmi une fonction isocyanate, carbamate, urée, biuret,
uretinedione, acylurée, isocyanurate, isocyanate bloquée, allophanate,
- p représente un nombre entier choisi parmi 0, 1 ou 2;
- Y représente un groupement choisi parmi un groupe isocyanurate de
formule
(Yi), un groupe imino oxadiazine dione de formule (Y2), un groupe oxadiazine
trione de formule (Y3), un groupement biuret de formule (Y4) ou un
groupement de formule (Y5):
r
h0 N
Å
.0 '
I
H
Y,
dans lesquelles
- Rg représente indépendamment un atome d'hydrogène, un groupe
hydrocarboné, un groupe hydrocarboné en Ci-C2o, un groupe hétérocarboné
comprenant au moins un hétéroatome choisi parmi 0, N, S, Si, un groupe
hétérocarboné en Ci-C20 comprenant au moins un hétéroatome choisi parmi
0, N, S, Si;
- q représente un nombre entier choisi parmi 3 ou 4;
- Rio représente un groupement choisi parmi un groupe hydrocarboné, un
groupement alcoyle, un groupement hétérocarboné, un groupement
hétérocarboné aliphatique, cycloaliphatique, hétérocyclique ou aromatique,
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VO 2022/254000
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comprenant une fonction choisie parmi une fonction isocyanate, carbamate,
urée, biuret, uretinedione, acylurée, isocyanurate, isocyanate bloquée,
allophanate, un groupement dérivé du pentaérythritol, un groupement dérivé
du triméthylolpropane.
Préférentiellement Y dans la formule générale (VIII) est un groupe
isocyanurate (Y1)
et/ou biuret (Y4).
En particulier, l'isocyanate polyfonctionnel (b2) peut être :
- un polyisocyanate isocyanurate (Yi) issu d'une réaction de tricondensation
ou
- un polyisocyanate (Y4) comprenant entre 1 et 99 `3/0 en poids de biuret,
préférentiellement entre 2 et 75 ''/0 en poids de biuret ou
- un polyisocyanate isocyanurate (Yi) issu d'une réaction de
tricondensation et
un polyisocyanate (Y4) comprenant entre 1 et 99 % en poids de biuret ou
préférentiellement entre 2 et 75 % en poids de biuret.
Plus préférentiellement, l'isocyanate polyfonctionnel (b2) un groupement
comprenant au moins un isocyanurate et/ou un biuret dans lesquels les
groupements sont obtenus à partir de l'oligomérisation des composés suivants :
hexaméthylène diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI), bis(4,4'-
isocyanatocyclohexyl)méthane, 1,4-cyclohexylène d
iisocyanate, 1,3-
bis(isocyanatométhyl)benzène (XDI), 1,3bis(2-isocyanatoprop-2-yI)-benzène,
1,4bis(2-isocyanatoprop-2-yI)-benzène (TMXDI), norbornane diisocyanate (NBDI),
hydro-xylylène diisocyanate (1-16XDI), 1,4-cyclohexyl diisocyanate (1-16PPD1),
1,5-
pentane diisocyanate (PDI) et/ou dicyclohexylméthane diisocyanate.
L'additif (c) est préférablement choisi parmi : un agent mouillant, un
dispersant, un
agent matifiant, un agent anti-moussant, un épaississant, un tamis
moléculaire, un
élastomère, un pigment, un agent de surfaçage et un agent de coalescence.
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La quantité d'additifs (c) ajoutée peut varier dans des proportions connues de
l'homme du métier.
L'invention concerne aussi un procédé de préparation d'une composition
comprenant les étapes suivantes :
1. préparation d'au moins un ester polyaspartique (a),
2. préparation d'au moins un composé isocyanate (b),
3. optionnellement la préparation d'au moins un additif (c),
4. mélange des préparations obtenues aux étapes 1 et 2 et optionnellement 3.
En particulier, le procédé de préparation d'une composition comprenant les
étapes
suivantes :
1. préparation d'au moins un ester polyaspartique (a),
2. préparation d'au moins un composé isocyanate (b1) et d'au moins un
composé isocyanate (b2),
3. optionnellement préparation d'au moins un additif (c),
4. mélange des préparations obtenues aux étapes 1 et 2 et optionnellement 3.
Préférentiellement, les composés (b1) et (b2) sont préalablement mélangés
entre
eux avant d'être mélangés avec les autres composés (a) et optionnellement les
composés (c).
Préférentiellement, la préparation du composé (a) est mélangée préalablement
avec la préparation du ou des additifs (c) avant d'être mélangée avec les
composés isocyanates (b1) et (b2).
Les différentes préparations des composés (a), (b) et optionnellement (c) ou
(a),
(b1), (b2) et optionnellement (c) peuvent être réalisées dans n'importe quel
ordre.
Un autre objet de l'invention est l'utilisation d'une composition en tant que
revêtement adhésif ou en tant que revêtement de protection d'un substrat ou
d'un
substrat revêtu.
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Un autre objet de l'invention est un revêtement adhésif ou un revêtement de
protection de substrat ou de substrat revêtu comprenant une composition.
Préférentiellement, le substrat ou le substrat revêtu selon l'invention est un
sol, un
toit, une membrane d'étanchéité, un mat d'éolienne, une aile d'aéronef, une
pale
de rotor, une pale d'hélice ou une aube de turbine.
EXEMPLES
Matériels :
Le produit Feiyang F420 est une résine de type ester d'acide polyaspartique,
constituée de cycles aliphatiques substitués par des amines secondaires. Cette
résine est similaire aux résines Desmophen NH-1420 et au Teraspartic 277.
Caractéristiques Feiyang F420:
= Equivalent amine (g/mol) : 277
= Viscosité dynamique à 25 C: 1000-1500 mPa.s
= Densité : 1.06
Le produit Feiyang F520 est une résine de type ester d'acide polyaspartique,
constituée de cycles aliphatiques substitués par des amines secondaires. Cette
résine est similaire aux résines Desmophen NH-1520 et au Teraspartic 292.
Caractéristiques Feiyang F520:
= Equivalent amine (g/mol) : 290
= Viscosité dynamique à 25 C : 1200-1500 mPa.s
= Densité : 1.06
Le Tolonate HDT est un polyisocyanate de type isocyanurate préparé à partir
d'hexaméthylènediisocyanate.
Caractéristiques Tolonate HDT :
= Fonctionnalité NCO : 21,5 ¨ 22,5 %,
= Viscosité dynamique (à 25 C) : 2000 - 2800 mPa.s,
= Densité (à 25 C) : 1,16
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Le Tolonate HDT-LV est un polyisocyanate de type isocyanurate préparé à partir
d'hexaméthylènediisocyanate.
Caractéristiques Tolonate HDT-LV :
= Fonctionnalité NCO: 22 - 24 %,
5 = Viscosité dynamique (à 25 C) : 900 - 1500 mPa.s,
= Densité (à 25 C) : 1,16
Le Tolonate HDB est un polyisocyanate de type biuret préparé à partir
d'hexaméthylènediisocyanate.
Caractéristiques Tolonate HDB :
10 = Fonctionnalité NCO: 21 - 23 %,
= Viscosité dynamique (à 25 C) : 7000 - 11000 mPa.s,
= Densité (à 25 C) : 1,12
Le Tolonate HDB-LV est un polyisocyanate de type biuret préparé à partir
d'hexaméthylènediisocyanate.
15 Caractéristiques Tolonate HDB-LV :
= Fonctionnalité NCO : 22,5 ¨ 24,5 %,
= Viscosité dynamique (à 25 C) : 1500 - 2500 mPa.s,
= Densité (à 25 C) : 1,12
Le HDT Dimère est un polyisocyanate de type isocyanurate préparé à partir
d'hexaméthylènediisocyanate.
= Fonctionnalité NCO : 22 ¨ 24 %,
= Viscosité dynamique (à 25 C) : 450-750 mPa.s,
= Densité (à 25 C) : 1,13
Le Tolonate X-FLO 100 est un polyisocyanate de type allophanate et préparé à
partir d'hexaméthylènediisocyanate.
Caractéristiques Tolonate X-FLO 100:
= Fonctionnalité NCO: 11,3 ¨ 13.3 %,
= Viscosité dynamique (à 25 'G) : 60-220 mPa.s,
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= Densité (à 25 C) : 1,04
Le Silosiv A3 est un additif servant de tamis moléculaire.
Le Tego Airex 944 est un additif servant d'agent anti-mousse.
Le BYK 378 est un additif servant d'agent de surface.
Tous les additifs, polyisocyanates et résines utilisés dans les exemples sont
des
produits commercialement disponibles.
Exemple 1: Préparation compositions (A)
Afin de préparer les compositions (A), les différents produits sont pesés
selon les
proportions indiquées dans le Tableau 1, puis mélangés à l'aide d'un
Speedmixer
jusqu'à homogénéisation du mélange.
Le tableau 1 décrit les proportions de chaque résine polyaspartique et additif
en
fonction de chaque composition A.
Tableau 1
Al A2
Compositions (A)
(% massique) (% massique)
Feiyang F420 95,6 66,9
Feiyang F520 0 28,7
Silosiv A3 1,9 1,9
Tego Airex 944 1,8 1,8
BYK 378 0,7 0,7
Exemple 2: Préparation compositions de polyisocyanates (B)
Afin de réaliser les compositions (B), les mélanges sont préparés selon les
proportions décrites dans le Tableau 2. Les mélanges polyisocyanates (B) sont
ensuite homogénéisés durant au moins une nuit sur un roule-pot.
Le titre NCO est mesuré par titration des fonctions -NCO de chaque composé à
l'aide d'un dosage en retour de la dibutylamine par une solution d'acide
chlorhydrique.
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La viscosité est mesurée à 25 C à l'aide d'un viscosimètre Anto-Paar à
géométrie
cône-plan ayant un angle de 2 . Le taux de cisaillement lors de la mesure
varie de
0,1 à 100 s-1 avec une montée et une descente du taux de cisaillement.
Une viscosité faible sera définie par une viscosité inférieure à 1500 mPa.s et
un titre
NCO suffisant est défini par une valeur supérieure à 13 %.
Le Tableau 2 présente les proportions de polyisocyanates, la viscosité et le
titre
NCO en fonction de chaque composition B.
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Tableau 2
HDT-
Titre
Compositions HDT HDT- HDB HDB- Dimère X Flo
Viscosité à NCO
(B) (%) LV (%) (%) LV (%) 100 (%) 25 C
(mPa.$)
(%)
(%)
B1 15 85
170 13,8
B14 25 75
233 14.7
B2 40 60
365 16,2
B3 (comp.) 100 0
2400 22,0
B4 15 85
234 13,9
B15 25 75
211 15
B5 40 60
323 16,6
B6 (comp.) 100 0
1200 23,0
B7 15 85
190 13,8
B8 25 75
260 14,7
B9 40 60
460 16,2
B10 (comp.) 100 0
9000 22,0
B11 15 85
221 13,9
B16 25 75
254 15,1
B12 40 60
393 16,6
B13 (comp.) 100 0
2000 23,0
B17 15 85
164 13,9
B18 25 75
179 15,0
B19 40 60
228 16,6
B20 (comp.) 100 0
600 23,0
Comme précisé dans le Tableau 2, les compositions B3, B6, B10, B13 et B20
comprennent 100% de chaque isocyanates. Ce sont des exemples comparatifs
(comp.).
Les résultats montrent une diminution de la viscosité avec la croissance de la
quantité de Tolonate X-FLO 100 dans la composition (B) utilisée. L'utilisation
d'une
proportion de Tolonate X-FLO 100 supérieure ou égale à 60 % permet d'obtenir
des
compositions (B) dont la viscosité est inférieure à 1500 mPa.s à 25 C et avec
un
titre NCO supérieur à 13 %.
Les exemples comparatifs, bien qu'ayant un titre NCO supérieure à 13%, ont
quant
à eux une viscosité supérieure à 1500 mPa.s à part l'exemple B6.
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Exemple 3: Élongation des compositions
L'élongation est mesurée sur des revêtements issus du mélange entre les
compositions (A) et les polyisocyanates (B) décrits dans les exemples 1 et 2.
Ce
mélange est réalisé à l'aide d'un Speedmixer afin d'assurer une bonne
homogénéité, les formulations ainsi obtenues sont ensuite réticulées durant 7
jours
dans une enceinte régulée à 23 C et 50 % d'humidité. Le rapport de mélange
entre
les compositions (A) et (B) est défini par un rapport NCO/NH qui est
équimolaire,
soit constant et égal à 1. Les fonctionnalités NH étant présentes dans les
compositions (A) et les fonctionnalités NCO étant présentes dans les
polyisocyanates (B).
Les mesures d'élongations sont réalisées à l'aide d'une machine de traction
(MTS)
sur des éprouvettes de format standardisé (spécimen type 5A de la norme ISO
527-
2) dont l'épaisseur se situe entre 1 et 2mm. La vitesse de traction est fixée
à 10
mm/min.
L'élongation à la rupture correspond à la valeur d'élongation atteinte lors de
la
rupture de l'éprouvette. On considère que l'échantillon possède des propriétés
de
flexibilité améliorée à partir d'une élongation à la rupture supérieure à 50
%.
Le Tableau 3 présente les résultats d'élongation à la rupture pour les
différentes
compositions A et B.
Tableau 3
Compositions Compositions Élongation
(A) (B) (%)
B1 145
B2 110
Al B3 (connp.) <20
B4 389
B5 55
B6 (comp.) <20
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VO 2022/254000
PCT/EP2022/065174
B7 401
B8 230
B9 81
B10 (comp.)
B11 470
B12 69
B13 (comp.) <20
B14 221
B15 237
B16 228
B17 108
B18 264
B19 543
B20 (comp.) <20
B1 642
B2 219
B3 (camp.) <20
B4 777
B5 188
B6 (comp.) <20
B7 600
B8 405
B9 230
A2 B10 (comp.) -
B11 647
B12 162
B13 (comp.) <20
B14 484
B15 490
B16 450
B17 258
B18 532
B19 730
B20 (comp.) <20
Comme précisé dans le Tableau 3, les compositions comprenant les mélanges
polyisocyanates B3, B6, B10, B13 et B20 sont des exemples comparatifs (comp.).
5
Ces exemples comparatifs se démarquent par leur faible flexibilité
(élongation à la
rupture largement inférieure à 50 %). L'exemple B6 qui avait pourtant une
viscosité
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faible ne permet cependant pas d'obtenir une élongation à la rupture
suffisante (>
50 'Yo). Les mesures d'élongations dans les mélanges contenant la composition
B10
n'ont pas pu être réalisées due à la viscosité du mélange trop élevée pour
être
appliquée convenablement.
A partir d'une proportion massique de Tolonate X-FLO 100 dans la composition
(B)
supérieure ou égale à 60 %, la composition a une flexibilité améliorée.
L'effet est
d'autant plus marqué avec l'utilisation de mélange contenant la composition
(A2).
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