Brevet FR2112285A1 — publié le 19720616

La présente invention concerne 11 inhibition de la cristallisation de résines époxy liquides. On réalise cette inhibition en combinant à la résine époxy liquide une quantité faible mais efficace de 2-amino-2-éthyl-1 ,3-propanediol» 5 On sait que les résines époxy liquides actuelles ont tendan ce à cristalliser lorsqu'on les conserve aux températures ambiances. Cette tendance augmente lorsqu'on les conserve à des températures variables et lorsqu'on introduit des solvants, des diluants actifs et des charges. Récemment, les émulsions aqueuses 10 de résines époxy ont trouvé de nombreuses utilisations. L'introduction d'eau dans les résines épcxy liquides augmente considérablement la tendance à la cristallisation et les inhibiteurs connus à ce jour ne sont pas suffisamment efficaces en particulier dans les systèmes aqueux•-15 Le problème de la cristallisation des éthers diglycidyliques du bisphénol A est connu. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique J° 3.051«681 décrit l'utilisation d'un éther polyglycidylique d'une résine novolaque contenant de 2 à 5 groupes hydroxyles phénoliques inhibiteurs de la cristallisation. Ce procédé a l'in-20 convénient de nécessiter des quantités relativement importantes d'inhibiteur. On a continué de chercher des inhibiteurs plus efficaces de la cristallisation, et par exemple le brevet des Etats-Unis d'Amérique IT° 3.4-77.981 décrit l'utilisation de tris (hydroxyinéthyl) aiainométhane comme inhibiteur de la cristal-25 lisation. Cet inhibiteur présente l'inconvénient de noircir la résine époxy en particulier en cas de surchauffe lors du mélange de la résine époxy liquide et de l'inhibiteur» L'inhibiteur de l'invention constitue un inhibiteur de la cristallisation des résines époxy plus efficace que les additifs 30 actuellement utilisés et réalisant- la stabilisation d'émulsions aqueuses de résine époxy vis-à-vis de la cristallisation. Cet inhibiteur est plus efficace dans les formulations de peintures époxy que les stabilisants couramment utilisés. De plus, il est facile de mélanger l'inhibiteur aux résines époxy liquides» 35 L'utilisation s'applique aux résines époxy liquides dont les plus courantes sont les éthers pclyglycidyliques de polyphénols, tels que l'éther diglycidyligue de 2,2-bis p-hydroxyphénylpropane, (bisphénol A), qui a la formule développée théorique suivante : 71 34760 2 2112285 0 T\GE5/~\ 0H 7~\ /°\ ELjC—bïï -GHp-O-^ /^Cy ^X-Q-GHp-GH-CH 0 ) n-(^-Ç -(^OGH^GH-GH^ CH. CH-. 9 0 dans laquelle n est compris entre 0 et un nombre entier voisin de 5 2. De façon générale, n n'est pas supérieur à 1. Cependant, on peut utiliser d'autres types de résines époxy. L'invention s'applique également à des produits réactionnels d'autres polyphénols et d'halohydrines polyfonctionnelles. Des exemples caractéristiques de polyphénols convenant à la préparation de ces résines sont le 10 résorcinol et divers bisphénols résultant de la condensation du phénol et d'aldéhydes et de cétones tels que le formaldéhyde, l'acétaldéhyde, la méthyléthylcétone et similaires. D'autres types de résines époxy qu'on peut utiliser et qui existent dans le commerce sont les éthers polyglycidyliques de 15 tétraphénols comportant deux groupes hydroxy aryliques à chaque extrémité de la chaîne aliphatique. On obtient ces éthers polyglycidyliques en faisant réagir les tétraphénols avec des halohydrines polyfonctionnelles telles que 1 ' épichlorhydrine. Les tétraphénols utilisés pour préparer les éthers polyglycidyliques 20 sont des composés connus qu'on obtient facilement en condensant le dialdéhyde approprié au phénol désiré. Des exemples de tétraphénols convenant à la préparation de ces résines époxy sont des otik) ,i^-tétrakis(hydroxyphényl)alcanes, tels que le 1,1,2,2-tétra-kis(hydroxyphényl)éthane, le l,l,4,4-tétrakis(hydroxyphényl)"buta-25 ne, le 1,1,4,4-tétrakis(hydroxyphényl)-2-éthylbutane et similaires. La résine époxy obtenue par réaction de 1 ' épichlorhydrine et du tétraphénol cori-espond à la formule développée théorique suivante; 0 0 H2C-CHCH20 / \ / \ 0CH2CH-CE2 3° H2C-CHGHo0 -/ y Y y°CH„CH-CH0 v - \_y Vy v dans laquelle H représente une chaîne hydrocarbonée aliphatique tétravalente comportant de 2 à 10, et de préférence de 2 à 6 atomes de carbone. 35 j2n général, les résines époxy correspondant à l'invention 71 34760 3 2112285 ont des groupes époxy terminaux et sont liquides à la température ambiante c'est-à-dire au voisinage de 25°C. De plus, on peut caractériser les résines époxy par leur é-quivalent époxy, qui est le quotient du poids moléculaire moyen 5 de la résine par le nombre moyen de radicaux époxy par molécule, ou par le nombre d'équivalents grammes d'époxy divisé par le nombre de groupes époxy ou par l'équivalent gramme de 1'époxyde.Les résines liquides les plus courantes telles que 1'éther diglycidy-lique du bisphénol A ont des équivalents époxy d'environ 140 à 10 300. On utilise l'inhibiteur en petite quantité, correspondant généralement de 0,02 à environ 3, et mieux de 0,0$ à environ 1 partie pour 100 parties de résine. Cette quantité suffit pour empêcher la cristallisation des résines époxy aux températures am-15 biantes, mais ne change pas de façon importante le rapport du poids de la résine époxy au nombre de groupes époxy ni les propriétés physiques des résines après durcissement. De préférence, avec les éthers diglycidyliques du bisphénol A, la concentration est d'environ 0,8 partie pour 100 parties de résine.. 20 Le mode préférentiel de mélange de l'inhibiteur à la résine époxy liquide consiste à chauffer la résine époxy liquide au voisinage de 125°C avant d'ajouter l'inhibiteur. L'inhibiteur qui est liquide se mélange facilement à la résine époxy liquide. Dans certains cas, le mélange initial peut être trouble mais il se 25 clarifie lors de l'addition de l'inhibiteur ou rapidement après chauffage à température élevée, par exemple en environ 5 minutes à 125°C. L'inhibiteur n'a pas d'effet sur la couleur de la résine époxy, même en cas de surchauffe, qu'il soit dû à une durée de chauffage trop prolongée ou à une température trop élevée telle 30 que 160°C. Comme indiqué, l'inhibiteur empêche la cristallisation des mélanges de résines époxy avec l'eau, le." diluants réactifs, les solvants et les charges qui tendent à augmenter les problèmes de cristallisation, en particulier lorsqu'on soumet les mélanges à 35 des variations de température. On entend par diluants réactifs des diluants tels que des monoépoxydes qu'on introduit souvent pour modifier les propriétés des résines époxy durcies. Ces diluants qu'on ajoute couramment aux éthers diglycidyliques du bisphénol A sont des monoépoxydes tels que 1* éther butylglycidyli-40 que, 1'éther phénylglycidylique, 1'éther crésylglycidylique, 71 34760 4 2112285 l'éther allylglycidylique et le Y -butyraloctane. Un des diluants réactifs le plus couramment utilisé est l'"Epoxide 8" fourni par "Procter and Gamble" qui est un mélange de monoépoxydes hydrocarbonés aliphatiques (éthers monoglycidyliques) dans lequel le 5 ■ groupe hydrocarboné contient de 12 à 14 atomes de carbone. Des exemples de solvants organiques, ne réagissant généralement pas avec la résine époxy, qu'on peut utiliser pour préparer les résines époxy et qui tendent à provoquer une cristallisation sont : des hydrocarbures aromatiques inférieurs tels que le benzène, le 10 toluène et le xylène ; des cétones aliphatiques. et cycloaliphati-ques inférieures telles que l'acétone, la méthyléthylcétone, la diisobutylcétone, la cyclohexanone et la méthylcyclohexanone ; et des esters aliphatiques d'acides monocarboxyliques inférieurs tels que l'acétate d'éthyle, l'acétate d'isopropyle, l'acétate de 15 butyle et similaires. Des exemples de charges provoquant la cristallisation sont le talc, la silice, l'alumine, le dioxyde de titane et le carbonate de calcium» L'invention est illustrée par les exemples suivants dans lesquels on utilise à titre d'exemple une des résines époxy les 20 plus courantes». EXEMPLE : On chauffe à 125°C une résine époxy liquide qui est 1'éther diglycidylique 2,2-bis(p-hydroxyphényl)propane ayant un équivalent époxy d'environ 190, et on ajoute en agitant à la main 0,08 25 partie en poids pour 100 parties d'époxy de 2-amino-2-éthyl-1,3-propanediol (AEPD). Au départ, le mélange est trouble mais il se clarifie par addition de l'inhibiteur. On maintient le mélange à 125°C pendant 5 minutes sans qu'il y ait de modification de la coloration» 30 Pour étudier la cristallisation, on prépare des échantil lons avec un diluant réactif et de l'eau (émulsion à 50 % de solides). On utilise des échantillons de 100 g ainsi que des échantillons témoins ne contenant pas d'inhibiteur et des échantillons comparatifs contenant un inhibiteur classique qui est le 35 tris(hydroxyméthyl)aminométhane (TEAM) « On prépare les échantillons contenant le diluant réactif en mélangeant 85 parties de la résine époxy à 15 parties du diluant réactif (Epoxide 8). On ajoute également 5 parties de monôlaura-te de polyoxyéthylène sorbitane (Tween 20). 40 On prépare des émulsions à 50 % de matières solides dans 71 34760 5 2112285 l'eau en mélangeant des parties éjales d« x'ésine époxy (avec le diluant) et d'eau. Pour raccourcir ou accélérer les durées de cristallisation lors des essais, on ensemence les échantillons avec des cristaux 5 d'éther diglyciaylique du bisrhénol À pur. Dans les essais de cristallisation on i'ait passer de façon cyclique les échantillons entre la température a: .bi^ite (environ 25°C) et 4°C. Un exemple caractéristique de cycle est le suivant: (a) à 3 h 30 minutes de l'après-midi on place les échantillons 10 dans un réfrigérateur à 4°C. (h) à 8 h 00 minute du natin en le;- sert du réfrigérateur et on les laisse revenir à la température ordinaire (25 °C)o (c) à 3 h 30 minutes de l'après-midi on replace les échantillons dans le réfrigérateur. 15 On étudie la cristallisation de chaque échantillon lorsqu'il atteint la température ambiante après avoir été retiré du réfrigérateur. Si on observe des cristaux, quelle que soit leur quantité, on indique que le résultat est négatif et on note le délai d'apparition de la cristallisation.-20 Les résultats des essais sont regroupés ci-dessous : A. Echantillons de résine époxy contenant un diluant : (1) Sans inhibiteur - cristallisé en 4 à 6 semaines. (2) Avec du THAM comme inhibiteur (0,08 partie pour 100 parties de résine) - début d'une légère cristallisation à la 25 13ème semaine» (3) Avec de l'AEPD comme inhibiteur (0,08 partie pour 100 parties de résine) - pas de cristallisation après 13 semaines et poursuite de l'essai» . B. Echantillons constitués d'une émulsion à 30 % de matières so-30 lides : (1) 3ans inhibiteur - cristallisation en 3 à 12 jours. (2) Avec du THAM comme inhibiteur (0,08 partie pour 100 parties de résine) - cristallisation en deux semaines» (3) Avec de l'AEPD comme inhibiteur (0,08 partie pour 100 35 parties de résine) - cristallisation en 3,5 semaines. A une concentration de l'AEPD de 0,8 partie pour 100 parties de résine la cristallisation est inhibée pendant 7 semaines» 71 34760 6 2112285 REVENDICATIONS 1. Composition de résine époxy dont on a inhibé la cristallisation, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'une résine époxy liquide et d'une petite quantité de 2-amino-2-éthyl-1,3- 5 propanediol suffisante pour inhiber la cristallisation. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que la résine époxy liquide est un éther polyglycidylique d'un polyphénol. 3. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce 10 que ladite résine époxy liquide est 1'éther diglycidylique du 2,2-bis (p-hydr oxyphényl )propane« 4. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit 2-amino-2-éthyl-1,3-pi'opanediol est présent à une concentration d'environ 0,02 à 3,0 parties en poids poiir 100 parties 15 de ladite résine époxy liquide» 5. Composition de résine époxy dont on^a inhibé la cristallisation, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'une émul-sion d'une résine époxy liquide dans l'eau et d'environ 0,02 à 3,0 parties en poids de 2-amino-2-éthyl-1,3-propanediola 20 6. Composition selon la revendication 5» caractérisée en ce que ladite émulsion est constituée d'environ 50 % en poids de ladite résine époxy liquide dans l'eau» 7. Composition selon la revendication 5? caractérisée en ce que ladite résine époxy liquide est un éther polyglycidylique 25 d'un polyphénol» 8. Composition selon la revendication 5) caractérisée en ce que ladite résine époxy est 1'éther diglycidylique du 2,2-bis(p-hydr oxyphényl) propane • 9. Composition de résine époxy dont on a inhibé la cristal-30 lisation, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'une résine époxy liquide, d'un diluant réactif et d'environ 0,02 à 3 parties en poids de 2-amino-2-éthyl-1,3-propanediol pour 100 parties de ladite résine époxy liquide» 10. Composition selon la revendication 9, caractérisée en ce 35 que ladite résine époxy est un éther polyglycidylique d'un polyphénol. 11. Composition selon la revendication 9» caractérisée en ce que ladite résine époxy liquide est 1'éther diglycidylique du 2,2-bis (p-hydr oxyphényl )pr opane »