Brevet FR3128467A1 — publié le 20230428

L’invention concerne une composition adhésive comprenant au moins un polymère silylé (A) comprenant au moins un, de préférence au moins deux groupements de formule (I) : -Si(R 4 ) p (OR 5 ) 3-p dans laquelle : chaque R 4 représente indépendamment un radical alkyl linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 4 atomes de carbone ; chaque R 5 représente indépendamment un radical alkyl linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 10 atomes de carbone et comprenant optionnellement un ou plusieurs hétéroatomes choisis parmi l’oxygène et l’azote, ou deux groupements OR 5 sont engagés dans un même cycle comprenant de 2 à 8 atomes de carbone ; p est un nombre entier égal à 0, 1 ou 2 ; et au moins un catalyseur (B) de formule (V) : B(OH)R’R’’ dans laquelle : R’ représente un groupement aryle substitué ou non ; et R’’ est choisi parmi un groupement OH, et un groupement aryle substitué ou non. L’invention concerne également l’utilisation de ladite composition comme adhésif, ou comme revêtement, un article comprenant au moins une couche obtenue par réticulation de ladite composition ainsi qu’un procédé de préparation dudit article. Enfin, l’invention concerne l’utilisation du composé de formule (V) pour catalyser la réticulation d’un polymère silylé (A) de formule (I). Figure pour l’abrégé : Pas de figure. Composition adhésive à base de polymère silylé réticulable Domaine de l’invention La présente invention concerne une composition adhésive comprenant un polymère silylé et un catalyseur ainsi que l’utilisation de cette composition comme adhésif ou revêtement. La présente invention concerne également un article comprenant une couche obtenue par réticulation de ladite composition et un procédé de préparation dudit article. Arrière-plan technique Les polymères silylés peuvent être utilisés dans différents types d'applications, par exemple dans des compositions adhésives utilisables pour tous types de collage tel que Ie collage de revêtements de surface, ou encore utilisables pour former une membrane d'étanchéité ou encore pour préparer des articles auto-adhésifs. Les polymères silylés peuvent être réticulés même à température ambiante par réaction du groupement silylé réactif avec l'humidité de l'air. Afin d'accélérer la réticulation du polymère silylé, il est possible d'ajouter au polymère silylé un catalyseur de réticulation. Généralement, Ie catalyseur de réticulation utilisé dans des compositions adhésives à base de polymères silylés est un catalyseur à base d'étain, tel que Ie dilaurate de dibutylétain (DBTDL), Ie diacétate de dibutylétain, Ie bis(acétylacétonate) de dibutylétain ou encore Ie dioctylétain. Cependant, la toxicité de ces catalyseurs à base d'étain est de plus en plus mise en avant, ce qui conduit les industriels à éviter leur utilisation. Des catalyseurs sans étain ont été développés pour la réticulation de polymères silylés, parmi lesquels on peut citer Ie néodécanoate de bismuth ou l'octoate ou néodécanoate de zinc. Ces catalyseurs sans étain sont 2 à 3 fois moins efficaces que les catalyseurs à base d'étain. Ainsi, pour obtenir des temps de réticulation équivalents à ceux obtenus avec les catalyseurs à base d'étain, il sera nécessaire d'introduire 2 à 3 fois plus de catalyseur de type néodécanoate de bismuth ou octoate de zinc. La catalyse des polymères silylés via des catalyseurs organiques est également possible via l’intermédiaire du 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undéc-7-ène (DBU) ou du 1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-ene (TBD), mais ces derniers ont le désavantage de provoquer une coloration jaune dans les produits finis à cause de la migration du catalyseur en surface du mastic, limitant leur utilisation dans une grande partie des produits industriels. Le catalyseur de réticulation doit permettre d'accélérer la réticulation du polymère silylé lors de son utilisation. Il doit aussi rester stable lors du stockage de la composition adhésive avant emploi ; en d'autres termes il doit conserver sa capacité à accélérer la réticulation dudit polymère, après le stockage de la composition adhésive jusqu'à sa mise en œuvre par l'utilisateur final. En outre, pour une utilisation optimale de la composition adhésive, ladite composition adhésive ne doit pas réticuler lors de son stockage. L’article de Nomura Y. et al. (« Curing of silylated polyurethane with BF 3 -monoéthylamine complex as moisture-curable adhesives and their properties », Journal of Applied Polymer Science, 106 (2007) 3165-3170) décrit l’utilisation de BF 3 en combinaison avec une monoéthylamine pour la réticulation des polyuréthanes silylés. L’article de Huber P. et al. (« FTIR investigations on hydrolysis and condensation reactions of alkoxysilane terminated polymers for use in adhesives and sealants », Int. J. of Adhesion & Adhesives 64 (2016) 153-162) décrit également l’utilisation de BF 3 en combinaison avec une monoéthylamine pour la réticulation pour les réactions d’hydrolyse et de condensation des polymères à terminaisons alkoxysilanes. L’article de Adachi K. et al. (« Accelerated silane water-crosslinking kinetics of ethylene-propylene copolymer by boron trifluoride complexes », Macromol. React. Eng. 1 (2007) 313-320) concerne l’utilisation des complexes de BF 3 pour la réticulation des copolymères éthylène-propylène ayant des groupements de vinytriméthoxysilane greffés. Le document EP 2267083 concerne une composition durcissable dépourvu de catalyseur d’étain, comprenant un polymère organique ayant un groupe contenant du silicium réticulable par formation de liaison siloxane (groupe silyle réactif) ; un composé guanidine; et un composé contenant un groupe ester méthylique. Le document US 8124690 concerne un polymère durcissable à l'humidité, le polymère ayant un groupement silicium. Il existe donc un réel besoin de fournir une composition adhésive réticulable dépourvue d’étain présentant un temps de réticulation rapide et une bonne stabilité (en particulier lors du stockage). L’invention concerne en premier lieu une composition adhésive comprenant : au moins un polymère silylé (A) comprenant au moins un, de préférence au moins deux groupements de formule (I) : -Si(R 4 ) p (OR 5 ) 3-p dans laquelle : chaque R 4 représente indépendamment un radical alkyl linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 4 atomes de carbone ; chaque R 5 représente indépendamment un radical alkyl linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 10 atomes de carbone et comprenant optionnellement un ou plusieurs hétéroatomes choisis parmi l’oxygène et l’azote, ou deux groupements OR 5 sont engagés dans un même cycle comprenant de 2 à 8 atomes de carbone ; p est un nombre entier égal à 0, 1 ou 2 ; et et au moins un catalyseur (B) de formule (V) : (V) B(OH)R’R’’ dans laquelle : R’ représente un groupement aryle substitué ou non ; et R’’ est choisi parmi un groupement OH, et un groupement aryle substitué ou non. Selon certains modes de réalisation, le catalyseur (B) a une des formules suivantes : (Va) dans laquelle R 8 , R 9 , R 10 , R 11 et R 12 représentent indépendamment l’un de l’autre un atome d’hydrogène, un atome d’halogène ou un groupement alkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et pouvant comporter au moins un hétéroatome ; (Vb) dans laquelle : R 8 , R 9 , R 10 , R 11 et R 12 sont comme détaillés ci-dessus ; et R 13 , R 14 , R 15 , R 16 et R 17 représentent indépendamment l’un de l’autre un atome d’hydrogène, un atome d’halogène ou un groupement alkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et pouvant comporter au moins un hétéroatome ; et (Vc) dans laquelle : R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 et R 17 sont comme détaillés ci-dessus ; et Y est un atome d’oxygène ou de soufre. Selon certains modes de réalisation, R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 et R 17 sont choisis parmi un atome d’hydrogène, un groupement alkyle linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 20 atomes de carbone, de préférence de 1 à 5 atomes de carbone, un groupement fluoroalkyle linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et de préférence de 1 à 5 atomes de carbone, un groupement cycloalkyle comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et de préférence de 1 à 5 atomes de carbone, et un halogène, et de préférence choisis parmi un groupement fluoroalkyle, de préférence un groupement -CF 3 , un halogène, ainsi que leurs combinaisons. Selon certains modes de réalisation, un, de préférence deux, et encore de préférence trois des groupements R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 et R 17 sont choisis parmi un atome de fluor et un groupement fluoroalkyle comprenant de 1 à 20 atomes de carbone, de préférence de 1 à 5 atomes de carbone et encore de préférence un groupement -CF 3 . Selon certains modes de réalisation, la composition est une composition mono-composante ou une composition bi-composante. Selon certains modes de réalisation, le catalyseur est présent à une teneur de 0,05 à 10 % en poids, et de préférence de 0,5 à 5 % en poids par rapport au poids total du polymère silylé. Selon certains modes de réalisation, le polymère silylé répond à l’une des formules (II), (III), (IV) : dans lesquelles : P représente un radical polymérique saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes, tels que oxygène, azote, soufre, silicium, R 1 représente un radical divalent hydrocarboné comprenant de 5 à 15 atomes de carbone qui peut être aromatique ou aliphatique, linéaire, ramifié, ou cycloaliphatique, R 3 représente un radical divalent alkylène linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 6 atomes de carbone, X représente un radical divalent choisi parmi -NH-, -NR 7 -, -O- ou -S-, R 7 représente un radical alkyl linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et pouvant également comprendre un ou plusieurs hétéroatomes, f est un entier allant de 1 à 6. L’invention concerne également l’utilisation de la composition décrite ci-dessus, comme adhésif pour lier deux substrats entre eux, ou comme revêtement sur la surface d’un substrat. L’invention concerne également un article comprenant au moins une couche obtenue par réticulation de la composition décrite ci-dessus, la couche étant de préférence une couche d’adhésif. L’invention concerne également un procédé de préparation de l’article décrit ci-dessus, comprenant l'application de la composition adhésive sur une surface, suivie de la réticulation de ladite composition adhésive. L’invention concerne également l’utilisation d’un composé de formule (V) : (V) B(OH)R’R’’ dans laquelle : R’ représente un groupement aryle substitué ou non ; et R’’ est choisi parmi un groupement OH, et un groupement aryle substitué ou non, pour catalyser la réticulation d’un polymère silylé (A) comprenant au moins un, de préférence au moins deux groupements de formule (I) : -Si(R 4 ) p (OR 5 ) 3-p dans laquelle : chaque R 4 représente indépendamment un radical alkyl linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 4 atomes de carbone ; chaque R 5 représente indépendamment un radical alkyl linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 10 atomes de carbone et comprenant optionnellement un ou plusieurs hétéroatomes choisis parmi l’oxygène et l’azote, ou deux groupements OR 5 seront engagés dans un même cycle comprenant de 2 à 8 atomes de carbone ; et p est un nombre entier égal à 0, 1 ou 2. Selon certains modes de réalisation, le catalyseur (B) est tel que décrit ci-dessus, et/ou le polymère silylé (A) est tel que décrit ci-dessus. La présente invention permet de répondre au besoin exprimé ci-dessus. Elle fournit plus particulièrement une composition adhésive réticulable qui peut être dépourvue d’étain et présentant un temps de réticulation rapide et une bonne stabilité (en particulier lors du stockage). Cela est accompli grâce à la composition selon l’invention. Plus particulièrement, le composé de formule (V) agit efficacement en tant que catalyseur pour réticuler le polymère silylé. Cela permet d’éviter des catalyseurs comprenant de l’étain ainsi que des catalyseurs présentant des problèmes de stabilité (telle que la coloration du produit final). De plus, le catalyseur de formule (V) réticule efficacement le polymère silylé à des temps et des quantités similaires à celles des catalyseurs d’étain. Composition adhésive comprenant : au moins un polymère silylé (A) comprenant au moins un, de préférence au moins deux groupements de formule (I) : -Si(R 4 ) p (OR 5 ) 3-p dans laquelle : chaque R 4 représente indépendamment un radical alkyl linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 4 atomes de carbone ; chaque R 5 représente indépendamment un radical alkyl linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 10 atomes de carbone et comprenant optionnellement un ou plusieurs hétéroatomes choisis parmi l’oxygène et l’azote, ou deux groupements OR 5 sont engagés dans un même cycle comprenant de 2 à 8 atomes de carbone ; p est un nombre entier égal à 0, 1 ou 2 ; et et au moins un catalyseur (B) de formule (V) : (V) B(OH)R’R’’ dans laquelle : R’ représente un groupement aryle substitué ou non ; et R’’ est choisi parmi un groupement OH, et un groupement aryle substitué ou non. Composition selon la revendication 1 dans laquelle le catalyseur (B) a une des formules suivantes : (Va) dans laquelle R 8 , R 9 , R 10 , R 11 et R 12 représentent indépendamment l’un de l’autre un atome d’hydrogène, un atome d’halogène ou un groupement alkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et pouvant comporter au moins un hétéroatome ; (Vb) dans laquelle : R 8 , R 9 , R 10 , R 11 et R 12 sont comme détaillés ci-dessus ; et R 13 , R 14 , R 15 , R 16 et R 17 représentent indépendamment l’un de l’autre un atome d’hydrogène, un atome d’halogène ou un groupement alkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et pouvant comporter au moins un hétéroatome ; et [Chem 44] (Vc) dans laquelle : R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 et R 17 sont comme détaillés ci-dessus ; et Y est un atome d’oxygène ou de soufre. Composition selon la 2, dans laquelle R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 et R 17 sont choisis parmi un atome d’hydrogène, un groupement alkyle linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 20 atomes de carbone, de préférence de 1 à 5 atomes de carbone, un groupement fluoroalkyle linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et de préférence de 1 à 5 atomes de carbone, un groupement cycloalkyle comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et de préférence de 1 à 5 atomes de carbone, et un halogène, et de préférence choisis parmi un groupement fluoroalkyle, de préférence un groupement -CF 3 , un halogène, ainsi que leurs combinaisons. Composition selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle l’un, de préférence deux, et encore de préférence trois des groupements R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 et R 17 sont choisis parmi un atome de fluor et un groupement fluoroalkyle comprenant de 1 à 20 atomes de carbone, de préférence de 1 à 5 atomes de carbone et encore de préférence un groupement -CF 3 . Composition selon l’une des revendications 1 à 4, étant une composition mono-composante ou une composition bi-composante. Composition selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle le catalyseur est présent à une teneur de 0,05 à 10 % en poids, et de préférence de 0,5 à 5 % en poids par rapport au poids total du polymère silylé. Composition selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle le polymère silylé répond à l’une des formules (II), (III), (IV) : . dans lesquelles : P représente un radical polymérique saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes, tels que oxygène, azote, soufre, silicium, R 1 représente un radical divalent hydrocarboné comprenant de 5 à 15 atomes de carbone qui peut être aromatique ou aliphatique, linéaire, ramifié, ou cycloaliphatique, R 3 représente un radical divalent alkylène linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 6 atomes de carbone, X représente un radical divalent choisi parmi -NH-, -NR 7 -, -O- ou -S-, R 7 représente un radical alkyl linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et pouvant également comprendre un ou plusieurs hétéroatomes, f est un entier allant de 1 à 6. Utilisation de la composition selon l’une des revendications 1 à 7, comme adhésif pour lier deux substrats entre eux, ou comme revêtement sur la surface d’un substrat. Article comprenant au moins une couche obtenue par réticulation de la composition selon l’une des revendications 1 à 7, la couche étant de préférence une couche d’adhésif. Procédé de préparation de l’article selon la revendication 9, comprenant l'application de la composition adhésive sur une surface, suivie de la réticulation de ladite composition adhésive. Utilisation d’un composé de formule (V) : (V) B(OH)R’R’’ dans laquelle : R’ représente un groupement aryle substitué ou non ; et R’’ est choisi parmi un groupement OH, et un groupement aryle substitué ou non, pour catalyser la réticulation d’un polymère silylé (A) comprenant au moins un, de préférence au moins deux groupements de formule (I) : -Si(R 4 ) p (OR 5 ) 3-p dans laquelle : chaque R 4 représente indépendamment un radical alkyl linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 4 atomes de carbone ; chaque R 5 représente indépendamment un radical alkyl linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 10 atomes de carbone et comprenant optionnellement un ou plusieurs hétéroatomes choisis parmi l’oxygène et l’azote, ou deux groupements OR 5 seront engagés dans un même cycle comprenant de 2 à 8 atomes de carbone ; et p est un nombre entier égal à 0, 1 ou 2. Utilisation selon la revendication 11, dans laquelle le catalyseur (B) est tel que décrit dans l’une des revendications 2 à 4, et/ou dans laquelle le polymère silylé (A) est tel que décrit dans la revendication 7.