I. Introducción

Uno de los parámetros y puntos de partida más importantes para el desarrollo de formulaciones de resina epoxi es el mecanismo de curado de la resina epoxi y la selección del agente de curado específico que se utilizará. La diciandiamida es uno de los catalizadores más utilizados para curar adhesivos epoxi de un componente. Este tipo de adhesivo tiene una larga vida útil a temperatura ambiente, pero ofrece un curado relativamente rápido a temperaturas superiores a 150°C. Los adhesivos epóxicos curados con diciandiamida tienen una amplia gama de usos, especialmente en los mercados de transporte, montaje general y electricidad/electrónica.

II. Diciandiamida

La diciandiamida (también conocida como “dicy”) es un agente de curado latente sólido que reacciona tanto con el grupo epoxi como con el grupo hidroxilo secundario. Este agente de curado es un polvo cristalino blanco que se incorpora fácilmente a las formulaciones epoxi. La Figura 1 es una representación gráfica de la molécula de diciandiamida.

Este agente de curado cura a través de grupos funcionales que contienen nitrógeno y consume los grupos epoxi e hidroxilo de la resina. La ventaja de la diciandiamida es que reacciona con la resina epoxi sólo cuando se calienta a la temperatura de activación y la reacción se detiene una vez que se elimina el calor. Se utiliza mucho en resinas epoxi y tiene una larga vida útil (hasta 12 meses). Se puede obtener una vida útil más larga mediante el almacenamiento refrigerado.

Debido a su curado retardado (larga vida útil) y sus excelentes propiedades, la diciandiamida se utiliza en muchos adhesivos de película “Clase B”. La diciandiamida es también uno de los principales catalizadores de adhesivos epoxi monocomponentes de curado a alta temperatura.

En formulaciones adhesivas, la diciandiamida se utiliza en cantidades de 5 a 7 pph para resinas epoxi líquidas y de 3 a 4 pph para resinas epoxi sólidas. generalmente se dispersa con resinas epoxi mediante molino de bolas. La diciandiamida forma mezclas muy estables con resinas epoxi a temperatura ambiente porque es insoluble a bajas temperaturas. El tamaño de las partículas y la distribución del sistema epoxi-diciandiamida son fundamentales para prolongar su vida útil. En general, el mejor rendimiento se produce cuando el tamaño de partícula de la diciandiamida es inferior a 10 micrómetros. La sílice pirógena se usa comúnmente para mantener las partículas de diciandiamida suspendidas y distribuidas uniformemente en la resina epoxi. Cuando se formula como un sistema adhesivo de un componente, la diciandiamida epoxi es estable cuando se almacena a temperatura ambiente durante seis meses a un año. Luego se cura exponiéndolo a 145-160°C durante aproximadamente 30-60 minutos. Debido a la velocidad de reacción relativamente lenta a temperaturas más bajas, a veces se usa la adición de 0,2% ~ 1,0% de fenildimetilamina (BDMA) u otros aceleradores de amina terciaria para reducir el tiempo de curado o disminuir la temperatura de curado. Otros aceleradores comunes son el imidazol, la urea sustituida y las aminas aromáticas modificadas. Los derivados de diciandiamida sustituidos también se pueden usar como agentes de curado epoxi con mayor solubilidad y temperaturas de activación más bajas. Estas técnicas pueden reducir la temperatura de activación de mezclas de epoxi-diciandiamida a 125°C. Las resinas epoxi curadas con diciandiamida tienen buenas propiedades físicas, resistencia térmica y química. El epoxi líquido curado con 6 pph de diciandiamida tiene una temperatura de transición vítrea de aproximadamente 120 °C, mientras que el curado a alta temperatura con aminas alifáticas proporcionará una temperatura de transición vítrea no superior a 85 °C.

III. Formulaciones adhesivas de un componente.

En los adhesivos epoxi de un componente, el agente de curado y la resina se combinan como un solo material a través de una formulación adhesiva. El sistema de agente de curado se selecciona de modo que reaccione con la resina sólo bajo condiciones de procesamiento apropiadas. Las resinas epoxi curadas con diciandiamida son muy quebradizas. Mediante el uso de agentes endurecedores, como el carboxibutironitrilo terminado (CTBN), es posible formular adhesivos muy elásticos y resistentes sin sacrificar las buenas propiedades inherentes a los sistemas no modificados. Con epoxis curados con diciandiamida endurecidos, las resistencias al pelado son de aproximadamente 30 lb/in y las resistencias al corte por tracción están en el rango de 3000-4500 psi. Los adhesivos epóxicos endurecidos curados con diciandiamida también exhiben buena resistencia al ciclo de calor. Los aceleradores más eficaces para los sistemas de diciandiamida probablemente sean las ureas sustituidas debido a su efecto sinérgico sobre el rendimiento del adhesivo y su retraso latente excepcionalmente bueno. Se ha demostrado que la adición de 10 pph de urea sustituida a 10 pph de diciandiamida producirá un sistema aglutinante de éster diglicidílico líquido epoxi de bisfenol a (DGEBA) que cura en solo 90 minutos a 110 °C. Sin embargo, este adhesivo tiene una vida útil de tres a seis semanas a temperatura ambiente. Si se aceptan tiempos de curado más largos, el curado se puede lograr incluso a temperaturas tan bajas como 85°C.