BR102013018888B1

BR102013018888B1 - Composição polimérica para uso em formulações de revestimento

Info

Publication number: BR102013018888B1
Application number: BR102013018888-3A
Authority: BR
Inventors: Kevin J Henderson; Thomas H Kalantar; Lidaris San Miguel Rivera; Anurima Singh; Antony Van Dyk
Original assignee: Rohm And Haas Company E Dow Global Technologies Llc
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2021-08-10
Also published as: CA2818446A1; CN103570869B; MX2013008618A; CN103570869A; US20140039115A1; BR102013018888A2; MX336683B; CA2818446C; EP2692752B1; US8907004B2; EP2692752A1

Abstract

composição. a presente invenção refere-se a uma composição que compreende uma dispersão aquosa estável de partículas de polímero discretas e um dispersante solúvel em água adsorvido sobre as superfícies de partículas de pigmento, sendo que as partículas de polímero compreendem unidades estruturais de um monômero de ácido sulfônico ou um sal dos mesmo. a presente invenção atende a uma necessidade na técnica pelo fornecimento de uma maneira para aperfeiçoar a eficiência de cobertura de composições contendo pigmento tal como tio2 e modificadores de reologia associativos.

Description

Antecedentes da Invenção

[01] A presente invenção refere-se a uma composição polimérica útil em formulações de revestimento. Tintas contendo modificadores de reologia associativos tais como espessantes óxido de etileno/uretano hidrofobicamente modificado (HEUR), emulsão solúvel em álcali hidrofobicamente modificada (HASE), hidroxi-etil-celulose hidrofobicamente modificada (HMHEC) causam a auto-associação de partículas de látex, o que faz com que as partículas de dióxido de titânio (TiO2) se auto-associem (se aglomerem), o que reduz a eficiência de cobertura em comparação com as composições espessadas com espessantes não associativos. Este efeito de aglomeração ocorre porque os modificadores de reologia associativos criam uma rede com o aglutinante no sistema de tinta, aglomerando assim entre si as partículas de TiO2. Seria portanto desejável descobrir uma maneira para aperfeiçoar a eficiência de cobertura de revestimentos formulados com modificadores de reologia associativos.

Sumário da Invenção

[02] A presente invenção atende uma necessidade na técnica pelo fornecimento de uma composição compreendendo uma dispersão aquosa estável de partículas de polímero discretas e um dispersante solúvel em água adsorvido sobre as superfícies de partículas de pigmento; sendo que o dispersante solúvel em água compreende unidades estruturais de um monômero de ácido sulfônico ou um sal dos mesmo e menos do que 30 porcento em peso de unidades estruturais de um monômero de ácido acrílico ou ácido metacrílico, com base no peso do dispersante; e sendo que as partículas de polímero contêm uma ausência substancial de unidades estruturais de um monômero de ácido contendo fósforo.

[03] A presente invenção atende uma necessidade na técnica pelo fornecimento de uma composição compreendendo uma dispersão aquosa estável de partículas de polímero discretas e um dispersante solúvel em água adsorvido sobre as superfícies de partículas de pigmento; sendo que o dispersante solúvel em água compreende unidades estruturais de um monômero de ácido sulfônico ou um sal dos mesmo e menos do que 30 porcento em peso de unidades estruturais de um monômero de ácido acrílico ou ácido metacrílico, com base no peso do dispersante; e sendo que as partículas de polímero contêm uma ausência substancial de unidades estruturais de um monômero de ácido contendo fósforo.

[04] A presente invenção atende a uma necessidade na técnica pelo fornecimento de uma maneira para aperfeiçoar a eficiência de cobertura de composições contendo TÍO2 modificadores de reologia associativos.

Descrição Detalhada da Invenção

[05] A presente invenção refere-se a uma composição compreendendo uma dispersão aquosa estável de partículas de polímero discretas e um dispersante solúvel em água adsorvido sobre as superfícies de partículas de pigmento; sendo que o dispersante solúvel em água compreende unidades estruturais de um monômero de ácido sulfônico ou um sal dos mesmo e menos do que 30 porcento em peso de unidades estruturais de um monômero de ácido acrílico ou ácido metacrílico, com base no peso do dispersante; e sendo que as partículas de polímero contêm uma ausência substancial de unidades estruturais de um monômero de ácido contendo fósforo.

[06] O termo “unidades estruturais’’ é aqui usado para se referir aos grupos que são formados pela polimerização do polímero correspondente. Assim, uma unidade estrutural de ácido 2-(met)acrilamido-2-metil-propano- sulfônico é ilustrada abaixo:

na qual as linhas tracejadas indicam o ponto de ligação na estrutura principal do polímero

[07] O dispersante solúvel em água preferencialmente compreende pelo menos 30%, mais preferencialmente pelo menos 50%, a 100% mais preferencialmente a 80% em peso de unidades estruturais de um ácido sulfônico incluem ácido 2-acrilamido-2-metilpropano-sulfônico, ácido vinil- sulfônico, acrilato de 2-sulfo-etila, metacrilato de 2-sulfo-etila, acrilato de 3- sulfo-propila, metacrilato de 3-sulfo-propila, estireno-sulfonato de sódio, e ácido 2-propeno-1-sulfônico, e sais dos mesmos, e combinações dos mesmos.

[08] O dispersante solúvel em água preferencialmente compreende unidades estruturais de outro comonômero, cujos exemplos incluem acrilatos e metacrilatos tais como metacrilato de metila, acrilato de etila, acrilato de butila, e acrilato de etil-hexila; acrilatos e metacrilatos de dialquilaminoalquila incluindo metacrilato de 2-(N,N-dimetilamino)etila (DMAEMA), acrilato de 2-(N,N-dimetilamino)etila, metacrilato de 2-(N,N- dietilamino)etila, acrilato de 2-(N,N-dietilamino)etila metacrilato de 2-(t- butilamino)etila, acrilato de 3-(dimetilamino)propila, metacrilato de 2- diisopropilaminoetila, e acrilato de 3-dimetilaminoneopentila,acrilatos e metacrilatos de polialquilenoglicol incluindo metacrilato de poli(etilenoglicol), acrilato de poli(etilenoglicol), e lauril-O(CH2CH2O)23- metacrilato; dialquilaminoalquilacrilamidas e metacrilamidas incluindo N- [2(N,N-dimetilamino etil]metacrilamida, N- [3-(N,N-dimetilamino)propil] acrilamida, e N- [3-(N,N-dimetilamino)propil]metacrilamida; haletos de acrilamidotrialquilamônio incluindo cloreto de [2-(acriloxi)etil] trimetilamônio, cloreto de [2-(metacriloxi)etil]trimetilamônio, e cloreto de 3- metacrilamidopropil)trimetilamônio.

[09] Outros monômeros adequados incluem acrilatos e metacrilatos de alquilamino(poli(óxido de alquileno)), mais particularmente acrilatos e metacrilatos de mono- e dialquilamino(poli(óxido de etileno)), tal como CH2=CCH3-(OCH2CH2)i-3oNR1R2 onde R1 é H de Ci-Ci2-αlquilα, R2 é -C3-C12 alquila; acrilatos e metacrilatos de alquilamônio(poli(óxido de etileno)), mais particularmente acrilatos e metacrilatos de mono-, di-, e trialquilamônio(poli(óxido de etileno)) tal como CH2=CCH3- (OCH2CH2)N+R1R2R3, onde R1 e R3 são cada um independentemente hidrogênio ou C1-C12 alquila; R2 é C3-C12 alquila; e X- é um contraíon.

[10] Ainda outros exemplos de monômeros adequados incluem vinilpiridinas; vinilpirrolidonas, estirenos; acrilatos e metacrilatos de hidroxialquila tais como metacrilato de hidroxietila e acrilato de hidroxipropila.

[11] O dispersante é caracterizado pelo fato de conter uma ausência substancial de unidades estruturais de monômeros de ácido contendo fósforo e sais dos mesmos. O termo “ausência substancial de unidades estruturais de monômeros de ácido contendo fósforo e sais dos mesmos” é usado para se referir a um dispersante tendo menos do que 0,1, mais preferencialmente menos do que 0,01, e muito mais preferencialmente 0 porcento em peso de unidades estruturais de um monômero de ácido contendo fósforo tal como metacrilato de fosfoetila ou de um sal dos mesmo.

[12] Um exemplo de um dispersante preferido compreende de 30 a 95 porcento em peso de unidades estruturais de um monômero de ácido sulfônico ou um sal dos mesmo e de 5, mais preferencialmente de 10, a 30 mais preferencialmente a 25 porcento em peso de unidades estruturais de um metacrilato de dialquilaminoalquila, com base no peso do dispersante. Preferencialmente, o dispersante contém menos do que 10 porcento em peso de unidades estruturais de um monômero de ácido acrílico ou ácido metacrílico, com base no peso do dispersante. Um metacrilato de dialquilaminoalquila preferido é DMAEMA. Um monômero de ácido sulfônico particularmente preferível é ácido 2-acrilamido-2-metilpropano- sulfônico (AMPS).

[13] Outro exemplo de um dispersante preferido compreende de 50 a 99 porcento em peso de unidades estruturais de um monômero de ácido sulfônico ou um sal dos mesmo e de 10 a 30 porcento em peso de unidades estruturais de um acrilato ou metacrilato, com base no peso do dispersante. Um acrilato particularmente preferido é acrilato de butila; um metacrilato particularmente preferido é metacrilato de metila.

[14] Em ainda outro exemplo, o dispersante compreende de 30 a 99 porcento em peso de unidades estruturais de um monômero de ácido sulfônico ou um sal dos mesmo e de 10 a 50 porcento em peso de unidades estruturais de um metacrilato de polietilenoglicol, com base no peso do dispersante.

[15] Em outro exemplo, as unidades estruturais do monômero de ácido sulfônico ou de um sal dos mesmo compreendem pelo menos 30 porcento em peso do peso do dispersante desde que o dispersante adicionalmente inclua de 5 a 25 porcento em peso de unidades estruturais de um metacrilato de dialquilaminoalquila e de 5 a 50 porcento em peso de unidades estruturais de um metacrilato de dialquilamino(poli(óxido de etileno)), cada um com base no peso do dispersante.

[16] O dispersante preferencialmente tem um peso molecular médio ponderal (Mw) de 1.000, mais preferencialmente de 2.000 Daltons, a 25.000, mais preferencialmente a 15.000, e muito mais preferencialmente a 8.000 Daltons. Partículas de pigmento particularmente preferidas são partículas de TiO2.

[17] A composição da presente invenção é particularmente adequada para formulações de revestimento, contendo um espessante associativo (e.g., espessantes HEUR, HASE, e HMHEC)), embora possa ser usada com espessantes não associativos tais como espessantes HEC. Embora não vinculado à teoria, acredita-se que o dispersante é efetivo na estimulação da rápida adsorção de partículas de látex na superfície de partículas de pigmento tal como TiO2 para formar compósitos. Consequentemente, o dispersante cria partículas de TiO2 mais idealmente espaçadas com concomitante aperfeiçoamento em cobertura.

[18] A composição da presente invenção vantajosamente inclui um modificador de reologia, cujos exemplos incluem espessantes associativos (e.g., HEURs, HASEs, e HMHECs); espessantes não associativos (e.g., emulsões solúveis em álcali (ASEs); celulósicos tais como hidroxi-etil- celuloses (HECs), hidroxi-metil-etil-celuloses (HMECs), e hidroxi-propil- celuloses (HPCs); e argilas sintéticas como Laponita. A composição aquosa também pode incluir qualquer um de numerosos materiais incluindo polímeros opacos; cargas; pigmentos e colorantes, incluindo pigmentos opacos e pigmentos encapsulados ou parcialmente encapsulados; outros dispersantes; auxiliares de umectação; auxiliares de dispersão; adjuvantes dispersantes; outros modificadores de reologia; tensoativos; cossolventes; agentes coalescentes e plastificantes; desespumantes; conservantes; aditivos antideterioração; agentes de fluidez; agentes de nivelamento; aditivos de deslizamento; e agentes neutralizadores.

Exemplos

[19] Os seguintes exemplos são apenas para propósitos ilustrativos e não são intencionados para limitarem o escopo da invenção.

[20] Cada um dos dispersantes poliméricos foi preparado usando um reator de polimerização de alta velocidade de processamento comercialmente disponível, ScPPR, reator disponível junto à Freeslate. Em cada exemplo e exemplo comparativo, foi usada solução de dispersante polimérico a 10% em peso com pH ajustado para 9. Intermediário 1: Preparação de monômero dibutilamino-poli(óxido de etileno)(4)-metacrilato

[21] Anidrido metacrílico (10 g, 65 mmol), (4-hidroxi-2,2,6,6- tetrametilpiperidin-1-il)oxidanil (4-Hidroxi-TEMPO, 0,005 g, 0,03 mmol), e dibutilamino-poli(óxido de etileno)(4)-álcool (19,8 g, 65 mmol) foram adicionados em um frasco de vidro de 59 cm3. O conteúdo do frasco foi aquecido a 50°C durante 1 h. Análise por espectroscopia de 1H NMR mostrou conversão de 80% para dibutilamino-poli(óxido de etileno)(4)-metacrilato. Exemplo 1: Composição de tinta espessada com HEUR contendo TÍO2 A. Síntese de dispersante polimérico

[22] Quantidades e concentração de alimentações incluíram água DI (0,62 g); solução de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano-sulfônico (AMPS) em água (7,5 g, solução a 40% em peso), 3-mercapto-1 -propanol em dimetilformamida (DMF) (0,33 g, solução a 9,1% em peso); e dicloridrato de 2,2-azo-bis(2-metilpropionamidina) em água (0,33 g, solução a 9,1% em peso). A célula reatora foi purgada com nitrogênio seguido por uma carga inicial de água e 10% de alimentações de monômero, agente de transferência de cadeia, e iniciador. A temperatura foi aumentada para 80°C, a agitação foi ajustada em 400 rpm e 69 kPa manométricos de pressão de nitrogênio. Os 90% restantes das alimentações de monômero, agente de transferência de cadeia, e iniciador foram alimentados em uma série de etapas automáticas durante um período de 100 min. Uma segunda alimentação de iniciador dicloridrato de 2,2-azo-bis(2-metilpropionamidina) (0,165 g, solução aquosa a 9,1% em peso) foi adicionada de uma vez e a temperatura do reator foi aumentada para 85°C. A agitação foi continuada durante mais 30 min seguida por esfriamento do reator para a temperatura ambiente. O pH do frasco de reação foi ajustado para pH 8-9 com solução de hidróxido de amônio 28%. O polímero foi precipitado em THF e seco a vácuo a 60°C durante 4 dias. 8. Exemplo de tinta 1 com dispersão de TiO2 contendo espessante HEUR

[23] A dispersão de TiO2 foi preparada pela combinação de água DI (1,10 g), solução de dispersante polimérico (0,70 g) e Ti-Pure R-706 TiO2 (4,69 g) em um copo de 50 g “FlackTec SpeedMixer” seguido por misturação a 2.200 RPM durante um tempo de misturação combinado de 6 min. Adição de HEUR (18,72 g) tinta de penetração (água DI (18,95% em peso), Texanol (2,98% em peso), modificador de reologia “ACRYSOL™ RM-2020 NPR Rheology Modifier” (3% em peso), modificador de reologia “ACRYSOL™ RM-825 Rheology Modifier” (0,08% em peso), aglutinante “RHOPLEX™ SG-10M Binder” (74,45% em peso), e Tensoativo Não Iônico “TERGITOL 15-S-9” (0,57% em peso) na dispersão de TiO2 e misturação a 2.200 RPM durante 3 min com o misturador “FlackTecSpeedMixer” deu a tinta formulada que foi usada para teste. Exemplo 2: Síntese de dispersante polimérico

[24] Quantidades e concentração de alimentações incluíram água DI (0,69 g), solução de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano-sulfônico (AMPS) em água (6,03 g, solução a 40% em peso), metacrilato de 2- (dimetilamino)etila (DMAEMA) em água (1,18 g, solução a 50% em peso), 3-mercapto-1-propanol em dimetilformamida (DMF) (0,33 g, solução a 9,1% em peso); e dicloridrato de 2,2-azo-bis(2-metilpropionamidina) em água (0,33 g, solução a 9,1% em peso). A reação de polimerização foi realizada sob as condições substancialmente iguais às descritas em Exemplo 1A. Foi preparado um compósito de dispersante-TiO2 seguido pela preparação de uma formulação de tinta (Exemplo de Tinta 2), como descrito em Exemplo 1B. Exemplo 3: Síntese de dispersante polimérico

[25] Quantidades e concentração de alimentações incluíram água DI: (0.,125 g); solução de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano-sulfônico (AMPS) em água (6,49 g, solução a 35,29% em peso); solução de dibutilamino-poli(óxido de etileno)(4)-metacrilato (intermediário 1) em DMF (0,48 g, solução a 54,02% em peso); metacrilato de 2-(dimetilamino)etila (DMAEMA) em água (0,83 g, solução a 54,02% em peso); 3-mercapto-1- propanol em DMF (0,33 g, solução a 9,1% em peso); e dicloridrato de 2,2- azo-bis(2-metilpropionamidina) em água (0,33 g, solução a 9,1% em peso). A reação de polimerização foi realizada sob as condições substancialmente iguais às descritas em Exemplo 1A. Foi preparado um compósito de dispersante-TiO2 seguido pela preparação de uma formulação de tinta (Exemplo de Tinta 3), como descrito em Exemplo 1B. Exemplo 4: Síntese de dispersante polimérico

[26] Quantidades e concentração de alimentações incluíram água DI: (1,25 g); solução de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano-sulfônico (AMPS) em água (5,27 g, solução a 40% em peso); solução de lauril- poli(óxido de etileno)(23)-metacrilato (lauril EO23 MA) em DMF (0,78 g, solução a 55% em peso); metacrilato de 2 - (dimetilamino)etila (DMAEMA) em água (1,18 g, solução a 50% em peso); cloridrato de cisteamina em água (0,16 g, solução a 9,1% em peso); e dicloridrato de 2,2-azo-bis(2- metilpropionamidina) em água (0,33 g, solução a 9,1% em peso). A reação de polimerização foi realizada sob as condições substancialmente iguais às descritas em Exemplo 1A. Foi preparado um compósito de dispersante-TiO2 seguido pela preparação de uma formulação de tinta (Exemplo de Tinta 4), como descrito em Exemplo 1B. Exemplo 5: Síntese de dispersante polimérico

[27] Quantidades e concentração de alimentações incluíram água DI: (0,86. g); solução de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano-sulfônico (AMPS) em água (4,82 g, solução a 40% em peso); metacrilato de 2- (dimetilamino)etila (DMAEMA) em água (0,94 g, solução a 40% em peso); metacrilato de polietilenoglicol (PEGMA) em água (1,2 g, solução a 50% em peso); 3-mercapto-1-propanol em DMF (0,33 g, solução a 9,1% em peso); e dicloridrato de 2,2-azo-bis(2-metilpropionamidina) em água (0,33 g, solução a 9,1% em peso). A reação de polimerização foi realizada sob as condições substancialmente iguais às descritas em Exemplo 1A. Foi preparado um compósito de dispersante-TiO2 seguido pela preparação de uma formulação de tinta (Exemplo de Tinta 5), como descrito em Exemplo 1B. Exemplo 6: Síntese de dispersante polimérico

[28] Quantidades e concentração de alimentações incluíram água DI: (0,89 g); solução de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano-sulfônico (AMPS) em água (3,01 g, solução a 40% em peso); metacrilato de 2- (dimetilamino)etila (DMAEMA) em DMF (0,59 g, solução a 50% em peso); metacrilato de polietilenoglicol, (PEGMA) em água (1,20 g, solução a 50% em peso); acrilato de n-butila (BA) em DMF (1,80 g, solução a 50% em peso); 3-mercapto-1-propanol em DMF (0,33 g, solução a 9,1% em peso); e dicloridrato de 2,2-azo-bis(2-metilpropionamidina) em água (0,33 g, solução a 9,1% em peso). A reação de polimerização foi realizada sob as condições substancialmente iguais às descritas em Exemplo 1A. Foi preparado um compósito de dispersante-TiO2 seguido pela preparação de uma formulação de tinta (Exemplo de Tinta 6), como descrito em Exemplo 1B. Exemplo 7: Síntese de dispersante polimérico

[29] Quantidades e concentração de alimentações incluíram água DI: (3,86 g); solução de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano-sulfônico (AMPS) em água (3,5 g, solução a 40% em peso); acrilato de n-butila (BA) em DMF (1,2 g, solução a 50% em peso); cloridrato de cisteamina em água (0,22 g, solução a 9,1% em peso); e dicloridrato de 2,2-azo-bis(2- metilpropionamidina) em água (0,221 g, solução a 9,1% em peso). A reação de polimerização foi realizada sob as condições substancialmente iguais às descritas em Exemplo 1A. Foi preparado um compósito de dispersante-TiO2 seguido pela preparação de uma formulação de tinta (Exemplo de Tinta 7), como descrito em Exemplo 1B. Exemplo 8: Síntese de dispersante polimérico

[30] Quantidades e concentração de alimentações incluíram água DI: (2,07 g); estireno-sulfonato de sódio (SSS) em água (5,25 g, solução a 20% em peso); metacrilato de polietilenoglicol (PEGMA) em água (1,19 g, solução a 40% em peso); cloridrato de cisteamina em água (0,16 g, solução a 9,1% em peso); e dicloridrato de 2,2-azo-bis(2-metilpropionamidina) em água (0,168 g, solução a 9,1% em peso). A reação de polimerização foi realizada sob as condições substancialmente iguais às descritas em Exemplo I A. Foi preparado um compósito de dispersante-TiO2 seguido pela preparação de uma formulação de tinta (Exemplo de Tinta 8), como descrito em Exemplo 1B. Exemplo 9: Síntese de dispersante polimérico

[31] Quantidades e concentração de alimentações incluíram água DI: (3,92 g); sal de potássio de acrilato de 3-sulfo-propila (SPA) em água (3,5 g, solução a 40% em peso); acrilato de n-butila (BA) em DMF (1,2 g, solução a 50% em peso); cloridrato de cisteamina em água (0,22 g, solução a 9,1% em peso); e dicloridrato de 2,2-azo-bis(2-metilpropionamidina) em água (0,221 g, solução a 9,1% em peso. A reação de polimerização foi realizada sob as condições substancialmente iguais às descritas em Exemplo 1A. Foi preparado um compósito de dispersante-TiO2 seguido pela preparação de uma formulação de tinta (Exemplo de Tinta 9), como descrito em Exemplo 1B. Exemplo 10: Síntese de dispersante polimérico

[32] Quantidades e concentração de alimentações incluíram água DI: (0,704 g); solução de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano-sulfônico em água (4,5 g, solução a 40% em peso); metacrilato de metila (MMA) em DMF (2,25 g, solução a 40% em peso); ácido metacrílico (MAA) em água (0,75 g, solução a 40% em peso); cloridrato de cisteamina (0,33 g, solução a 9,1% em peso); e dicloridrato de 2,2-azo-bis(2-metilpropionamidina) em água (0,33 g, solução a 9,1% em peso). A reação de polimerização foi realizada sob as condições substancialmente iguais às descritas em Exemplo 1A. Foi preparado um compósito de dispersante-TiO2 seguido pela preparação de uma formulação de tinta (Exemplo de Tinta 10), como descrito em Exemplo 1B. Exemplo Comparativo 1: Síntese de dispersante polimérico

[33] Amostra de dispersante polimérico comercialmente disponível, dispersante “TAMOL™ 1254 Polyacid Dispersant” (um dispersante de ácido carboxílico acrilato/metacrilato), foi usada neste exemplo. Foi preparado um compósito de dispersante-TiO2 seguido pela preparação de uma formulação de tinta (Exemplo Comparativo de Tinta 1), como descrito em Exemplo 1B. Exemplo Comparativo 2: Síntese de dispersante polimérico

[34] Quantidades e concentração de alimentações incluíram água DI: (0,176 g); ácido 2-propenóico, 2-(fosfonooxi)etil-éster (PEM) em água (7,5 g, solução a 40% em peso); cloridrato de cisteamina em água (0,33 g, solução a 9,1% em peso); e dicloridrato de 2,2-azo-bis(2- metilpropionamidina) em água (0,33 g, solução a 9,1% em peso). Foi preparado um compósito de dispersante-TiO2 seguido pela preparação de uma formulação de tinta (Exemplo Comparativo de Tinta 2), como descrito em Exemplo 1B. Exemplo Comparativo 3: Síntese de dispersante polimérico

[35] A polimerização foi realizada em um reator de polimerização de alta velocidade de processamento comercialmente disponível (reator ScPPR). Quantidades e concentração de alimentações incluíram água DI: (0,91 g); solução de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano-sulfônico em água (5,25 g, solução a 40% em peso); ácido metacrílico (MAA) em água (2,25 g, solução a 40% em peso); cloridrato de cisteamina em água (0,33 g, solução a 9,1% em peso); e dicloridrato de 2,2-azo-bis(2-metilpropionamidina) em água (0,33 g, solução a 9,1% em peso). Foi preparado um compósito de dispersante-TiO2 seguido pela preparação de uma formulação de tinta (Exemplo Comparativo de Tinta 3), como descrito em Exemplo 1B. Método de teste de S (mil; 1 mil = 25,4 μm) de Kubelka-Munk

[36] Revestimentos para cobertura foram preparados em uma estação de revestimento Symyx sobre painéis de papel removíveis pretos (cartelas Leneta RC-B-1) usando uma lâmina raspadora de 5,08 cm com interstício de 3 mil (76,2 μm). Os revestimentos foram secos em um laboratório de temperatura/umidade relativa constantes durante um dia. A Refletância-Y foi medida no módulo “Symyx Color Gloss Thickness” (CGT) usando uma “Ocean Optics ISP-REF integrating Sphere” com uma abertura de amostragem de 1,0 cm conectada em um espectrômetro “Ocean Optics USB 4000”. Um retângulo de 2,54 cm x 5,08 cm foi cortado do centro da amostra de revestimento usando uma prensa cortadora “Naef and Clicker Cutter Press”. Os pesos das amostras de retângulo foram medidos em uma balança analítica. Fita isolante foi usada para remover limpamente o revestimento inteiro seguido pela medição do peso do retângulo não revestido em uma balança analítica. Para cada amostra de tinta, foram testados 4 revestimentos repetidos e o coeficiente S médio de Kubelka/Munk (usado para caracterizar a propriedade de cobertura), foi calculado com o uso da Equação 1. Equação 1:

na qual X é a espessura média do filme, R é a refletância estimada do filme espesso (R = 0,94) e RB é a refletância média sobre o preto do filme fino (igual a Y medida do experimento de cor). X pode ser calculada de o peso do filme de tinta (Wpf), a densidade (D) do filme seco; e a área do filme (A), como descrito em Equação 2. Equação 2:

(1 mil = 25,4 µm)

Método de teste de centrifugação e adsorção

[37] Água DI (24,59 g) foi adicionada em cada mistura compósita (15,41 g) e misturada sobre um rolo agitador a 15 rpm durante 15 min. Cada amostra foi então centrifugada a 7.000 rpm a 25°C durante 15 min usando uma centrífuga “Sorvall Legend X1R” equipada com um rotor de ângulo fixo “Fiberlite F15-8x50cy”. Amostras de controle foram preparadas usando o mesmo carregamento de Látex Acrílico RHOPLEX SG-10M (5,41 g) em água DI (27,21) sem o dispersante e TiO2. A percentagem de sólidos do sobrenadante de cada amostra foi determinada por pipetagem de aproximadamente 3 g de solução para dentro de um cadinho de alumínio tarado e secagem em um forno a 150°C durante 1 h e registro do peso seco da amostra. A quantidade de adsorção de látex foi calculada usando a Equação 3: Equação 3: Equação 3:

onde Wi,S é o peso inicial do sobrenadante da amostra, WfS é o peso final do sobrenadante seco da amostra, Wi,C é o peso inicial do sobrenadante de controle, e Wf,C é o peso final do sobrenadante de controle seco.

[38] Seguindo o método de teste de determinação do coeficiente S (mil; 1 mil = 25,4 μm) de Kubelka-Munk e usando a Equação 1, S (mil) foi calculado para cada tinta; os resultados podem ser encontrados em Tabela 1. Tabela 1 - S/mil (μm) de tintas com espessante HEUR a 16 PVC de TiO2 (16% em volume de TiO2 e 84% em volume de sólidos de látex)

[39] A Tabela 1 mostra que a tinta modificada com HEUR contendo o dispersante da presente invenção mostra um aperfeiçoamento notável em cobertura em comparação com uma tinta espessada com o mesmo HEUR mas contendo um espessante fora do escopo da presente invenção.

Medição de adsorção do dispersante em TiO2

[40] Os compósitos de dispersante-TiO2 de Exemplos 1, 2, 3, 5, e Exemplo Comparativo 1 (10,00 g, 43 PVC; 43% em volume de TiO2 e 57% em volume de sólidos de látex), foram separadamente combinados com Látex Acrílico RHOPLEX SG-10M (5,41 g); cada amostra foi então misturada sobre um rolo agitador a 15 rpm durante a noite em um tubo de centrífuga de 40 mL.

[41] Seguindo o método de teste de centrifugação e adsorção de látex e usando a Equação 3, a percentagem de látex adsorvido foi calculada para os compósitos de dispersante-TiO2 e é mostrada em Tabela 2. A quantidade de látex adsorvido é a percentagem em peso total de látex presente dentro da amostra que foi diminuída durante a centrifugação e é suposta em estar adsorvida sobre o pigmento. Tabela 2: Adsorção de látex em compósitos de dispersante-TiO2 a 43 PVC de TiO2 (43% em volume de TiO2 e 57% em volume de sólidos de látex)

[42] A Tabela 2 mostra que as composições contendo o dispersante da presente invenção mostram um aperfeiçoamento notável em adsorção de látex em comparação com uma composição com o mesmo látex e TiO2 mas contendo um dispersante que não inclui unidades estruturais de um ácido sulfônico tal como AMPS.

Claims

1. Composição polimérica para uso em formulações de revestimento, compreendendo uma dispersão aquosa estável de partículas de polímero discretas e um dispersante adsorvido sobre as superfícies de partículas de pigmento; caracterizada pelo fato de que o dispersante é um dispersante solúvel em água compreendendo unidades estruturais de um monômero de ácido sulfônico ou um sal do mesmo, menos do que 30% em peso de unidades estruturais de um monômero de ácido acrílico ou ácido metacrílico, com base no peso do dispersante; em que a quantidade de unidades estruturais de um monômero de ácido contendo fósforo ou um sal do mesmo na composição é inferior a 0,1 porcento em peso.

2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o monômero de ácido sulfônico é selecionado do grupo consistindo em ácido 2-acrilamido-2-metilpropano-sulfônico, ácido vinil- sulfônico, acrilato de 2-sulfo-etila, metacrilato de 2-sulfo-etila, acrilato de sulfo-propila, metacrilato de sulfo-propila, estireno-sulfonato de sódio, e ácido 2-propeno-1-sulfônico, e sais dos mesmos, e combinações dos mesmos.

3. Composição de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o dispersante adicionalmente contém unidades estruturais de um acrilato, um metacrilato, um acrilato de dialquilaminoalquila, um metacrilato de dialquilaminoalquila, um acrilato de polietilenoglicol, um metacrilato de polietilenoglicol, um acrilato de dialquilamino(poli(óxido de etileno)), um metacrilato de dialquilamino(poli(óxido de etileno)), uma dialquilaminoalquilacrilamida, uma dialquilaminoalquilmetacrilamida, um haleto de acrilamidotrialquilamônio, uma vinilpiridina, uma vinilpirrolidona, um estireno, um metacrilato de hidroxialquila, um acrilato de hidroxialquila ou uma amina etoxilada, ou uma combinação dos mesmos, sendo que o peso molecular médio ponderal do dispersante é de 1.000 a 25.000 U (Daltons).

4. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que as unidades estruturais do monômero de ácido sulfônico ou de um sal dos mesmo compreendem pelo menos 30 porcento em peso do peso do dispersante desde que o dispersante adicionalmente compreenda de 5 a 25 porcento em peso de unidades estruturais de um metacrilato de dialquilaminoalquila, e sendo que o dispersante compreende menos do que 10 porcento em peso de unidades estruturais de um monômero de ácido acrílico ou ácido metacrílico.

5. Composição de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o monômero de ácido sulfônico é ácido 2-acrilamido-2- metilpropano-sulfônico ou acrilato de 3-sulfo-propila ou um sal dos mesmo; e o metacrilato de dialquilaminoalquila é metacrilato de dimetilaminoetila, sendo que o dispersante compreende 10 a 20 porcento em peso de unidades estruturais de metacrilato de dimetilaminoetila com base no peso do dispersante, sendo que o peso molecular médio ponderal do dispersante é de 2.000 a 8.000 U (Daltons).

6. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que as unidades estruturais do monômero de ácido sulfônico ou de um sal dos mesmo compreendem pelo menos 50 porcento em peso do peso do dispersante desde que o dispersante adicionalmente compreenda de 10 a 30 porcento em peso de unidades estruturais de um acrilato ou metacrilato, com base no peso do dispersante, sendo que o peso molecular médio ponderal do dispersante é de 2.000 a 8.000 U (Daltons).

7. Composição de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o acrilato ou metacrilato é acrilato de n-butila ou metacrilato de metila ou uma combinação dos mesmos.

8. Composição de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizada pelo fato de que o dispersante adicionalmente compreende de 5 a 25 porcento em peso de um metacrilato de dimetilaminoetila, com base no peso do dispersante.

9. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que as unidades estruturais do monômero de ácido sulfônico ou de um sal dos mesmo compreendem pelo menos 30 porcento em peso do peso do dispersante desde que o dispersante adicionalmente compreenda de 10 a 50 porcento em peso de unidades estruturais de um metacrilato de polietilenoglicol.

10. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que as unidades estruturais de monômero de ácido sulfônico ou um sal dos mesmo compreendem pelo menos 30 porcento em peso do peso do dispersante desde que o dispersante adicionalmente inclua de 5 a 25 porcento em peso de unidades estruturais de um metacrilato de dialquilaminoalquila e de 5 a 50 porcento em peso de unidades estruturais de um metacrilato de dialquilamino(poli(óxido de etileno)), cada um com base no peso do dispersante.

11. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que as partículas de polímero são polímeros de látex acrílico, estireno-acrílico, acetato de vinila/acrílico, acetato de vinila/etileno e as partículas de pigmento são partículas de TiO2.

12. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de compreender adicionalmente pelo menos um espessante que é um óxido de etileno/uretano hidrofobicamente modificado (HEUR), uma hidroxi-etil-celulose (HEC), uma emulsão solúvel em álcali hidrofobicamente modificada (HASE), ou um modificador de reologia hidroxi- etil-celulose hidrofobicamente modificada (HMHEC).