BR102013026577A2

BR102013026577A2 - Composição

Info

Publication number: BR102013026577A2
Application number: BRBR102013026577-2A
Authority: BR
Inventors: Andrew Hejl; Arkady Krasovskiy; Partha Majumdar; Mark Winkle
Original assignee: Rohm & Haas; Dow Global Technologies Llc
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2015-07-28
Also published as: BR102013026577B1; AU2013234413A1; AU2017203514B2; KR20140048812A; US20140107267A1; EP2722371B1; US9000078B2; EP2722371A1; KR102120156B1; CN103834221A; CN103834221B; AU2017203514A1; ES2617070T3

Abstract

Composição a presente invenção é urna composição que compreende urna dispersão aquosa de um aglutinante e um sal do ácido fluoroalquil fosfórico que segue: em que n, q, e p são como aqui descritos. A composição da presente invenção é útil como um aditivo de bloco em composições de revestimento.

Description

“COMPOSIÇÃO” Fundamento da Invenção A presente invenção se refere a uma composição que compreende um fosfonato de fluoroalquila e um aglutinante. A resistência de bloco é a capacidade de uma tinta de não grudar em si mesma. Por exemplo, a boa resistência do bloco ajuda manter uma porta de grudar ao batente da porta ou uma janela de grudar na seu caixilho. A resistência de bloco é realizada em formulações de tinta com base aquosa através de aditivos de bloco tais como tensoativo de alquila fluorado que contém uma concentração alta de flúor. Estes compostos altamente fluorados tipicamente dão desempenho melhor nas composições de revestimento em arquitetura do que aqueles que contém níveis de flúor mais baixo. Infelizmente, os tensoativos de melhor desempenho são mais caros para produzir e tendem a ser ambientalmente adversos. Uma tal classe popular de tensoativos é a dos fosfatos de fluroalquila, que sofrem de várias desvantagens: Os fosfatos de fluoroalquila são difíceis de preparar como compostos puros — a sua preparação é inerentemente não seletiva resultando em quantidades significantes de fosfatos de dialquila indesejáveis; segundo, os fosfatos no geral são susceptíveis à degradação através da hidrólise; terceiro, pressões reguladoras têm resultado na eliminação gradual de hidrocarbonetos perfluorados C8 e acima e compostos que carregam este substituinte, tais como CF3(CF2)7CH2CH20P03'2 que é alvejado ser banido como um aditivo nos sistemas de aglutinante em 2015. Consequentemente, seria desejável encontrar tensoativos fluorados eficientes que superassem as objeções aos fosfatos de fluoroalquila enquanto mantivessem ou melhorassem o desempenho de bloco dos aglutinantes.

Sumário da Invenção A presente invenção trata de uma necessidade na técnica pelo fornecimento de uma composição que compreende uma dispersão aquosa de um aglutinante e um sal do ácido de fluoroalquil fosfônico que segue: em que R é H ou alquila C\-Ce, n é de 2 a 6; q é de 0 ou 1; e p é de 0 a 10, com a condição de que pelo menos um de não seja 0; e em que ta concentração do sal do sal de ácido de fluoroalquil fosfônico é de 0,01 a 3 porcento em peso com base no peso do aglutinante A composição da presente invenção trata de uma necessidade que compreende, um tensoativo que seja facilmente preparado em pureza alta, que seja estável na hidrólise, e que seja mais benéfico para o ambiente do que sua contraparte de fosfato .

Descrição Detalhada da Invenção A presente invenção é uma composição que compreende uma dispersão aquosa de um aglutinante e um sal do ácido de fluoroalquil fosfônico que segue: em que R é H ou alquila C\~Ce, n é de 2 a 6; q é 0 ou 1; ep é de 0 a 10, com a condição de que pelo menos um de não seja 0; e em que a concentração do sal do sal de ácido de fluoroalquil fosfônico é de 0,01 a 3 porcento em peso com base no peso do aglutinante. R é preferivelmente H, q é preferivelmente 0, e p é preferivelmente de 1 a 10 Preferivelmente; o sal de ácido fluoroalquil fosfônico é caracterizado pela fórmula que segue: em que Y é OH ou OTVT, preferivelmente OTMT; n é preferivelmente de 3 a 5, mais preferivelmente de 3 ou 5; p é mais preferivelmente de 1 a 5; mais preferivelmente de 1 a 3, e mais preferivelmente 1; em que cada MT1" é preferivelmente um cátion de metal alcalino tal como Na+ ou K+, ou um cátion de amônio tal como NH4+, N-(2-hidroxietil)amônio, N,N-di(2-hidroxietil)amônio, N,N,N-tri-(2-hidroxietil)amônio, trimetilamônio, e trietilamônio. O sal do ácido fluoroalquil fosfônico pode ser preparado de acordo com o esquema que segue: Esquema. 1 onde X é um grupo de partida tal como sulfonato, fosforano, bromo, ou iodo; R’ é um grupo alquila, preferivelmente um grupo alquila C1-C4, mais preferivelmente etila; p é 0 ou 1; e qé de 0 a 10; quando q é 0 (isto é, quando CnF(2n+i)(CH2)pX é diretamente reagido com P(OR)3 na primeira etapa), p é 1. A preparação de CnF(2n+i)(CH2)p(CH2CHR)qX pode ser realizada na temperatura e pressão altas como divulgado na U.S. 7.815.816. O penúltimo produto é o ácido 4 fosfórico que pode ser convenientemente neutralizado ao fosfonato correspondente com uma base adequada, que pode ser inorgânica ou orgânica. Preferivelmente a base é uma amina ou um aminoálcool. O aglutinante é preferivelmente uma dispersão aquosa estável de partículas poliméricas tendo uma Tg na faixa de -60°C a 60°C, e pode ser qualquer aglutinante adequado para as composições revestimentos, que incluem dispersões aquosas de acrílico, estireno-acrílico, éster vinílico-acrílico, éster vinílico-etileno, silicona, uretano, haleto de vinilideno, e partículas poliméricas de haleto de vinila. A concentração do fosfonato de fluoroalquila é preferivelmente de 0,01, mais preferivelmente de 0,02 porcento em peso, até preferivelmente 0,5, mais preferivelmente até 0,2, e o mais preferivelmente 0,1 porcento em peso com base no peso dos sólidos aglutinantes. A composição é preferivelmente adequada para a composição de revestimento; preferivelmente uma tinta. Como tal, a composição pode incluir vários materiais de adição incluindo solventes; pigmentos tais como não encapsulados ou parcialmente ou completamente encapsulados Ti02; enchedores; desespumantes; tensoativos; dispersantes; espessante; coalescentes; colorantes; preservantes; agentes de fluxo; agentes de nivelamento; e neutralizadores. Verificou-se que as composições que contêm os fosfonatos de fluoroalquila aqui descritos mostram excelente resistência ao bloco sem as desvantagens de fluoroalquil fosfatos.

Exemplos Os exemplos que seguem são apenas para o propósito ilustrativo e, não são intencionados a limitar o escopo da invenção.

Tabela 1 é uma lista de materiais e suas abreviações UROPLEX, TERGITOL, TAMOL, PRIMAL E ACRYSOL são todas marcas registradas da The Dow Chemical Company ou suas Afiliadas.

Intermediário 1 - Preparação de Solução Salina de Fosfonato de Perfluoroexiletila A água deionizada (8,81 g) foi adicionada ao ácido perfluoroexiletil fosfórico (2,00 g). A etanolamina (1,00 g) foi depois adicionada e a mistura foi suavemente agitada até produzir uma solução clara. r Intermediário 2 - Preparação de um Sal do Acido Nonafluoroexil Fosfônico l,l,l,2,2,3,3,4,4-fluoro-6-iodohexano puro (10 mmol) foi adicionado a 50 mmol de fosfato de trietila. A mistura de reação foi aquecida a 160°C durante a noite para produzir (3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluoroexil) fosfonato de dietila, o qual foi isolado pela destilação fracionária (90 a 95 % de rendimento). O brometo de trimetilsilila puro (21 mmol) foi adicionado lentamente, a uma solução de (3,3,4,4,5,5,6,6,6-nanofluoroexil)fosfonato de dietila (7 mmol) em CH2C12 seco (25 ml) a 0o C. A mistura de reação foi agitada durante a noite na temperatura ambiente, tempo depois do qual água (30 mmol) foi adicionada à mistura de reação. Os voláteis foram removidos a vácuo deixando o ácido (3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluoroexil) fosfônico como um cristal branco (> 95 % de rendimento). O procedimento para produzir o sal de ácido fosfônico foi similar como descrito para o Intermediário 1.

Formulações de Revestimento Exemplo Comparativo 1 - A composição para o Exemplo Comparativo 1 está descrita na Tabela 2. A composição foi preparada sem nenhum aditivo de bloco. O revestimento foi preparado em dois estágios, um estágio de moagem e um estágio de esvaziamento. A moagem foi realizada usando um dispersador de Cowls. Em um recipiente de aço inoxidável de 1 litro, água (110,00 g), desespumante (1,00 g), tensoativo não iônico (2,23 g), e dispersante (6,08 g) foram misturados por 1 a 2 min. Em seguida, sob agitação em velocidade muito alta (1000 rpm), Ti02 R-706 (322,07) foi lentamente adicionado em 5 min. A dispersão foi continuada por um adicional de 10 a 15 min a 1200 rpm, A dispersão uniforme do Ti02 foi confirmada usando um calibre de Hegman. Depois da moagem, o esvaziamento foi realizado usando um agitador suspenso. No estágio de esvaziamento, uma porção do moído (441,38 g) foi adicionada em AC-261LF (468,80 g) em um recipiente plástico de 1 litro sob agitação lenta. O desespumante (2,01 g) e Optifilm (11,75 g) foram adicionados à mistura e a mistura continuada por mais 2 a 3 min. Em seguida, uma porção de RM-5000 (29,00 g) e água (50,00 g) foram adicionadas sob agitação em alta velocidade. O resto do RM-5000 (21,09 g) e água (50,00 g) foram adicionados à mistura com a agitação em alta velocidade continuada. Em seguida, RM-895 (6,01 g) foi adicionado à mistura seguido pela adição de amônia (0,30 g, 28 % aquosa) e água (37,06 g) para ajustar o pH e a viscosidade finais.

Tabela 2. Composicional do Exemplo Comparativo 1 Exemplo Comparativo 2: O Comparativo 2 também foi preparado sem nenhum aditivo de bloco (isto é, sem usar os Intermediários 1 ou 2). A composição é descrita na Tabela 3. A moagem foi realizada em um recipiente plástico usando um agitador suspenso. Primeiro, propileno glicol (32,00 g), água (18,00 g), desespumante (1,00 g), e dispersante (4,00 g) foram misturados por 1 a 2 min.

Em seguida, Ti02 R-746 (300,72 g) foi adicionado lentamente em 3 min. A dispersão foi continuada por um adicional de 5 min. Depois da etapa de moagem, o esvaziamento foi realizado seguindo substancialmente o mesmo procedimento descrito no Exemplo Comparativo 1. Uma porção do AMP-95 foi adicionada antes da adição do DR-5500 e TT-615 e o equilíbrio foi adicionado no final para ajustar o pH final.

Tabela 3. Composição do Exemplo Comparativo 2.

Exemplo Comparativo 3 - também foi preparado sem nenhum aditivo de bloco (isto é, sem usar os Intermediários 1 ou 2). A composição é descrita na Tabela 4. O procedimento de preparar o Exemplo Comparativo 3 foi substancialmente o mesmo como descrito para o Comparativo 2.

Tabela 4. Detalhes Composicionais do Exemplo Comparativo 3 Exemplo 1 — Preparação de Composição de Tinta Contendo Aditivo de Bloco Em um recipiente plástico de 120 ml, o Intermediário 1 (0,0626 g) foi misturado com a composição do Exemplo Comparativo 1 (100 g) usando um Miller GyroMixer por 9 min.

Exemplo 2 - Preparação de Composição de Tinta Contendo Aditivo de Bloco O procedimento para preparar a composição de tinta do Exemplo 2 é substancialmente como descrita para a preparação da composição de tinta do Exemplo 1 exceto que 0,1251 g do Intermediário 1 foi usado.

Os valores de pH finais dos revestimentos de controle e experimentais foram de ~ 8,9. Os revestimentos foram armazenados na temperatura ambiente por 48 a 72 h antes da aplicação.

Exemplos 3 a 6 Preparação de Composição de Tinta Contendo Aditivo de Bloco Os Exemplos 3 a 6 foram preparados pela adição do Intermediário 1 à composição do Exemplo Comparativo 2, como descrito no Exemplo 1. Exemplos 7 e 8 - Preparação de Composição de Tinta Contendo Aditivo de Bloco Os Exemplos 7 e 8 foram preparados pela adição do Intermediário 1 à composição do Exemplo Comparativo 3, como descrito no Exemplo 1.

Exemplos 9 e 10 - Preparação de Composição de Tinta Contendo Aditivo de Bloco Os Exemplos 9 e 10 foram preparados pela adição do Intermediário 2 à composição do Exemplo Comparativo 1, como descrito no Exemplo 1.

Aplicações de Revestimento Puxadas dos revestimentos foram preparadas a 25°C e 50 % de umidade relativa (UR) usando um aplicador tipo bird de 3 mil (76 pm) sobre um diagrama Leneta branco, Os revestimentos foram secados por 24 h a 25°C e 50 % de UR antes de realizar as medições de resistência de bloco. Métodos de Teste Os métodos de teste que seguem foram usados para caracterizar os revestimentos. ASTM D4946-89 foi seguido para realizar a resistência do bloco no descascamento. Para cada revestimento, doze seções de 1,5” x 1,5” (3,8 cm x 3,8 cm) foram cortados do diagrama para conduzir triplicatas para bloco na temperatura ambiente e quente.

Dois de cada um dos quadrados cortados foram colocados face a face, com as superfícies pintadas em contato uma com a outra. Para o teste de bloco na temperatura ambiente, para cada par de quadrado sobre uma superfície plana, uma rolha de borracha (No. 8) foi colocada no topo com o lado estreito em contato com os espécimes. Um peso de 1000 g foi colocado sobre o topo da trolha. Depois de 30 min, os pesos e rolhas foram removidos dos espécimes, que foram depois testados quanto a resistência de bloco na temperatura ambiente. Para o bloco quente, os espécimes foram colocados em uma estufa a 50°C sobre uma placa de metal plana. Rolhas de borracha (No. 8), e os pesos foram equilibrados na estufa. Uma rolha de borracha foi colocada com o lado estreito para baixo no topo de cada espécime na estufa. Depois, um peso de 1000 g foi colocado sobre cada rolha. Depois de 30 min; os pesos e rolhas foram removidos e os espécimes foram removidos da estufa e deixados esfriar até a temperatura ambiente por 30 min antes de testar quanto à resistência de bloco quente. Os resultados de bloco na temperatura ambiente e de bloco quente foram relatados em uma escala de 0 a 10 pela separação pelo descascamento dos espécimes com força lenta e constante. A Tabela 5 descreve o sistema de classificação para reportar a resistência de bloco ao descascamento.

Tabela 5. Descrição da pegajosidade e selagem para a classificação da resistência de bloco A Tabela 6 resume a resistência de bloco para os revestimentos das formulações do Exemplo Comparativo 1 e Exemplos 1 e 2. Tabela 6. Propriedades de Bloco dos Revestimentos usando o Aglutinante AC-261LF

Os resultados mostram que os revestimentos das formulações com fosfonato de perfluoroexiletila apresentaram uma melhora significante na resistência de bloco quando comparados com a formulação que não contém nenhum aditivo de bloco, tanto na temperatura ambiente quanto no bloco quente. A Tabela 7 ilustra a resistência de bloco para os revestimentos das formulações do Comparativo 2 e Exemplos de 3 a 6. A solução salina de fosfonato de perfluoroexiletila como um pós aditivo apresentou uma melhora significante na resistência de bloco, tanto na temperatura ambiente quanto no bloco quente, comparada com o Exemplo Comparativo 2.

Tabela 7. Propriedades de Bloco dos revestimentos Usando Rhoplex AC-337N A Tabela 8 mostra a resistência de bloco para os revestimentos das formulações do Exemplo Comparativo 3 e Exemplos 7 e 8 Tabela 8. Propriedades de Bloco dos revestimentos usando o Aglutinante SF-155 Como a Tabela 8 mostra, a pós adição do Intermediário 1 mostrou uma melhora signifícante na resistência de bloco, tanto na temperatura ambiente quanto no bloco quente, comparada com o Comparativo 3 para um aglutinante de estireno-acrílico. A Tabela 9 mostra a resistência de bloco para revestimentos das formulações do Exemplo Comparativo 1 e Exemplos 9 e 10.

Tabela 9. Propriedades de Bloco de Revestimentos usando um Aglutinante AC-261LF A Tabela 9 mostra que o uso do Intermediário 2 como um pós aditivo mostrou uma melhora signifícante na resistência de bloco, tanto na temperatura ambiente quanto no bloco quente, quando comparado ao Exemplo Comparativo 1.

Foi demonstrado que os fosfonatos de fluoroalquila podem ser usados para fornecer formulações de revestimento com excelente de bloco. Além disso, este aditivo pode ser facilmente preparado em alto rendimento e pureza e é estável à hidrólise. Como tal, o mesmo oferece uma alternativa viável para os fosfatos de fluoroalquila.

Claims

1. Composição, caracterizada pelo fato de que compreende uma dispersão aquosa de aglutinante e um sal do ácido fluoroalquil fosfônico que segue: em que R é H ou alquila Ci-C6; n é de 2 a 6; q é 0 ou 1; epé de 0 a 10, com a condição de que pelo menos um de p e q não seja 0; e em que a concentração do sal do ácido de fluoroalquil fosfônico é de 0,01 a 3 porcento em peso com base no peso do aglutinante.

2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o sal do ácido fluoroalquil fosfônico é caracterizado pela formula que segue: em que Y é OH ou O’ M+, onde p é de 1 a 5; cada M+ é um cátion de metal alcalino ou amônio; e a concentração do sal do ácido fluoroalquil fosfônico é de 0,01 a 0,5 porcento em peso com base no peso do aglutinante.

3. Composição de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que YéO" IvC cada IvC é um cátion de amônio; e a concentração do sal do ácido fluoroalquil fosfônico é de 0,02 a 0,2 porcento em peso com base no peso do aglutinante.

4. Composição de acordo com cada uma das reivindicações 2 ou 3, caracterizada pelo fato de que pél;néde3a5; cada ivC é selecionado do grupo que consiste de NH4+, N-(2-hidroxietil)amônio, N,N-di(2-hidroxietil)amônio, N,N,N-tri(2-hidroxietil)amônio, trimetil-amônio, e trietilamônio; e o aglutinante é um aglutinante polimérico de acrílico ou um de estireno-acrílico.

5. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo fato de que n é 3 ou 5.

6. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que inclui ainda um ou mais materiais selecionados do grupo que consiste de pigmentos, enchedores, desespumantes, tensoativos, dispersantes, espessantes, coalescentes, colorantes, preservantes, agentes de fluxo, agentes de nivelamento, e neutralizadores, em que a composição é uma composição de revestimento.

7. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizada pelo fato de que compreende ainda Ti02, um coalescente, um tensoativo, um dispersante, um espessante, um desespumante, e um neutralizador, em que a composição é uma tinta.