BR102013027321A2

BR102013027321A2 - Composição

Info

Publication number: BR102013027321A2
Application number: BRBR102013027321-0A
Authority: BR
Inventors: Sudhakar Balijepalli; Laurel A Ruffe; Melinda H Keefe
Original assignee: Dow Global Technologies Llc; Rohm & Haas
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2014-07-22
Also published as: MX354505B; US20140121310A1; MX2013012411A; CA2827355C; EP2725071B1; US9340686B2; BR102013027321B1; EP2725071A1; CN103788748A; CN103788748B; CA2827355A1

Abstract

COMPOSIÇÃO A presente invenção refere-se a uma composição compreendendo uma dispersão aquosa de um aglutinante e de 0,01 a 2 por cento em peso, com base no peso do aglutinante, de um desespumador caracterizado pela estrutura seguinte: (CH3)3-SiO-[(SiO)x-(CH3)2]-[(SiO)n-(CH3)(R1)]-[(SiO)y-(CH3)2]-(SiO)- (CH3)3, em que R1, R2, x, y, m, e n são definidos aqui. A composição da presente invenção é especialmente útil em reduzir a formação de espuma em uma formulação de tinta de VOC baixo.

Description

“COMPOSIÇÃO” Fundamentos da Invenção.

A presente invenção refere-se a uma composição contendo um desespumador, mais particularmente, uma classe particular de formulação de tinta que contém uma classe específica de desespumadores.

Visto que pressões reguladoras aumentaram a demanda para introduzir tintas de VOC baixo no mercado, desafios que surgem destas tintas de VOC baixo tomam-se mais evidentes. Por exemplo, a formação de espuma em excesso surge, em parte, da remoção de coalescentes de VOC alto e do uso aumentado de tensoativos de VOC baixo, que promovem a formação de uma espuma estabilizada. Além disso, na ausência de coalescentes e solventes, processos de fabricação de tinta envolvem misturar entre si os materiais que promovem arrastamento de ar, que é outra fonte de níveis indesejáveis de formação de espuma estável.

Problemas de formação de espuma não são únicos para tintas de VOC baixo; por exemplo, aglutinantes com unidades de repetição de um monômero de ácido fosforoso tal como um metacrilato de fosfoetila são propensos à formação em excesso de espuma, presumivelmente devido à estabilização de espuma aumentada causada pela densidade de carga mais alta carregada pelo aglutinante.

Consequentemente, seria desejável encontrar um desespumador que é capaz de desestabilizar a espuma através de uma variedade de sistemas de aglutinante.

Sumário da invenção

A presente invenção trata de uma necessidade fomecendo-se uma composição compreendendo uma dispersão aquosa de um aglutinante e de 0,01 a 2 por cento em peso, com base no peso do aglutinante, de um desespumador caracterizado pela estrutura seguinte: em que R1 é -(CH2)3O(C3H6O)pCH3;

R2 é -(CH2)3O(C2H4O)qCH3; x é de 0 a 240; y é de 0 a 240;

m + n=10a30;

x + y + m + n = 150 a 250; p é 15 a 25; e q é 10 a 40;

em que o aglutinante tem uma Tg de menos do que 20 0C5 ou o aglutinante contém unidades estruturais de um monômero de ácido fosforoso, ou ambos.

A presente invenção trata de uma necessidade na técnica fomecendo-se uma composição que não sofre de formação de espuma em excesso.

Descrição detalhada da invenção

A presente invenção é uma composição compreendendo uma dispersão aquosa de um aglutinante e de 0,01 a 2 por cento em peso, com base no peso do aglutinante, de um desespumador caracterizado pela estrutura seguinte:

CH3 CH3 CH3 CH3 (CH3)3 SiO (· SiO^-f SiO^j-(- SiO)p—(- SiO)^j SiO(CH3)3

CH3 R1 CH3 R2 em que R1 é -(CH2)3O(C3H6O)pCH3;

R2 é-(CH2)3O(C2H4O)qCH3; x é de 0 a 240; y é de 0 a 240; m + η = 10 a 30; x+y+m+n= 150 a250; p é 5 a 40; e q é 5 a 50;

5 em que o aglutinante tem uma Tg de menos do que 20 0C, ou o

aglutinante contém unidades estruturais de um monômero de ácido fosforoso, ou ambos.

Preferivelmente, x + y + m + n= 175 a 225; preferivelmente m + n = 15 a 25; preferivelmente p = 10 a 40, mais preferivelmente 15 a 25; e preferivelmente q = 30 a 40. Preferivelmente, a concentração do desespumador é de 0,05 a 1 por cento em peso, com base no peso do aglutinante.

O aglutinante é uma dispersão aquosa estável de partículas de polímero tendo uma Tg preferivelmente na faixa de -60 0C a 60 °C, mais 15 preferivelmente até 20 °C, e o mais preferivelmente até 15 0C, e pode ser qualquer aglutinante adequado para composições de revestimentos, incluindo dispersões aquosas de partículas de polímero acrílico, estireno-acrílico, éster vinílico-acrílico, éster vinílico-etileno, silicona, uretano, haleto de vinilideno, e haleto de vinila.

Os aglutinantes podem incluir unidades estruturais de um

monômero de ácido fosforoso, preferivelmente na faixa de 0,2 a 4 por cento em peso, com base no peso do aglutinante. Exemplos de monômeros de ácido fosforoso adequados incluem fosfonatos e ésteres de diidrogeno fosfato de um álcool em que o álcool contém ou é substituído com um grupo vinila ou 25 olefínico polimerizável. Esteres de diidrogeno fosfato preferidos são fosfatos de (met)acrilatos de hidroxialquila, incluindo metacrilato de fosfoetila e metacrilatos de fosfopropila, com metacrilato de fosfoetila sendo especialmente preferido. “Metacrilato de fosfoetila” (PEM) é usado aqui para referir-se à estrutura seguinte: OH onde R é H ou

o

O

Como usado aqui, o termo “unidade estrutural” refere-se a um

resíduo do monômero mencionado. Uma unidade estrutural de PEM é como

comercialmente disponíveis incluem EVOQUE™ 2350 Pre-Composite Polymer (Uma marca registrada de The Dow Chemical Company ou Seus Afiliados), e EVOQUE™ 1140 Pre-Composite Polymer.

contendo unidades estruturais de um monômero de ácido fosforoso ou ambos.

necessário. Por exemplo, para tintas de acabamento de brilho alto, a

porcentagem em peso de aglutinante está tipicamente na faixa de 30 a 40 por cento em peso, com base no peso da formulação; para as de semibrilho, a porcentagem em peso de aglutinante é tipicamente de 15 a 25 por cento em peso, com base no peso da formulação; para tintas acetinadas e sem brilho, a faixa é tipicamente de 5 a 10 por cento em peso, com base no peso da 20 formulação.

segue:

o

OR

onde as linhas tracejadas representam o ponto de fixação ao suporte principal do polímero. Exemplos de aglutinantes contendo PEM

5

10

A composição da presente invenção é útil em formulações de tinta de VOC baixo ou formulações de tinta compreendendo aglutinantes

A quantidade de aglutinante na composição de tinta depende do grau de brilho A composição da presente invenção pode incluir materiais adicionais tais como pigmentos tais como TiO2 não encapsulado ou parcial ou completamente encapsulado; enchedores; tensoativos; dispersantes; espessantes; corantes; conservantes; agentes de fluxo; agentes de nivelamento; diluentes, incluindo polímeros opacos; e neutralizadores. Embora também seja possível incluir solventes e coalescentes, estes materiais seriam minimizados para formulações de VOC baixo, isto é, formulações com não mais do que 50 g/L.

Exemplos.

Os exemplos seguintes são para propósitos ilustrativos apenas e não são intencionados a limitar o escopo da invenção.

Nos exemplos seguintes, Aglutinante 1 refere-se a EVOQUE™ 1140 Pre-Composite Polymer (VOC baixo, Tg = 3 a 5 °C); e aglutinante 2 refere-se a RHOPLEX™ VSRl 050 Acrylic Emulsion (VOC baixo, Tg = 5 a 10 °C). DFl refere-se ao desespumador ,DC71, que é o desespumador usado nas composições dos exemplos da presente invenção. DC71 é caracterizado como segue:

CH3 CH3 CH3 CH3

(CH3)3SiO SiO}^-(- SiO)^-f SiO)^ SiO(CH3)3

CH3 R1 CH3 R2

onde R1 é -(CH2)3O(C3H6O)pCH3; e R2 é (CH2)3O(C2H4O)qCH3; e p é 19 a 21; q é 33 a 35; n+ m é 18 a 20; x + y + n + mé 195 a 205.

DF2, DF3, e DF4 são desespumadores usados nos exemplos comparativos. DF2 refere-se ao Desespumador DC74 Aditivo da Dow Corning; DF3 é o Desespumador Byk 022; e DF4 é o Desespumador DrewPlus L475. DC74 é um desespumador de poliéter de polisiloxano com copolímeros de bloco pendentes de grupos óxido de etileno e óxido de propileno; estes grupos são principalmente terminados com grupos OH e nenhum é terminado com grupos metila. Byk 022 é um desespumador de poliéter de polisiloxano com grupos óxido de etileno pendentes e grupos óxido de propileno pendentes; estes grupos são principalmente terminados com grupos OH e nenhum é terminado com grupos metila. DrewPlus L475 é 5 um desespumador que não de silício contendo polímeros hidrofóbicos em óleo mineral.

A Tabela 1 representa a formulação para a Tinta 1, que é uma tinta de VOC baixo com uma concentração de VOC de 33 g/L.

Tabela 1 - Formulação da Tinta 1

Tinta 1 Nome do material Libras (kg) Galões (L) 1 Moagem m... m ^ Aglutinante 1 242,3 (109,9) 27,5 (104,1) Agua 71,8 (32,6) 8,6 (32,5) Amônia (28 % aq.) 1,0 (0,4) 0,1 (0,4) Kronos 4311 T1O2 238,1 (108,0) 12,2 (46,2) Agua 25,0(11,3) 3,0(11,3) Dispersante TAMOLim 3,3 (1,5) 0,3 (1,1) 1124 Tensoativo TERGITOL™ 2,0 (0,9) 0,3 (1,1) 15-S-9 Diluição I . Aglutinante 2 223,4(101,3) 25,5 (96,5) Polímero Ultra Opaco 75,2 (34,1) 8,8 (33,3) ROPAQUE™ Coalescente Texanol 9,9 (4,5) 1,2 (4,5) Modificador de Reologia 17,0 (7,7) 2,0 (7,6) ACRYSOL™ RM-2020 NPR Modificador de Reologia 3,0 (1,4) 0,3 (1,1) ACRYSOL™ RM-8W Agua 69,4(31,49) 8,3(31,4) Totais 1020,5 (462,9) 100 (378,5) Ι’πιρί lv.-d.uk· . \ illuí. PVC total 33,0 % Volume de sólidos 36,0 % Peso de sólidos 45,9 % Excl. de Agua Genérico 33,1 g/L de VOC A Tabela 2 representa a formulação para a Tinta 2, que é uma

tinta de VOC baixo com uma concentração de VOC de 33 g/L. Tinta 2 Nome do material Libras (kg) Galões (L) Moaiicm 7- - ·. IMiAmônia (28 % aq.) 1,0 (0,4; 0,1 (0,4) Kronos 4311 TiO2 238,1 (108,0) 12,2 (46,2) Agua 25,0(11,3) 3,0(11,3) Dispersante TAMOLim 3,3 (1,5) 0,3 (1,1) 1124 Tensoativo 2,0 (0,9) 0,3 (1,1) TERGITOL™ 15-S-9 Diluição Γ - ^ , Aglutinante 2 443,4(201,1) 50,7(191,9) Polímero Ultra Opaco 75,2(34,1) 8,8 (33,3) ROPAQUE™ Coalescente Texanol 9,8 (4,4) 1,2 (4,5) Modificador de Reologia 25,5(11,6) 2,9 (10,9) ACRYSOL™ RM-2020 NPR Modificador de Reologia 4,5 (2,0) 0,5 (1,9) ACRYSOL™ RM-8W Agua 151,1 (68,5) 18,1 (68,5) Totais 1018,4(461,9) 100,0 (378,5) Propriedade -Valor ·■·.: · PVC total 33,00 % Volume de sólidos 36,00 % Peso de sólidos 45,74 % Excl. de Agua Genérico 33 g/L de VOC Procedimento I: Teste desespumador para formulações de látex

Um volume conhecido (0,5 a 2 mL) de aglutinante 1 e aglutinante 2 foi separadamente misturado com um desespumador em frascos, com tampas TiteSeal, comumente conhecidos como frascos PPR, (frascos de 5 reator de pressão em paralelo). As concentrações de desespumador nos aglutinantes são observadas na tabela 3. Os frascos contendo as formulações foram deixados repousar durante a noite. Os frascos depois foram agitados com um “agitador de pulso” mecânico por 3 min em uma frequência de 2 a 5 agitações/s. O cisalhamento gerado causou arrastamento de um volume 10 conhecido de ar na formulação na forma de micro/macro bolhas. A formulação depois foi removida sobre uma película Mylar e puxada para espessura a úmido de 12 mils (0,30 mm). O revestimento removido depois foi colocado sob o microscópio e a aquisição de imagem por time-lapse foi iniciada para medir o grau de incorporação das bolhas no revestimento. Os resultados para o número de micro/macro bolhas, (micro bolhas definidas como qualquer bolha com um diâmetro <70 mícron e macro bolhas definidas 5 como qualquer bolha com um diâmetro > 70 mícron) são mostrados na Tabela

3.

Com base no número de micro e macro bolhas um limiar é definido, acima do qual o desespumador é considerado passar ou falhar, como observado nos resultados na tabela 3.

Procedimento 2: Teste desespumador de formulações de látex

TiO2.

Amostras foram preparadas carregando-se o aglutinante (225 g) e uma concentração conhecida de desespumador (desespumador ativo em aglutinante úmido) a um recipiente plástico de 500 mL. O recipiente foi 15 colocado em um agitador de topo de bancada horizontal por 30 min em 180 agitações/min. A densidade da mistura foi medida e registrada usando um copo de densidade depois da remoção do agitador. Uma porção da mistura agitada depois foi usada para preparar amostras compósitas de aglutinante/Ti02.

Amostras foram preparadas carregando-se a mistura pré

agitada de aglutinante mais desespumador (201 g) a uma lata metálica de 1 quarto de galão (0,94625 L) seguido pela adição de água (60,59 g). A mistura depois foi colocada em um misturador suspenso com uma lâmina propulsora naval; a pasta fluida de TiO2 (193 g) depois foi adicionada à esta mistura que 25 foi agitada a 450 rpm. A mistura compósita total foi agitada por um adicional de 15 min depois que a adição de pasta fluida foi completa. A densidade da mistura final foi medida usando um copo de densidade. A razão da densidade final para a densidade teoricamente calculada foi usada para avaliar o desempenho dos desespumadores diferentes. Os resultados são relatados na 30 tabela 4. Procedimento 3: Antiespumação das Formulações de tinta Aglutinante e desespumador foram misturados como descrito no Procedimento I. As concentrações de desespumador nos aglutinantes são observadas na tabela 5. Os frascos contendo as formulações foram deixados repousar durante a noite. Pérolas cerâmicas Zirconox (0,5 g, 1,0 a 1,2 mm) foram adicionadas ao frasco para aumentar o cisalhamento no material de revestimento. Os frascos depois foram agitados por 3 min em uma frequência de 2 a 5 agitações/s com um agitador de pulso mecânico para o desespumador de teste. O cisalhamento gerado causou arrastamento de um volume conhecido de ar na formulação na forma de micro/macro bolhas. A formulação depois foi removida sobre uma película Mylar e puxada para espessura a úmido de 12 mils (0,30 mm). O revestimento removido depois foi colocado sob o microscópio e a aquisição de imagem por time-lapse foi iniciada para medir o grau de incorporação das bolhas no revestimento. Os resultados para o número de micro/macro bolhas, (micro bolhas definidas como qualquer bolha com um diâmetro <70 mícron e macro bolhas definidas como qualquer bolha com um diâmetro > 70 mícron) são mostrados na Tabela

3. Com base no número de micro e macro bolhas um limiar é definido, acima do qual o desespumador é considerado passar ou falhar, como observado nos resultados na tabela 5.

Tabela 3 - Resultados da Formação de Espuma para o Procedimento 1

Resultados para o Procedimento 1 Aglutinante/Desespumador % de # de macro # de Passa/Falha desespumador bolhas* microbolhas* conc. Aglutinante 1 DF-I 0,75 9 116 Passa DF-2 0,75 3 103 Passa DF-3 0,75 13 104 Falha DF-4 2,25 31 117 Falha Aglutinante 2 DF-I 0,75 0 178 Passa DF-2 0,75 10 39 talha DF-3 0,75 DF-4 2,25 2 55 Passa *# de bolhas depois de ~10 minutos de remoção do revestimento Falha - > 10 Macro bolhas e/ou > 200 Micro bolhas Como a Tabela 4 mostra, DF-I é o único desespumador que

passou em todas as formulações testadas

Tabela 4 - Resultados da formação de espuma para o Procedimento 2

Resultados para o Procedimento 2 Aglutinante/Desespumador Cone. de desespumador (% de % de densidade Passa/Falha aglutinante úmido) inicial Aglutinante 1 DF-I 0,1 92,7 Passa DF-2 0,1 86 Falha DF-3 0,1 70 Falha DF-4 0,10 65 Falha Aglutinante 2 DF-I 0,1 97,2 Passa DF-2 0,1 76,9 Falha DF-3 0,1 98,6 Passa DF-4 0,10 68,5 Falha Falha - < 90 % de densidade inicial Tabela 5 - Resultados da formação de espuma para o Procedimento 3

Resultados para o Procedimento 3 T inta/Desespumador % de Cone. de Número de Número de Passa/Falha Desespumador Macro Micro bolhas* Bolhas* Tinta 1 DF-I 0,75 0 1 P iss*i 1 1 DF-2 0,75 0 15 Passa DF-3 0,75 0 0 Passa DF-4 2,25 0 212 Falha Tinta 2 DF-I 0,75 0 2 Passa DF-2 0,75 0 2 Passa DF-3 0,75 0 1 Passa DF-4 2,25 0 0 Passa * Número de bolhas depois de -10 minutos de remoção do revestimento Falha - > 10 Macro bolhas e/ou > 200 Micro bolhas Os resultados indicam que para todos os três procedimentos, estudos de aglutinante, formação compósita de aglutinante + T1O2, e formulação de tinta, DFl é universal em sua capacidade para reduzir o volume de micro e macro espuma.

Claims

1. Composição, caracterizada pelo fato de que compreende uma dispersão aquosa de um aglutinante e de 0,01 a 2 por cento em peso, com base no peso do aglutinante, de um desespumador caracterizado pela seguinte estrutura: <formula>formula see original document page 12</formula> em que R1 é -(CH2)3O(C3H6O)pCH3; R2 é -(CH2)3O(C2H4O)qCH3; x é de 0 a 240; y é de 0 a 240; m + n = IOa 30; x + y + m + n = 150 a 250; p é 5 a 40; e q é 5 a 50; em que o aglutinante tem uma Tg de menos do que 20 0C, ou o aglutinante contém unidades estruturais de um monômero de ácido fosforoso, ou ambos.

2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que x + y + m + n= 175 a 225; m + n = 15 a 25; p = 10 a 40; e q = 30 a 40; e em que a concentração do desespumador é de 0,05 a 1 por cento em peso, com base no peso do aglutinante.

3. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o aglutinante é uma dispersão aquosa de partículas de polímero acrílico, estireno-acrílico, ou éster vinílico-acrílico.

4. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que R1 é -(CH2)30(C3H60)i9. .21CH3; e R2 é -CH2J3O(C2H4O),,.J5CH3; em que n + m é 18 a 20, x + y + n + mél95a 205.

5. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o aglutinante tem Tg de menos do que 15 0C.

6. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, càracterizada pelo fato de que o aglutinante compreende de 0,2 a 4 por cento em peso de unidades estruturais de metacrilato de fosfoetila, com base no peso do aglutinante.

7. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a composição compreende ainda um ou mais materiais selecionados do grupo consistindo em TiO2, um agente neutralizante, um dispersante, um tensoativo, um enchedor, um espessante, um coalescente, um conservante, um agente de fluxo, um agente de nivelamento, e um neutralizador.

8. Composição de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que compreende ainda TiO2, um dispersante, um tensoativo, um diluente, um espessante, e um neutralizador.

9. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 ou 8, caracterizada pelo fato de que tem um VOC de não mais do que 50 g/L.