BR102015004396A2 - Composition - Google Patents

Abstract

"composição" a presente invenção é uma composição que compreende a) uma dispersão aquosa estável de partículas de polímero funcionalizadas com unidades estruturais de um monômero de ácido fosforoso ou um seu sal, e; b) uma dispersão de partículas de pigmento estabilizadas por um dispersante solúvel em água funcionalizado adsorvente com unidades estruturais de um monômero de ácido sulfônico ou um seu sal. a composição da presente invenção é útil para proporcionar uma excelente estabilidade de armazenamento para as tintas pigmentadas formuladas com o dispersante funcionalizado de ácido sulfônico aqui descrito.

Description

“COMPOSIÇÃO” Fundamentos da invenção [001] A presente invenção se refere a formulações de pintura pigmentada contendo um ligante de látex funcionalizado de ácido fosforoso e um dispersante polimérico para pigmento que contém grupos de ácido sulfônico ou seus sais.

[002] A eficácia do T1O2 como pigmento de cobertura é reduzida quando as partículas de T1O2 são deixadas chegar muito perto em conjunto sobre a formação de película e de secagem. Sabe-se que o espaçamento de T1O2 e sua eficiência de cobertura concomitante podem ser melhorados com o auxílio de partículas de polímero em emulsão adsorvidas à superfície da partícula de T1O2. (Ver US 2003/0018103). Um dos potenciais problemas observados com a tecnologia atual de látex adsorvente é cinética de adsorção lenta entre pigmento de T1O2 e o látex que conduzem a instabilidade da viscosidade de uma tinta formulada com o envelhecimento. Esse comportamento é especialmente proeminente quando se utiliza suspensões pré-dispersas de T1O2. Tais tintas podem demonstrar adsorção incompleta de látex sobre a formulação, o que resulta em adsorção de látex continuada na lata de tinta com que acompanha aumento da viscosidade. Esta instabilidade da viscosidade altera as propriedades reológicas orientadas definidas pelo formulador. Seria, portanto, desejável descobrir uma maneira de aumentar a adsorção de látex inicial para formar a tecnologia de pré-composto lenta para aliviar a instabilidade da viscosidade com o envelhecimento associado com a manutenção da adsorção de látex.

Sumário da invenção [003] A presente invenção aborda a necessidade na técnica de proporcionar uma composição que compreende a) uma dispersão aquosa estável de partículas de polímero funcionalizadas com unidades estruturais de um monômero de ácido fosforoso ou um seu sal, e; b) uma dispersão de partículas de pigmento estabilizadas por um agente dispersante solúvel em água funcionalizado adsorvente com unidades estruturais de um monômero de ácido sulfônico ou um seu sal; em que a percentagem em peso do dispersante é de 0,1 a 10 por cento, com base nos pesos dos dispersante e partículas de pigmento e; em que a percentagem em peso de partículas de pigmento é de 20 a 95 por cento em peso com base no peso das partículas de polímero, das partículas de pigmento e do dispersante; e em que a percentagem em peso de unidades estruturais de monômero de ácido fosforoso ou um seu sal é de 0,1 a 5 por cento em peso, com base no peso das partículas de polímero funcionalizadas de ácido fosforoso.

[004] A composição da presente invenção resolve uma necessidade proporcionando excelente estabilidade de armazenamento para as tintas pigmentadas formulados com a adsorção do dispersante funcionalizado de ácido sulfônico solúvel em água aqui descrito.

Descrição detalhada da invenção [005] A presente invenção é uma composição que compreende a) uma dispersão aquosa estável de partículas de polímero funcionalizadas com unidades estruturais de um monômero de ácido fosforoso ou um seu sal, e; b) uma dispersão de partículas de pigmento estabilizadas por um dispersante solúvel em água funcionalizado adsorvente com unidades estruturais de um monômero de ácido sulfônico ou um seu sal; em que a percentagem em peso do dispersante é de 0,1 a 10 por cento, com base nos pesos dos dispersantes de pigmento e partículas; em que a percentagem em peso de partículas de pigmento é de 20 a 95 por cento em peso com base no peso das partículas de polímero, as partículas de pigmento e o dispersante; e em que a percentagem em peso de unidades estruturais de monômero de ácido fosforoso ou um seu sal é de 0,1 a 5 por cento em peso, com base no peso das partículas de polímero funcionalizadas de ácido fosforoso.

[006] Tal como aqui utilizado, o termo "monômero de ácido fosforoso" refere-se a um composto polimerizável contendo pelo menos um átomo de fósforo, tendo pelo menos um próton ácido. Exemplos de classes adequadas de monômeros de ácido fosforoso incluem monômeros de ácido fosfônico e os seus sais e ésteres de di-hidrogeno fosfato de um álcool em que o álcool contém ou é substituído com um grupo olefmico ou de vinila polimerizável, e seus sais. Ésteres de di-hidrogeno fosfato preferidos são fosfatos de (met)acrilatos de hidroxialquila, incluindo metacrilato de fosfoetila (PEM) e metacrilatos de fosfopropila, com metacrilato de fosfoetila e os seus sais, sendo especialmente preferido.

[007] Um exemplo de um ácido fosfônico adequado é ácido 2-(metacriloiloxi)etil fosfônico ou um seu sal.

[008] Tal como aqui utilizado, o termo "unidades estruturais" refere-se a grupos formados mediante a polimerização do monômero recitado. Uma unidade estrutural de um metacrilato de fosfoetila é ilustrado: em que as linhas tracejadas representam os pontos de ligação à espinha dorsal do polímero; em que R é H ou [009] O dispersante funcionalizado com unidades estruturais de um monômero de ácido sulfônico ou um seu sal (o polímero funcionalizado do ácido sulfônico) é um polímero solúvel em água que pode ser um homopolímero ou um copolímero, e de preferência compreende pelo menos 20, e mais preferivelmente pelo menos 50 por cento em peso, a 100, mais preferivelmente a 95, e mais preferencialmente a 80 por cento em peso de unidades estruturais de um monômero de ácido sulfônico ou um seu sal, com base no peso do dispersante. Exemplos de monômeros de ácidos sulfônicos adequados incluem ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico, ácido vinil sulfônico, acrilato de 2-sulfoetila, metacrilato de 2-sulfoetila, acrilato de 3-sulfopropila, metacrilato de 3- sulfopropila, estireno sulfonato de sódio, e ácido 2-propeno-l-sulfônico, e os seus sais, e suas combinações. Um monômero de ácido sulfônico particularmente preferido é o ácido 2-acrilamido-2-metilpropano-sulfônico (AMPS) ou um seu sal.

[0010] O polímero funcionalizado de ácido sulfônico pode ainda compreender unidades estruturais de um ou mais monômeros auxiliares, cujos exemplos incluem os acrilatos e metacrilatos tais como metacrilato de metila, acrilato de etila, acrilato de butila, acrilato de etil-hexila, metacrilato de hidroxietila e acrilato de hidroxipropila; 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-butilaminojetila, acrilato de 3-(dimetilamino)propila, metacrilato de 2-diisopropilaminoetila, e acrilato de 3-dimetilaminoneopentila; acrilatos e metacrilatos de polialquilenoglicol, incluindo metacrilato de poli(etileno glicol), acrilato de poli(etilenoglicol) e metacrilato de lauril-0-(CH2CH20)23; acrilamidas e metacrilamidas de dialquilaminoalquila, incluindo N- [2(N, N-dimetilaminoetil]metacrilamida, N-[3-(N, N-dimetilamino) propil] acrilamida, e N-[3-(N,N-dimetilamino)propil]metacrilamida; halogenetos de acrilamidotrialquilamônio incluindo cloreto de [2-(acriloxi) etil]trimetilamônio, cloreto de [2-(metacriloxi) etil] trimetilamônio, e cloreto de 3-metacrilamidopropil)trimetilamônio.

[0011] Embora seja permissível para o dispersante compreende unidades estruturais de ácido metacrílico ou ácido acrílico, é preferível que este dispersante compreende menos do que 10, mais preferencialmente menos do que 5, e mais preferencialmente menos do que 2 por cento em peso de unidades estruturais destes monômeros funcional izados de ácido monocarboxílico.

[0012] O dispersante tem, preferencialmente, um peso molecular médio numérico (Mn) na faixa de 500 a 20000 g/mol, para permitir a formação rápida de compósito, solubilidade em água e baixa viscosidade. De preferência, a percentagem em peso do dispersante é de 0,4 a 2 por cento em peso com base no peso do dispersante e partículas de pigmento.

[0013] A dispersão aquosa estável de partículas de polímero funcionalizadas com unidades estruturais de monômero de ácido fosforoso ou um seu sal, são, de preferência ligantes de látex acrílico, estireno-acrílico, ou éster de vinila-acrílico (mais particularmente acetato de vinila-acrílico), e as partículas de polímero preferivelmente compreendem ainda unidades estruturais de um ou mais dos seguintes monômeros: metacrilato de metila, acrilato de butila, acrilato de etila, acrilato de 2 etil-hexila, metacrilato de ureído, estireno, acetato de vinila, e versatato de vinila. O polímero funcionalizado de ácido fosforoso pode também incluir unidades estruturais de outros monômeros tais como metacrilato de alila, divinil benzeno, acrilamida, e metacrilato de acetoacetoxietila.

[0014] A percentagem em peso do monômero de ácido fosforoso é de preferência de 0,2 a 4 por cento em peso, mais preferivelmente de 2, e mais preferivelmente a 1,5 por cento em peso, com base no peso das partículas de polímero funcionalizado de monômero de ácido fosforoso.

[0015] As composições de revestimento da presente invenção são vantajosamente preparadas por primeiro pigmento dispersante, de preferência de T1O2, sob alto cisalhamento na presença de ácido sulfônico estabilizador contendo dispersante para formar uma moagem. O pigmento pode ser proporcionado adicionalmente como uma suspensão pré dispersa estabilizada por um dispersante contendo ácido sulfônico, ou o pigmento pode ser distribuído entre várias moagens ou suspensões que compreendem o ácido sulfônico contendo dispersante. Estas dispersões de pigmento são então contatadas com uma dispersão funcionalizada de ácido fosforoso de partículas de polímero para promover a adsorção de partículas de polímero sobre a superfície do pigmento. A composição pode ainda compreender partículas de polímero que não são funcionalizados com unidades estruturais de ácido fosforoso ou os seus sais. Também é possível, embora não seja preferido, adicionar a dispersão de partículas de polímero na dispersão do pigmento. A mistura é então agitada suficientemente para maximizar a adsorção de polímero de partícula em partículas de pigmento, seguindo pela adição de ingredientes da tinta remanescente. Altemativamente, esses ingredientes podem ser adicionados imediatamente depois, durante ou antes da combinação das dispersões de pigmento e partículas de polímero. O dispersante de ácido sulfônico é acreditado promover a rápida adsorção de partículas de polímero para pigmentar durante a formulação da tinta, aumentando assim a estabilidade da viscosidade da tinta; em contraste, os dispersantes convencionais inibem a adsorção rápida de partículas de polímero com as partículas do pigmento, o que resulta na formação relativamente prolongada de partículas compósitas, o que leva a um desvio para cima da viscosidade na formulação da tinta.

[0016] Os restantes ingredientes da tinta acima mencionados incluem um ou mais dos seguintes procedimentos: modificadores de reologia; polímeros opacos; enchimentos; colorantes, outros pigmentos incluindo os pigmentos encapsulados ou parcialmente encapsulados e pigmentos opacos; dispersantes funcionalizados de ácido não sulfônico; auxiliares umectantes; auxiliares de dispersão; adjuvantes dispersantes; tensoativos; cosolventes; agentes coalescentes e plastificantes; antiespumantes; conservantes; aditivos anti-mar; agentes de fluxo; agentes de nivelamento; aditivos de deslizamento; e agentes de neutralização.

Exemplos Abreviações [0017] Nos exemplos a seguir, ACRYSOL™, TERGITOL™, ROCIMA™, AMP-95™, e TAMOL™ são marcas registradas da The Dow Chemical Company ou de suas afiliadas.

[0018] Tal como aqui utilizado o termo Mn refere-se ao peso molecular numérico médio do dispersante, tal como determinado pelo seguinte método: [0019] Dispersantes não-anfotéricos são dissolvidos a uma concentração de 2 mg/ml em uma solução de 20 mM de di-hidrogeno fosfato de sódio a pH 7 e passados através de um filtro de 0,45 pm e 100 μΐ injetado numa coluna empacotada TSKgel GMPW XL (7,5 mm x 30 cm, Tosoh) em tandem com uma coluna empacotada TSKgel G2500PW XL (7,5 mm x 30 cm, Tosoh) a uma taxa de fluxo de 1 ml/min. A eluição é monitorada por um detector de índice de refração e um perfil de peso molecular avaliado contra padrões de referência de poli(ácido acrílico) que variam em peso molecular de 216 g/mol e 1.100.000 g/mol.

[0020] Dispersantes anfotéricos são hidrolisados a uma concentração de 50 mg/ml em uma solução de KOH dissolvido em etanol (100 mg/ml) e aquecidos a 180°C durante 7 dias num recipiente de pressão de bomba de preparação da amostra (Paar). Os dispersantes são, em seguida, recuperados por decantação da solução de KOH etanol, enxaguando com etanol, e secagem a 50°C. O perfil de pesos moleculares é caracterizado usando o mesmo processo descrito para as amostras não anfotéricas. O peso molecular original do material anfotérico de partida pode ser estimado usando as frações em peso de materiais substituintes em comparação com a estrutura hidrolisada resultante.

Exemplos [0021] Um dispersante funcionalizado de ácido sulfônico solúvel em água (63% AMPS/37% em peso de HPA, 4,84 g, 30% de sólidos, Mw = 3300 g/mol; Mn = 630 g/mol) foi sintetizado por polimerização de radical livre para os exemplos mostrados. Ele passa a ser referido como AMPS-HPA. Exemplo 1 - 2,3% de ligante de estireno acrílico PEM e 0,5% de AMPS-HPA A. Preparação do ligante [0022] O ligante foi preparado seguindo o procedimento descrito para o látex 1 na US 2008/0269402, mas ajustando a composição de 56% de BA, 41,2% de ST, 0,3% de SSS, 0,2% de MAA, e 2,3% de PEM (60% ativo). Além disso, nenhum tampão carbonato de sódio foi usado na caldeira, e os sólidos finais por cento do ligante preparado foi de 46%. B. Formulação da tinta 1. Preparação da moagem [0023] Água (60,0 g), AMPS-HPA (10,0 g, 30% de sólidos), tensoativo Surfonyl CT-221 (3,0 g), antiespumante BYK-022 (2,0 g), e base neutralizante (0,5 g) AMP-95 foram misturados num vaso de aço para moagem utilizando um dispersor de alta velocidade. Dióxido de titânio Tiona 595 (330,0 g, Cristal), extensor de carbonato de cálcio Omyacarb 5 (100,0 g, Omya), extensor sienite nefelina Minex 4 (130,0 g) foram então adicionados e misturados durante cerca de 10 minutos para dispersar completamente os pigmentos. Água (50,0 g) e biocida ROCIMA™ 630 (2,0 g) foram então adicionados para completar a moagem. 2. Letdown [0024] A moagem de BI foi adicionada ao ligante (504,5 g), enquanto se mistura. Coalescente Texanol (7,0 g), Antiespumante Foamaster VL (2,0 g), base neutralizante AMP-95 (1,0 g), água (195,3 g), modificador de reologia ACRYSOL RM-5000 (22,0 g), tensoativo Rhodafac RS-710 (3,0 g), e modificador de reologia Natrosol Plus 330 (1,5 g) foram adicionados com mistura, para completar a formulação.

Comparativo 1 - 2,3% de ligante de estireno acrílico PEM e 0,5% de dispersante TAMOL 1124 A. Preparação do ligante [0025] O ligante foi preparado como descrito para o Exemplo 1 A. B. Formulação da tinta [0026] A moagem foi preparada como descrita para o Exemplo 1, exceto que o AMPS-HPA foi substituído com dispersante TAMOL™ 1124 (6,0 g) e a segunda adição de água foi de 30,0 g. Letdown foi preparado da mesma maneira exceto que a quantidade de água foi aumentada para 215,8 g e modificador de reologia ACRYSOL™ TT-935 (3,0 g) foi adicionado. Exemplo 2 - 1,8% de ligante de estireno acrílico PEM e 0,5% de AMPS-HPA A. Preparação do ligante [0027] O ligante foi preparado seguindo o procedimento descrito para o látex 1 naq US 2008/0269402, mas ajustando a composição para 56% de BA, 41,2% de ST, 0,6% de SSS, e 1,8% de PEM (60% ativo). Além disso, nenhum tampão de carbonato de sódio foi usado na caldeira, e os sólidos por cento finais do ligante preparado foi de 48%. B. Formulação de tinta [0028] A formulação foi preparada como descrito no Exemplo 1B, exceto que a quantidade de ligante utilizado era de 490,5 g e a água utilizada era de 206,8 g.

Comparativo 2 - 1,8% de ligante de estireno acrílico PEM e 0,5% de dispersante TAMOL 1124 A. Preparação do ligante [0029] O ligante foi preparado como descrito para o Exemplo 2A. B. Formulação da tina [0030] A formulação foi preparada como descrito no Exemplo 2B, exceto que a quantidade de água utilizada foi de 227,2 g.

Exemplo 3 - 2,3% de ligante acrílico bimodal PEM e 0,5% de AMPS-HPA A. Preparação do ligante [0031] O ligante foi preparado seguindo o procedimento descrito para o Exemplo 4 na US 6818697 B2 ajustando a composição para 49,6% de BA/ 48,1% de MMAJ 2,3% de PEM (60% ativo)/ 1,0% de UMA. Além disso, a neutralização foi realizada utilizando uma solução de hidróxido de sódio, e os sólidos por cento finais do ligante preparado foi de 50%. B. Formulação de tinta [0032] A formulação foi preparada como descrito no Exemplo 1B, exceto que a quantidade de ligante utilizado foi de 460,3 g, a quantidade de coalescente Texanol foi aumentada para 14,0 g e a água utilizada era de 241,6 g.

Comparativo 3 - 2,3% de ligante acrílico bimodal PEM e 0,5% de dispersante TAMOL 1124 A. Preparação do ligante [0033] O ligante foi preparado como descrito para o Exemplo 3. B. Formulação de tinta [0034] A formulação foi preparada como descrito no Exemplo 3, exceto que a quantidade de água utilizada foi de 260,1 g.

Medições de viscosidade e envelhecimento por calor: [0035] Um litro de amostras das tintas foi feito, dividido, e enchido em recipientes de 250 ml. A viscosidade foi medida a 25°C com um viscosímetro tipo Stormer BYK KU-2 (BYK-Gardner GmbH · Lausitzer Strasse 8 · 82538 Geretsried · Alemanha Tel +49 8171 3493-0) e medições feitas de acordo com a norma ASTM D562. Medições iniciais foram feitas dentro de 2 horas de conclusão do lote; medições de 1 dia foram feitas depois de equilibrar as amostras a 25°C durante 1 dia; medições de 10 dias foram feitas após equilibrar as amostras a 25°C durante 10 dias; e as medições por envelhecimento por calor foram feitas depois de armazenar as amostras a 60°C durante 10 dias, seguido de ajustamento a 25°C durante a medição. O valor final da elevação da viscosidade, AKU, é dado pela diferença entre a medida por envelhecimento por calor, e a viscosidade medida inicial. Os resultados das medições da viscosidade encontram-se resumidos na Tabela 1. Tabela 1: Viscosidade por envelhecimento por calor e equilibrada, por exemplo e amostras comparativas [0036] Para os três ligantes diferentes utilizados para os Exemplos Comparativos 1 a 3, a utilização do dispersante TAMOL 1124 resulta em considerável desvio de viscosidade dentre a formulação inicial da tinta e a amostra envelhecida final por calor. Todas as amostras comparativas demonstram um AKU de 15 ou maior, com Comparativo 3 demonstrando um aumento de KU de 33 KU. Em contraste, as tintas formuladas com um dispersante descrito no contexto da presente invenção todas demonstram um AKU inferior a 10, representando composições de tinta com perfis de viscosidade relativamente estáveis. Exemplo 1 e Exemplo 2 mostram apenas uma ligeira mudança no KU, especialmente em vista de seus exemplos comparativos correspondentes, Comparativo 1 e 2, respectivamente. Exemplo 3, embora tendo um AKU maior de 9, demonstra uma redução de 24 unidades KU em vista de seu contraparte, Exemplo Comparativo. 3.

REIVINDICAÇÕES

Claims (8)

1. Composição, caracterizada pelo fato de que compreende a) uma dispersão aquosa estável de partículas de polímero funcionalizadas com unidades estruturais de um monômero de ácido fosforoso ou um seu sal, e; b) uma dispersão de partículas de pigmento estabilizadas por um dispersante solúvel em água adsorvente funcionalizado com unidades estruturais de um monômero de ácido sulfônico ou um seu sal; em que a percentagem em peso do dispersante é de 0,1 a 10 por cento, com base nos pesos do dispersante e de partículas de pigmento e; em que a percentagem em peso de partículas de pigmento é de 20 a 95 por cento em peso com base no peso das partículas de polímero, das partículas de pigmento e do dispersante; e em que a percentagem em peso de unidades estruturais de monômero de ácido fosforoso ou um seu sal é de 0,1 a 5 por cento em peso, com base no peso das partículas de polímero funcionalizadas de ácido fosforoso.

2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dispersante solúvel em água é funcionalizado com 20 a 95 por cento em peso do monômero de ácido sulfônico, com base no peso do dispersante.

3. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a percentagem em peso do dispersante é de 0,4 a 2 por cento em peso com base no peso do dispersante e das partículas de pigmento, em que as partículas de pigmento compreendem partículas de TiCE.

4. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o monômero de ácido fosforoso ou de um seu sal é o metacrilato de fosfoetila ou ácido 2-(metacriloiloxi)etil fosfônico ou seus sais, em que a percentagem em peso de unidades estruturais de monômero de ácido fosforoso ou um seu sal é de 0,2 a 2 por cento em peso, com base no peso das partículas de polímero funcionalizadas de ácido fosforoso.

5. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o dispersante solúvel em água compreende de 50 a 95 por cento em peso de unidades estruturais de monômero de ácido sulfônico ou um seu sal, e de 5 a 50 por cento em peso de unidades estruturais de um ou mais monômeros auxiliares selecionados a partir do grupo que consiste de metacrilato de metila, acrilato de etila, acrilato de butila, acrilato de etil hexila, metacrilato de hidroxietila, e acrilatos de hidroxipropila, com base no peso do monômero de ácido sulfônico ou um seu sal e um ou mais monômeros auxiliares.

6. Composição de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o monômero de ácido sulfônico ou um seu sal é ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico ou um seu sal e o monômero auxiliar compreende acrilato de 2-hidroxipropila.

7. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a dispersão aquosa estável de partículas de polímero é um látex acrílico, estireno-acrílico, ou éster de vinila, e as partículas de polímero compreendem ainda unidades estruturais de um ou mais monômeros selecionados a partir do grupo que consiste de metacrilato de metila, acrilato de butila, acrilato de etila, acrilato de 2-etil-hexila, metacrilato de ureído, estireno, acetato de vinila e versatato de vinila.

8. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que inclui ainda um ou mais materiais selecionados a partir do grupo que consiste de modificadores da reologia; polímeros opacos; enchimentos; colorantes, outros pigmentos; dispersantes funcionalizados de ácido não sulfônico; auxiliares umectantes; auxiliares de dispersão; adjuvantes dispersantes; tensoativos; cosolventes; agentes coalescentes e plastifícantes; antiespumantes; conservantes; aditivos anti-mar; agentes de fluxo; agentes de nivelamento; aditivos de deslizamento; e agentes de neutralização.