BR102015017738A2 - composição, processo de produção da composição, processo anti-incrustante e processo anticorrosivo - Google Patents

Abstract

composição, processo de produção da composição, processo anti-incrustante e processo anticorrosivo a presente invenção refere-se a uma composição compreendendo pelo menos um poliol e uma blenda de mdi’s, ao processo de produção da referida composição, ao processo anti-incrustante e ao processo anticorrosivo. a presente invenção se situa nos campos da química, da biologia, e das engenharias civil, naval e aeronáutica.

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção Composição, Processo de Produção da Composição, Processo Anti-Incrustante e Processo Anticorrosivo Prioridade [0001] Este pedido de patente reivindica prioridade (prioridade interna) sobre o pedido de patente brasileiro BR 10 2014 025104 9, o qual foi depositado em 08 de outubro de 2014.

Campo da Invenção [0002] A presente invenção refere-se a uma composição compreendendo pelo menos um poliol e uma blenda de MDI’s, ao processo de produção da referida composição, ao processo anti-incrustante e ao processo anticorrosivo. A presente invenção se situa nos campos da Química, da Biologia, e das Engenharias Civil, Naval e Aeronáutica.

Antecedentes da Invenção [0003] Na busca pelo estado da técnica em literaturas científica e patentária, foram encontrados os seguintes documentos que tratam sobre o tema: [0004] O documento CN 102505497 revela um método de preparo de uma composição anti-incrustante e de auto-limpeza de alta durabilidade. Essa composição é um poliuretano preparado a partir de uma mistura que compreende MDI e emulsão de óleo de silicone amino-modificada. Entretanto, essa composição é constituída de derivados do petróleo que podem gerar subprodutos danosos ao ambiente.

[0005] O documento BR 10 2012 009648 A2 revela uma composição de revestimento curável constituída de redes híbridas orgânicas de poliuretano-polissiloxano-Si que possui resistência mecânica e propriedade anti-incrustante, o que oferece uma solução para o problema de bioincrustação em ambiente marinho. O revestimento anti-incrustante é composto de pelo menos um poliuretano terminado em silano, um polissiloxano terminado em silanol e possivelmente um ou mais aglutinantes poliméricos, como por exemplo, epóxi e polímero acrílico. Entretanto, a referida composição, dentre outras razões técnicas, pode trazer danos ambientais, além de possuir processo de produção complexo e alto custo.

[0006] Assim, do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui, aos olhos dos inventores, novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.

[0007] Portanto, as composições presentes no estado da técnica apresentam diversos inconvenientes como, por exemplo: a possibilidade de causar danos ambientais devido à presença, em seus constituintes, de derivados do petróleo, metais pesados, entre outros, tornando-se, portanto, de difícil biodegradabilidade. Além disso, essas composições possuem processo de produção complexo, alto custo e não apresentam as aplicações que foram concretizadas pela presente invenção e reveladas neste pedido de patente. Sumário da Invenção [0008] Dessa forma, a presente invenção tem por objetivo resolver os problemas constantes no estado da técnica a partir de uma composição compreendendo pelo menos um composto poliol e um catalisador de blenda de MDI’s, composição esta que evita a deposição de seres vivos em superfícies diversas sem causar danos ambientais e composição esta também que apresenta propriedades impermeabilizantes e anticorrosivas.

[0009] Além disso, o processo de produção da referida composição é mais simples do que os atuais encontrados no estado da técnica, podendo ser produzidas grandes quantidades do produto a um custo associado baixo.

[0010] É um primeiro objeto da presente invenção uma composição que compreende pelo menos: a) um poliol; e b) uma blenda de MDI’s [0011] É um segundo objeto da presente invenção um processo de obtenção da composição e que compreende as etapas de mistura de pelo menos dois componentes da referida composição.

[0012] É um terceiro objeto da presente invenção um processo anti-incrustante compreendendo a etapa de contatar a composição revelada no presente pedido de patente em uma superfície.

[0013] É um quarto objeto da presente invenção um processo anticorrosivo compreendendo a etapa de contatar a composição com uma superfície.

[0014] Ainda, o conceito inventivo comum a todos os contextos de proteção reivindicados refere-se à aplicação da composição revelada neste pedido de patente e produzida conforme descrito no processo revelado pelo presente pedido de patente para evitar a ocorrência de incrustação em superfícies ou a corrosão em superfícies.

[0015] Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e pelas empresas com interesses no segmento, e serão descritos em detalhes suficientes para sua reprodução na descrição a seguir.

Breve Descrição das Figuras [0016] Com o intuito de melhor definir e esclarecer o conteúdo do presente pedido de patente, são apresentadas as presentes figuras: [0017] A Figura 1 mostra uma placa em que metade dela houve a aplicação da composição (lado esquerdo) e, na outra metade, não houve aplicação (lado direito).

[0018] A Figura 2 mostra a mesma placa referenciada na figura 1 após 4 (quatro) anos submersa em ambiente aquático.

[0019] A Figura 3 mostra os resultados da exposição de superfície tratada com a composição revelada pela presente invenção aos efeitos de corrosão em teste no centro de experimentos para corrosão da Agência Espacial Norte-Americana (NASA).

[0020] A Figura 4 mostra os resultados anticorrosivos obtidos pela composição revelada na presente invenção (teste em conformidade com a norma ASTM B117 — Salt Fog Test) no centro de experimentos para corrosão da Agência Espacial Norte-Americana (NASA).

[0021] A Figura 5 mostra os resultados anticorrosivos obtidos pela composição revelada na presente invenção (teste em conformidade com a norma ASTM B117 — Salt Fog Test) no centro de experimentos para corrosão da Agência Espacial Norte-Americana (NASA).

Descrição Detalhada da Invenção [0022] A composição revelada pelo presente pedido de patente trata-se de um poliuretano bi-composto, e que compreende poliol de origem vegetal e catalisador. Mais especificamente, a composição compreende óleo de mamona e/ou óleo de soja e uma blenda de MDI’s. a referida composição mostrou-se altamente eficaz na inibição da aderência e da impregnação de cracas e de mexilhões em cascos de embarcações, de equipamentos submersos em água, além das propriedades anti-UV e do elevado efeito anticorrosivo que confere às superfícies de aeronaves, incluindo-se as aeronaves espaciais. Também se mostrou, nos testes e resultados experimentais, bastante eficaz para o revestimento de tanques de concreto, revestimento de dutos de água potável e na substituição da manta asfáltica, sendo, portanto, de importante aplicação/uso na área da engenharia civil.

[0023] É um objeto da presente invenção uma composição que compreende pelo menos: a) um poliol; e b) uma blenda de MDI’s [0024] Em uma concretização, o poliol é proveniente de: óleo de mamona, óleo de soja ou combinação dos mesmos.

[0025] Em uma concretização, a composição adicionalmente compreende pigmento, catalisador à base de estanho e pasta à base de dióxido de titânio.

[0026] Em uma concretização, a proporção entre poliol e a blenda de MDI’s é 2:1 ou 3:1.

[0027] É um outro objeto da presente invenção um processo de produção da composição e que compreende a etapa de mistura do poliol com a blenda de MDI’s.

[0028] Em uma concretização, a proporção entre poliol e a blenda de MDI’s é de 2:1 ou 3:1 (em massa, peso, volume ou em proporção estequiométrica).

[0029] É um outro objeto da presente invenção um processo anti-incrustante compreendendo a etapa de contatar a composição em pelo menos uma superfície.

[0030] Em uma concretização, a superfície é de embarcações, aeronaves, dutos de água e/ou de reservatórios de cimento.

[0031] É um outro objeto da presente invenção um processo anticorrosivo compreendendo a etapa de contatar a composição em pelo menos uma superfície.

[0032] Em uma concretização, a superfície é de embarcações, aeronaves, dutos de água e/ou de reservatórios de cimento.

[0033] Uma das vantagens da presente invenção é a utilização de óleo vegetal (da mamona e/ou de soja, dentre outras origens vegetais possíveis também) em substituição aos derivados do petróleo, o que traz economia ao processo de fabricação e, para casos em que haja despejo de algum material contendo a tinta, é possível a sua biodegradabilidade, sem gerar subprodutos danosos ao ambiente. O blend de MDI’s utilizado atua como agente biocida que inibe a ação de bactérias redutoras de sulfato e responsáveis pela biocorrosão. Esta propriedade substitui alguns metais pesados utilizados para o mesmo propósito em produtos alternativos. Pela simplicidade dos componentes é possível a fabricação de grandes lotes sem investimentos elevados em infraestrutura. Dessa forma, há a simplicidade do processo de fabricação, com baixo custo, sendo um dos fatores que torna isso possível é a não utilização de derivados de petróleo (que passam por um longo e caro processo de destilações e craqueamentos).

[0034] A cobertura não somente inibe a aderência dos microrganismos que crescerão para formarem as cracas e reduz a ação das bactérias redutoras de sulfato, mas também cria uma vedação protetora do metal isolando o mesmo do contato com a água salgada e com o oxigênio, ambos fatores importantes de aceleração da corrosão dos metais. A composição também possui as propriedades de pintura protetiva em aço, concreto e madeira, com propriedades como: resistência a ácidos, como o sulfúrico, nítrico, clorídrico, muriático, entre outros, resistindo a temperaturas de até 180 °C.

[0035] Além disso, a composição revelada pela presente invenção é inerte e não reage a substâncias ácidas, sendo possível a imediata aplicação em tanques e dutos como, por exemplo, tanques e dutos de água potável ou de vinho. Por exemplo, os tanques de navios que transportam água industrial também se incluem para a aplicação da composição anticorrosiva.

Definição de alguns dos termos empregados no presente pedido de patente [0036] MDI

[0037] O termo, no presente pedido de patente, compreende qualquer isômero de diisocianato aromático, por exemplo, o composto químico 4,4’-metileno difenildiisocianato ou difenilmetano-4,4’-diisocianato, dentre outros.

[0038] Blenda de MDI’s [0039] O termo, no presente pedido de patente, deve ser entendido como sendo qualquer combinação de MDI’s (abreviação para os vários tipos de difenilmetano isocianato), tais como difenilmetano-4,4’-diisocianato com qualquer outro MDI, em diferentes proporções, dentre outros.

[0040] Óleos vegetais [0041] O termo, no presente pedido de patente, refere-se a quaisquer óleos de origem vegetal, por exemplo, aqueles encontrados na mamona (Ricinus communis L.) e/ou no óleo de soja, dentre outros. Dentre os óleos vegetais, inclui-se também o ácido linolênico.

[0042] Poliol [0043] O termo, no presente pedido de patente, refere-se a qualquer composto que possua pelo menos dois grupos hidroxila (-OH) na cadeia como, por exemplo, a combinação de duas ou mais estruturas do ácido ricinoleico (encontrado em plantas do gênero Ricinus), ou ainda de outros ácidos presentes nas plantas do gênero Ricinus, como ácido 9,10-diidroesteárico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oleico, ácido linoleico, dentre outros.

[0044] Catalisador ou catalisadores [0045] O termo, no presente pedido de patente, refere-se a quaisquer blendas de MDI ou, ainda um MDI em específico como, por exemplo, mas não se limitando a, o composto difenilmetano-4,4’-diisocianato.

[0046] Superfície ou superfícies [0047] O termo, no presente pedido de patente, refere-se a qualquer superfície em que seres vivos possam vir a se fixar, depositar, reproduzir-se ou colonizar. O termo compreende mas não se restringe a invólucros exteriores (casco) e interiores de quaisquer tipos de embarcações, por exemplo lanchas e navios. O termo também compreende quaisquer tipos de superfícies que possam entrar em contato com o ambiente marinho ou qualquer outro tipo de ambiente que possua água. Incluem-se também reservatórios de concreto e dutos de água potável.

[0048] O termo também compreende superfícies que possam receber pelo menos uma camada de impermeabilização ou de tinta, como, por exemplo: lajes, telhados, superfícies de aviões, naves espaciais e outros meios de transporte espaciais, mas não se limitando apenas a tais superfícies. Além disso, o termo também inclui superfícies sujeitas à corrosão como, por exemplo, superfícies metálicas diversas, incluindo-se as de embarcações e de meios de transporte aéreos (aviões, naves espaciais, sondas espaciais, drones, dentre outros veículos aéreos).

[0049] Proporção entre poliol e blenda de MDI’s [0050] No contexto do presente pedido de patente, quando houver referência a proporção entre poliol e blenda de MDI’s, deve-se entender que a proporção, caso não explicitamente especificada, pode ser entendida como sendo proporção em peso / massa, em volume ou ainda sendo proporção estequiométrica entre poliol e a blenda de MDI’s.

[0051] Seres vivos [0052] O termo, no presente pedido de patente, refere-se a qualquer tipo de ser vivo de vida aquática e/ou terrestre, compreendendo-se algas marinhas, crustáceos marinhos compreendendo cracas e mexilhões, incluindo-se possíveis seres vivos que possam se incrustar em superfícies.

Exemplo 1 - Exemplo de concretização da invenção [0053] Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo, sem limitar o escopo da mesma.

Exemplo I - Composição com efeito anti-incrustante (ou anti-craca) e efeitos anticorrosivos [0054] Um dos exemplos de concretização da composição revelada no presente pedido de patente apresenta os seguintes componentes, conforme indicado na Tabela 1 a seguir: Tabela 1. Componentes da composição desenvolvida neste exemplo de concretização [0055] O catalisador de estanho, em uma das concretizações apresentadas neste pedido de patente, é o dibutil dilaurato de estanho. Entretanto, outros catalisadores à base de estanho são perfeitamente aplicáveis como, por exemplo, o octanoato de estanho. A substituição do catalisador de estanho não altera as características do produto final obtido.

[0056] Nesta concretização, a mistura para catalisar a tinta refere-se a duas partes do referido poliol vegetal de óleo de mamona para uma parte de MDI (composto difenilmetano-4,4’-diisocianato).

[0057] Ainda referente a esta concretização, o poliol de óleo de mamona e de óleo de soja está indicado conforme a Fórmula I a seguir: Fórmula I

[0058] A Fórmula I mostra a estrutura do triglicerol de ácido ricinoleico.

[0059] A Fórmula II a seguir indica um dos componentes do óleo de mamona.

Fórmula II e em que R na Fórmula II compreende qualquer tipo de cadeia contendo átomos de carbono, sendo ramificada ou não ramificada.

[0060] Em mais uma concretização, a composição compreende poliol vegetal à base de óleo de mamona. A referida composição compreende também 30% de carga mineral, 1,5% de pigmento à base de nego de fumo (essa quantia varia de acordo com a tonalidade desejada), adsorvidor de umidade 2%, catalisador a base de estanho para regular o “pot life”, e uma pasta à base de dióxido de titânio, aproximadamente 3%. A relação de mistura para catalisar a referida composição é a de 2 partes de poliol (composição descrita acima) e 1 parte de MDI (difenilmetano-4,4’-diisocianato). No entanto, outras proporções entre poliol e MDI também foram testadas como, por exemplo: 1,5 partes de poliol para 1 parte de MDI e também 4 partes de poliol para 1 parte de MDI, conforme indicado na tabela a seguir: Tabela 2. Proporção entre poliol (poliois vegetais de óleo da mamona) e MDI (difenilmetano-4,4’-diisocianato) [0061] Dentre os constituintes dos óleos vegetais, o óleo de soja contém ácido linolênico e o óleo de mamona contém o composto representado pela fórmula I. Entretanto, deve-se entender que se trata apenas um dos constituintes encontrados no óleo de soja e no óleo de mamona (principalmente no que se refere às insaturações presentes na cadeia carbônica), englobando portanto outros constituintes dos óleos vegetais.

Fórmula II e em que R na Fórmula II compreende qualquer tipo de cadeia contendo átomos de carbono, sendo ramificada ou não ramificada.

[0062] Todos os componentes citados anteriormente podem ser substituídos por outros componentes que apresentem a mesma função, sem prejudicar a propriedades finais da composição. Dessa forma, são explicitadas a seguir a função dos componentes: a carga mineral é a dolomita usada para dar textura e tixotropia na tinta; o pigmento é o nego de fumo, usado para dar coloração; a sílica é usada para adsorver a umidade do poliol; a pasta a base de dióxido de titânio atua como uma barreira de UV (raios ultravioleta), para evitar a destruição do material; a função do MDI ou de suas blendas é catalisar a reação e formar o polímero com moléculas totalmente inertes, ou seja, uma vez catalisadas, não reagem mais com o meio externo.

[0063] Foram testadas tanto as tintas alifáticas quanto as tintas aromáticas, sendo: as tintas alifáticas mais estáveis e não sofrerem alteração de coloração com o decorrer do tempo; e as tintas aromáticas aquelas tintas que possuem compostos aromáticos em sua composição e que se tornam de coloração mais amarelada com o decorrer do tempo.

[0064] O poliol da presente concretização da invenção apresentou as seguintes características técnicas: densidade de cerca de 1,1 kg/m3, pH entre cerca de 6,5 e cerca de 7,5 e odor característico de óleo vegetal, além de possuir coloração cinza clara.

[0065] Exemplo II - Processo de Produção [0066] Em uma concretização, inicia-se a produção do poliol com 600 litros de óleo de mamona, o restante dos componentes é adicionado em cima desse volume de óleo. Colocam-se 120 kg de carga mineral, 12 litros de óleo de soja e de 10 a 15 kg de adsorvente de umidade, e adiciona-se uma pasta composta por dióxido de titânio, aproximadamente 20 litros. O catalisador é 100 % do seu volume de difenilmetano-4 4’diisocianato.

[0067] Em outra concretização, inicialmente no reator coloca-se 600 litros de óleo de mamona. Adicionam-se 12 litros de óleo de soja. Colocam-se 120 kg de dolomita e os componentes são misturados pelo batedor do reator. Adicionam-se 20 litros de pasta à base de dióxido de titânio. Durante 1 hora e 30 minutos mantém-se misturando os componentes adicionados através de bomba de engrenagem para total homogeneização. Essa descrição foi para a produção do poliol. Para a produção do MDI, fraciona-se em embalagens de 5 litros.

[0068] Testes e resultados experimentais dos efeitos anticorrosivos da composição desenvolvida do exemplo de concretização [0069] A composição revelada na presente invenção foi testada em mangueiras flexíveis de aço inoxidável presentes em plataformas de lançamento de foguetes / ônibus espaciais, tendo sido realizados diferentes testes para a avaliação da resistência à corrosão em um ambiente artificial: teste realizado a 5% de cloreto de sódio (NaCI) para até duas mil (2000) horas e um teste para a avaliação da reatividade do foguete propulsor / combustíveis químicos aplicando-se a composição testada e revelada no presente pedido de patente.

[0070] Os referidos testes de anticorrosão foram conduzidos junto à Agência Espacial Norte-Americana (NASA), tendo sido realizados os testes ASTM D2370 - 98 (teste para avaliação de resistência à corrosão em um ambiente artificial), teste D4060-07 (resistência à abrasão) e o teste D4541-02 (força). As figuras 1 a 5 do presente pedido de patente ilustram em detalhes os resultados obtidos nos testes de corrosão com a composição que é revelada pelo presente pedido de patente.

[0071] Os resultados dos testes demonstraram que a composição objeto deste pedido de patente mostrou-se bastante adequada e até superando as expectativas iniciais, sendo os experimentos conduzidos no “NASA’s Corrsion technology Laboratory beachside Atmospheric Exposure Test Facility”.

[0072] Estão indicados na tabela a seguir (Tabela 3) os resultados dos testes de reatividade da composição revelada frente a agentes químicos com propelantes/substâncias oxidantes (compostos químicos MMH, N2H4 e N2O4). Para aprovação no referido teste, o aumento de temperatura deve ser menor que 2,8 °C. "abela 3. Resultados obtidos para a composição anticorrosiva testada.

[0073] Desse modo, a presente invenção revela os surpreendentes efeitos anti-incrustrante e anticorrosivo dos poliois provenientes do óleo de mamona em combinação com a blenda de MDI.

[0074] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outras variantes, abrangidas no escopo das reivindicações anexas.

Reivindicações

Claims (8)

1. Composição caracterizada por compreender pelo menos: a) um poliol; e b) uma blenda de MDI’s

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo poliol ser proveniente de óleo de mamona, de óleo de soja ou combinação dos mesmos.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por adicionalmente compreender pigmento, catalisador à base de estanho e pasta à base de dióxido de titânio.

4. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pela proporção entre poliol e a blenda de MDI’s ser 2:1 ou 3:1.

5. Processo de produção da composição conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4 caracterizado por compreender a etapa de mistura do poliol com a blenda de MDI’s.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pela proporção entre poliol e a blenda de MDI’s ser 2:1 ou 3:1.

7. Processo anti-incrustante caracterizado por compreender a etapa de contatar a composição conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4 em pelo menos uma superfície.

8. Processo anticorrosivo caracterizado por compreender a etapa de contatar a composição conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4 em pelo menos uma superfície.