BR102016028428A2 - Maltodextrin phenyl glycidyl ether adut - Google Patents

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Abstract

a presente invenção refere-se a um composto que é um aduto de éter fenil glicidílico de maltodextrina e seu método de preparação. o composto da presente invenção é útil como um aditivo de tempo aberto em formulações de tinta.

Description

ADUTO DE ÉTER FENIL GLICIDÍLICO DE MALTODEXTRINA
Fundamentos da Invenção [1] A presente invenção refere-se a um composto que é um aduto de éter fenil glicidílico de maltodextrina. Este composto é útil como um aditivo de tempo aberto em uma formulação de revestimentos.
[2] Regulações governamentais e movimento do mercado continuamente a conduzir em direção a zero compostos orgânicos voláteis (VOC) para formulações de revestimento.
Consequentemente, as formulações à base de água que são livres de solventes voláteis e coalescentes se tornam cada vez mais populares na indústria. No entanto, as propriedades das tintas foram comprometidas devido a esta mudança radical; entre as mesmas está o tempo aberto, que é o período de tempo durante o qual um filme de tinta aplicada fresca pode ser reformulado sem deixar marcas de pincel. Em um sistema à base de solvente, o tempo aberto é cerca de 30 a 45 minutos; em uma formulação à base de água típica, o tempo aberto é da ordem de 3 a 5 min. Por conseguinte, existe uma necessidade na técnica de encontrar um aditivo para formulações à base de água que aumenta o tempo aberto em relação aos aditivos atualmente disponíveis sem degradar outras propriedades do revestimento final, como a resistência adesiva e coesiva do filme, dureza, resistência de bloco, resistência de formação precoce de bolhas, resistência de esfregar e lavar, resistência a manchas, e resistência ao desgaste.
Sumário da Invenção [3] A presente invenção aborda a necessidade na técnica proporcionando um composto que é um aduto de éter fenil glicidílico do composto de Fórmula I: 1 onde m é de 1 a 60.
[4] Em um segundo aspecto, a presente invenção é um método compreendendo a etapa de contatar maltodextrina com éter fenil glicidílico sob determinadas condições para formar o aduto de éter fenil glicidílico de maltodextrina, onde a maltodextrina é representada pela seguinte Fórmula I: I onde m é de 1 a 60.
[5] O composto da presente invenção é útil como um tensoativo que pode ser usado como um aditivo de tempo aberto em formulações de tinta.
Descrição Detalhada da Invenção [6] A presente invenção é um composto que é um aduto de éter fenil glicidílico do composto de Fórmula I: I onde m é de 1 a 60.
[7] Preferencialmente, m é de 5, mais preferencialmente de 11, e mais preferencialmente de 15, a preferencialmente 48, mais preferencialmente a 36, e mais preferencialmente a 24.
[8] Como aqui utilizado, o termo "aduto de éter fenil glicidílico do composto de Fórmula I" refere-se a um composto ou uma mistura de compostos que são formados a partir da reação de éter fenil glicidílico e maltodextrina (o composto de Fórmula I). Por exemplo, um composto formado a partir da reação de 2 mols de éter fenil glicidílico e 1 mol de maltodextrina pode ser representado pela seguinte Fórmula II: II
[9] O ponto real de ligaçao dos grupos de éter glicidílico de anel aberto podem ser em qualquer um dos locais de OH disponíveis da maltodextrina. Além disso, os grupos de éter fenil glicidílico de anel aberto sao grupos fenoxipropanol representados por um ou ambos dos seguintes isômeros: Isômero 1 Isômero 2 onde as linhas tracejadas representam o ponto de ligaçao do grupo fenoxipropanol com um átomo de oxigênio disponível da molécula de maltodextrina. O aduto pode ser caracterizado pelo peso molecular de molécula médio numérico (Mn), como medido por Espectrometria de Massa de Ionizaçao de Dessorçao de Laser Assistida por Matriz (MALDI-MS). Por definiçao, presume-se que os fatores de resposta para todas as intensidades observadas no espectro de massa são os mesmos. O Mn do aduto está na faixa de 500, mais preferencialmente de 1000, e de preferencialmente de 1500 Daltons, a 10.000, preferencialmente a 8000, mais preferencialmente a 5000, e mais preferencialmente a 3500 Daltons.
[10] Preferencialmente, o aduto é um aduto de éter fenil glicidílico multifuncional; ou seja, a maltodextrina é substituída com pelo menos dois grupos fenoxipropanol, mais preferencialmente de dois a quatro grupos fenoxipropanol, mais preferencialmente dois ou três grupos fenoxipropanol, e mais preferencialmente dois grupos fenoxipropanol. O grau de substituição foi determinado por MALDI-MS.
[11] Em um segundo aspecto, a presente invenção é um método compreendendo a etapa de contatar maltodextrina com éter fenil glicidílico sob determinadas condições para formar o aduto de éter fenil glicidílico de maltodextrina. O aduto de éter fenil glicidílico de maltodextrina pode ser preparado, por exemplo, contatando o éter fenil glicidílico com maltodextrina na presença de um catalisador. Catalisadores de base, como NaOH, KOH, Na2CO3, ou K2CO3 são preferenciais, mas os catalisadores de ácido como ácido sulfúrico, ácido clorídrico, ácido p-tolueno sulfônico, trifluoreto de boro, ou cloreto de ferro são também adequados. A reação é vantajosamente realizada a uma temperatura na faixa de 25 °C, preferencialmente de 25 °C, mais preferencialmente de 60 °C, a 100 °C, mais preferencialmente a 90 °C.
[12] A reação é convenientemente realizada na presença de um solvente polar, preferencialmente uma mistura de solventes que inclui água e um ou mais solventes orgânicos polares como etanol, isopropanol, tetra-hidrofurano, acetona, ou metil etil cetona. A razão de volume/volume de água para o solvente orgânico é tipicamente na faixa de 20:80 a 80:20. Solventes orgânicos polares com altos pontos de ebulição como dimetilacetamida, dimetilformamida, e N-metil-2-pirrolidona são também solventes adequados, sozinhos ou em combinação com água e/ou outro solvente.
[13] Em um método preferencial para a preparaçao do composto de Fórmula II, o composto de Fórmula I é contatado com éter fenil glicidílico na presença de NaOH, com água e isopropanol como um solvente, a uma temperatura na faixa de 60 a 85 °C. O grau de substituição pode ser controlado ajustando a razao de mol para mol da maltodextrina e o éter fenil glicidílico; tipicamente, no entanto, o produto final é uma mistura de adutos mono e polissubstituídos, e pode conter maltodextrina que não reagiu. A razão mol:mol preferencial de éter fenil glicidílico para maltodextrina é de 1,2:1, mais preferencialmente de 1,5:1, mais preferencialmente de 1,8:1, e mais preferencialmente de 2,0:1, a preferencialmente 4:1, mais preferencialmente a 3,5:1, mais preferencialmente a 3,2:1, e mais preferencialmente a 3,0:1.
[14] O composto da presente invenção demonstrou ser eficaz como um aditivo de tempo aberto, particularmente em formulações à base de água.
Exemplo 1 - Preparação de Aduto de Éter Fenil Glicidílico de Maltodextrina [15] Uma maltodextrina disponível comercialmente (obtida a partir de Sigma-Aldrich SKU419672) tendo um Equivalente de Dextrose de 4,0 a 7,0 (15 g, ~ 3500 g/mol, m ~ 22, 4,3 mmol) foi adicionada a um balão de fundo redondo de 500 mL de 3 bocas equipado com um condensador, um agitador suspenso e uma purga de nitrogênio. Água deionizada (81,25 g) foi adicionada ao balão e a maltodextrina dissolveu por 15 minutos a 190 rpm. Isopropanol (20,31 g) foi então adicionado e a mistura foi purgada com nitrogênio por 1 h. A seguir, hidróxido de sódio (solução a 50%, 2,67 g. 33 mmol) foi adicionado gota a gota ao reator ao longo de 2 min e purga com nitrogênio foi continuada por mais 30 min. Éter fenil glicidílico (1,26 g, 8,4 mmol) foi então adicionado e a mistura foi purgada por um adicional de 10 min antes de aquecer a mistura de reação a 78 °C. A temperatura da reação foi alcançada após 10 min, ponto em que a mistura se dissolveu completamente e se tornou castanho claro. Após 1 h a 78 °C, a mistura de reação foi resfriada para temperatura ambiente após o que ácido acético (2 g, 33 mmol) foi adicionado. Os produtos da reação foram isolados por remoção do solvente em vácuo, então redissolvendo o sólido resultante em água (150 mL), então secagem por congelamento. Um sólido castanho (15,1 g) foi obtido. A estrutura foi confirmada por 1H NMR (δ 7,416,78, 10 H, δ 6,36-3,37, 229 H) e espectrometria de massa MALDI- TOF (cada conjunto de picos separado por 162 Da, e como um exemplo para um conjunto de picos: m/z = 1625,6, 1637,6, 1649,6, 1661,6 DA, onde z é a carga por molécula). O pico a 1637,6 é consistente com a presença de uma maltodextrina dissubstituída. A espectrometria de massa MALDI-TOF mostrou que ~50% da maltodextrina foi dissubstituída. Maltodextrina não substituída, monossubstituída, e trissubstituída também foi detectada na mistura de produto.
Medição de MALDI-TOF
[16] O espectro de massa MALDI foi obtido em um espectrômetro de massa Bruker Daltonics UltraFlex MALDI-TOF equipado com um laser de nitrogênio (À = 337 nm). No experimento MALDI, 20 mg de ácido di-hidroxibenzoico foi dissolvido em 1 mL de THF. O Exemplo 1 foi dissolvido em H2O/isopropanol (4:1 v/v) a uma concentração de 5 mg/mL. A solução foi pré-misturada com a solução de matriz a uma razão de 1:10 v/v. NaI foi adicionado na mistura de amostra/matriz e 0,3 pL da mistura foi então colocado sobre a placa de amostras e foi seco ao ar para análise por MALDI-MS.
Preparação da Formulação de Tinta com Aduto de Éter Glicidílico de Maltodextrina [17] O aduto de éter glicidílico de maltodextrina do Exemplo 1 foi avaliado para o tempo aberto e resistência a manchas na formulação de triagem seguinte: Tabela 1 - Formulação de Tinta Com Aditivo de Tempo Aberto [18] O tempo aberto foi medido de acordo com ASTM-D7488. Os estudos de resistência a manchas foram realizados aplicando primeiro a formulação de tinta a um substrato de vinil branco com uma lâmina de separação de 7 mil (0,18 mm). O filme repousou por 7 dias e os substratos foram digitalizadas utilizando um digitalizador de mesa calibrado para obter uma medição de linha de base. As manchas foram então aplicadas para o filme seco e repousadas por 2 h antes de serem submetidas ao teste de remoção: Meio não abrasivo Leneta SC-1 foi combinado com água (3:2 v/v) para formar uma solução. Um filme fino da solução foi aplicado ao revestimento manchado; uma esponja não abrasiva foi mergulhada na solução por 10 s, então contatada com o revestimento manchado a uma pressão de cerca de 5 kPa e oscilada em 60 ciclos/min (frente e para trás = um ciclo) por 100 s. Os substratos esfregados foram lavados com água e os substratos manchados foram fotografados com o digitalizador para medir a diferença média quadrática em coordenadas Lab entre a linha de base e as manchas esfregadas (AE76) . Na Tabela 2 seguinte, OTE-500 refere-se ao Aditivo Rhodoline OTA-500, que é um aditivo de tempo aberto amplamente utilizado na indústria.
[19] A Tabela 2 ilustra o tempo aberto (O) e os resultados da mancha para um número de manchas domésticas.
Tabela 2 - Tempo Aberto e Resultados da Mancha para uma Variedade de Manchas Domésticas.
[20] O composto da presente invenção demonstrou uma excelente resistência a manchas em comparação com OTE-500 e uma resistência a manchas um pouco melhor em comparação com a formulação sem aditivo de tempo aberto; além disso, o composto da presente invenção demonstrou um desempenho de tempo aberto melhorado em relação à formulação sem aditivo de tempo aberto. Por conseguinte, o aditivo da presente invenção proporciona um revestimento com um equilíbrio melhorado de tempo aberto e resistência a manchas.
REIVINDICAÇÕES

Claims (10)

1. Composto, caracterizado pelo fato de que é um aduto de éter fenil glicidílico do composto de Fórmula I: I onde m é de 1 a 60.
2. Composto, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que m é de 5 a 48 e o aduto de éter fenil glicidílico do composto de Fórmula I é um aduto multifuncional.
3. Composto, de acordo com a Reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que m é de 11 a 36 e o aduto de éter fenil glicidílico do composto de Fórmula I é um aduto di ou trifuncional.
4. Composto, de acordo com a Reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que m é de 15 a 24 e o aduto de éter fenil glicidílico do composto de Fórmula I é um aduto difuncional.
5. Composto, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que tem um peso molecular médio numérico de 500 a 10.000 Daltons e é substituído por pelo menos dois grupos fenoxipropanol.
6. Composto, de acordo com a Reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que tem um peso molecular médio numérico de 1000 a 8000 Daltons e é substituído por dois, três, ou quatro grupos fenoxipropanol.
7. Composto, de acordo com a Reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que tem um peso molecular médio numérico de 1500 a 5000 Daltons e é substituído por dois ou três grupos fenoxipropanol.
8. Composto, de acordo com a Reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que tem um peso molecular médio numérico de 1500 a 3500 Daltons e é substituído por dois grupos fenoxipropanol.
9. Método, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de contatar maltodextrina com éter fenil glicidílico sob determinadas condições para formar o aduto de éter fenil glicidílico de maltodextrina, onde a maltodextrina é representada pela seguinte Fórmula I: I onde m é de 1 a 60.
10. Método, de acordo com a Reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o éter fenil glicidílico e a maltodextrina são contatados em conjunto na presença de uma base, a uma temperatura na faixa de 40 °C a 100 °C, e na presença de um solvente polar.
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