BR112014003542B1 - concentrado aditivo, seu uso e processo de preparo do mesmo - Google Patents

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Abstract

CONCENTRADO ADITIVO E USO DO MESMO. A presente invenção é dirigida a uma composição de aditivo que compreende pelo menos um agente de clarificação e/ou nucleação para poliolefinas, agente o qual é um pó que tem um ponto de fusão de pelo menos 190 °C, em uma quantidade de pelo menos 70% em peso com base no peso da composição e pelo menos uma cera tendo uma viscosidade, conforme definido aqui, de pelo menos 500 mPa.s em uma quantidade entre 0,5 e 30% em peso com base no peso da composição.

Description

CONCENTRADO ADITIVO, SEU USO E PROCESSO DE PREPARO DO MESMO
[001] A presente invenção está na área das composições de aditivo para poliolefinas, mais particularmente de concentrados de nucleação e/ou agentes de clarificação para poliolefinas, especialmente para polipropileno.
[002] Poliolefinas, mais particularmente polímeros de propileno e especialmente polipropilenos, requerem o uso dos assim denominados agentes de nucleação ou agentes de clarificação. Estes agentes de clarificação são necessários para conferir transparência ao impedir ou reduzir a turvação nos produtos de poliolefina. O efeito dos mesmos pode ser aproximar a aparência do polipropileno dos assim denominados plásticos de alta clareza, tais como poliestireno, tereftalato de polietileno e policarbonato.
[003] Esses agentes são adicionados à poliolefina em um estágio adequado da produção ou processamento da poliolefina ou uso da mesma. Por exemplo, muitas vezes, o agente de clarificação ou um concentrado do mesmo é adicionado à poliolefina durante a etapa de composição.
[004] Agentes de clarificação adequados são com base em alditóis, tais como xilitol e sorbitol, na forma de um produto de reação com um benzaldeído opcionalmente substituído. Agentes de clarificação adequados foram descritos na Patente dos Estados Unidos N° 7.662.978 e no Pedido de Patente Internacional WO 2010/101610, os conteúdos dos quais são aqui incorporados por meio de referência.
[005] Conforme indicado, os agentes de clarificação são adicionados à poliolefina (fundido) em algum momento durante a produção ou processamento. Uma desvantagem de alguns dos agentes de clarificação é que eles estão na forma de pó e são bastante difíceis de serem processados como tal, em vista de formação de poeira ou bloqueio, o que causa flutuações no nível de dosagem na resina polimérica durante extrusão, com a flutuação associada de propriedades no produto final (vide, por exemplo, WO2007/032797).
[006] Para resolver este problema de dosagem, têm sido usados métodos comuns conhecidos na indústria, os quais são usados para adicionar aditivos que são difíceis de dosar: por exemplo, diluição com pó de polímero virgem até que eles se tornem uma mistura de fluxo livre ou combinação com outros aditivos e compressão em pelotas, um assim denominado um-pacote. Estes métodos criam etapas adicionais caras as quais têm de ser realizadas pelo usuário.
[007] Alternativamente, no pedido de patente internacional WO 2010/101610 mencionado acima, foi descrito como fazer uma composição relativamente diluída de alguns agentes de clarificação usando um hidrocarboneto líquido e um tensoativo específico. Isto tem a grande desvantagem de que uma grande quantidade de material extra é adicionada à poliolefina, influenciando a composição e, possivelmente, resultando em uma deterioração das propriedades do produto.
[008] Além disso, sabe-se que o uso de agentes de clarificação com base em xilitol e sorbitol pode levar ao aparecimento de géis e/ou manchas no produto final durante o processo de moldagem por injeção. O documento EP-A 948 564 menciona a Patente dos Estados Unidos N° 5.135.975 na seção de técnica antecedente da descrição, Patente dos Estados Unidos a qual se refere a: "agentes de clarificação comercialmente conhecidos como o grupo Millad™ de produtos produzidos pela Milliken Chemicals. Estes aditivos, particularmente Millad™ 3988, têm boas propriedades organolépticas e resistem à formação de crostas, mas problemas de dispersão que resultam no aparecimento de manchas brancas têm sido encontrados por alguns usuários. Temperaturas de processo relativamente elevadas são necessárias para evitar o aparecimento destas manchas brancas".
[009] A única maneira de evitar a formação destas manchas é aumentar a temperatura de processamento durante as etapas de composição e moldagem por injeção. Isto não é desejável de um ponto de vista de economia de energia e a maior temperatura pode causar aumento de degradação e também amarelecimento.
[0010] Surpreendentemente, usando o concentrado de clarificação descrito no presente Pedido de Patente, resolve este problema de manchas em muitos dos casos, ao mesmo tempo em que ainda permite o uso de baixas temperaturas durante composição e moldagem por injeção.
[0011] Consequentemente, é um objetivo da invenção proporcionar uma composição de aditivo de clarificação aprimorada para uso em poliolefinas.
[0012] A presente invenção é dirigida a uma composição de aditivo que compreende pelo menos um agente de clarificação e/ou nucleação para poliolefinas, agente o qual é um pó que tem um ponto de fusão de pelo menos 190 °C, em uma quantidade de pelo menos 70% em peso, com base no peso da composição, e pelo menos uma cera tendo uma viscosidade, conforme definido aqui, de pelo menos 500 mPa.s, em uma quantidade entre 0,5 e 30% em peso, com base no peso da composição do concentrado.
[0013] A composição consiste, de preferência, em 75 a 99,5% em peso do referido agente, 0,5 a 25% em peso da referida cera e de 0 a 15% em peso de pelo menos um outro aditivo (não sendo um agente de clarificação e/ou nucleação em pó para poliolefinas).
[0014] De preferência, a viscosidade da cera é de pelo menos 650 mPa.s, mais particularmente pelo menos 20.000 mPa.s e pode ser de até 75.000 mPa.s ou mais. Uma faixa preferida está entre 20.000 e 75.000 mPa.s. Todas as viscosidades são determinadas pela norma DIN 53018 a 140 °C para ceras com um ponto de amolecimento de 140 °C, a 170 °C para ceras com um ponto de amolecimento de 140 °C a 170 °C, a 190 °C paras ceras com um ponto de amolecimento de 170 °C a 190 °C e a 240 °C para ceras com um ponto de amolecimento de 190 °C a 240 °C.
[0015] A cera é, de preferência, uma cera sintética, mais especificamente uma cera de olefina, mais particularmente uma cera de polietileno. Em virtude da combinação das propriedades específicas do agente de clarificação e da cera (ponto de fusão e viscosidade), descobriu-se ser possível produzir uma composição de aditivo ou concentrado tendo uma carga muito alta.
[0016] A composição da presente invenção é um concentrado com base em partículas de dosagem fácil que tem a importante vantagem de que é possível adicionar as quantidades necessárias de aditivo à poliolefina sem adição indevidamente de outros componentes indesejáveis em grandes quantidades à poliolefina. Como uma consequência, as propriedades da composição de poliolefina final não são negativamente influenciadas ou são mesmo aprimoradas.
[0017] Os principais componentes da composição concentrada são o aditivo e o material da matriz de cera. A composição está na forma de partículas.
[0018] O material de cera pode ser selecionado de ceras naturais, sintéticas e naturais modificadas. Uma definição práticavel para ceras foi desenvolvida pelo M-Wax Department of the German Society for Fat Science (Deutsche Gesellschaft für Fettwissenschaft ou DGF para abreviar), publicado pela primeira vez em 1957 e revisto em 1974: "Cera é uma designação técnica coletiva para uma série de materiais naturais ou artificialmente produzidos que têm as seguintes características:
[0019] moldável a 20 °C, firme a duro quebradiço;
[0020] grosseira a finamente cristalino, translúcido a opaco, mas não vítreo;
[0021] funde acima de 40 °C sem quebrar;
[0022] viscosidade relativamente baixa, já um pouco acima do ponto de fusão;
[0023] consistência e solubilidade fortemente dependentes da temperatura;
[0024] passível de polimento sob leve pressão."
[0025] Em geral, as ceras são classificadas como segue:
[0026] Ceras naturais:
[0027] De origem animal, vegetal e mineral.
[0028] b. Ceras artificiais:
[0029] b1. > Ceras quimicamente modificadas/ceras semi-sintéticas, onde uma molécula de cera existente é quimicamente modificada, mais especificamente modificada com óleo, tais como óleos hidrogenados.
[0030] b2. > Ceras sintéticas: uma cera é construída com base em uma molécula não cerosa de baixo peso molecular ou pela decomposição de um plástico macromolecular.
[0031] De acordo com uma modalidade preferida, o material de cera foi selecionado do grupo de ceras artificiais.
[0032] Especialmente quando se usa uma cera com base em poliolefinas, mais particularmente uma cera de polietileno, a composição de aditivo torna possível produzir produtos de poliolefina tendo muito pouca ou nenhuma turvação, com propriedades aprimoradas do produto e desempenho aprimorado de formação de manchas.
[0033] De preferência, a cera de poliolefina tem propriedades tais que é possível produzir a composição de aditivo em uma temperatura acima do ponto de amolecimento da cera. Geralmente, isto significa que a viscosidade está dentro das faixas especificadas. É preferido usar uma cera de polietileno tendo um ponto de amolecimento de acordo com a norma ASTM D 3104 de entre 120 e 350 °C, de preferência entre 125 e 175 °C.
[0034] Ceras adequadas estão comercialmente disponíveis, por exemplo, de empresas tais como Clariant, Evonik e Honeywell.
[0035] Agentes de clarificação adequados têm um ponto de fusão que é maior do que a temperatura de processamento da poliolefina (polipropileno) na qual eles são usados. Os agentes de clarificação estão na forma de pó, o que significa que eles são sólidos a 25 °C e que seu tamanho de partícula é muito baixo, por exemplo, entre 0,1 mícron e 1 mm.
[0036] Exemplos de agentes de clarificação a serem usados na composição da presente invenção são derivados de sorbitol tais como, por exemplo, dibenzilideno-sorbitol, bis(p-metilbenzilideno)sorbitol, bis(4-propilbenzilideno)propil sorbitol e outros agentes de clarificação, tais como sal de sódio de 2,2'-metilenobis(4,6-di-terc-butilfenol)fosfato, derivados de 1,3,5-benzenotriscarboxamida ou N,N',N"-tris(2-metilciclo-hexil)-1,2,3-propanotricarboxamida.
[0037] Outros aditivos adequados a serem combinados com os agentes de clarificação são, por exemplo, antioxidantes, agentes de captura de ácido, agentes anti-estática, colorantes, neutralizantes e agentes anti-deslizamento.
[0038] Deverá ser notado que os aditivos usualmente se destinam a ser incorporados na poliolefina, por várias razões, tais como modificação ou aprimoramento das propriedades das mesmas, como auxiliar de processamento ou para reduzir a formação de subprodutos e similares.
[0039] No entanto, também é possível incluir determinados aditivos na composição que têm uma função na produção da composição de aditivo em si, por exemplo, para estabilizar a composição.
[0040] A invenção é ainda dirigida a um processo para o preparo de uma composição concentrada adequada para mistura por fusão de aditivos de nucleação e/ou clarificação em polímeros ou misturas de polímeros compreendendo a dispersão do aditivo no referido material de cera em uma temperatura na qual a cera é líquida, moldagem e resfriamento da dispersão assim obtida para formar partículas sólidas.
[0041] Em uma outra modalidade, a invenção é dirigida ao uso de uma quantidade entre 0,1 e 5% em peso da composição de aditivo de acordo com a invenção em polipropileno.
EXEMPLO
[0042] Várias ceras foram combinadas com um agente de clarificação com base em alditol em um concentrado e testadas em polímero de polipropileno em um nível de dosagem de 4000 ppm do agente de clarificação, com desempenho variável, conforme pode ser visto na tabela.
Figure img0001
Nota: + + = muito bom, + = bom, - = pobre e -- = muito pobre

Claims (16)

  1. Composição de aditivo, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos um agente de clarificação e/ou nucleação de poliolefinas, agente o qual é um pó que tem um ponto de fusão de pelo menos 190 °C, em uma quantidade de pelo menos 70% em peso com base no peso da composição e pelo menos uma cera tendo uma viscosidade de pelo menos 500 mPa.s, em uma quantidade entre 0,5 e 30% em peso com base no peso da composição, em que a viscosidade da cera é determinada pela norma DIN 53018 a 140 °C para ceras com um ponto de amolecimento abaixo de 140 °C, a 170 °C para ceras com um ponto de amolecimento de 140 °C a 170 °C, a 190 °C para ceras com um ponto de amolecimento de 170 °C a 190 °C e a 240 °C para ceras com um ponto de amolecimento de 190 °C a 240 °C.
  2. Composição de aditivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição é composta de 75 a 99,5% em peso do referido agente, 0,5 a 25% em peso da referida cera e 0 a 15% em peso de pelo menos outro aditivo.
  3. Composição de aditivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o referido agente de clarificação e/ou nucleação é um composto com base em alditol.
  4. Composição de aditivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o referido composto com base em alditol é um produto derivado de xilitol ou sorbitol.
  5. Composição de aditivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o referido composto com base em alditol é o produto da reação de sorbitol e um benzaldeído.
  6. Composição de aditivo de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizada pelo fato de que o referido composto com base em alditol é selecionado do grupo que consiste em bis(4-propilbenzilideno)propil sorbitol, dibenzilideno-sorbitol e bis(p-metilbenzilideno)sorbitol.
  7. Composição de aditivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o referido agente de clarificação e/ou nucleação em pó para poliolefinas é selecionado do grupo que consiste em sal de sódio de 2,2'-metilenobis(4,6-di-terc-butilfenol)fosfato, derivados de 1,3,5-benzenotriscarboxamida ou N,N',N"-tris(2-metilciclo-hexil)-1,2,3-propanotricarboxamida.
  8. Composição de aditivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a cera é uma cera de poliolefina.
  9. Composição de aditivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a cera de poliolefina é uma cera de polietileno.
  10. Composição de aditivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a cera é uma cera de polietileno tendo um ponto de amolecimento, de acordo com a norma ASTM D 3104, de entre 120 e 350 °C.
  11. Composição de aditivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que ainda compreende pelo menos um do grupo que consiste em antioxidantes, agentes de captura de ácido, agentes anti-estática, colorantes, neutralizantes e agentes anti-deslizamento.
  12. Composição de aditivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que a viscosidade da cera é de pelo menos 650 mPa.s.
  13. Composição de aditivo de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a viscosidade da cera é de pelo menos 20.000 mPa.s.
  14. Composição de aditivo de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a viscosidade da cera está entre 20.000 e 75.000 mPa.s.
  15. Uso de entre 0,1 e 5% em peso de uma composição de aditivo como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que é em polipropileno, em que a composição, a qual compreende pelo menos um agente de clarificação e/ou nucleação em pó para poliolefinas, agente o qual tem um ponto de fusão de pelo menos 190 °C, em uma quantidade de pelo menos 70% em peso com base no peso da referida composição e pelo menos uma cera tendo uma viscosidade de pelo menos 500 mPa.s, em uma quantidade entre 0,5 e 30% em peso, com base no peso da referida composição.
  16. Processo para o preparo de uma composição de aditivo como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 14, adequada para mistura por fusão de um agente de clarificação e/ou nucleação em polímeros ou misturas de polímeros, caracterizado pelo fato de que compreende a dispersão do agente no referido material de cera em uma temperatura na qual a cera é líquida, moldagem e resfriamento da dispersão assim obtida para formar partículas sólidas.
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