BR112017000211B1

BR112017000211B1 - Composição de revestimento estável

Info

Publication number: BR112017000211B1
Application number: BR112017000211-6A
Authority: BR
Inventors: Rui Wang; Ling Li; Junyu Chen; Tao Wang
Original assignee: Dow Global Technologies Llc; Rohm And Haas Company
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2022-04-26
Also published as: AU2014400354B2; MX2017000031A; EP3167021A4; CA2954074A1; CA2954074C; CN106459651B; US10351725B2; EP3167021B1; AU2014400354A1; US20170121553A1; EP3167021A1; CN106459651A; BR112017000211A2; WO2016004575A1

Abstract

COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO ESTÁVEL. Uma composição de revestimento compreendendo de 8% a 40% de um polímero; e de 0,1% a 3% de um dispersante. O polímero compreende um primeiro monômero acrílico e de 0,2% a 5% de um primeiro monômero contendo fósforo. O dispersante compreende um segundo monômero acrílico e mais de 20% de um segundo monômero contendo fósforo.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[1] A presente invenção refere-se a uma composição de revestimento estável compreendendo uma dispersão de polímero contendo fósforo. Em particular, a dispersão de polímero contendo fósforo compreende um monômero contendo fósforo em quantidade igual ou superior a 1 por cento em peso da dispersão de polímero contendo fósforo.

INTRODUÇÃO

[2] Os benefícios dos monômeros contendo fósforo tais como o metacrilato de fosfoetila (PEM) são reconhecidos há muito tempo na indústria de revestimento. Os revestimentos compreendendo dispersões poliméricas polimerizadas a partir de tais monômeros contendo fósforo têm desempenhos de revestimento dramaticamente melhorados tais como resistência ao esfregaço, resistência a manchas, resistência à corrosão e durabilidade. No entanto, a pesquisa também mostrou que a concentração de monômeros contendo fósforo em um revestimento é frequentemente inversamente correlacionada com a estabilidade da viscosidade do revestimento.

[3] É, portanto, desejável na indústria de revestimento, ter uma composição de revestimento compreendendo uma dispersão de polímero contendo fósforo em uma concentração mais elevada (com a quantidade do monômero contendo fósforo igual ou superior a 1 por cento em peso do polímero contendo fósforo). A nova composição de revestimento deve ter estabilidade de viscosidade de revestimento satisfatória e melhorada, tal como resistência ao esfregaço, resistência a manchas, resistência à corrosão e durabilidade.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[4] A presente invenção fornece uma composição de revestimento compreendendo, em peso seco, com base no peso seco total da composição de revestimento, de 8% a 40% de um polímero e de 0,1% a 3% de um dispersante. O polímero compreende um primeiro monômero acrílico e, em peso seco com base no peso seco total do polímero, de 0,2% a 5% de um primeiro monômero contendo fósforo. O dispersante compreende um segundo monômero acrílico e, em peso seco com base no peso seco total do dispersante, mais de 20% de um segundo monômero contendo fósforo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[5] A presente invenção fornece uma composição de revestimento que compreende, em peso seco, com base no peso seco total da composição de revestimento, de 8% a 40%, de preferência, de 10% a 30% e, com mais preferência, de 15% a 25% de um polímero; e de 0,1% a 3%, de preferência, de 0,3% a 2%, e com mais preferência, de 0,6% a 1%, de um dispersante.

[6] O polímero da presente invenção compreende por peso seco com base no peso seco total do polímero, de 0,2% a 5%, de preferência, de 0,5% a 4%, e com mais preferência, de 1% a 3% de um primeiro monômero contendo fósforo; e um primeiro monômero acrílico.

[7] O dispersante da presente invenção compreende, em peso seco, com base no peso seco total do dispersante, mais de 20%, de preferência, menos que 50% e, com mais preferência, de 25% a 45% de um segundo monômero contendo fósforo; e um segundo monômero acrílico.

[8] O dispersante tem um peso molecular médio ponderal inferior a 15000 e, de preferência, inferior a 8000. Quaisquer medições de peso molecular bem conhecidas na técnica para medir o peso molecular médio ponderal podem ser utilizadas. O método de cromatografia de permeação de gel é uma medida comumente utilizada que é de preferência utilizada na medição do peso molecular médio do dispersante.

[9] O primeiro e o segundo monômeros contendo fósforo podem ser iguais ou diferentes. O primeiro e o segundo monômeros acrílicos podem também ser iguais ou diferentes. Os monômeros acrílicos

[10] Exemplos adequados de monômeros acrílicos incluem acrilatos e metacrilatos tais como metacrilato de metila, metacrilato de etila, acrilato de etila, acrilato de butila, metacrilato de butila e acrilato de etil hexila e combinações dos mesmos. As combinações preferenciais dos monômeros acrílicos incluem metacrilato de metila e um ou mais monômeros selecionados de acrilato de etila, acrilato de butila e acrilato de 2-etil-hexila. As combinações mais preferenciais dos monômeros acrílicos incluem metacrilato de metila e acrilato de butila; metacrilato de metila e acrilato de etil hexila; metacrilato de metila, acrilato de butila e acrilato de etila.

[11] O polímero da presente invenção pode incluir, ainda, menos de 10%, de preferência, menos de 5% e com mais preferência, menos de 2,5% em peso seco com base no peso seco total do polímero, de monômeros adicionais. Exemplos adequados dos monômeros adicionais incluem monômeros com funcionalidade de ácido carboxílico tais como ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maleico, fumárico e itacônico; (met)acrilato de sulfoetila, (met)acrilato de sulfopropila, ácido de estireno sulfônico, ácido vinilsulfônico e ácido 2-(met)acrilamido-2- metilpropanossulfônico e sais dos mesmos; ésteres vinílicos tais como acetato de vinila; e monômeros multifuncionais tais como metacrilato de ureída e metacrilato de acetoacetoxietila. Os monômeros contendo fósforo

[12] Os monômeros contendo fósforo compreendem ésteres de di-hidrogenofosfato de um álcool em que o álcool contém ou é substituído com um grupo vinil ou olefínico polimerizável. Exemplos adequados dos monômeros contendo fósforo incluem (met)acrilato de fosfoalquila como (met)acrilato fosfoetila, (met)acrilato de fosfopropila, (met)acrilato de fosfobutila, sais dos mesmos, e qualquer combinação dos mesmos; (met)acrilatos de fosfoalcóxi como (met)acrilato de fosfo etileno glicol, (met)acrilato de fosfo di-etileno glicol, (met)acrilato de fosfo tri-etileno glicol, (met)acrilato de fosfo propileno glicol, (met)acrilato de fosfo di-propileno glicol, fosfo (met)acrilato de tri-propileno glicol, sais dos mesmos, e quaisquer combinações dos mesmos. Outros exemplos adequados de monômeros contendo fósforo são monômeros functionais de fosfonato, incluindo ácido vinil fosfônico, ácido alil fosfônico, 2-acrilamido-2-ácido metil propano fosfônico, α- fosfonoestireno, 2-metilacrilamido-2-ácido metil propano fosfônico, e quaisquer combinações dos mesmos. The monômeros contendo fósforo, de preferência, são selecionados de mono- ou di-éster de acrilatos de fosfoalquila(met), com mais preferência, são mono- ou di-ester de metacrilato de fosfoetila, e com mais preferência são metacrilato de fosfoetila (PEM).

[13] A composição de revestimento da presente invenção é preparada combinando a dispersão de polímero, o dispersante com outros materiais de formulação de revestimento incluindo espessantes e qualquer número de vários materiais auxiliares, incluindo diluentes; pigmentos, incluindo pigmentos encapsulados ou parcialmente encapsulados e partículas de pigmento opaco; surfactantes; antiespumantes; conservantes; agentes de fluxo; agentes de niveladores; e agentes neutralizantes.

[14] A composição de revestimento da presente invenção tem um PVC de 10% a 75%, e, de preferência, de 20% a 70%.

[15] O PVC (concentração em volume de pigmento) da composição de revestimento é calculado como segue,

[16] PVC (%) = [volume do(s) pigmento(s) + volume do(s) diluente(s)/volume seco total do revestimento. EXEMPLOS I. Matérias-primas

II. Processo de teste 1. Estabilidade da viscosidade

[17] Um viscosímetro de Stormer é usado para testar a viscosidade de uma composição de revestimento de acordo com o método ASTM D562 (American Society for Testing and Materials). Depois da composição de revestimento se formar, uma viscosidade de cisalhamento intermediária inicial, KU inicial da composição de revestimento é testado à temperatura ambiente e, depois, a composição de revestimento é colocada em um forno a 50°C durante 6 dias. A viscosidade da composição de revestimento após o armazenamento é Testada e registrada como KU final. A diferença entre KU inicial e KU final é definida como a variação da viscosidade de envelhecimento por aquecimento, ΔKU. Quanto menor a o valor de ΔKU, melhor é a estabilidade da viscosidade. 2. Opacidade (Razão de Contraste)

[18] A opacidade é uma razão de contraste, isto é, uma razão da refletância de um filme de revestimento seco sobre um substrato negro de 2% ou menos de refletância para a refletância do mesmo revestimento, aplicada e seca de forma equivalente, sobre um substrato branco com uma refletância de 80% (ASTM D- 2805.88).

III. Exemplos experimentais 1. Preparação de Dispersantes com diferentes quantidades de metacrilato de fosfoetila (PEM)

[19] Preparou-se uma emulsão de monômero misturando 386 g de água deionizada, 33,33 g (31% ativo) de surfactante, 650 g de metacrilato de butila, 150 g de ácido metacrílico, diferentes quantidades de metacrilato de fosfoetila (PEM) e 25,5 g de 3- metilmercaptopropanal (MMP).

[20] O reator era um frasco de fundo redondo de quatro gargalos de 5 litros equipado com um agitador de pás, um termômetro, uma entrada de nitrogênio e um condensador de refluxo. 706 g de água deionizada e 33,33 g (31% de ativo) foram adicionados ao frasco. Os conteúdos do frasco foram aquecidos a 85°C Sob atmosfera de nitrogênio e sob agitação. 43 g da emulsão de monômero foram, então, adicionados, seguido rapidamente por uma solução de 8 g de Persulfato de sódio dissolvido em 30 g de água deionizada, e um enxágue com 5 g de água deionizada. Após agitação por 10 minutos, o restante da emulsão de monômero, seguido por um enxágue de 30 g, foi adicionado linearmente ao longo de 120 minutos. Um iniciador e uma solução tampão de 4,5 g de persulfato de sódio e 3,09 g de acetato de sódio dissolvido em 180 g de água deionizada foram iniciados em simultâneo com a alimentação da emulsão de monômero e adicionados linearmente durante um período de 125 minutos. Quando todas as adições estavam completas, o frasco foi diluído com 40 g de água deionizada e depois resfriado até 65°C. Três pares catalisador/ativador foram adicionados ao frasco seguido pelo promotor para reduzir o monômero residual. Em seguida, o frasco foi resfriado a 40°C, uma solução biocida de 5,59 g de biocida KATHON LX (1,5% ativo) em 20 g de água deionizada foi adicionada ao longo de 10 minutos. Após a conclusão da polimerização, a emulsão de copolímero foi resfriada até a temperatura ambiente e filtrada através de uma peneira de malha de 325 mesh. As quantidades de metacrilato de fosfoetila (PEM) em diferentes dispersantes são diferentes e estão listadas na Tabela 2. O dispersante utilizado na composição de Revestimento 1 não compreendia PEM.

2. Preparação das Composições de Revestimento 1 a 8

[21] Os revestimentos foram preparados de acordo com os processos de formulação como mostrado na Tabela 1, misturando os dispersantes preparados com um Polímero A ou um Polímero B. O polímero A compreende 1,0% em peso do primeiro monômero contendo fósforo, enquanto que o polímero B compreende 2,3% em peso do primeiro monômero contendo fósforo. Outros monômeros tanto no polímero A como no B são os mesmos e são acrilato de butila, metacrilato de metila e ácido metacrílico. Depois que a Composição de Revestimento é formada, cada amostra dispersante é pós-adicionada ao revestimento sob agitação. A base de AMP-95 também é adicionada para ajustar o valor de pH do revestimento. TABELA 1 - Formulação de revestimento

IV. Resultados TABELA 2 #

# Cada uma das composições de revestimento acima compreende 16,8% em peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento, de polímero A ou polímero B * Os Revestimentos 1 e 3 são Exemplos Comparativos de Revestimento

[22] Os revestimentos 1 a 5 compreendia o polímero A, enquanto que os revestimentos 6 a 8 compreendiam o polímero B. Os revestimentos 1 a 8 compreendiam, ainda, os dispersantes feitos de acordo com o método acima e o dispersante de Revestimento 1 não compreendia PEM, enquanto que os Revestimentos de dispersantes 2 a 8 compreendiam quantidades diferentes de PEM como mostrado na Tabela 2. O Revestimento 2 em comparação com o Revestimento comparativo 1, mostrou uma melhor estabilidade da viscosidade, com o valor de ΔKU diminuído de 27,1 para 18,0. Isto indicou que o PEM no dispersante desempenhou um papel crítico na melhoria da estabilidade da viscosidade da composição de revestimento feita do mesmo. O revestimento 4 em comparação com o revestimento comparativo 3, também mostrou uma estabilidade de viscosidade melhorada, com o valor de ΔKU diminuído de 30,1 para 22,5. Isto indicava que em uma faixa razoavelmente elevada, quanto maior a quantidade de PEM no dispersante, mais contribuições ele proporcionava. O revestimento 5 era um exemplo com uma quantidade de dispersante relativamente mais baixa, enquanto que a estabilidade à viscosidade da composição de revestimento ainda é aceitável. O revestimento 7 em comparação com o revestimento 6, também mostrou uma melhor estabilidade da viscosidade, com o valor de ΔKU diminuído de 38,5 para 23,6. Isto indicou que mesmo com a mesma quantidade de PEM nos dispersantes, as quantidades de dispersante mais elevadas na composição de revestimento conduziram a uma melhor estabilidade da viscosidade, portanto, a quantidade de dispersante desempenhou também um papel crítico na estabilidade da viscosidade da composição de revestimento feita do mesmo. O revestimento 8 em comparação com o revestimento 7, também mostrou uma melhor estabilidade da viscosidade, com o valor de ΔKU diminuído de 23,6 para 18,5. Isto indica que em uma faixa razoavelmente elevada, quanto maior a quantidade de PEM no dispersante, mais contribuições ele proporcionava.

[23] Os resultados também mostraram que com estabilidades de viscosidade melhoradas, as opacidades das composições de revestimento não mudaram muito e foram bem mantidas.

[24] Deve-se notar que com diferentes quantidades de polímero na composição de revestimento, para obter uma estabilidade de viscosidade semelhante das composições de revestimento, as quantidades de PEM requeridas nos dispersantes e as quantidades de dispersante requeridas na composição de revestimento diferiram. Portanto, as quantidades adequadas de cada componente nas composições de revestimento não devem ser limitadas pelos exemplos, podendo ser modificadas pelos versados na técnica através de técnicas bem conhecidas.

Claims

1. Composição de revestimento, caracterizada pelo fato de que compreende em peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento, de 8% a 40% de um polímero; e de 0,1% a 3% de um dispersante; em que o polímero compreende um primeiro monômero acrílico, e por peso seco com base no peso seco total do polímero, de 0,2% a 5% de um primeiro monômero contendo fósforo; e o dispersante compreende um segundo monômero acrílico, e por peso seco com base no peso seco total do dispersante, mais de 20% de um segundo monômero contendo fósforo, em que o segundo monômero contendo fósforo é metacrilato de fosfoetila.

2. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dispersante tem um peso molecular médio inferior a 15000.

3. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que monômero contendo fósforo é selecionado de mono- ou di-éster de (met)acrilatos de fosfoalquila.

4. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o primeiro monômero contendo fósforo é metacrilato de fosfoetila.

5. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dentre o primeiro e o segundo monômeros acrílicos compreende metacrilato de metila.

6. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dentre o primeiro e o segundo monômeros acrílicos compreende, ainda, monômeros selecionados de acrilato de etila, acrilato de butila, acrilato de 2-etil-hexila e qualquer combinação dos mesmos.

7. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o polímero compreende, ainda, monômeros adicionais selecionados de monômeros funcionais de ácido carboxílico, monômeros funcionais de ácido sulfúrico, ésteres vinílicos, monômeros multifuncionais e qualquer combinação dos mesmos.

8. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que os monômeros multifuncionais são selecionados de metacrilato de ureída, metacrilato de acetoacetoxietila e qualquer combinação dos mesmos.

9. Composição de revestimento, caracterizada pelo fato de que compreende um polímero compreendendo um primeiro monômero contendo fósforo e um primeiro monômero acrílico; um dispersante compreendendo um segundo monômero contendo fósforo e um segundo monômero acrílico; em que pelo menos um dentre o primeiro e o segundo monômeros contendo fósforo é metacrilato de fosfoetila; e pelo menos um dentre o primeiro e o segundo monômeros acrílicos compreende metacrilato de metila, em que a composição compreende, em peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento, de 15% a 25% de polímero e de 0,6% a 1% do dispersante; e o polímero compreende de 1% a 3%, em peso seco com base no peso seco total do polímero, do primeiro monômero contendo fósforo; e o dispersante compreende de 25% a 45%, em peso seco com base no peso seco total do dispersante do segundo monômero contendo fósforo.