BR112017010164B1

BR112017010164B1 - Polímeros de etil silicato estáveis e método para produzir os mesmos

Info

Publication number: BR112017010164B1
Application number: BR112017010164-5A
Authority: BR
Inventors: Kenneth Warnshuis; Tyler Haber; Peter Rau; Keith Hirsch
Original assignee: Silbond Corporation
Priority date: 2014-11-17
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2022-06-14
Also published as: JP2018502178A; WO2016081402A2; US20160137841A1; US11161941B2; TWI629313B; JP6743004B2; EP3221407A2; TW201625742A; MX2017006249A; EP3495437A1; HK1243450A1; CN107109120A; US20200010625A1; BR112017010164A2; EP3221407A4; KR102471360B1; WO2016081402A3; CN107109120B; US10442899B2; CA2967371A1

Abstract

polímeros de etil silicato estáveis e método para produzir os mesmos. trata-se de polímeros de etil silicato e de um método para produção, especificamente de ligantes de polímero de etil silicato com níveis reduzidos de compostos orgânicos voláteis (vocs) regulados para uso na indústria de revestimentos e na indústria de fundição e, mais especificamente, de ligantes de polímero de etil silicato estável, de cura rápida com níveis baixos de vocs regulados.

Description

[001] REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS RELACIONADOS

[002] Este Pedido de Patente PCT reivindica o benefício e prioridade ao Pedido de Patente no de série U.S. 14/941.107, depositado em 13 de novembro de 2015, e ao Pedido de Patente Provisório no de série U.S. 62/080.596, depositado em 17 de novembro de 2014, sendo que a totalidade das revelações dos pedidos é considerada parte da revelação deste pedido, e incorporada a título de referência ao presente documento.

[003] CAMPO DA INVENÇÃO

[004] A presente invenção refere-se a polímeros de etil silicato, especificamente ligantes de polímero de etil silicato com níveis reduzidos de compostos orgânicos voláteis (VOCs) regulados e, mais especificamente, a ligantes de polímero de etil silicato estável, de cura rápida com níveis baixos de VOCs regulados.

[005] ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[006] Os polímeros de etil silicato e ligantes de etil silicato são usados em uma variedade de aplicações em diversas indústrias. Usos comuns incluem revestimentos, vedantes, consolidantes e outros usos na indústria de fundição por envolvimento. Os ligantes de etil silicato são tipicamente misturados em outros produtos para uso em aplicações comerciais e industriais. Por exemplo, na indústria de revestimentos, o ligante de etil silicato pode ser misturado com outros materiais para criar um iniciador rico em zinco inorgânico para revestir metais contra corrosão ou antes de aplicação de tinta. Na indústria de fundição, os ligantes de etil silicato são misturados com outros materiais para formar o material de fundição em um material cerâmico endurecido.

[007] Os ligantes de etil silicato tradicionais incluem vários VOCs que são liberados durante a aplicação e uso do produto e enquanto o produto cura. Muitos dos VOCs incluídos em ligantes de etil silicato tradicionais são regulados por diversas agências governamentais, tais como a Agência de Proteção Ambiental nos Estados Unidos da América. Na maioria dos polímeros de etil silicato, a maior parte de VOCs regulados se origina do etanol, ou outros álcoois, e dos solventes que são tipicamente usados para impedir que a sílica gelifique durante a fabricação, transporte, armazenamento e uso. Por exemplo, na indústria de revestimentos, os ligantes de etil silicato quando usados em iniciadores ricos em zinco inorgânicos geralmente incluem uma cetona ou um éter como um solvente, tal como pelo menos um dentre metil n-amil cetona (MAK), éter monometílico de dipropileno glicol (também conhecido como glicol éter DPM) e etanol, que são submetidos a diversas regulações de VOC. Há muitos outros solventes regulados. O etanol, MAK e DPM também são comuns em polímeros de etil silicato na indústria de fundição por envolvimento. Esses ligantes de etil silicato, que incluem as substâncias químicas e solventes acima identificados, que são regulados como VOCs, são bem conhecidos e produzem produtos com estabilidade de longa duração, processos fáceis de fabricação, alto desempenho de produto, qualidade consistente de produto e fácil transporte e armazenamento. Visto que esses ligantes de polímero de etil silicato em uso comum geralmente usam pelo menos um dos solventes acima regulados, e incluem etanol, quando os mesmos são usados em aplicações comerciais ou industriais, o usuário, se como um usuário final ou um fabricante de valor adicionado, tipicamente precisa monitorar a quantidade de VOCs incluídos no produto e a liberação dos VOCs regulados e obedecer diversas restrições em sua aplicação e uso. Se um usuário exceder níveis especificados, o usuário precisa realizar etapas para mitigar o que pode ser dispendioso e exigir esforço e tempo substanciais para garantir conformidade com várias regulações. Como tal, qualquer redução em VOCs regulados, no produto final, até mesmo se o polímero de etil silicato for apenas uma parte do produto final, pode poupar ao usuário custos, tempo e esforço substanciais.

[008] Visto que muitas regulações em relação a VOCs regulam tais VOCs medindo-se o que há no produto no momento do envio, o uso de ligantes de etil silicato incluindo VOCs regulados, além de qualquer etanol criado ou adicionado durante o processo de fabricação, adiciona complexidade e custo para o usuário, se os VOCs regulados excederem os limites regulados. Portanto, muitos usuários de polímeros de etil silicato desejaram produtos de VOC regulado reduzidos. Entretanto, visto que as indústrias onde os polímeros de etil silicato são usados são tipicamente altamente técnicas com exigências estritas de desempenho, qualquer redução nas características de desempenho com um produto que tem níveis inferiores de VOC regulados seria inaceitável.

[009] Alguns fabricantes tentaram usar solventes à base de água que não incluem VOCs regulados no lugar de solventes contendo VOCs regulados em polímeros de etil silicato ou ligantes a fim de reduzir a quantidade de VOCs regulados. Primeiramente, carregar os solventes sozinhos não elimina VOCs regulados, visto que o produto ainda inclui etanol e outros álcoois. Entretanto, esses solventes substitutos conhecidos, particularmente solventes à base de água quando usados em ligantes de polímero de etil silicato, têm desempenho, longevidade substanciais e outras questões e não foram adaptados pela indústria. Mais especificamente, a maior parte dos ligantes de polímero de etil silicato têm uma tendência natural de gelificar ou precipitar para fora do solvente, tornando os mesmos geralmente instáveis, particularmente durante armazenamento, transporte e uso subsequente para criar outros produtos. Ao produzir polímeros de etil silicato, o fabricante está constantemente se certificando que o produto não gelifica ou precipita para fora da solução, já que qualquer mudança diminuta na formulação geralmente causa esses resultados negativos. Como tal, nenhuma substituição de solvente teve aceitação comercial visto que o polímero de etil silicato resultante teve características de desempenho substancialmente reduzidas. Em particular, solventes à base de água criam ligantes de etil silicato que não são estáveis, tanto durante o processo de fabricação bem como durante o transporte e armazenamento. Além disso, muitos usuários combinam o polímero de etil silicato com outros materiais para formar um produto final. Os polímeros de etil silicato em solventes à base de água são tipicamente instáveis, visto que foi constatado que os mesmos reagem com muitos outros materiais fazendo com que a sílica gelifique ou precipite. Os problemas específicos com polímeros de etil silicato com o uso de solventes à base de água incluem uma tendência de gelificação, que torna os mesmos inutilizáveis para a maioria das aplicações desejadas. As mudanças na temperatura durante transporte e armazenamento do produto também são problemáticas em ligantes de etil silicato formados com solventes à base de água. Até mesmo se o solvente não for à base de água, fabricantes não encontraram até o momento um solvente com teor baixo ou nenhum VOC regulado que pode ser substituído pelos típicos solventes MAK ou glicol éter DPM que retêm características de desempenho substancialmente similares. Atualmente, todas as substituições de solvente por esses solventes tradicionais, se à base de água ou não, não conseguiram fornecer as considerações de estabilidade de longa duração, qualidade consistente e desempenho consistente e, além disso, não são especialmente estáveis durante uso, mudanças de temperatura, transporte e uso subsequente em um produto final. Mais especificamente, constatou-se que as substituições de solvente, se à base de água ou não, tendem a fazer com que os materiais de etil silicato gelifiquem que tornam os mesmos inutilizáveis para as aplicações desejadas. Com alguns solventes, o material de etil silicato pode, até mesmo repentinamente, gelificar durante o processo de fabricação criando problemas substanciais, e a maioria das substituições de solvente em um mínimo fazem com que o polímero de etil silicato gelifique parcialmente, que é também inaceitável e cria inúmeros problemas, incluindo precipitação da sílica para fora do material, todos os quais tornam o produto inadequado para seu propósito pretendido. Esses problemas podem até mesmo arruinar o equipamento usado com polímero de etil silicato sob determinadas condições.

[010] Tendo em vista as questões acima, há uma necessidade de um ligante de polímero de etil silicato com VOCs regulado baixos ou reduzidos que seja altamente estável durante o processo de fabricação, transporte, armazenamento e preparação final em um produto de uso final, inclusive contribuindo para armazenamento estável e uso de tal produto de uso final, com características de desempenho consistentes, repetidas e altas durante o uso ou aplicação pelo último usuário. Ter substâncias químicas não reguladas como solventes ou um produto geral com níveis de VOC regulado reduzidos pode permitir que o usuário final evite etapas de conformidade regulatórias de outro modo necessárias e dispendiosas exigidas por ligantes de polímero de etil silicato existentes. Até mesmo se o ligante de etil silicato ainda incluir alguns VOCs regulados tais como etanol, a redução em VOCs pode permitir conformidade regulatória reduzida bem como redução nas etapas demoradas e dispendiosas para obedecer determinadas exigências regulatórias quando comparado com produtos que tem VOCs regulados. Até a presente data, nenhum ligante de polímero de etil silicato que tem quantidades baixas ou reduzidas de VOCs regulados está disponível com características de desempenho aceitáveis ou aperfeiçoadas.

[011] SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[012] A presente invenção refere-se a polímeros de etil silicato, preferencialmente, polímeros de etil silicato com níveis baixos de compostos orgânicos voláteis (VOCs) regulados e, mais especificamente, a ligantes de polímero de etil silicato estáveis, de cura rápida com níveis baixos de VOCs regulados. Além disso, a presente invenção fornece um ligante estável de longa duração que reduziu VOCs e elimina ou reduz substancialmente os solventes que são regulados para VOCs, enquanto ainda tem as características de desempenho similares ou aperfeiçoadas. Além disso, de modo surpreendente, o ligante de polímero de etil silicato resultante com os novos solventes da presente invenção tem até mesmo um tempo de cura mais rápido do que ligantes de polímero de etil silicato da técnica anterior que usam solventes comuns que têm VOCs regulados, tais como MAK e glicol éter DPM, e ainda têm VOCs regulados muito menores.

[013] Os VOCs para um produto particular são calculados à medida que os mesmos são enviados e quando tal produto é colocado em produtos subsequentes, o produto final pode incluir outros produtos que também contêm componentes submetidos a regulações de VOC. Portanto, qualquer produto de entrada particular que tem níveis de VOC regulados inferiores pode fornecer benefícios a um fabricante que usa os materiais na produção de produtos adicionais bem como ao último usuário final do produto. Por exemplo, na indústria de revestimentos, os ligantes de polímero de etil silicato são usados para criar iniciadores. Na indústria de fundição por envolvimento, os ligantes de polímero de etil silicato são usados para criar um material cerâmico endurecido. O fabricante, bem como o último consumidor final, precisa se responsabilizar por todos os produtos de entrada submetidos a regulações de VOC, e garantir que o produto particular esteja sob limites regulatórios, não submetido a tais regulações ou, se submetidos a tais regulações, obedecer determinadas exigências regulatórias dispendiosas e demoradas em relação à liberação de VOCs, incluindo vários protocolos de captura e mitigação.

[014] A presente invenção reduz VOCs regulado em ligantes de etil silicato substituindo-se um carbonato de propileno, oxsol, terc-butil acetato, ou combinação dos mesmos, no lugar dos solventes comumente usados, tais como solventes de éter metílico de dipropileno glicol ou a metil amil cetona que são regulados para VOCs. Visto que os ligantes de polímero de etil silicato são conhecidos por serem muito instáveis, qualquer variação no processo de fabricação ou qualquer subestação de substâncias químicas tipicamente causa falha do produto ou características de desempenho reduzidas. Tendo em vista os problemas acima, um fabricante não pode simplesmente substituir qualquer solvente que não é regulado no processo no lugar de MAK ou DPM. Em vez disso, a presente invenção desenvolveu um processo tanto inovador quanto único para formar o polímero de etil silicato e substituir substâncias químicas que não são reguladas para níveis de VOC e que ainda mantém características de desempenho desejadas. Além disso, constatou-se que uma única substituição de um solvente no lugar do MAK ou DPM não funcionou ou forneceu um produto estável, e com o uso do mesmo processo para produzir um produto de polímero de etil silicato que o processo com o uso de MAK ou DPM como um solvente inesperadamente não forneceu o produto resultante com as características de desempenho desejadas. Embora tradicionalmente os ligantes de polímero de etil silicato possam ser formados com apenas MAK, apenas DPM, ou uma combinação dos mesmos, para fornecer um produto estável, constatou-se que qualquer substituição com solvente isento fez com que o produto gelificasse durante o processo de fabricação ou durante armazenamento e transporte. Como tal, o produto nunca teve a capacidade de ser usado conforme desejado por diversos tipos de usuários. Para evitar a gelificação durante processo de fabricação, e durante armazenamento e transporte, bem como uso por fabricantes de valor adicionado ou o último usuário final, os inventores desenvolveram novas formulações e métodos, tais como com o uso de carbonato de propileno, e com a adição do carbonato de propileno como um solvente antes da hidrólise. Constatou-se também que para a melhor característica de desempenho e alta estabilidade, conforme descrito abaixo, após a hidrólise, outro solvente tal como oxsol ou terc-butil acetato deve ser usado. A combinação de carbonato de propileno antes da hidrólise e pelo menos um dentre oxsol ou terc-butil acetato após a hidrólise, um ligante de polímero de etil silicato estável pode ser formado com características de alto desempenho e, de modo surpreendente, conforme descrito abaixo, um ligante de polímero de etil silicato de cura rápida aperfeiçoado, com tempos de secagem aperfeiçoados em produtos de uso final.

[015] A presente invenção se refere, em geral, a uma composição de polietil silicato que tem geralmente de 18 a 50% em peso de SiO2 com base no peso total de composição; 0 a 60% em peso de álcool com base no peso total de composição; e uma quantidade positiva de solvente, em que o dito solvente forma até 25% em peso, com base no peso total de composição, e em que o dito solvente compreende pelo menos um dentre carbonato de propileno, terc- butilacetato ou paraclorobenzotrifluoreto; e em que o dito solvente e o dito álcool em combinação formam de 5 a 70% em peso, com base na composição total. A composição geralmente hidrolisada em uma quantidade de 55 a 90%, e qualquer álcool ou etanol produzido durante a hidrólise, podem ser deixados para estabilizar o produto final, mas espera-se ser, pelo menos parcialmente, retirado para reduzir VOCs regulados, visto que a maioria dos álcoois, incluindo etanol, são VOCs regulados. Espera-se que o etanol forme a maior parte (mais do que 50%) do álcool e, mais especificamente, que o álcool seja substancialmente etanol, ou seja, apenas quantidades diminutas de álcoois estejam presentes, conforme um versado na técnica reconhecerá que qualquer álcool formado a partir de reação química geralmente inclui quantidades diminutas de outro álcool.

[016] Espera-se que o solvente e o etanol sejam 10 a 55%, preferencialmente, 16 a 45% e, mais preferencialmente, 35 a 50% em peso, com base no peso da composição total, para a maior parte dos ligantes da presente invenção quando usados com iniciadores ricos em zinco na indústria de revestimento. Em comparação, quando a presente invenção é usada na indústria de fundições, tal como um ligante usado para endurecer a fundição por envolvimento, o solvente e o etanol são, tipicamente, de 10 a 70%, preferencialmente, de 30 a 68% e, mais preferencialmente, de 40 a 60% em peso, com base no peso da composição total. Não obstante o anterior, como parte do etanol pode ser retirada, espera-se que o etanol forme tipicamente menos do que 60%, preferencialmente menos do que 45% e, mais preferencialmente, menos do que 40% em peso, com base no peso da composição total. A remoção de etanol ou outros álcoois reduz os VOCs regulados. Embora a presente invenção inclua um ligante sem ou, no máximo, com níveis de traço de álcool (menos do que 0,5% em peso), espera-se que a maioria das formulações inclua algum etanol visto que é geralmente útil para estabilizar a composição, e na indústria de fundição torna o manuseio do produto quando adicionado a refratários mais fácil, tipicamente 10 a 40% em peso de etanol, com base no peso da composição total.

[017] Conforme estabelecido acima, a maioria dos ligantes usados nas indústrias de revestimentos e fundição inclui pelo menos um dentre metil amil cetona, ou éter metílico de dipropileno glicol, além de altos níveis de etanol, tal como mais do que 45%, tipicamente mais do que 50% e provavelmente mais do que 55% em peso de uma combinação dos itens acima, com base no peso total da composição, que leva a até 80% em peso de VOCs regulados, com base no peso total da composição. Tendo em vista o que foi dito acima, a maioria dos ligantes da presente invenção é livre de ou inclui quantidades de traço (menos do que 0,5% em peso da composição total) de metil amil cetona e éter metílico de dipropileno glicol. Não obstante o antecedente, alguns ligantes podem incluir pequenas quantidades de metil amil cetona e/ou éter metílico de dipropileno glicol para obter determinadas características de desempenho. Como tal, a composição da presente invenção inclui um solvente que tem menos do que 10%, preferencialmente, menos do que 5% e, mais preferencialmente, menos do que 3% em peso de metil amil cetona, com base no peso da composição total, e menos do que 7,5%, preferencialmente, menos do que 5% e, mais preferencialmente, menos do que 3% em peso de éter metílico de dipropileno glicol, com base no peso da composição total. Em composições que incluem pelo menos um dentre metil amil cetona ou éter metílico de dipropileno glicol, os mesmos ocorrem, no máximo, individualmente ou em combinação em uma quantidade de 1 a 3% em peso, com base no peso da composição total. Entretanto, conforme estabelecido acima, a maior parte das composições reivindicadas é essencialmente livre da dita metil amil cetona e do dito éter metílico de dipropileno glicol.

[018] O solvente da composição, embora presente em uma quantidade positiva, pode incluir geralmente 0 a 25%, em peso do dito carbonato de propileno, 0 a 25% em peso do dito terc-butilacetato, ou 0 a 25% em peso do dito paraclorobenzotrifluoreto, sendo que cada um é baseado individualmente no peso da composição total. Se o solvente incluir carbonato de propileno, geralmente inclui 5 a 15%, preferencialmente 5 a 10% em peso do dito carbonato de propileno, com base no peso da composição total. Se o solvente incluir terc- butilacetato, geralmente inclui 5 a 18%, preferencialmente 8 a 15% em peso do dito terc-butilacetato, com base no peso da composição total. Se o solvente incluir paraclorobenzotrifluoreto, geralmente inclui 5 a 15%, preferencialmente 8 a 15% em peso do dito paraclorobenzotrifluoreto, com base no peso da composição total. Evidentemente, se o solvente incluir dois ou mais, cada um individualmente pode aparecer em uma quantidade menor do que as faixas estabelecidas acima, contudo em combinação formarão pelo menos 3 a 40%, preferencialmente 4 a 30% e, mais preferencialmente 4 a 25% e, ainda mais preferencialmente, 4,5 a 24% em peso, com base no peso da composição total. Conforme ilustrado em algumas das Tabelas, o solvente em alguns ligantes inclui tanto carbonato de propileno quanto o dito terc-butilacetato, ou tanto carbonato de propileno quanto paraclorobenzotrifluoreto. No caso de o solvente incluir carbonato de propileno e terc-butilacetato, o solvente inclui 10 a 25% em peso da combinação do dito carbonato de propileno e do dito terc-butilacetato, com base no peso total da composição. Além disso, quando o solvente inclui 10 a 25% em peso da combinação do dito carbonato de propileno e do dito terc- butilacetato, com base no peso total da composição, o carbonato de propileno forma 10 a 20% em peso e o terc-butilacetato 5 a 15% em peso, sendo que cada um é baseado no peso da composição total para uso na indústria de fundições, embora tais ligantes possam ser usados na indústria de revestimentos. Em comparação, para a indústria de revestimentos, embora o ligante resultante também possa ser usado na indústria de fundições, quando o solvente inclui 10 a 25% em peso da combinação do dito carbonato de propileno e do dito terc- butilacetato, com base no peso total da composição, o carbonato de propileno forma 3 a 12% em peso e o terc-butilacetato forma 7 a 14% em peso, sendo que cada um é baseado no peso da composição total. Além disso, para determinados ligantes ou composições em que o solvente inclui tanto carbonato de propileno quanto terc-butilacetato, o solvente geralmente inclui 5 a 6% em peso do dito carbonato de propileno e 13 a 14% em peso do dito terc-butil- acetato sendo que cada um é baseado no peso da composição total. Para os ligantes ou composições que incluem tanto carbonato de propileno quanto terc-butilacetato, o álcool geralmente forma 35 a 40% em peso, com base no peso da composição total. Constatou-se que as composições acima, incluindo tanto o carbonato de propileno quanto o terc-butilacetato, quando usadas como ligantes na indústria de revestimentos, quando usadas em conjunto com revestimentos ricos em zinco, fornecem um ligante aperfeiçoado com um tempo de cura muito mais rápido, de modo que o revestimento resultante tenha de modo surpreendente a capacidade de passar em um teste de atrito MEK 50 entre seis e oito horas após a aplicação de um revestimento rico em zinco formado do etil silicato como um ligante com pó ou partículas de zinco e refratários. Para esses revestimentos, as composições que formam os ligantes geralmente incluem álcool 35 a 40% em peso, solventes 18 a 20% em peso, que, por sua vez, incluem 5 a 6% em peso do dito carbonato de propileno e 13 a 14% em peso do dito terc-butil-acetato, cada um com base no peso da composição total. Além disso, a composição de etil silicato é hidrolisada e o carbonato de propileno é adicionado antes ou durante a hidrólise e o terc-butil-acetato é adicionado após a hidrólise. A fonte do SiO2 pode ser tanto uma solução de sílica coloidal ou uma solução de sílica condensada.

[019] A presente invenção também se refere, em geral, a uma composição de polietil silicato que compreende: 18 a 80% em peso de S1O2, com base no peso total da composição, um ácido; um álcool; um carbonato de propileno em uma quantidade de até 30% em peso, com base no peso da composição e em que o dito álcool e o dito carbonato de propileno em combinação formam menos do que 70% em peso, com base no peso total da composição. A composição é hidrolisada em uma quantidade de 55 a 90%, e o carbonato de propileno é adicionado antes ou durante a hidrólise da composição. Acredita-se que o carbonato de propileno seja útil na estabilização da composição durante a hidrólise. A composição pode incluir adicionalmente terc-butilacetato, que é adicionado após a hidrólise em uma quantidade de até 25% em peso, com base no peso da composição. Se o terc-butilacetato é adicionado antes da hidrólise, o mesmo é tipicamente consumido. A composição também pode incluir paraclorobenzotrifluoreto em uma quantidade de até 25% em peso, com base no peso da composição. Em algumas composições, a composição pode incluir em combinação, terc-butilacetato, paraclorobenzotrifluoreto e carbonato de propileno em uma quantidade de 5 a 40% em peso, com base no peso da composição total.

[020] A presente invenção também se refere a um método para formar uma composição de polietil silicato e em que o dito método inclui as etapas de: adicionar etanol, um ácido e uma fonte de sílica a um reator; aquecer o reator após a dita etapa de adição; adicionar uma fonte de etil silicato ao reator para iniciar uma reação de hidrólise; e adicionar carbonato de propileno ao reator após a reação de hidrólise. O método pode incluir adicionalmente as etapas de adicionar paraclorobenzotrifluoreto ao reator após a reação de hidrólise. Além disso, o método pode incluir uma etapa de retirar etanol do reator. Espera-se que a fonte de sílica seja uma solução de sílica coloidal, mas também pode ser uma solução de sílica condensada. Além disso, o método pode incluir as etapas de adicionar carbonato de propileno antes de adicionar, durante a adição ou tanto antes quanto durante a adição da fonte de etil silicato,

[021] A presente invenção se refere, adicionalmente, a um método para formar uma composição de polietil silicato e em que o dito método inclui as etapas de: adicionar uma fonte de sílica e um carbonato de propileno a um reator; e adicionar uma fonte de etil silicato ao reator para iniciar uma reação de hidrólise. O método pode incluir adicionalmente a etapa de adicionar terc- butilacetato ao reator após a dita reação de hidrólise. Além disso, o método pode incluir uma etapa de adicionar carbonato de propileno adicional após a reação de hidrólise. O método pode incluir adicionalmente as etapas de adicionar um ácido mineral ao reator antes da reação de hidrólise, aquecer o reator, incluindo a fonte de sílica, carbonato de propileno, e ácido, adicionar um solvente após a reação de hidrólise, tal como carbonato de propileno, terc-butilacetato, e paraclorobenzotrifluoreto.

[022] A presente invenção também pode se referir a um método para formar uma composição de polietil silicato e em que o dito método inclui as etapas de: adicionar etanol, um ácido e uma fonte de sílica, e carbonato de propileno a um reator; aquecer o reator após a dita etapa de adição; e hidrolisar os conteúdos do reator. A reação de hidrólise pode ser iniciada adicionando-se água ao reator. Evidentemente, o reator pode ser aquecido ou resfriado conforme necessário durante o método, e a fonte de sílica pode ser um polietil silicato.

[023] A invenção será descrita agora em conjunto com as tabelas anexas.

[024] DESCRIÇÃO DETALHADA

[025] A presente invenção se refere a polímeros de etil silicato e a um método de fabricação de polímeros de etil silicato, especificamente ligantes de polímero de etil silicato com níveis reduzidos de compostos orgânicos voláteis (VOCs) regulados e, mais especificamente, a ligantes de polímero de etil silicato estável, de cura rápida com níveis baixos de VOCs regulados.

[026] O polímero de etil silicato de VOC regulado reduzido da presente invenção é geralmente formado substituindo-se um carbonato de propileno, oxsol, terc-butil acetato, ou combinação dos mesmos no lugar do éter metílico de dipropileno glicol ou da metil amil cetona. Tanto éter metílico de dipropileno glicol ou a metil amil cetona são comumente usados como solventes e são VOCs regulados e, como tal, qualquer um de tais solventes remanescentes após a produção no produto de polímero de etil silicato contribui para a quantidade calculada de VOCs regulados no produto de etil silicato. Qualquer redução no nível de VOCs regulados é benéfica para os usuários, tal como usuários finais ou fabricantes de valor adicionado. Constatou-se que a presente invenção forma um polímero de etil silicato de VOC regulado, reduzido de alto desempenho, com a opção para uma cura mais rápida com carbonato de propileno, oxsol, terc-butil acetato, ou combinação dos mesmos no lugar do éter metílico de dipropileno glicol ou da metil amil cetona.

[027] Visto que os ligantes de polissilicato de etila pré-hidrolisados são tipicamente instáveis, tem sido constatado que qualquer variação no processo de fabricação ou substituição de substâncias químicas cria um produto instável. Portanto, até mesmo após o esforço substancial de criar produtos que têm solventes não regulados que são, na presente invenção, carbonato de propileno, oxsol, terc-butil acetato ou combinação dos mesmos, constatou-se que a simples substituição no lugar dos solventes éter metílico de dipropileno glicol ou da metil amil cetona nas mesmas quantidades e com o uso do mesmo processo causou redução nas características de desempenho ou produziu um produto que era completamente inutilizável para os clientes. Além disso, embora os ligantes de polímero de etil silicato tradicionais possam ser formados apenas com MAK, ou apenas com DPM, a presente invenção usa, em vez disso, carbonato de propileno como um solvente. Além disso, foi determinado, para melhores características de desempenho que o carbonato de polipropileno deve ser adicionado antes da hidrólise para estabilizar a reação durante a hidrólise evitando-se gelificação indesejável. Acredita-se que a reação seja estabilizada adicionando-se carbonato de propileno como um solvente antes de a hidrólise estabilizar a reação durante a hidrólise e evitar gelificação indesejável durante a hidrólise. Embora carbonato de propileno adicional possa ser adicionado após a hidrólise, constatou-se também que para a melhor característica de desempenho em alta estabilidade para ligantes de etil silicato usados como iniciadores e outros materiais, conforme descrito abaixo, após a hidrólise um solvente tal como oxsol ou terc-butil acetato, ou combinação dos mesmos pode ser usado, que fornece estabilização adicional do material. Entretanto, constatou-se que para polímeros de etil silicato e ligantes usados na fundição por envolvimento, o acetato de terc-butila não atua bem e oxsol é muito dispendioso e lento para estabelecer, de modo que qualquer solvente adicional adicionado após a hidrólise seja um solvente com VOC baixo diferente ou mais carbonato de propileno. Usando-se a combinação de carbonato de propileno antes da hidrólise e pelo menos um dentre oxsol ou terc-butil acetato após a hidrólise, um ligante de polissilicato de etila pré-hidrolisado estável com características de alto desempenho e, conforme descrito abaixo, tempos de secagem aperfeiçoados de modo surpreendente pode ser formado.

[028] Conforme descrito abaixo na Tabela 1, os polissilicatos de etila pré- hidrolisados foram, de modo amplo, 10 a 80% em peso. Entretanto, no campo de fundições, os ligantes tipicamente têm uma faixa ampla de 20 a 80% em peso, e no campo de iniciadores uma faixa ampla de 30% a 75%. As faixas preferenciais para fundições são de 50 a 70% em peso de polissilicatos de etila pré-hidrolisados, e no campo de iniciadores de 25 a 80% em peso de polissilicatos de etila pré-hidrolisados. Os VOCs de produto em peso são de 45 a 80% de modo amplo, sendo que campo de fundições usam produtos que têm VOCs de produto com 50 a 75% em peso, e preferencialmente de 55 a 75% e, no campo de iniciadores, produtos que têm VOCs de produto com 50 a 75% em peso, tipicamente 55 a 70% em peso e 50 a 60% em peso. O produto pode incluir solventes não isentos ou regulados de metil amil cetona (MAK); e 0 a 25%, preferencialmente 5 a 20% e, mais preferencialmente, 10 a 15%; éter metílico de dipropileno glicol (DPM) 0 a 20%, preferencialmente 5 a 15% e, mais preferencialmente, 5 a 10%, todas as referências são por cento em peso do produto total. Além disso, a lista acima de MAK, DPM e similares são exemplos e nem todos os solventes regulados são atualmente usados na produção de polímeros de etil silicato. Visto que todos esses são substâncias químicas que são reguladas para liberação de VOCs, o aumento em VOCs regulados pode ser claramente visto. Embora alguns ligantes tenham sido usados na indústria com 10 a 20% em peso de VOCs, esses ligantes têm teor de SiO2 muito alto e são muito dispendiosos. Além disso, os VOCs são VOCs regulados, e esses ligantes de baixo VOC existentes têm usos muito limitados com o teor de SiO2. Por exemplo, esses ligantes de VOC baixo não têm a capacidade de ser usados com refratários, visto que não há viscosidade suficiente e, portanto, não atua bem no campo de fundições ou campo de iniciadores, e os mesmos não têm uma vida de prateleira longa e são difíceis de serem mesclados sem gelificação, já que são tão altamente hidrolisados dado o alto teor de SiO2. Para resumir, os mesmos são instáveis, gel e não podem ser usados no campo, e seu uso principal é ser um ligante-base que é diluído com etanol ou outros álcoois ou solventes regulados antes de serem enviados para o cliente para uso. Portanto, embora esses ligantes existam, os mesmos não são utilizáveis na indústria como são e, quando enviados, têm um teor de VOC após a diluição que é tipicamente maior do que 45% em peso.

[029] Conforme descrito abaixo na Tabela 2, o produto de etil silicato pré- hidrolisado resultante pode incluir em por cento em peso do produto resultante 20 a 50%, preferencialmente 25 a 45% e, mais preferencialmente, 30 a 42%; etanol e outros álcoois no momento do envio de 0 a 60%, preferencialmente 25 a 50% e, mais preferencialmente, 30 a 40% em peso do produto total no momento do envio (para a indústria de fundições 10 a 60% (devido ao alto teor de etanol ou outro solvente exigido ao trabalhar com refratários), preferencialmente 25 a 50% e, mais preferencialmente, 30 a 40% em peso do produto momento do envio) (para a indústria de iniciadores/revestimentos 0 a 40%, preferencialmente 10 a 30%, e 15 a 20% em peso do produto no momento do envio); solventes isentos ou não regulados (VOCs não regulados) que podem incluir carbonato de propileno (PC) 0 a 30%, 0 a 25% típico, preferencialmente 5 a 15% e, mais preferencialmente, 5 a 10% em peso do produto no momento do envio; Terc-Butil Acetato (TBA) 0 a 30%, 0 a 25% típico, preferencialmente 5 a 15% e, mais preferencialmente, 8 a 15%; Paraclorobenzotrifluoreto (PCBTF) - também conhecido como Oxsol 100) 0 a 30%, 0 a 25% típico, preferencialmente 5 a 15 e, mais preferencialmente, 8 a 15%; ou pelo menos um dentre os listados acima, ou uma combinação de pelo menos dois dentre os acima, formando um total de solventes isentos ou não regulados de 5 a 40%, preferencialmente 10 a 25% e, mais preferencialmente, 16 a 23% em peso no momento do envio. Além disso, o produto no momento de envio incluirá de 18 a 50%, preferencialmente de 20 a 40% e, mais preferencialmente, de 25 a 35% de sílica (SiO2) em peso. Outros componentes do produto de polissilicato de etila pré-hidrolisado, conforme preparado, geralmente incluem um ácido mineral ou orgânico e, em alguns ligantes, sílica coloidal que ocorre em 0 a 20%, preferencialmente 5 a 15% e, mais preferencialmente, 7 a 11% em peso no momento do envio.

[030] Espera-se que uma redução de pelo menos 5 a 10%, preferencialmente 10 a 25% e, mais preferencialmente, 20 a 45% de VOCs regulados ocorrerá no produto final de polissilicato de etila pré-hidrolisado da presente invenção. Além disso, a presente invenção tem a capacidade de reduzir os VOCs regulados ou não isentos para 0% em peso do produto total no momento de envio. Entretanto, na indústria de fundições, espera-se que os VOCs regulados ou não isentos tenham um mínimo de 15%, mais provavelmente 20% em peso do produto final no momento do envio, devido a ligantes de fundição que têm uma maior quantidade de VOCs nos produtos da técnica anterior e, além disso, alguns dos solventes não isentos não podem ser usados na indústria de fundição. Por exemplo, TAB não pode ser usado na indústria de fundições visto que não tem as características de desempenho desejadas. Além disso, a indústria de revestimentos ou iniciadores tinha, tradicionalmente, quantidades reguladas menores de VOCs permitidos do que a indústria de fundições, então, os ligantes usados na indústria de fundições já eram aperfeiçoados com níveis de VOC menores, entretanto, devido a regulações de indústrias governamentais, espera-se que uma maior redução seja exigida nos níveis de VOC no futuro. A presente invenção pode, em determinadas circunstâncias, usar solventes regulados ou não isentos, tais como MAK, DPM ou similar 0 a 10%, preferencialmente 0 a 5% e, mais preferencialmente, 0 a 3% em peso do produto no momento do envio, para satisfazer determinadas características de desempenho. Entretanto, esses ligantes de maneira típica tinham previamente 50% ou mais desses solventes regulados, e como tal, a quantidade foi reduzida em tipicamente um fator de 10 ou mais, que é uma redução grande em tais VOCs regulados.

[031] Uma lista de exemplos segue em diversas Tabelas. Tem sido constatado que esses exemplos têm características de desempenho aceitáveis e, conforme identificado abaixo, constatou-se que alguns dos exemplos não são aceitáveis. Além disso, 2-amino 2-metil 1-proponal também podem ser usados como um solvente, por si só, ou em combinação com os outros solventes identificados. O mesmo pode ser colocado antes, durante ou após a hidrólise. Evidentemente, as características de desempenho desejadas podem variar dependendo da aplicação desejada. Por exemplo, as formulações de LV4 e LV5 nas Tabelas 18 e 19 são muito desejáveis para uso na indústria de fundição. Em comparação, as formulações LV1 a LV3 nas Tabelas 3 a 6 conforme exemplos 1 a 10 e LV3.1 nas Tabelas 18 e 19 são muito úteis como ligantes para iniciadores de óxido de zinco na indústria de revestimentos. O número de exemplo específico é fornecido na coluna esquerda das Tabelas relevantes, e exemplos específicos podem ocorrer em várias Tabelas. A Tabela 3 fornece pesos de entrada exemplificativos, e a Tabela 4 fornece as mesmas informações em percentual em peso. Os exemplos 11 e 21 na Tabelas são classificados como "padrão" visto que é um típico ligante de polímero de etil silicato da indústria usado com iniciadores. As Tabelas também incluem referências a Silbond HT- 28A, Silbond HT-33, Silbond HT-21.5PM, Silbond HT-25, e Silbond HT-30, com informações em relação aos níveis de dióxido de silício e níveis de VOC de produto, para comparação, visto que esses são ligantes existentes que usam DPM, MAK ou uma combinação dos mesmos, e no caso em que DPM ou MAK não for usado, tal como em HT-21.5PM, H-25 e HT-30, níveis muito altos de etanol são usados, tal como cinco a doze vezes a quantidade de etanol quando comparado aos ligantes HT-28A e HT-33 que usam DPM e MAK. Deve-se observar que os ligantes de fato existem que não incluem MAK e DPM, entretanto, tais ligantes têm níveis muito altos de etanol, que é um VOC regulado, e, como tal, não são ligantes de VOCs reduzidos, de nível baixo ou isentos. Portanto, a invenção não se refere simplesmente à remoção de DPM e MAK, mas também a um ligante que usa níveis baixos de etanol além de não usar (ou usar quantidades diminutas de) DPM e MAK.

[032] Nas Tabelas 3 e 4, a quantidade hidrolisada, a percentagem de VOC (em por cento em peso) e a quantidade de SiO2 em por cento em peso bem como a estabilidade de vida de prateleira de idade atmosférica do produto são mostrados. Os mesmos exemplos são, então, conduzidos nas Tabelas 5 e 6, que fornecem as formulações de produto final para os exemplos que mostram o processo. Deve-se observar que os Exemplos 1 a 5 não incluem MAK ou DPM, enquanto o Exemplo 6 inclui quantidades reduzidas de MAK e nenhum DPM que, conforme estabelecido acima, é regulado para liberação de VOCs. Os Exemplos 7 a 10 incluem DPM, que, conforme estabelecido acima, é regulado para liberação de VOCs, mas nenhum MAK. O Exemplo 10 tem quantidades reduzidas de DPM e nenhum MAK. O Exemplo 11 é uma entrada de batelada da técnica anterior padrão exemplificativo, incluindo quantidades totais de MAK e DPM. Conforme visto nas Tabelas 3 a 6, o Exemplo 11 inclui em peso 50,5% de substâncias químicas que são reguladas para níveis de VOC, entretanto, a quantidade de níveis de VOC regulados pode cair para tão baixo quanto 35% nos Exemplos nas Tabelas 3 a 6. Nas últimas Tabelas com as formulações de LV4 e LV5 ou variações das mesmas, as quantidades de etanol no produto podem ser minimizadas criando também ligantes de baixo VOC.

[033] Nas Tabelas 3 a 6, os alimentadores de coluna significam o seguinte: Solução Coloidal significa 50% de dispersão de silicato de sódio; ácido sulfúrico significa 93% de ácido sulfúrico de grau técnico; DPM significa éter metílico de dipropileno glicol (solvente não isento); MAK significa metil amil cetona (solvente não isento); PC significa carbonato de propileno (solvente isento); PCBTF significa paraclorobenzotrifluoreto (solvente isento); TBA significa terc- butilacetato (solvente isento); hidrólise significa um processo usado para reagir etil silicatos com água; SiO2 significa teor de dióxido de sílica teórico como um percentual em peso. Conforme visto nas Tabelas 5 e 6, o produto final para todos os exemplos incluiu cerca de 31 a 34% em peso de SiO2 e foi 65,4% hidrolisado.

[034] TABELA 3

[035] COMPOSIÇÃO EM PESO DE FORMULAÇÕES DE BATELADA DE LV-3 DE BAIXA VOC

[036] TABELA 4

[037] COMPOSIÇÃO EM POR CENTO DE FORMULAÇÕES DE BATELADA DE LV-3 DE BAIXO VOC

[038] TABELA 5

[039] COMPOSIÇÃO EM PESO DE FORMULAÇÕES DE PRODUTO FINAL DE LV-3 DE BAIXA VOC

[040] TABELA 6

[041] COMPOSIÇÃO EM PERCENTUAL DE FORMULAÇÕES DE PRODUTO FINAL DE LV-3 DE BAIXA VOC

[042] Conforme um exemplo de uma quantidade diferente de hidrólise e Si<3/4, as Tabelas 7 a 10 são incluídas abaixo. Conforme pode ser visto nas Tabelas, os solventes usados se correlacionam, de modo que o Exemplo 1 seja similar ao exemplo 12, e assim por diante. Para facilitar a referência, um Exemplo 21 da técnica anterior é incluído que tem tanto DPM quanto MAK. Conforme pode ser visto nas Tabelas 7 a 10, uma etapa adicional de extrair o etanol e outros álcoois ocorre, que não ocorre com os Exemplos 1 a 10 nas Tabelas 3 a 6. Qualquer inclusão de "na" na Tabela significa que os dados não estão disponíveis, tal como um estudo da estabilidade atmosférica não foi concluído ou está em processo, e não deve ser considerado como significando não aceitável.

[043] TABELA 7

[044] COMPOSIÇÃO EM PESO DE FORMULAÇÕES DE BATELADA DE LV-2 DE BAIXA VOC

[045] TABELA 8

[046] COMPOSIÇÃO EM PERCENTUAL DE FORMULAÇÕES DE PRODUTO DE BATELADA DE LV-2 DE BAIXA VOC

[047] TABELA 9

[048] COMPOSIÇÃO EM PESO DE FORMULAÇÕES DE PRODUTO FINAL DE LV-2 DE BAIXA VOC

[049] TABELA 10

[050] COMPOSIÇÃO EM PERCENTUAL DE FORMULAÇÕES DE PRODUTO FINAL DE LV-2 DE BAIXA VOC

[051] Conforme estabelecido acima, o polímero de etil silicato pode ser um ligante usado em iniciadores ricos em zinco inorgânicos. Para um produto exemplificativo com o uso do ligante da presente invenção, níveis inferiores de VOC regulado são alcançáveis, enquanto mantém características de desempenho desejadas. Conforme fornecido abaixo, iniciadores de cura normal, que tipicamente significa um tempo de cura em excesso de doze horas e, mais provavelmente, mais próximo a vinte e quatro horas, têm vários dados de teste em relação a características de desempenho na Tabela 11 abaixo. Os Exemplos 12 a 17 foram incluídos nas Tabelas 7 a 10, bem como a amostra de controle de um ligante padrão sem usar a presente invenção, que foi o Exemplo 21. Além disso, novos exemplos 22 a 25 são incluídos em que o Exemplo 22 é similar ao exemplo 13, mas o PCBTF (referir ao OX no esquema) é uma quantidade única, não dupla, o Exemplo 23 é similar ao Exemplo 14, mas inclui metade do PC, o Exemplo 24 é similar ao Exemplo 12, mas inclui metade do TBA do Exemplo 12, e o Exemplo 25 é diferente dos outros exemplos, já que usa uma combinação de PCBTF e TBA como solventes de substituição. O Exemplo 25 tem uma formação específica devido ao fato de que nenhum solvente isento é adicionado à reação após a hidrólise e antes de extração, o PCBTF e TBA são adicionados após a extração de etanol. Conforme visto na Tabela 11, o Exemplo 21 é a amostra de controle de um ligante anterior exemplificativo, conforme discutido acima, e com a exceção do ligante no Exemplo 22 (no topo da Tabela 11), as características de desempenho são similares às amostras de controle do Exemplo 21 após 48 horas de tempo de cura. O teste de atrito é geralmente um teste de atrito de resistência de solvente padrão de indústria, tal como ASTM D4752 ou NCCAl l- 18, usado para determinar o grau de cura de um filme fino (não cozido) pela resistência de filme de revestimento a um solvente especificado. No teste de atrito usado na Tabela 11, o solvente é metil etil cetona (MEK) e uma talagarça é encoberta em MEK e percorrida através da superfície por uma distância de curso, taxa e pressão especificados. Na Tabela 11, um padrão de teste de cinquenta atritos duplos foi usado para o número de cursos. De modo similar, o teste de hachura é um método de teste padrão para medir adesão por teste de fita, em que um padrão de hachura é feito através de um filme aplicado a um substrato e fita sensível à pressão é aplicado sobre a área de incisões. A fita é, então, removida rapidamente, tal como especificado em ASTM D 3359. De modo similar, o teste de dureza de lápis é um teste de indústria comumente usado similar a um teste de risca, em que lápis cada vez mais rígidos são usados até o revestimento ser riscado, sendo que a grafita de lápis mais macia que risca a superfície é a dureza. Portanto, o 6H se refere à dureza da grafita de lápis e é a dureza máxima de lápis usada no método de teste.

[052] TABELA 11

[053] TESTES DE TINTA DE TEMPO DE CURA NORMAL DE LV-2 LIGANTES ESTÁVEIS DE BAIXO VOC

[054] Constatou-se, de modo surpreendente, que determinados exemplos tinham um tempo de cura rápido, mais rápido do que a amostra de controle. Conforme ilustrado na Tabela 12, os ligantes de tempo de cura rápido, Exemplos 15, 16 e 18, que também são encontrados nas Tabelas 7 a 10, tinham desempenho similar com o Exemplo 15 até mesmo em seis horas mostrando que exigiu pelo menos o dobro do tempo para a amostra de controle no Exemplo 21. Realizando a amostra de controle.

[055] TABELA 12

[056] TESTES DE TINTA DE CURA RÁPIDA LV-2 E PADRÃO 2

[057] As Tabelas 13 a 17 também mostram variações das bateladas LV-3, que são fornecidas como Exemplos 1 a 10 mais amostra de controle no Exemplo 11 nas Tabelas 3 e 4. Os exemplos são numerados nas Tabelas 13 a 17 e são suficientes para mostrar que os mesmos satisfazem as características de desempenho desejadas em relação à amostra de controle. Além disso, seis testes foram realizados em diferentes séries dos exemplos de amostra para fornecer uma ampla faixa de dados. As bateladas de LV-3 com amostras de PC / TBA 3 a 5 demonstram completamente curadas em 6 horas vs 12 e 24 horas completamente curadas para o controle de Padrão 3, amostra 11.

[058] TABELA 13

[059] COMPARAÇÃO DE TESTES DE TINTA DE LV-3 Dados de Teste de cura de 4 Horas

[060] TABELA 14

[061] COMPARAÇÃO DE TESTES DE TINTA DE LV-3 Dados de Teste de cura de 6 Horas

[062] TABELA 15

[063] COMPARAÇÃO DE TESTES DE TINTA DE LV-3 Dados de Teste de Cura de 8 horas

[064] TABELA 16

[065] COMPARAÇÃO DE TESTES DE TINTA DE LV-3 Dados de Teste de Cura de 12 horas

[066] TABELA 17

[067] COMPARAÇÃO DE TESTES DE TINTA DE LV-3 Dados de Teste de Cura de 24 horas

Observação: Cura Rápida é em menos do que 12 horas Cura Padrão é de 12 a 24 horas

[068] TABELA 18

[069] TABELA 19

[070] TABELA 20

[071] Conforme descrito acima, a composição de etil silicato nas Tabelas 18 e 1 é configurada especificamente para a indústria de fundição, embora a mesma possa ser usada na indústria de revestimentos, e o LV3.1 é aplicável a ambas as indústrias. Tem sido constatado que as composições fornecem tempos de estabelecimento mais rápidos e criam um material cerâmico mais rígido no processo de fundição por envolvimento. Deve-se observar que em todas as Tabelas, a coluna identificada como VOC de Produto, é a quantidade de VOCs regulados, os VOCs totais podem ser mais altos. Em relação à Tabela 20, esses são ligantes existentes produzidos por Silbond, e a quantidade de VOCs regulados, quantidade de sílica e estabilidade podem ser vistos para comparação. Embora os ligantes de fundição nas Tabelas 18 e 19 tenham VOCs regulados mais altos do que alguns dos outros ligantes, os ligantes de fundição sempre tiveram VOCs regulados mais altos, e as novas composições são substancialmente reduzidas quando comparado à técnica anterior.

[072] O procedimento para produzir os ligantes geralmente inclui carregar etanol e ácido sulfúrico, se desejado solução de sílica coloidal, aquecer o reator, um etil silicato é adicionado ao reator, que é a reação de hidrólise, aquecimento adicional pode ser aplicado ao reator, se desejado etanol é retirado do reator, então, o reator é resfriado, carregar pelo menos um dos solventes isentos e ou um não isento ao reator, misturar e, então, embalar.

[073] Mais especificamente, o Exemplo 16 nas Tabelas 7 a 10 podem ser formados conforme a seguir. Primeiramente, carregar 800,0 g de etanol e 7,8 g de ácido sulfúrico no reator e misturar durante 20 minutos. Depois, carregar 584,6 g de solução de sílica coloidal ao reator (solução de sílica coloidal é 50% de dispersão de silicato de sódio) e aquecer o reator a 40 graus C. Medir/Meter in lentamente 2.093 g de etil silicatos por meio de um tubo profundo. Essa é a reação de hidrólise, que nessa formulação produz 1494,9 g de etanol. Aquecer a 78 graus C e refluxar durante sessenta minutos. Caso desejado, retirar etanol do reator, nesse exemplo 1.282 g de etanol retirado que é 55% do etanol total após a hidrólise. O reator é, então, resfriado durante trinta minutos após o qual 360,7 g de PCBT (Oxsol 100) é adicionado ao reator, juntamente com 154,3 g de PC (carbonato de propileno). O PCBT e PC são misturados durante 30 minutos e o produto final é embalado conforme desejado.

[074] No exemplo acima, 1494,9 g de etanol é produzido durante a hidrólise.

[075] Mais especificamente, o exemplo 3 nas Tabelas 3 a 6 pode ser formado conforme a seguir. Primeiramente, carregar 537,6 g de solução de sílica coloidal ao reator (solução de sílica coloidal é 50% de dispersão de silicato de sódio) e 10,6 g de ácido sulfúrico no reator e carregar imediatamente 179,8 g de PC (carbonato de propileno) ao reator. Iniciar resfriamento total no reator. Medir 917,4 g de etil silicatos por meio de um tubo profundo. Essa é a reação de hidrólise, que nessa formulação produz 1.374,7 g de etanol. Adicionar 1.313,5 g de etil silicatos ao reator. Adicionar 497,6 g de etil silicatos ao reator. Permitir que os teores se misturem durante uma hora e ajustar a temperatura de reator a 30 a 50 graus C. após uma hora, adicionar 389,2 g de TBA (terc butil acetato) é adicionado ao reator. Misturar durante 30 minutos e manter o reator de 30 a 40 graus C. O produto final é embalado conforme desejado. Os etil silicatos adicionados podem variar com diferentes polietil silicatos, e ter diferentes quantidades de hidrólise quando adicionados.

[076] No exemplo acima, 1374,7 g de etanol é produzido durante a hidrólise.

[077] O procedimento para produzir o LV-5 PC, com metade de etanol normal é conforme a seguir. Primeiramente, carregar 666,8 g de etanol ao reator, adicionar 3,6 g de ácido sulfúrico ao reator, adicionar 2.495 g de polissilicatos ao reator, e adicionar 200 g de PC (carbonato de propileno) ao reator. Aquecer o reator a 25 a 45 °C, preferencialmente 30 a 40 °C. Hidrolisar no reator a mistura 167,7 g de água por gotejamento com o uso de um funil de adição. Após a adição de água ser concluída, misturar durante 60 minutos e manter o reator de 30 a 40 graus C. Após 60 minutos, permitir que o ligante cure. O produto final é embalado conforme desejado. Obter uma amostra de pinta ao Lab Analítico para análise. Deve-se observar em todos os exemplos acima que a temperatura e tempos podem variar, tal como reduzir a temperatura pode apenas levar mais tempo para o método concluir, e aumentar a temperatura pode acelerar o método.

[078] Embora a invenção tenha sido descrita em conjunto com suas modalidades preferenciais, deve-se reconhecer que mudanças e modificações podem ser feitas à mesma sem se afastar do escopo das reivindicações anexas.

Claims

1. Composição de polietil silicato caracterizada por compreender: de 18 a 50% em peso de SiO2 com base no peso de composição total; de 0 a 60% em peso de álcool com base no peso total de composição; e uma quantidade positiva de solvente, em que o dito solvente forma até 40% em peso, com base no peso total de composição, e em que o dito solvente compreende pelo menos um dentre carbonato de propileno, 2-amino 2-metil 1- proponal, paraclorobenzotrifluoreto ou uma combinação de carbonato de propileno e terc-butilacetato; e em que o dito solvente e o dito álcool em combinação compreendem de 5 a 70% em peso, com base no peso total de composição.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a composição de etil silicato ser hidrolisada em uma quantidade de 55 a 90% e etanol formar a maior parte do dito álcool.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por o dito solvente e o dito etanol serem 10 a 55%, 16 a 45%, 35 a 50%, 10 a 70%, 30 a 68%, 40 a 60% em peso, com base no peso da composição total.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por o dito solvente e o dito etanol compreenderem de 35 a 50% em peso, com base no peso da composição total.

5. Composição, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por o etanol compreenderde 10 a 40% em peso, com base no peso da composição total.

6. Composição, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por o dito etanol ser menos do que 60%, menos que 45% e entre 10-40% em peso, com base no peso da composição total.

7. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o dito solvente incluir menos do que 10% em peso de metil amil cetona, com base no peso total da composição, e menos do que 7,5% em peso de éter metílico de dipropileno glicol, com base no peso total da composição.

8. Composição, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por o dito solvente incluir menos do que 5%, menos que 3% ou incluir menos que 1-3% em peso da dita metil amil cetona e do dito éter metílico de dipropileno glicol em combinação, com base no peso total da composição.

9. Composição, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por o dito solvente incluir menos do que 1 a 3% em peso do dito metil amil cetona e do dito éter metílico de dipropileno glicol em combinação, com base no peso total da composição.

10. Composição, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por a dita composição de etil silicato ser essencialmente livre da dita metil amil cetona e do dito éter metílico de dipropileno glicol.

11. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o dito solvente incluir pelo menos um dentre 0 a 25% em peso do dito carbonato de propileno, 0 a 25% em peso do dito terc-butilacetato ou 0 a 25% em peso do dito paraclorobenzotrifluoreto, sendo que cada um é individualmente baseado no peso total da composição.

12. Composição, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por o dito solvente incluir de 5 a 15%, 5% a 10% em peso do dito carbonato de propileno, com base no peso total da composição; de 5 a 18% ou 8% a 15% em peso do dito terc-butilacetato, com base no peso total da composição e de 5 a 15%, 8% a 15% em peso do dito paraclorobenzotrifluoreto, com base no peso total da composição.

13. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o dito solvente compreender de 3 a 40%, 4% - 30% ou 4% - 24% em peso da composição total.

14. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por qualquer componente individual do dito solvente não formar mais do que 30% em peso do peso total da composição e o dito solvente incluir o dito carbonato de propileno e o dito terc-butilacetato.

15. Composição, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada por o dito solvente incluir de 10 a 25% em peso da combinação do dito carbonato de propileno e do dito terc-butilacetato, com base no peso total da composição.

16. Composição, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada por o dito solvente incluir de 10 a 20% em peso do dito carbonato de propileno e de 5 a 15% em peso do dito terc-butilacetato, sendo que cada um com base no peso total da composição; 3 a 12% em peso do dito carbonato de propileno e de 7 a 14% em peso do dito terc-butilacetato, sendo que cada um com base no peso total da composição e 5 a 6% em peso do dito carbonato de propileno e de 13 a 14% em peso do dito terc- butil-acetato sendo que cada um com base no peso da composição total.

17. Composição, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada por o dito solvente compreender 5% - 6% em peso de carbonato de propileno e 13% - 14% em peso de terc-butilacetato cada um baseado no peso total da composição.

18. Composição, de acordo com as reivindicações 16 e 17, caracterizada por o dito álcool formar 35 a 40% em peso, com base no peso total da composição.

19. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ser adicionada a partículas de zinco e refratários para formar um revestimento rico em zinco e em que o revestimento rico em zinco quando aplicado a uma superfície tem a capacidade de passar em um teste de atrito MEK 50 dentro de seis a oito horas após a aplicação na superfície.

20. Composição, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada por o dito álcool ser 35 a 40% em peso, sendo que os ditos solventes são 18 a 20% em peso e incluem de 5 a 6% em peso do dito carbonato de propileno e de 13 a 14% em peso do dito terc-butil-acetato, sendo que cada um é baseado no peso total da composição.

21. Composição, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por o dito etil silicato ser hidrolisado e em que o dito carbonato de propileno é adicionado antes ou durante a hidrólise e o dito terc- butil-acetato é adicionado após a hidrólise.

22. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o dito SiO2 ser uma solução de sílica coloidal ou uma solução de sílica condensada.

23. Composição de polietil silicato caracterizada por compreender: de 18 a 80% em peso de SiC, com base no peso total da composição; um ácido; um álcool; e carbonato de propileno em uma quantidade de até 30% em peso, com base no peso total da composição e em que o dito álcool e o dito carbonato de propileno em combinação formam menos do que 70% em peso, com base no peso total da composição.

24. Composição, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada por a composição ser hidrolisada em uma quantidade de 55 a 90%, e em que o dito carbonato de propileno é adicionado antes da hidrólise da composiçãoe incluir adicionalmente terc-butilacetato adicionado após a hidrólise; paraclorobenzotrifluoreto em uma quantidade de até 25% em peso, com base no peso total da composição; terc-butilacetato em uma quantidade de até 25% em peso, com base no peso total da composição.

25. Composição, de acordo com a reivindicação 24, caracterizada por, em combinação, o dito terc-butilacetato, o dito paraclorobenzotrifluoreto e o dito carbonato de propileno formarem de 5 a 40% em peso, com base no peso total da composição.

26. Método para formar uma composição de polietil silicato caracterizado por o dito método incluir as etapas de: adicionar um etanol, um ácido e uma fonte de sílica a um reator; aquecer o reator após a dita etapa de adição; adicionar uma fonte de etil silicato ao reator para iniciar uma reação de hidrólise; e adicionar carbonato de propileno ao reator após a reação de hidrólise para obter a composição de polietilsilicato compreendendo o polietilsilicato, 18-80% em peso de SiO2 com base no peso total da composição, o ácido, etanol e carbonato de propileno em uma quantidade de até 30% em peso com base no peso total do composição e em que o etanol e o carbonato de propileno em combinação formam menos de 70% em peso, com base no peso total da composição.

27. Método, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado por incluir adicionalmente as etapas de adicionar paraclorobenzotrifluoreto ao reator após a reação de hidrólise e uma etapa de extração de etanol do reator após a reação de hidrólise.

28. Método, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado por a dita fonte de sílica ser uma solução de sílica coloidal.

29. Método, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado por incluir adicionalmente uma etapa de adicionar carbonato de propileno antes ou durante da dita etapa de adicionar uma fonte de etil silicato e. uma etapa de adicionar uma fonte de polietil silicato.

30. Método para formar uma composição de polietil silicato e sendo que o dito método é caracterizado por incluir as etapas de: adicionar uma fonte de sílica e um carbonato de propileno a um reator; e adicionar uma fonte de etil silicato ao reator para iniciar uma reação de hidrólise para obter a referida composição de polietilsilicato compreendendo o referido polietilsilicato, 18-50% em peso de SiO2 com base no peso total da composição, 0 a 60% em peso de um álcool com base no peso total da composição e uma quantidade positiva de até a 40% em peso de carbonato de propileno com base no peso total da composição e em que o álcool e carbonato de propileno em combinação compreendem 5-70% em peso, com base no peso total da composição.

31. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado por incluir adicionalmente a etapa de adicionar terc-butilacetato ao reator após a dita reação de hidrólise; a etapa de adicionar carbonato de propileno adicional após a dita reação de hidrólise e adicionalmente as etapas de: adicionar um ácido mineral ao reator antes da dita reação de hidrólise; adicionar um solvente após a dita reação de hidrólise, sendo que o dito solvente é selecionado a partir do grupo que consiste em carbonato de propileno, terc- butilacetato e paraclorobenzotrifluoreto; e adicionar um polietil silicato após a dita reação de hidrólise.

32. Método para formar uma composição de polietil silicato caracterizado por o dito método incluir as etapas de: adicionar etanol, um ácido e uma fonte de sílica, e carbonato de propileno a um reator; aquecer o reator após a dita etapa de adição; e hidrolisar os conteúdos do reator para obter a composição de polietilsilicato compreendendo polietilsilicato, 18-80% em peso de SiO2 com base no peso total da composição, um ácido, etanol e carbonato de propileno em uma quantidade de até 30% em peso com base no peso total do composição e em que o etanol e o carbonato de propileno em combinação formam menos de 70% em peso, com base no peso total da composição.

33. Método, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado por a dita etapa de hidrolisar os conteúdos do reator incluir adicionalmente a etapa de adicionar água ao reator e a dita fonte de sílica ser polietil silicato.