BR112019021844A2

BR112019021844A2 - Processo para preparar uma composição de revestimentos.

Info

Publication number: BR112019021844A2
Application number: BR112019021844-0A
Authority: BR
Inventors: Keith Bardman James; Derocher Jonathan; Hejl Andrew; K. Van Dyk Antony; Wang Lin; Yeung Kimy
Original assignee: Dow Global Technologies Llc; Rohm And Haas Company
Priority date: 2017-05-04
Filing date: 2018-05-02
Publication date: 2020-05-26
Also published as: AU2018261356A1; US20180320007A1; EP3619247B1; US20200299527A1; EP3619247A1; MX2019012900A; US11155722B2; WO2018204450A1; AU2018261356B2; CA3062163A1; CN110520453B; CN110520453A

Abstract

a presente invenção refere-se a um processo para preparar uma composição de revestimentos com um aditivo de tempo aberto, que compreende as etapas de a) colocar em contato uma dispersão aquosa de partículas de polímero intumescível alcalino com um modificador de reologia e um aglutinante para formar uma composição de revestimentos com um voc menor que 50 g/l; e b) neutralizar as partículas intumescíveis alcalinas com uma base não volátil após ou durante contato com o modificador de reologia e o aglutinante para formar partículas de polímero intumescidas de múltiplos estágios; em que as partículas de polímero intumescível alcalino compreendem um invólucro com tg não superior a 25 °c e um núcleo funcionalizado com ácido; e em que a razão núcleo-para-invólucro está na faixa de 1:3,2 a 1:10. a composição resultante do processo da presente invenção é útil para melhorar o tempo aberto, especialmente para aplicações de revestimentos de baixo voc. em outro aspecto, a presente invenção refere-se à preparação da composição de revestimentos com um aditivo de tempo aberto, que compreende as etapas de a) colocar em contato o aditivo de tempo aberto com um modificador de reologia e um aglutinante para formar uma composição de revestimentos com um voc menor que 50 g/l, então b) neutralizar o aditivo de tempo aberto para formar partículas de polímero intumescido de múltiplos estágios, em que a composição de revestimentos com o aditivo de tempo aberto exibe um aumento de viscosidade inferior a 50% do que a composição de revestimento sem o aditivo de tempo aberto.

Description

PROCESSO PARA PREPARAR UMA COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTOS

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um processo para preparar uma formulação de revestimentos com uma dispersão aquosa de partículas de polímero intumescível alcalino. A dispersão de partículas de polímero intumescível alcalino é útil como um aditivo de tempo aberto em formulações de revestimentos.

[002] Regulamentações governamentais e movimento do mercado conduzem continuamente a zero compostos orgânicos voláteis (VOCs) para formulações de revestimento. Consequentemente, formulações transportadas por água que são livres de solventes e coalescentes voláteis se tomaram cada vez mais populares na indústria. No entanto, as propriedades de tinta foram comprometidas devido a essa mudança; dentre elas está o tempo aberto, que é o período de tempo durante o qual um filme de tinta recém-aplicado pode ser retrabalhado sem deixar marcas de pincel. Em um sistema transportado por solvente, o tempo aberto é de 30 a 45 min.; em uma formulação típica transportada por água, o tempo aberto é da ordem de 3 a 5 min. Por conseguinte, existe uma necessidade na técnica de encontrar um aditivo para formulações transportadas por água que aumente o tempo aberto sobre os aditivos atualmente disponíveis sem degradar outras propriedades do revestimento final, tal como resistência adesiva e coesiva de filme, dureza, resistência de bloco, resistência precoce à bolha, resistência a esfregação e lavagem, resistência a mancha e a resistência a deterioração.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[003] A presente invenção aborda uma necessidade na técnica, fornecendo um processo para a preparação de uma composição de revestimentos com um aditivo de tempo aberto, que compreende as etapas de a) colocar em contato uma dispersão aquosa de partículas de polímero

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2/14 intumescível alcalino com um modificador de reologia e um aglutinante para formar uma composição de revestimentos com um VOC inferior a 50 g/1; e b) neutralizar as partículas intumescíveis alcalinas com uma base não volátil após ou durante contato com o modificador de reologia e o aglutinante para formar partículas de polímero intumescível de múltiplos estágios; em que as partículas de polímero intumescíveis de álcali compreendem um invólucro que tem um T_g não superior a 25 °C e um núcleo funcionalizado com ácido; e em que a razão núcleo-para-invólucro está na faixa de 1:3,2 a 1:10.

[004] Em outro aspecto, a presente invenção fornece um processo para preparar uma composição de revestimentos com um aditivo de tempo aberto, compreendendo a etapa de colocar em contato um aditivo de tempo aberto, que é uma dispersão aquosa de partículas de polímero intumescível alcalino com um modificador de reologia e um aglutinante para formar composição de revestimentos com um VOC inferior a 50 g/1; em que as partículas intumescíveis de álcali são neutralizadas com uma base após ou durante contato com o modificador de reologia e o aglutinante para formar partículas de polímero intumescidas em múltiplos estágios; em que as partículas de polímero intumescível alcalino compreendem um invólucro com T_g não superior a 25 °C e um núcleo funcionalizado com ácido; e em que a razão núcleo-para-invólucro está na faixa de 1:3,2 a 1:6, e em que a composição de revestimento com o aditivo de tempo aberto exibe menos que 50% de aumento na viscosidade do que a composição de revestimento sem o aditivo de tempo aberto.

[005] A composição de revestimentos resultante do processo da presente invenção tem um tempo aberto significativamente maior do que as formulações comparáveis que não contêm as partículas de polímero intumescíveis de múltiplos estágios.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[006] Em um primeiro aspecto, a presente invenção é um processo

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3/14 para preparar uma composição de revestimentos com um aditivo de tempo aberto, que compreende as etapas de a) colocar em contato uma dispersão aquosa de partículas de polímero intumescível alcalino com um modificador de reologia e um aglutinante para formar uma composição de revestimentos com um VOC inferior a 50 g/1; e b) neutralizar as partículas intumescíveis de álcali com uma base não volátil após ou durante contato com o modificador de reologia e o aglutinante para formar partículas de polímero intumescíveis de múltiplos estágios; em que as partículas de polímero intumescível alcalino compreendem um invólucro com T_g não superior a 25 °C e um núcleo funcionalizado com ácido; e em que a razão núcleo-para-invólucro está na faixa de 1:3,2 a 1:10.

[007] As partículas de polímero intumescível alcalino são distinguidas por uma porção de I^o estágio funcionalizada com ácido (o núcleo), preferivelmente um núcleo funcionalizado de ácido carboxílico e uma porção de segundo estágio (o invólucro) que tem um T_g calculado pela equação de Fox de não superior a 25 °C. As palavras “núcleo” e “invólucro” são usadas aqui como uma conveniência para descrever o primeiro e o último estágios do processo de polimerização (ou primeiro e segundo estágios se as partículas de polímero forem geradas em dois estágios). Consequentemente, as partículas finais de polímero intumescível alcalino podem, mas não precisam, ter uma morfologia núcleo-invólucro. As partículas de polímero intumescível alcalino pode ser preparada por qualquer uma de várias técnicas, incluindo as bem conhecidas na técnica. (Vide U.S. 4.468.498; U.S. 5.326.843; e U.S. 9.340.685). Por exemplo, o núcleo pode ser produzido por um único estágio ou por um processo de múltiplos estágios, opcionalmente, na presença de um agente de transferência de cadeia, tal como n-dodecil mercaptano ou mercaptoetanol. O núcleo também pode ser preparado a partir de um processo de semente. O núcleo é então usado para produzir as partículas de polímero intumescível alcalino em um ou mais estágios

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4/14 adicionais. Preferivelmente, a razão núcleo-para-invólucro está na faixa de 1:3,2 a 1:6.

[008]

Preferivelmente, o núcleo compreende de 30, mais preferivelmente, de 35 e, mais preferivelmente, de 38 por cento em peso a, preferivelmente, 50, mais preferivelmente, a 45 e, mais preferivelmente, a 42 por cento em peso de unidades estruturais de um monômero de ácido carboxílico, com base no peso do núcleo. Conforme usado no presente documento, o termo “unidades estruturais” se refere ao restante do monômero citado após a polimerização. Por exemplo, uma unidade estrutural de ácido metacrílico é conforme ilustrada:

unidade estrutural de ácido metacrílico

[009]

O núcleo também compreende, preferivelmente, de 50, mais preferivelmente de 55 e com máxima preferência, de 58 por cento em peso a preferivelmente 70, mais preferivelmente a 65 e com máxima preferência a 62 por cento em peso de unidades estruturais de um monômero etilenicamente insaturado não iônico.

[0010]

Exemplos de monômeros funcionalizados de ácido carboxílico incluem ácido metacrílico, ácido acrílico e ácido itacônico, com ácido acrílico e ácido metacrílico sendo preferidos. Exemplos de monômeros etilenicamente insaturados não iônicos incluem um ou mais acrilatos e metacrilatos de Ci-Cio alquila, tais como metacrilato de metila, acrilato de etila, metacrilato de etila, acrilato de butila, metacrilato de butila e acrilato de 2-etil-hexila; e estireno. Metacrilato de metila e metacrilato de butila são monômeros etilenicamente insaturados não iônicos preferidos.

[0011] O núcleo pode também compreender unidades estruturais de um monômero polietilenicamente insaturado, tais como di(met)acrilato de

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5/14 etilenoglicol, (met)acrilato de alila, di(met)acrilato de 1,3-butanodiol, di(met)acrilato de dietilenoglicol, trimetacrilato de trimetilol propano ou divinilbenzeno. As unidades estruturais do monômero polietilenicamente insaturado, se presentes, estão preferivelmente na faixa de 0,1, mais preferivelmente de 0,3 por cento em peso a 10, mais preferivelmente a 3 por cento em peso, com base no peso do núcleo.

[0012] Antes do contato com a base, o núcleo preferivelmente tem um diâmetro médio na faixa de 100 nm, mais preferivelmente de 120 nm, mais preferivelmente de 150 nm, a preferivelmente 500, mais preferivelmente a 400 nm, mais preferivelmente a 350 nm, e mais preferivelmente a 250 nm, como medido por um Analisador de Partículas Brookhaven BI-90 Plus.

[0013] O invólucro tem, mais preferivelmente, um T_g não superior a 20 °C e, mais preferivelmente, não superior a 15 °C. Preferivelmente, o invólucro compreende unidades estruturais de um ou mais monômeros que têm um T_g de > 50 °C (isto é, um ou mais monômeros de T_g elevado) tais como metacrilato de metila (T_g = 105 °C) ou estireno (T_g = 100 °C) ou uma combinação desses, e unidades estruturais de pelo menos um monômero que tem um T_g inferior a 10 °C (isto é, um ou mais monômeros de T_g baixo) tais como acrilato de etila (T_g = -23 °C), acrilato de butila (T_g = -53 °C) ou acrilato de 2-etil-hexila (T_g = -52 °C) ou combinações dos mesmos. O invólucro compreende ainda, preferivelmente, unidades estruturais de um monômero ácido, preferivelmente um monômero de ácido carboxílico, preferivelmente ácido metacrílico (T_g = 228 °C) ou ácido acrílico (T_g =101 °C). (Os T_gs citados referem-se aos dos homopolímeros correspondentes, conforme relatado por Polymer Properties Database © 2015).

[0014] Preferivelmente, a concentração de unidades estruturais do monômero de T_g elevado no invólucro, preferivelmente metacrilato de metila ou estireno, mais preferivelmente metacrilato de metila, está na faixa de 40, mais preferivelmente de 42 e com máxima preferência de 44 por cento em

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6/14 peso, a preferivelmente 60, mais preferivelmente a 55, mais preferivelmente a 50, e com máxima preferência a 48 por cento em peso, com base no peso do invólucro.

[0015] Preferivelmente, a concentração de unidades estruturais do monômero de T_g baixo no invólucro está na faixa de 38, mais preferivelmente de 45, mais preferivelmente de 48 por cento em peso e com máxima preferência de 50 por cento em peso, a preferivelmente 59, mais preferivelmente a 57 e mais preferivelmente a 54 por cento em peso, com base no peso do invólucro. O monômero de T_g baixo é preferivelmente acrilato de butila.

[0016] Preferivelmente, a concentração de unidades estruturais do sal do monômero de ácido carboxílico no invólucro está na faixa de 0,2, mais preferivelmente de 0,5 por cento em peso, a preferivelmente 5, mais preferivelmente a 3 e mais preferivelmente a 2 por cento em peso, com base no peso do invólucro.

[0017] Preferivelmente, o diâmetro médio das partículas de polímero intumescível alcalino está na faixa de 150 nm, mais preferivelmente de 200 nm, a 900 nm, mais preferivelmente a 750 nm, mais preferivelmente a 550 nm, mais preferivelmente a 400 nm e mais de preferência a 300 nm, conforme medido por um Analisador de Partículas Brookhaven BI-90 Plus.

[0018] Preferivelmente, a concentração das partículas de polímero intumescível alcalino antes do contato com o aglutinante e o modificador de reologia está na faixa de 10, mais preferivelmente de 20, e mais preferivelmente de 30 por cento em peso a 60, mais preferivelmente a 50 por cento em peso com base no peso da água e das partículas de polímero intumescível alcalino.

[0019] Uma vez que as partículas de polímero intumescível alcalino são contatadas com o aglutinante e o modificador de reologia, preferivelmente contatada com uma composição de revestimentos que compreende o

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7/14 aglutinante e o modificador de reologia, as partículas de polímero intumescível alcalino podem ser neutralizadas para formar partículas e polímero de múltiplos estágios neutralizadas sem qualquer adição adicional de base não volátil (porque a composição contém uma quantidade suficiente de uma base para neutralizar e intumescer o núcleo das partículas de polímero); no entanto, é preferível adicionar posteriormente uma base não volátil à composição de revestimentos para garantir que o pH esteja na faixa desejada da formulação.

[0020] Como aqui utilizado, uma base não volátil refere-se a uma base com um ponto de ebulição superior a 150 °C. Tal como aqui utilizado, “neutralizado” significa que o pH do núcleo é aumentado para um pH que é pelo menos 1,5 unidade maior do que o pK_a do monômero ácido utilizado para produzir o núcleo funcionalizado com ácido. Por exemplo, se o ácido metacrílico (pK_a = 4,65) é usado para produzir o núcleo funcionalizado com ácido, o pH da composição de revestimentos é, ou é ajustado para, pelo menos 6,15, preferivelmente pelo menos 6,5, mais preferivelmente pelo menos 7 e mais preferivelmente pelo menos 8. Preferivelmente, a quantidade de base não volátil adicionada, ou já presente na formulação de revestimentos, é pelo menos 50% estequiométrica, mais preferivelmente, pelo menos estequiométrica e, mais preferivelmente, inferior a estequiométrica em relação ao teor de ácido das partículas de polímero intumescível alcalino.

[0021] A base não volátil aumenta o pH do núcleo, neutralizando e intumescendo-o. Exemplos de bases não voláteis adequadas para este aspecto da invenção incluem 2-amino-2-metil-l-propanol (disponível comercialmente como agente neutralizante AMP 95), n-butildietanolamina (disponível comercialmente como agente neutralizante Vantex T), LiOH, NaOH ou KOH. Onde são desejadas formulações de baixo VOC, os hidróxidos de metais alcalinos LiOH, NaOH ou KOH são especialmente preferidos. Preferivelmente, a base é colocada em contato com as partículas de polímero

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8/14 intumescível alcalino a uma temperatura na faixa de 15 °C, mais preferivelmente de 20 °C, a 50 °C, mais preferivelmente a 40 °C e mais preferivelmente a 30 °C.

[0022] Como usado aqui, o termo aglutinante refere-se a uma dispersão aquosa de partículas de polímero que exibem um aumento de menos de 10 nm no tamanho de partícula quando expostas à base. Essas partículas de polímero (sólidos aglutinantes) preferivelmente têm um diâmetro médio na faixa de 70 nm, mais preferivelmente de 100 nm a 600 nm, mais preferivelmente a 500 nm como determinado por um Analisador de Partículas Brookhaven BI-90 Plus. Os sólidos aglutinantes compreendem menos de 5 por cento em peso, preferivelmente menos de 4 por cento em peso e mais preferivelmente menos de 3 por cento em peso de unidades estruturais de um monômero ácido, com base no peso dos sólidos aglutinantes.

[0023] O aglutinante é vantajosamente preparado pela polimerização em emulsão aquosa dos um ou mais monômeros etilenicamente insaturados, cujos exemplos incluem estireno, acetato de vinila, acrilamida, metacrilamida, acrilonitrila e ésteres de Ci-Cio-alquila de ácido acrílico ou ácido metacrílico, incluindo o metacrilato de metila, metacrilato de etila, acrilato de etila, acrilato de butila, acrilato de 2-propil-heptila e acrilato de 2-etil-hexila.

[0024] Como aqui utilizado, o termo modificador de reologia referese a modificadores de reologia associativos solúveis em água ou dispersíveis em água tais como polímeros de uretano de óxido de etileno hidrofobicamente modificados (HEURs), emulsões intumescíveis hidrofobicamente modificadas por alcalino (HASEs) e terpolímeros estireno-anidrido maleico (SMATs), bem como modificadores de reologia não associativos, tais como emulsões intumescíveis alcalinas (ASE) e espessantes de hidroxiletil celulose (HEC).

[0025] A concentração de partículas de polímero associadas ao aglutinante (sólidos aglutinantes) na formulação de revestimentos está preferivelmente na faixa de 3, mais preferivelmente de 5, e mais

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9/14 preferivelmente de 10, a preferivelmente 50, mais preferivelmente a 40, e mais preferivelmente a 30 por cento em peso, com base no peso de sólidos na composição de revestimentos. A concentração do modificador de reologia está preferivelmente na faixa de 0,5 a 5 por cento em peso, com base no peso de sólidos na composição de revestimentos.

[0026] A concentração de partículas de polímero de múltiplos estágios neutralizadas na composição de revestimentos está preferivelmente na faixa de 0,1, preferivelmente de 0,2 e mais preferivelmente de 0,5 por cento em peso, a 10, preferivelmente a 5, mais preferivelmente a 4 e mais preferivelmente a 3 por cento em peso, com base no peso da composição de revestimentos. Embora a neutralização do núcleo tenda a aumentar a viscosidade da composição de revestimentos (vide US 4.468.498), a alteração da viscosidade após a neutralização usando o processo da presente invenção é menor que 50%, preferivelmente menor que 40% e mais preferivelmente menor que 30% em comparação com a viscosidade da composição de revestimentos antes da neutralização. Preferivelmente, o aumento na viscosidade após a neutralização é inferior a 30 KU, mais preferivelmente inferior a 20 KU e mais preferivelmente inferior a 15 KU.

[0027] O espessamento, se ocorrer, ocorre relativamente rapidamente. Preferivelmente, pelo menos 90%, mais preferivelmente pelo menos 95% e mais preferivelmente pelo menos 99% da viscosidade final da composição de revestimentos são atingidos em menos de 1 hora após a conclusão da adição da base.

[0028] Por conseguinte, em um segundo aspecto, a presente invenção fornece um processo para preparar uma composição de revestimentos com um aditivo de tempo aberto que compreende as etapas de a) colocar em contato um aditivo de tempo aberto que é uma dispersão aquosa de partículas de polímero intumescível alcalino com um modificador de reologia e um aglutinante para formar uma composição de revestimentos com um VOC

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10/14 inferior a 50 g/1; em que as partículas intumescíveis alcalinas são neutralizadas com uma base após ou durante contato com o modificador de reologia e o aglutinante para formar partículas de polímero de múltiplos estágios intumescível; em que as partículas de polímero intumescível alcalino compreendem um invólucro que tem T_g não superior a 25 °C e um núcleo funcionalizado com ácido; em que a razão núcleo-para-invólucro está na faixa de 1:3,2 a 1:6, e em que a composição de revestimento com o aditivo de tempo aberto exibe menos de 50% de aumento na viscosidade do que a composição de revestimento sem o aditivo de tempo aberto. Nesse aspecto da invenção, também podem ser utilizadas bases voláteis, como amônia, trimetilamina, trietilamina ou metilisopropilamina; no entanto, bases não voláteis, especialmente os hidróxidos de metais alcalinos, são preferidas onde são desejadas formulações de baixo VOC.

[0029] A dispersão de partículas de polímero intumescível alcalino da presente invenção, embora adequada como um aditivo de tempo aberto para composições de revestimentos, não é adequada como um espessante; a concentração das partículas de polímero intumescível alcalino é propositadamente mantida a um nível que não produz espessamento apreciável da composição.

[0030] A dispersão aquosa de partículas de polímero intumescível alcalino, o aglutinante e o modificador de reologia podem ser combinados em qualquer ordem. Preferivelmente, as partículas de polímero intumescível alcalino são colocadas em contato com uma dispersão aquosa de aglutinante e modificador de reologia, seguido pela adição de base. A composição preparada pelo processo da presente invenção pode ainda incluir vantajosamente qualquer um ou todos os seguintes componentes: dispersantes, pigmentos, antiespumantes, tensoativos, solventes, extensores, coalescentes, biocidas, polímeros opacos e corantes. A composição é uma composição de baixo teor orgânico volátil (VOC) que tem menos de 50 g/1 de

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VOCs.

EXEMPLOS

EXEMPLO INTERMEDIÁRIO - PREPARAÇÃO DE UM POLÍMERO INTUMESCÍVEL ALCALINO QUE TEM UMA RAZÃO NÚCLEO-PARAINVÓLUCRO 1:5

A. PREPARAÇÃO DO I^o ESTÁGIO (NÚCLEO)

[0031] Um primeiro estágio (núcleo, 60 MMA/40 MAA) foi preparado como se segue: um frasco de fundo redondo de quatro bocas (caldeira) de 5 1 foi equipado com um agitador de pá, termômetro, entrada de N2 e um condensador de refluxo. Água deionizada (1.760 g) foi adicionada à caldeira e aquecida a 86 °C sob N2. Preparou-se uma emulsão de monômero (ME1) misturando-se água deionizada (720 g), dodecil benzeno sulfonato de sódio (SDS, 5,2 g, 23% ativo), metacrilato de metila (780,0 g) e ácido metacrílico (10,0 g). Uma porção de ME1 (164,0 g) foi removida e colocada de lado em um recipiente separado. Ao ME1 remanescente adicionou-se SDS (50,0 g, 23% ativo) e ácido metacrílico (510,0 g). Quando a temperatura da caldeira atingiu 86 °C, uma mistura de água deionizada (160,0 g) e SDS (5,0 g, 23% ativo) foi adicionada à caldeira, seguida pela adição da ME1 inicialmente removida e deixada de lado. Uma mistura de persulfato de sódio (5,5 g) em água deionizada (40,0 g) foi então adicionada à caldeira. A temperatura da caldeira caiu para ~76 °C e, então, foi deixada subir até 85 °C durante um período de retenção de 15 min. A ME1 remanescente foi, então, alimentada à caldeira durante 2 h a 85 °C. Após conclusão da alimentação da MEI, a dispersão foi mantida a 85 °C durante 15 min., mediante o que a dispersão foi resfriada até 25 °C e filtrada para remover qualquer coágulo. A dispersão filtrada tinha um pH de 2,9, um teor de sólidos de 31,7% e um tamanho de partícula médio de 152 nm.

B. PREPARAÇÃO DE UMA DISPERSÃO DE PARTÍCULAS DE POLÍMERO INTUMESCÍVEL ALCALINO COM UMA RAZÃO DE

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NÚCLEO-PARA-INVÓLUCRO DE 1:5 E 40% DE ÁCIDO METACRÍLICO NO NÚCLEO

[0032] A um frasco de fundo redondo de quatro bocas (caldeira) de 5 1 equipado com um agitador de pá, termômetro, entrada de N₂ e um condensador de refluxo foi adicionada água Dl (500 g) e aquecido a 86 °C sob N₂. Uma emulsão de monômero (ME2) foi preparada misturando-se água Dl 193 g, SDS (14,3 g, 23% ativo), acrilato de butila (655,2 g), metacrilato de metila (585,9 g) e ácido metacrílico (18,9 g). Quando a temperatura da caldeira atingiu 86 °C, a dispersão da parte A (795,0 g) foi adicionada à caldeira e a temperatura foi ajustada para 60 °C. Uma solução a 0,1% de sulfato de ferro (II) em água (20 g) foi então adicionada à caldeira juntamente com uma solução de ácido isoascórbico (0,6 g) misturada com água Dl (45 g). As soluções de coalimentação de persulfato de sódio (3,8 g) em água Dl (90 g) e bissulfito de sódio (2,5 g) em água Dl (90 g) foram adicionadas a uma taxa de 0,7 g/min à caldeira. Três minutos após o início da adição da solução de coalimentação, a ME2 foi adicionada a uma taxa de 2 g/min. Dez minutos após o início da adição de ME2, a taxa de alimentação foi aumentada para 4 g/m. Após mais dez minutos, a taxa de alimentação de ME2 foi aumentada para 8 g/min. Após mais dez minutos, a taxa de alimentação de ME foi aumentada para 16 g/min. A temperatura da caldeira foi mantida a 59 a 61 °C durante a adição de ME2. Após a conclusão da adição de ME2, as coalimentações foram superalimentadas por mais vinte minutos. Após a conclusão da adição de coalimentação, o conteúdo da caldeira foi resfriado até a temperatura ambiente e filtrado para remover qualquer coágulo. A dispersão filtrada tinha um pH de 2,1, um teor de sólidos de 47,5% e um tamanho de partícula médio de 275 nm, como medido usando um Analisador de Partícula Brookhaven BI-90 Plus.

EXEMPLO INTERMEDIÁRIO COMPARATIVO - PREPARAÇÃO DE UM POLÍMERO INTUMESCÍVEL ALCALINO QUE TEM UMA RAZÃO

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NÚCLEO-PARA-INVÓLUCRO 1:10

[0033] O polímero intumescível alcalino foi preparado substancialmente como descrito no Exemplo Intermediário, exceto que a razão peso-para-peso do núcleo-para-invólucro era de 1:10.

[0034] As formulações de tinta foram preparadas adicionando-se a dispersão de partículas de polímero intumescível alcalino (ASP) a uma formulação descrita na Tabela 1.

TABELA 1 - FORMULAÇÃO DE TINTA COM ADITIVO DE TEMPO

ABERTO

Nome do material	Libras (Kg)	Galões (Litros)
Aglutinante RHOPLEX™ HG-706	525,7 (238,4)	59,37 (224,73)
Antiespumante BYK-024	1,0 (0,45)	0,1 (0,37)
Propilenoglicol	4,3 (1,95)	0,5 (1,89)
Tensoativo TRITON™ Χ-100	4,4(1,99)	0,5 (1,89)
Agua	16,7 (7,57)	2,0 (7,57)
Biocida KATHON™ LX 1,5%	1,5 (0,68)	0,2 (0,75)
Dispersante TAMOL™ 2002	2,0 (0,90)	0,2 (0,75)
Amônia (28%)	1,0 (0,45)	0,1 (0,37)
TiOj Ti-Puro R-746	285,0(129,2)	14,7 (55,6)
Agua	20,0 (9,07)	2,4 (9,08)
Coalescente TEXANOL	7,9 (3,58)	1,0 (3,78)
Modificador de Reologia ACRYSOL™ RM-2020E	20,0 (9,07)	2,3 (8,70)
Modificador de Reologia ACRYSOL™ RM-725	3,0(1,36)	0,4(1,51)
Antiespumante BYK-024	2,0 (0,90)	0,2 (0,75)
ASP (25% de sólidos)	95,5 (43,3)	11,4 (43,1)
Agua	38,7 (17,5)	4,63 (17,5)
Totais	1.030 (467,2)	100 (378,5)

RHOPLEX, TRITON, KATHON, TAMOL e ACRYSOL são todos Marcas Comerciais da The Dow Chemical Company ou de suas Afiliadas.

[0035] A valores de pH de três formulações de tinta separadas foram ajustados com três bases diferentes: NH₄, 2-amino-2-metil-1 -propanol e NaOH por adição de uma quantidade suficiente de cada base para alcançar um pH de > 7.

[0036] O tempo aberto foi medido de acordo com a norma ASTMD7488. O teste foi realizado em um ambiente de temperatura/umidade constante (72 °F (22,2 °C), 50% RH). A tinta foi depositada em um cartão de esfregação de vinil preto usando uma barra de extração com uma folga de 5 mil (0,127 mm). O filme foi imediatamente marcado produzindo-se marcas paralelas na tinta úmida usando dois aplicadores de madeira. Seções do filme

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14/14 foram, então, pintadas em intervalos cronometrados usando-se um pincel de náilon de 1” (2,54 cm). O filme foi deixado secar durante a noite. Um painel de pelo menos três leitores inspecionou visualmente o painel e registrou a última seção de pincel cruzado que não mostrava nenhum sinal das marcas de marcação como o tempo aberto. O tempo aberto medido para as amostras de polímero intumescível alcalino com uma razão de núcleo-para-invólucro de 1:5 e neutralizado por NH4OH, NaOH e 2-amino-2-metil-1 -propanol foi de 12 min para cada revestimento, em comparação com 6 min para um revestimento preparado a partir da formulação de tinta idêntica, mas sem o aditivo de tempo aberto, e 10 min para o revestimento preparado usando as partículas de polímero intumescível alcalino com uma razão núcleo-para-invólucro de 1:10. Também foi observado que a formulação exibiu um aumento de viscosidade de apenas 30%, demonstrando que as partículas de polímero intumescível alcalino eram ineficazes como espessante nas concentrações utilizadas.

Claims

1. Processo para preparar uma composição de revestimentos com um aditivo de tempo aberto, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de a) colocar em contato uma dispersão aquosa de partículas de polímero intumescível alcalino com um modificador de reologia e um aglutinante para formar uma composição de revestimentos com um VOC menor que 50 g/1; e b) neutralizar as partículas intumescíveis alcalinas com uma base não volátil após ou durante contato com o modificador de reologia e o aglutinante para formar partículas de polímero intumescidas de múltiplos estágios; em que as partículas de polímero intumescível alcalino compreendem um invólucro com T_g não superior a 25 °C e um núcleo funcionalizado com ácido; e em que a razão núcleo-para-invólucro está na faixa de 1:3,2 a 1:10.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dispersão aquosa de partículas de polímero intumescível alcalino tem um teor de sólidos na faixa de 10 a 60 por cento em peso, com base no peso da dispersão aquosa de partículas de polímero intumescível alcalino.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o núcleo funcionalizado com ácido das partículas de polímero intumescível alcalino compreende de 30 a 50 por cento em peso de unidades estruturais de um monômero de ácido carboxílico e de 50 a 70 por cento em peso de unidades estruturais de um monômero não iônico etilenicamente insaturado, com base no peso do núcleo; e em que o invólucro das partículas de polímero intumescível alcalino tem um T_g não superior a 20 °C e compreende unidades estruturais de um monômero com um T_g superior a 50 °C, unidades estruturais de um monômero com T_g inferior a 10 °C e unidades estruturais de um monômero ácido.

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado

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2/3 pelo fato de que o núcleo funcionalizado com ácido das partículas de polímero intumescível alcalino compreende de 35 a 45 por cento em peso de unidades estruturais de ácido metacrílico ou ácido acrílico, com base no peso do núcleo; e de 55 a 65 por cento em peso de unidades estruturais de um monômero não iônico etilenicamente insaturado, em que o monômero não iônico etilenicamente insaturado é metacrilato de metila ou metacrilato de butila; em que o invólucro compreende de 40 a 60 por cento em peso de unidades estruturais de estireno ou metacrilato de metila, de 38 a 59 por cento em peso de unidades estruturais de acrilato de butila e de 0,2 a 5 por cento em peso de unidades estruturais de ácido metacrílico ou ácido acrílico; e em que o diâmetro médio das partículas de polímero intumescível alcalino está na faixa de 150 nm a 900 nm.

5. Processo de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que a base, que é LiOH, NaOH ou KOH, é adicionada à composição a uma temperatura na faixa de 15 °C a 50 °C após o contato das partículas intumescíveis alcalinas com as partículas de polímero intumescível alcalino com o modificador de reologia e o aglutinante; e em que o diâmetro médio das partículas de polímero intumescível alcalino está na faixa de 150 nm a 300 nm.

6. Processo de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que a base, que é LiOH, NaOH ou KOH, é adicionada à composição a uma temperatura na faixa de 15 °C a 50 °C antes que as partículas intumescíveis alcalinas sejam colocadas em contato com as partículas de polímero intumescível alcalino com o modificador de reologia e o aglutinante; e em que o diâmetro médio das partículas de polímero intumescível alcalino está na faixa de 150 nm a 300 nm.

7. Processo de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a concentração de partículas de polímero de múltiplos estágios neutralizadas está na faixa de 0,1 a 5 por cento em peso,

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3/3 com base no peso da composição de revestimentos; a concentração das partículas de polímero associadas ao aglutinante está na faixa de 3 a 50 por cento em peso, com base no peso da composição de revestimentos; e a concentração do modificador de reologia está na faixa de 0,5 a 5 por cento em peso, com base no peso da composição de revestimentos.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a composição inclui ainda pelo menos um componente selecionado do grupo que consiste em dispersantes, pigmentos, antiespumantes, tensoativos, solventes, extensores, coalescentes, biocidas, polímeros opacos e corantes.

9. Processo para preparar uma composição de revestimentos com um aditivo de tempo aberto, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de a) colocar em contato um aditivo de tempo aberto que é uma dispersão aquosa de partículas de polímero intumescível alcalino com um modificador de reologia e um aglutinante para formar uma composição de revestimentos com um VOC menor de 50 g/1; em que as partículas intumescíveis alcalinas são neutralizadas com uma base após ou durante contato com o modificador de reologia e o aglutinante para formar partículas de polímero intumescidas de múltiplos estágios; em que as partículas de polímero intumescível alcalino compreendem um invólucro com um T_g não superior a 25 °C e um núcleo funcionalizado com ácido; e em que a razão núcleo-para-invólucro está na faixa de 1:3,2 a 1:6, e em que a composição de revestimento com o aditivo de tempo aberto exibe menos que 50% de aumento na viscosidade do que a composição de revestimento sem o aditivo de tempo aberto.