BRPI0608915B1 - Flammable composition in water, its manufacturing process, its use and seal - Google Patents

Abstract

polímeros hidrofílicos de fase reversa e seu uso em composições elastoméricas expansíveis em água. descrevem-se composições incháveis em água, e dispersões e micropartículas de polímero para sua preparação, assim como suas fabricações e usos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPOSIÇÃO INCHÁVEL EM ÁGUA, SEU PROCESSO DE FABRICAÇÃO, SEU USO E VEDAÇÕES".

[001] A presente invenção se refere a composições incháveis em água e a dispersões e micropartículas de polímeros para sua preparação.

[002] Vedações incháveis em água compreendendo um componente elastomérico e material absorvente de água em partículas, que é uma combinação de um polissacarídeo e um polímero superabsorvente de água selecionado de polímeros à base de metacrilato, acrilato, ácido polimetacrílico, ácido poliacrílico e seus sais, poliacrilamida e assim por diante, são conhecidos, por exemplo, pela patente norte-americana n° 6.358.580. Os polímeros superabsorventes de água têm um tamanho de partícula médio na faixa de 5 a 800 mícrons. Em um dos superabsorventes adequados, apenas 2,3% em peso das partículas têm um tamanho de partícula abaixo de 50 mícrons.

[003] Vedações incháveis em água usadas para materiais estanques à água em vários trabalhos de engenharia civil e construção, compreendendo uma parte inchável em água e uma parte não inchável em água, são descritas, por exemplo, no EP 588.286 A1: como parte não inchável em água, podem-se escolher resinas de cloreto de vinila, copolímeros de etileno-acetato de vinila, polietileno, polipropileno, EPDM e resinas de silicone, e, como materiais incháveis em água, resinas de uretano, carboximetil celulose, álcool polivinílico, poliacrilato de sódio e outros. No caso da resina de cloreto de vinila, parece ser preferível também aplicar um plastificante, como um ftalato, como ftalato de dioctila, ftalato de ditridecila, ou um trimelitato, piromelitato ou um adipato ou outro. Nos exemplos, apresentam-ses apenas resinas de uretano incháveis em água de fontes e tamanhos de partículas desconhecidos.

[004] A patente norte-americana n° 4.532.298 apresenta composições de borracha incháveis em água compreendendo uma borracha de cloropreno, uma resina altamente absorvente de água, um polímero de borracha e um agente de vulcanização à base de óxido metálico. De preferência, a resina altamente inchável é aplicada em forma de pó por pulverização para ter uma distribuição de tamanhos de partículas que atravesse uma tela de abertura malha 20, o que corresponde a 840 mícrons. Deve-se notar que um pó mais grosseiro pode exibir falta de uniformidade na expansão quando inchado com água ou pode perder a lisura da superfície.

[005] O WO 97/34945 apresenta grânulos secados por pulverização que têm um tamanho de pelo menos 90% em peso acima de 20 mícrons e que são formados por partículas primárias, em que as partículas primárias têm um tamanho de pelo menos 90% em peso abaixo de 10 mícrons e são formadas por um polímero de monômero ou mistura de monômeros etilenicamente insaturados solúveis em água e 5 a 2.000 ppm de agente de reticulação polietilenicamente insaturado, os grânulos tendo sido formados por secagem por pulverização de uma emulsão de fase reversa das partículas de polímero primário no líquido não aquoso. Em particular, apresentam-se partículas primárias que exibem um tamanho de partícula primária de 90% em peso na faixa de 0,5 a 3 mícrons, que são obtidas por polimerização em emulsão de fase reversa de uma mistura compreendendo 80% em peso de acrilato de dimetilaminoetila quaternizado com cloreto de metila e 20% em peso de acrilamida, na presença de metileno-bis-acrilamida. Os grânulos são usados na floculação ou viscosificação de composiçõe,s por exemplo, no campo de tratamento de lamas de esgoto, ou no processo de fabricação de papel. As propriedades de inchamento com água não são apresentadas nem o uso para fabricar composições incháveis com água.

[006] A patente norte-americana n° 4.585.812 A apresenta uma composição caracterizada por um líquido não aquoso, como óleo ou xileno, contendo uma dispersão de partículas de polímero anidro inchável em água, em que 1 parte em peso está abaixo de 3 mícrons, e de 1 a 7 partes em peso (veja col. 6, I. 25 a 34) são partículas grosseiras de 10 a 300 mícrons. O exemplo 1 relata um copolímero não reticulado, em que o tamanho de partícula antes da polimerização, isto é, antes da desoxigenação e adição de iniciador, está na faixa de 1 a 2 mícrons. O tamanho de partícula das partículas finas polimerizadas resultantes não é apresentado. No exemplo 2, prepara-se outro copolímero não reticulado, em que o tamanho de partícula está abaixo de 3 mícrons; entretanto, não fica ciar se o tamanho de partícula está abaixo de 2 mícrons. As partículas finas não são misturadas com um polímero termoplástico insolúvel em água. Além disso, as partículas não são usadas para a fabricação de vedações.

[007] O EP 0 179 937 A1 apresenta uma composição de três componentes de elastômero inchável em água consistindo essencialmente em uma mistura homogênea de um elastômero, uma resina absorvente de água e uma resina solúvel em água, em que a resina solúvel em água é selecionada do grupo do óxido de polietileno, uma polivinilpirrolidona, uma hidroxietil celulose, uma hidroxpropil celulose e uma mistura desses. Uma desvantagem desse pedido de patente é que, além do elastômero, são necessárias duas resinas adicionais para conseguir os efeitos desejados. Outra desvantagem é a perda de resina solúvel em água quando o elastômero é inchado em contato com água, porque as moléculas distintas dissolvidas permeiam para fora do elastômero na fase aquosa. Em uma etapa de reidratação subseqüente, o elastômero resulta em propriedades de inchamento piores. A resina absorvente de água deve ter um diâmetro de partícula abaixo de 400 mícrons, de preferência abaixo de 100 mícrons. Entretanto, o limite inferior do diâmetro de partícula não é apresentado. Apenas no exemplo 1, menciona-se um produto reticulado de acrilato de polissódi, Aquakeep®4S, que exibe um diâmetro de partícula de 70 mícrons. Também se mencionam outras resinas absorventes de água, por exemplo, no exemplo 3 (Sanwet IM-300) e no Exemplo 9 (Sumikagel S-50); entretanto, não se dá nenhum diâmetro de partícula. Além disso, embora o EP 0 179 937 mencione na página 5, linha 16, que a vantagem de um tamanho de partícula mais fino seja a obtenção de uma composição mais homogênea, e que um produto inchado obtido com ela se torne homogêneo, não se apresenta nenhum ensinamento acerca da relação entre o tamanho de partícula da resina inchável em água e o desempenho ou retenção de inchamento no elastômero.

[008] Um objetivo da presente invenção foi, portanto, o de apresentar composições incháveis em água com uma melhor capacidade de inchamento e uma melhor retenção das partículas de polímero incháveis em água. Além disso, são objetivos adicionais dispersões, assim como micropartículas de polímero, por exemplo, em forma de pó, para a fabricação dessas composições incháveis em água. Além disso, devem-se apresentar uma micropartícula, uma dispersão contendo micropartículas e uma composição inchável em água contendo micropartículas que não contenham uma terceira resina polimérica.

[009] Conseqüentemente, a presente invenção se refere a uma composição inchável em água obtida por combinação de um polímero termoplástico ou elastomérico não inchável em água e um material inchável em água, que compreende: (a) de 5 a 70, de preferência de 10 a 60, mais preferivelmente de 15 a 50% em peso de micropartículas de polímero hidrofílico; (b) de 30 a 95, de preferência de 40 a 90, mais preferivelmente de 50 a 85% em peso de um polímero termoplástico, resina ou material elastomérico insolúvel em água, em que as micropartículas de polímero hidrofílico têm um diâmetro médio em volume de partícula de no máximo 2 mícrons (conforme determinado por técnica de difração de laser usando um Sympatec Helos H1539 com lente R1 e sistema de dispersão Quixcel).

[0010] As micropartículas de polímero hidrofílico podem ser preparadas de acordo com os métodos descritos abaixo, isto é, de preferência, prepara-se uma dispersão conforme descrito abaixo. Normalmente, essa dispersão é usada para a preparação da composição inchável em água da invenção, ou as micropartículas de polímero hidrofílico são separadas da dispersão (conforme descrito a seguir) e usadas para preparar a composição inchável em água da invenção.

[0011] O diâmetro médio em volume da partícula é descrito a seguir em maiores detalhes.

[0012] O polímero termoplástico, resina ou material elastomérico que pode ser usado normalmente é um que tenha propriedades elastoméricas ou do tipo borracha ou um que ganhe propriedades elastoméricos quando se usa um plastificante adequado, como polietileno-co-acetato de vinila, resina de polivinil butiral, PVC (cloreto de polivinila), poliestireno, poli acrílicos, poliamidas, borrachas, como borracha natural, NBR (borracha de nitrila-butadieno), SBR (borracha de estireno-butadieno), polibutenos, polibutadienos, poliisoprenos, poliisobutileno-isopreno, fluoroborracha, polietileno cloro-sulfonado, silicone, policloropreno, borrachas butílicas, EPDM (borracha de etileno-propileno-dieno), EPR (borracha de etileno-propileno) e poliestireno-co-isobutileno e resinas, como resinas alquídicas, resinas fenólicas, resinas aminoplast, resinas de poliuretano, borrachas de polissulfeto e resinas acrílicas. De preferência, será uma em que se use uma quantidade substancial de fluido plastificante para preparar uma composição elastomérica, como PVC e NBR. Para dispersões de fase reversa, os materiais mais preferíveis são PVC e NBR, no caso de se desejar um produto em pó livre de veículo, então, preferem-se elastômeros plastificados, assim como não plastificados, de preferência PVC e borrachas elastoméricas.

[0013] As composições incháveis em água da invenção podem ser preparadas usando-se processos convencionais. Por exemplo, os componentes, incluindo o polímero termoplástico, resina ou material elastomérico insolúvel em água, o polímero hidrofílico, como uma dispersão ou como um pó, e aditivos opcionais, conforme desejado, podem ser pré-misturados usando-se um misturador de alto cisalhamento, como um misturador Banbury. Essa misturação de alto cisalhamento normalmente gera calor, que amolecerá o polímero termoplástico, resina ou material elastomérico de base e promoverá a dispersão do polímero hidrofílico em micropartículas por toda a mistura. Composições envolvendo polímeros termoplásticos, como PVC, são, de preferência, adicionalmente processados em um artigo de folha ou modelado por extrusão, moldagem por injeção ou outra técnica térmica. Borrachas podem ser processadas de maneira similar e normalmente são curadas ou vulcanizadas durante essa segunda etapa a alta temperatura, mediante ação de um auxiliar de cura ou vulcanização adequado.

[0014] Conseqüentemente, outra modalidade desta invenção se refere a um processo para a fabricação das composições da invenção, em que de 5 a 70% em peso de micropartículas hidrofílicas e de 30 a 95% em peso de polímero termoplástico, resina ou material elastomérico insolúvel em água sejam misturados.

[0015] Uma modalidade preferida desta invenção se refere à composição da invenção, que contém como componente adicional um aditivo (c). Exemplos de aditivos incluem, por exemplo, lubrificantes, óleos de processo, agentes antiestática, como monoestearato de glicerol e monooleato de glicerol, álcool etoxilado como um agente antiestática e/ou agente fluidificante para plastissóis de PVC, retardador de chamas, aceleradores de vulcanização, auxiliares de vulcanização, retardadores de envelhecimento, agentes corantes, como pigmentos e corantes, agentes umectantes, removedores de ácidos, estabilizadores térmicos, desespumantes, agentes de insuflação, cargas, como carbonato de cálcio, negro-de-fumo, argila, sílica e plastificantes adicionais, além do plastificante introduzido devido a sua presença como fluido de veículo da micropartícula de polímero hidrofílico.

[0016] Esses aditivos (c) podem ser adicionados em quantidades que dependem do efeito desejado, que podem ser facilmente determinadas por aqueles versados na técnica. Normalmente, os aditivos são adicionados em quantidades na faixa de 1 a 50% em peso, com base na quantidade total da composição.

[0017] Conseqüentemente, uma modalidade preferida se refere à presente composição compreendendo adicionalmente um aditivo (c), em que o aditivo (c) é um lubrificante, óleo de processo, agente antiestática, álcool etoxilado, retardador de chama, acelerador de vulcanização, auxiliar de vulcanização, retardador de envelhecimento, agente corante, como um pigmento ou um corante, um agente umectante, um removedor de ácidos, um estabilizador térmico, um desespumante, um agente de insuflação, uma carga, como carbonato de cálcio, negro-de-fumo, argila, sílica, ou um plastificante adicional, além do plastificante introduzido devido a sua presença como fluido de veículo da micropartícula de polímero hidrofílico.

[0018] Em outra modalidade preferida, acrescenta-se um componente (d) adicional à composição da invenção, com ou sem o aditivo (c), em quantidades na faixa de 0 a 20% em peso, com base na quantidade total da composição. O componente (d) normalmente tem a função de um segundo material hidrofílico, como bentonita sódica ou cálcica ou sílica finamente dividida. Esses materiais podem ser usados para contribuir diretamente para a expansão da composição elastomérica ou para ajudar a transportar água para o polímero hidrofílico em micropartículas. O uso desses materiais pode ser benéfico na preparação de uma tira estanque a água, otimizada em termos de capacidade de inchamento, taxa de inchamento e custo (devido ao baixa custo dos minerais hidrofílicos), por exemplo.

[0019] Uma modalidade preferida adicional desta invenção se refere ao uso das composições incháveis em água da invenção como materiais de vedação, por exemplo, como materiais estanques a água para juntas de construção não móveis. Genericamente, os materiais estanques a água estão na forma de uma tira flexível, que normalmente contém de 10 a 60, de preferência de 15 a 50% em peso das micropartículas de polímero hidrofílico (em base seca) e de 20 a 70, de preferência de 30 a 60% em peso de polímero termoplástico, resina ou material elastomérico insolúvel em água, o restante, que soma 100% em peso, normalmente consiste em auxiliares de processo e aditivos, que, no PVC, pode conter uma elevada proporção, de até 50% em peso, de um ou mais plastificantes.

[0020] Além disso, as composições incháveis em água da invenção podem estar na forma de revestimentos, películas, fibras, fios, tecidos, espumas, tiras, cordas e outros artigos modelados flexíveis, assim como artigos modelados menos flexíveis.

[0021] Portanto, outra modalidade da presente invenção se refere a artigos modelados flexíveis, como revestimentos, películas, fibras, fios, tecidos, espumas, tiras e cordas.

[0022] Além disso, as composições incháveis em água da invenção são utilizáveis para a fabricação de, por exemplo, . artigos para absorção de água ou líquidos à base de água indesejável livre, como esteiras para derramamentos, . fibras, fios ou tecidos ou têxteis absorventes de água para enxugar água ou líquidos à base de água, por exemplo, em aplicações domésticas e aplicações como envoltórios para feixes de cabos para proteger contra o ingresso de água, . artigos como fibras, tecidos, películas e membranas absorventes para uso como componentes de curativos, para conferir maior capacidade de absorção e/ou respiração e/ou propriedades de transferência de umidade, assim como do adesivo do curativo, que teria a capacidade de sorver a água ou umidade para longe da pele, . artigos para remoção da umidade do ar, para tratar ambientes molhados, úmidos, . vedações incháveis em água, por exemplo, materiais estanques a água para juntas de construção, assim como vedações para perfuração de óleo incháveis em água de borracha, . mástiques, calafetas ou vedantes incháveis em água, . revestimentos ou camadas incháveis em água fixadas a, ou usadas juntamente com, membranas, camadas ou revestimentos e outros resistentes a água; esses sistemas poderíam ser usados, por exemplo, para conferir proteção contra o ingresso de água caso a membrana ou revestimento sofra danos, isto é, o sistema é "auto-vedante", . películas, membranas e revestimentos permeáveis a vapor d’água, por exemplo, membranas de pervaporação, papéis de parede revestidos com plastisol, por exemplo, papéis de parede vinílicos, incluindo papéis de parede obtidos por laminação de um revestimento ou película sobre um papel de base, por exemplo, usando-se um processo de calandragem, . adesivos, revestimentos, mástiques, calafetas, vedantes ou películas que tenham a capacidade de transmitir água ou vapor d’água, . rolos de impressão com propriedades mais hidrofílicas, de modo que soluções de fonte polar tenham maior afinidade pelos rolos.

[0023] Além disso, a presente invenção também se refere a uma dispersão compreendendo: (a) de 30 a 75, de preferência de 40 a 75% em peso de micropartículas de polímero hidrofílico, que são obtidas por uma polimerização de fase reversa de monômeros selecionados do grupo que consiste em: (aa) monômeros não iônicos polares etilenicamente monoinsaturados solúveis em água, (ab) monômeros aniônicos etilenicamente monoinsaturados solúveis em água, (ac) monômeros catiônicos etilenicamente monoinsaturados solúveis em água, na presença de um reticulador, em que as micropartículas de polímero hidrofílico têm um diâmetro médio em volume de menos de 2 mícrons (conforme determinado por técnica de difração de laser usando um Sympatec Helos H1539 com lente R1 e sistema de dispersão Quixcel), (b) de 25 a 70, de preferência de 25 a 60% em peso de um fluido de veículo imiscível em água.

[0024] De preferência, a dispersão compreende: (a) de 30 a 75, de preferência de 40 a 75% em peso de micropartículas de polímero hidrofílico, que são obtidas por uma polimerização de fase reversa de monômeros selecionados do grupo que consiste em: (aa) monômeros não iônicos polares etilenicamente monoinsaturados solúveis em água, (ab) monômeros aniônicos etilenicamente monoinsaturados solúveis em água, (ac) monômeros catiônicos etilenicamente monoinsaturados solúveis em água, na presença de um reticulador, em que as micropartículas de polímero hidrofílico têm um diâmetro médio em volume de menos de 2 mícrons (conforme determinado por técnica de difração de laser usando um Sympatec Helos H1539 com lente R1 e sistema de dispersão Quixcel), (b) de 25 a 69,5, de preferência de 25 a 58,5% em peso de um fluido de veículo imiscível em água, (c) de 0,5 a 25%, de preferência de 1,5 a 15% em peso de outros componentes, conforme desejado, como um emulsificador primário, polímero estabilizador e ativador, em que a quantidade total de componentes (a), (b) e (c) soma 100% em peso.

[0025] Como monômeros não iônicos polares etilenicamente monoinsaturados solúveis em água, podem-se escolher os seguintes: acrilamida, metacrilamida, N,N-di(CrC8 alquil) acrilamida, como N,N-dimetilacrilamida, álcool vinílico, acetato de vinila, álcool alílico, metacrilato de hidroxietila ou acrilonitrila.

[0026] Como monômeros aniônicos etilenicamente monoinsaturados solúveis em água, podem-se escolher os seguintes: monômeros aniônicos etilenicamente monoinsaturados solúveis em água contendo grupos ácido selecionados de grupo carboxílico, grupo sulfônico, grupo fosfônico e os sais correspondentes, de preferência monômeros como ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maléico, anidrido maléico, ácido fumárico, ácido itacônico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico, ácido alil sulfônico, ácido vinil sulfônico, ácido alil fosfônico e ácido vinil fosfônico podem ser escolhidos.

[0027] Como monômeros catiônicos etilenicamente monoinsaturados solúveis em água, podem-se escolher os seguintes: acrilato de N,N-di-CrC8 alquilamino-CrC8 alquila, como acrilato de Ν,Ν-dimetil amino etila, metacrilato de N,N-di-CrC8 alquilamino-Ci-C8 alquila, como metacrilato de Ν,Ν-dimetil amino etila, incluindo formas quaternizadas, por exemplo, formas quaternizadas com cloreto de metila, cloreto de dialildimetil amônio, N,N-di-CrC8 alquilamino-Ci-C8 alquilacrilamida e os equivalentes quaternizados, como cloreto de acrilamidopropil trimetil amônio.

[0028] CrC8 alquila normalmente significa metila, etila, n-, i-propila, n-, i-, sec- ou tert-butila, n-pentila, n-hexila, n-heptila, n-octila ou 2-etil-hexila.

[0029] Em geral, as quantidades dos monômeros são escolhidas nas faixas de: (aa) 0 a 80% em peso (polar e não iônico), (ab) 20 a 100% em peso (aniônico), (ac) 20 a 100% em peso (catiônico, em que a quantidade total soma 100% em peso.

[0030] Em uma modalidade preferida da presente invenção, a quantidade total de monômeros aniônicos e catiônicos solúveis em água é escolhida na faixa de 40 a 100, de preferência de 50 a 100% em peso, e a quantidade de monômeros não iônicos polares solúveis em água é escolhida na faixa de 60 a 0, de preferência de 50 a 0% em peso, mais preferivelmente o polímero não é anfotérico, isto é, escolhem-se monômeros aniônicos ou aniônicos e não iônicos polares, ou monômeros catiônicos ou catiônicos e não iônicos polares, ou, se forem escolhidos monômeros aniônicos e catiônicos (com ou sem monômeros não iônicos poalres), então, normalmente um excede o outro.

[0031] Em outra modalidade preferida, a quantidade de monômeros aniônicos é escolhida na faixa de 40 a 100%, de preferência de 50 a 100% em peso, e o peso de monômeros polares não iônicos é escolhido de 60 a 0, de preferência de 50 a 0% em peso. Mais preferivelmente, o monômero aniônico é ácido acrílico ou seu sal solúvel em água.

[0032] No caso de os copolímeros conterem tanto grupos aniônicos, quanto catiônicos, com ou sem grupos polares, então, a razão molar preferida de monômeros aniônicos para monômeros catiônicos é escolhida na faixa de 3:1 a 20:1, ou a razão molar de monômeros catiônicos para monômeros aniônicos é escolhida na faixa de 3:1 a 20:1.

[0033] Uma modalidade preferida desta invenção se refere a micropartículas de polímero hidrofílico que são obtidas com os monômeros acima mencionados, e em que a quantidade de monômeros aniônicos não é zero, em que os grupos ácido são parcial ou completamente neutralizados. De preferência, o grau de neutralização é escolhido na faixa de 50 a 100%, mais preferivelmente de 75 a 100% (em bases molares). A neutralização pode ser realizada por métodos conhecidos, como aplicação de bases às micropartículas de polímero hidrofílico portadoras de grupos ácido correspondentes. A prática usual mais conveniente é neutralizar os monômeros antes de se realizar a reação de polimerização. Bases adequadas para neutralizar os monômeros ácidos podem ser, por exemplo, hidróxidos de metais alcalinos, como NaOH ou KOH, assim como amônia ou aminas, como mono-, di- ou trietanolamina, mais preferivelmente escolhe-se NaOH. Em alguns casos, pode ser benéfico neutralizar até 50% dos grupos ácido (em bases molares) na forma de sais catiônicos di-, tri- ou polivalentes, como sal de poliamina ou sal de metal alcalino-terroso, como Mg(OH)2, Ca(OH)2 ou Ba(OH)2, como um meio de controlar o grau e/ou taxa de inchamento.

[0034] De preferência, as micropartículas de polímero hidrofílico são reticuladas. A reticulação pode ser conseguida de inúmeras maneiras, que serão óbvias para aqueles versados na técnica. Por exemplo, íons metálicos di- ou polivalentes podem ser usados para conferir um grau de reticulação a polímeros contendo grupos ácido, particularmente grupos ácido carboxílico. Outros compostos, como di-ou poliaminas, podem ser usados de maneira similar. Além disso, substâncias orgânicas solúveis em água que sejam capazes de reagir com grupos na micropartícula de polímero hidrofílico também podem ser usadas, como compostos epóxi polivalentes. De preferência, a reticulação é conseguida mediante uso de um monômero polimerizável di-, tri- ou poliinsaturado solúvel em água (ou solúvel em fase de monômero) adequado, que normalmente está presente na solução aquosa de monômero. Monômeros de reticulação adequados incluem, por exemplo, metilenobisacrilamida, ácido diacrilamidoacético, (met)acrilatos de poliol, como tri(met)acrilato de pentaeritritol ou (met)acrilato de etilenoglicol, e cloreto de tetraalil amônio. De preferência, a quantidade de monômero de reticulação é escolhida para fornecer um polímero que seja insolúvel em água e inchável em água e/ou que transmita água ou umidade, evitando, ao mesmo tempo, estruturação excessiva, que restringiría a absorvência de água ou a transmissão de água/umidade da micropartícula de polímero hidrofílico e da composição da invenção que compreende essas micropartículas de polímero ou suas dispersões.

[0035] O nível desejado de monômero de reticulação normalmente depende do comprimento da cadeia (ou peso molecular) dos segmentos de cadeia polimérica do polímero reticulado. Por exemplo, é possível controlar o comprimento de cadeia da micropartícula de polímero hirofílico usando um reagente de transferência de cadeia, que tende a fornecer cadeias mais curtas. O uso de certos monômeros de baixa reatividade também pode fornecer cadeias mais curtas. O comprimento de cadeia também pode ser controlado em alguma medida pela escolha e quantidade de iniciador usado para a polimerização. Quando se usam condições em que se esperaria que gerassem comprimentos de cadeia mais curtos, níveis mais elevados de monômero de reticulação podem ser usados para fornecer o grau apropriado de estruturação da micropartícula hidrofílica reticulada. Em geral, um nível adequado de monômero de reticulação pode ser escolhido na faixa de 5 a 2.000 ppm, de preferência de 5 ppm a 500 ppm e, mais preferivelmente, de 5 a 100 ppm, com base no peso dos monômeros monoinsaturados escolhidos.

[0036] De preferência, as dispersões da invenção são obtidas por polimerização de fase reversa, isto é, uma técnica que é bem conhecida e estabelecida na técnica anterior, por exemplo, descrita e discutida no WO 97/34945. Na presente invenção, normalmente prepara-se uma fase aquosa de monômero compreendendo os monômeros escolhidos e água. Caso desejado, adiciona-se opcionalmente uma pequena quantidade de um agente de formação de complexo, como EDTA, para remover quaisquer íons metálicos livres que de outra forma possam interferir de maneira adversa com a reação de polimerização. Além disso, prepara-se uma fase de veículo ou óleo contendo um plastificante, por exemplo, ftalato de diisodecila, um óleo volátil, como uma mistura de hidrocarbonetos, um emulsificador primário e opcionalmente um estabilizador polimérico. As fases de monômero e de óleo são misturadas entre si usando-se um homogeneizador adequado, como um homogeneizador Silverson ou homogeneizador de alta pressão, para formar uma emulsão fina e estável do monômero aquoso na fase de veículo. A polimerização dessa emulsão homogeneizada e não polimerizada é, então, de preferência iniciada com um iniciador adequado, como um iniciador de par redox e/ou térmico e/ou fotoiniciador. Depois da etapa de polimerização, a água e o óleo volátil são, então, removidos da emulsão/dispersão, por exemplo, por destilação.

[0037] Agentes de formação de complexo adicionais podem ser homólogos de EDTA, como agentes de formação de complexo de ácido dietileno triamina pentaacético ou fosfonato de metileno, como fosfonato de dietileno-triamina-pentametileno.

[0038] O agente de formação de complexo normalmente é aplicado em uma faixa de 0,01 a 0,5% em peso, com base no peso dos monômeros.

[0039] Conseqüentemente, outra modalidade da presente invenção se refere a um processo para a fabricação das presentes dispersões, que compreende: (I) a misturação de monômeros selecionados do grupo que consiste em: (aa) monômeros não iônicos polares etilenicamente monoinsaturados solúveis em água, (ab) monômeros aniônicos etilenicamente monoinsaturados solúveis em água, e (ac) monômeros catiônicos etilenicamente monoinsaturados solúveis em água, um reticulador, água, um iniciador, um fluido de veículo imiscível em água, óleo volátil, emulsificador e opcionalmente aditivos adicionais, como um agente de formação de complexo e estabilizador polimérico, (II) a realização de uma polimerização de fase reversa, (III) a remoção da água e do óleo volátil, em que as micropartículas de polímero hidrofílico assim obtidas têm um diâmetro médio em volume de no máximo 2 mícrons (conforme determinado por técnica de difração de laser usando um Sympatec Helos H1539 com lente R1 e sistema de dispersão Quixcel).

[0040] Genericamente, as micropartículas de polímero hidrofílico têm um diâmetro médio em volume (DMV) de no máximo 2 mícrons, de preferência de no máximo 1 mícron, mais preferivelmente de no máximo 0,8 microns, o mais preferivelmente na faixa de 0,3 a 0,8 mícrons, em que o DMV é determinado por técnica de difração de laser usando um Sympatec Helos H1539 com lente R1 e sistema de dispersão Quixcel.

[0041] Aqueles versados na técnica normalmente conhecem várias maneiras para controlar o tamanho da partícula. Uma maneira, por exemplo, é mediante seleção e quantidade do emulsificador primário para a emulsão aquosa de monômero em óleo. Normalmente, o emulsificador primário tem um HLB na faixa de 1 a 5. Um exemplo de emulsificador primário é o monooleato de sorbitano (por exemplo, SPAN 80®, CAS 1338-43-8, HLB 4,3). A quantidade de emulsificador primário requerida para se conseguir o tamanho de partícula desejado geralmente está na faixa de 0,5 a 15% em peso do peso da fase aquosa de monômero, mas depende de inúmeros fatores, como o equipamento e as condições de homogeneização, a natureza da fase aquosa e da fase de óleo, assim como do próprio emulsificador, pois há inúmeros emulsificadores para se selecionar. Normalmente, a quantidade de emulsificador primário está na faixa de 1 a 10%, mais preferivelmente de 2 a 5%.

[0042] Como regra, o fluido de veículo imiscível em água ("veículo") compreende um plastificante, que é um fluido oleoso de baixa viscosidade convencionalmente usado como um aditivo em plásticos, borrachas e geralmente na preparação de materiais elastoméricos. De preferência, o veículo é um plastificante que pode ser usado em combinação com outro fluido oleoso compatível que seja um aditivo de composições elastoméricas, como óleo de processo ou lubrificante.

[0043] Genericamente, o veículo é escolhido para ser de baixa viscosidade, para facilitar a preparação de dispersões de fase reversa contendo uma concentração máxima de polímero hidrofílico.

[0044] De preferência, o veículo é não tóxico e não poluente. Veículos adequados normalmente são inertes e, portanto, não interferem de maneira adversa com a reação de polimerização durante a preparação das micropartículas de polímero hidrofílico. Veículos preferíveis incluem, mas não se restringem de forma alguma a, ésteres alquílicos de ácidos dicarboxílicos alifáticos, como ésteres C-i-C-io alquílicos de ácido adípico, incluindo adipato de dietila, adipato de dibutila, adipato de dipropila, adipato de diexila, adipato de dioctila e adipato de diisononila, ésteres de ácido pimélico, ésteres de ácido subérico, ésteres de ácido azeláico, ésteres de ácido sebácico e ésteres de ácidos alifáticos dicarboxílicos de peso molecular mais elevado, ésteres alquílicos de ácidos alifáticos tricarboxílicos, como ésteres de ácido cítrico, incluindo citrato de tributila, citrato de acetiltributila, citrato de acetiltrietila, citrato de acetiltriexila e citrato de butiriltriexila, e ésteres de ácido trimetálico, como trimelitato de trioctila, ésteres C8-C2o alquílicos de ácido ftálico, incluindo ftalato de diisononila, ftalato de diisodecila e ftalato de diundecila, plastificantes de poliéster líquidos e suas misturas. Os mais preferidos são os ésteres de ácidos alifáticos dicarboxílicos, em particular ésteres C-i-C-io alquílicos de ácidos C2-Ci0 alquil alifáticos di- e tricarboxílicos e ésteres C8-C20 alquílicos de ácido ftálico, em que C8-C20 alquila significa, por exemplo, n-octila, 2-etil-hexila, n-nonila, n-decila, n-undecila, n-dodecila, n-tridecila, n-tetradecila, n-pentadecila, n- hexadecila, n-heptadecila, n-octadecila, n-nonadecila, n-eicosila, Cr C-io alquila significa, por exemplo, metila, etila, n-, i-propila, n-, i-, secou tert-butila, n-pentila, n-hexila, n-heptila, n-octila, 2-etil-hexila, n-nonila, n-decila, C2-Ci0 alquila significa, por exemplo, etila, n-, i-propila, n-, i-, sec- ou tert-butila, n-pentila, n-hexila, n-heptila, n-octila, 2-etil-hexila, n-nonila, n-decila.

[0045] Outra modalidade preferida da presente invenção se refere às dispersões da invenção que compreendem um componente (c) adicional, isto é, um copolímero anfifílico estabilizador, que gere uma melhor estabilidade térmica e/ou ao cisalhamento. A preparação de dispersões de fase reversa das micropartículas de polímero hidrofílico desta invenção envolve, de preferência, uma etapa em que o precursor contendo água para o produto de dispersão final sofre uma etapa de remoção azeotrópica de água/solvente por destilação a vácuo ou destilação flash ou outros métodos térmicos. Não se pode excluir que a dispersão seja desestabilizada por essa etapa de remoção, particularmente quando a finalidade é conseguir uma elevada concentração de partículas de fase dispersa no produto de dispersão final, e quando a etapa de remoção compreende destilação flash, como evaporação de película fina. Por essa razão, é vantajoso acrescentar um copolímero anfifílico estabilizador. Além disso, descobriu-se também que o copolímero anfifílico estabilizador também permite obter uma concentração mais elevada de fase dispersa no produto final do que seria possível de outra forma.

[0046] Copolímeros anfifílicos estabilizadores adequados normalmente contêm tanto grupos hidrofóbicos, quanto hidrofílicos no mesmo copolímero. Copolímeros estabilizadores anfifílicos preferidos são obtidos por polimerização de 50 a 90% em peso de um ou mais monômeros de (met)acrilato de alquila imiscíveis em água com 10 a 50% em peso de um ou mais monômeros de amina ácida, básica ou quaternária.

[0047] (Met)acrilatos de alquila preferidos são ésteres C1-C20 alquílicos de ácido acrílico ou ácido metacrílico, de preferência suas misturas contendo pelo menos 20% em peso (com base no peso total de monômero) de um ou mais ésteres C12-C20 alquílicos de ácido acrílico ou ácido metacrílico. C1-C20 alquila significa, por exemplo, metila, etila, n-, i-propila, n-, i-, sec- ou tert-butila, n-pentila, n-hexila, n-heptila, n-octila, 2-etil-hexila, n-nonila, n-decila, n-undecila, n-dodecila, n-tridecila, n-tetradecila, n-pentadecila, n-hexadecila, n-heptadecila, n-octadecila, n-nonadecila, n-eicosila.

[0048] C12-C20 alquila significa, por exemplo, n-dodecila, n-tridecila, n-tetradecila, n-pentadecila, n-hexadecila, n-heptadecila, n-octadecila, n-nonadecila, n-eicosila.

[0049] Monômeros ácidos preferidos são o ácido acrílico e o ácido metacrílico.

[0050] Exemplos de monômeros básicos são acrilato de N,N-di-Cr C8 alquilamino-C-i-Cs alquila, como acrilato de Ν,Ν-dimetil amino etila, metacrilato de N,N-di-CrC8 alquilamino-CrC8 alquila, como metacrilato de Ν,Ν-dimetil amino etila, ou N,N-di-CrC8 alquilamino-C-r C8 alquilacrilamida.

[0051] Copolímeros anfifílicos estabilizadores particularmente preferidos são preparados por polimerização de 0 a 25% em peso de um ou mais ésteres C-i-C-io alquílicos de ácido acrílico ou metacrílico, 25% a 90% em peso de um ou mais ésteres C-i-C-io alquílicos de ácido acrílico ou ácido metacrílico e 10% a 25% em peso de ácido acrílico ou ácido metacrílico. Esses estabilizadores são conhecidos na técnica anterior ou podem ser fabricados por métodos conhecidos. Um exemplo de um estabilizador comercialmente disponível é, por exemplo, Hypermer® (fornecido pela Uniqema).

[0052] Os copolímeros anfifílicos estabilizadores podem ser preparados, por exemplo, por polimerização de radicais livres dos monômeros dissolvidos em um fluido oleoso de baixa viscosidade adequado. De preferência, o fluido oleoso é um que seja usado na preparação do produto de dispersão em fase reversa, por exemplo, pode ser um óleo volátil, como Exxsol D40, ou um plastificante do produto de dispersão de fase reversa. Iniciadores térmicos solúveis em óleo podem ser empregados para induzir a polimerização dos monômeros.

[0053] O copolímero anfifílico estabilizador normalmente é adicionado em quantidades de 0 a 10, de preferência de 0,5 a 5% em peso, com base na quantidade total da fase aquosa de monômero.

[0054] Outra modalidade preferida a presente invenção se refere a uma forma altamente concentrada da dispersão da invenção. Descobriu-se que é vantajoso que a concentração do polímero hidrofílico na dispersão de fase reversa final seja tão alta quanto possível, pois isso é benéfico para a produtividade, armazenamento e flexibilidade de formulação, quando usado nas composições incháveis em água. Em geral, a viscosidade da dispersão da invenção aumenta quando a concentração de micropartículas de polímero hidrofílico aumenta. Entretanto, uma dispersão que seja de viscosidade muito alta normalmente é difícil de manipular e de processar, quando se preparam as composições incháveis em água da invenção. De acordo com as presentes observações, quando a viscosidade é baixa demais, podem surgir problemas devido a assentamento ou sedimentação das micropartículas de polímero hidrofílico. Conseqüentemente, há necessidade de ajustar a viscosidade (e, portanto, a concentração) para proporcionar a máxima concentração possível de micropartículas de polímero hidrofílico na dispersão da invenção que seja adequadamente fluida e manipulável.

[0055] De preferência, a viscosidade da dispersão da invenção é escolhida na faixa de 100 cP a 10.000, mais preferivelmente de 500 cP a 5.000 cP a 25Ό usando-se um viscosímetro Brookfi eld RVT com fuso 3 a uma velocidade de rotação de 10 rpm a 50 rpm, normalmente 20 rpm se mostra satisfatória.

[0056] Conseqüentemente, uma modalidade preferida se refere a dispersões compreendendo um copolímero anfifílico estabilizador, em que a concentração de micropartículas de polímero hidrofílico é de pelo menos 30%, de preferência de pelo menos 40% e, o mais preferivelmente, de pelo menos 45 a 75% em peso da dispersão acabada.

[0057] Outra modalidade preferida da presente invenção se refere às presentes dispersões que contenham como componente (d) adicional um emulsificador de óleo em água, que às vezes também é chamado de "ativador". De preferência, escolhe-se um ativador que tenha um valor de equilíbrio hidrofílico-lipofílico (HLB) na faixa de 9 a 20, dependendo da natureza da fase de veículo. Exemplos desses ativadores são, por exemplo, etoxilatos de alquil fenol, como etoxilato de nonil fenol, ou etoxilados de álcool alquílico, como etoxilato de álcool C12-C14 alquílico 7 moles.

[0058] Em geral, quando a dispersão à base de óleo é misturada com água, o efeito do ativador é o de emulsificar o fluido de veículo oleoso na fase de água, liberando as micropartículas de polímero hidrofílico para se dissolverem na fase de água. Isso normalmente faz com que a fase de água aumente sua viscosidade, devido à dissolução ou inchamento das micropartículas de polímero hidrofílico. A taxa de ativação, ou dissolução ou inchamento de micropartículas de polímero hidrofílico, em geral pode ser controlada pela natureza e concentração do ativador. Em uma modalidade preferida, escolhem-se de 3 a 8% em peso de ativador (com base no peso da dispersão). Entretanto, descobriu-se que a dispersão desta invenção não se beneficia da adição de um ativador para seu uso desejado na preparação das composições incháveis em água da invenção.

[0059] Ainda outra modalidade preferida da presente invenção se refere a dispersões da invenção compreendendo como componente (e) adicional um ingrediente ativo. De preferência, o ingrediente ativo é um composto solúvel ou dispersável em água ou composição que seja insolúvel no fluido de veículo da dispersão. Neste caso, o ingrediente ativo está presente, de preferência, nas micropartículas de polímero hidrofílico.

[0060] Até o momento, são genericamente conhecidos dois métodos principais para formar uma dispersão de fase reversa de micropartículas de polímero hidrofílico contendo um ingrediente ativo solúvel em água ou dispersável em água. Um método envolve a adição de uma solução ou dispersão aquosa do ingrediente ativo à dispersão de micropartículas de polímero hidrofílico em fase reversa, caso e que o ingrediente ativo é absorvido nas micropartículas de polímero hidrofílico. O produto resultante pode ser o produto final, ou a água (introduzida com o ingrediente ativo) pode ser removida, por exemplo, por destilação a vácuo para fornecer o produto final.

[0061] Outro método envolve a realização da polimerização de fase reversa na presença do ingrediente ativo, isto é, o ingrediente ativo é dissolvido ou dispersado na solução aquosa de monômero antes de se começar a polimerização. Nesse caso, o ingrediente ativo não é, de preferência, afetado de maneira adversa por componentes da fase aquosa de monômero ou aditivos de polimerização nem o ingrediente ativo afeta de maneira adversa a reação de polimerização. Este último método de incorporação é preferido por razões de conveniência. Por exemplo, um ingrediente ativo pode ser um agente protetor, coo protetor contra degradação UV, degradação térmica, apodrecimento biológico, problemas fúngicos e outros, ou pode ser uma fragrância, pesticida, herbicida, agente antiestática, agente retardador de fogo e outro.

[0062] No caso de o ingrediente ativo ser um agente antibacteriano, normalmente é usado para proteger o polímero hidrofílico e outros aditivos da composição da invenção contra atividade bacteriana prejudicial durante o uso da composição da invenção.

[0063] Em geral, a quantidade de ingrediente ativo depende do efeito desejado e, portanto, pode ser facilmente determinada por aqueles versados na técnica.

[0064] Freqüentemente, é vantajoso que o fluido de veículo da dispersão de fase reversa seja removido, de modo que as micropartículas de polímero hidrofílico estejam substancialmente livres de fluido de veículo e estejam, conseqüentemente, em forma de pó ou granular, que possivelmente pode conter resíduos do fluido de veículo.

[0065] Conseqüentemente, a presente invenção também se refere a uma micropartícula de polímero que seja normalmente obtida por uma polimerização de fase reversa de: (aa) monômeros não iônicos polares etilenicamente monoinsaturados solúveis em água, e (ab) monômeros aniônicos etilenicamente monoinsaturados solúveis em água, na presença de um reticulador, em que as micropartículas de polímero hidrofílico têm um diâmetro médio em volume de menos de 2 mícrons (conforme determinado por técnica de difração de laser usando um Sympatec Helos H1539 com lente R1 e sistema de dispersão Quixcel).

[0066] A descrição da polimerização, assim como dos monômeros e reticulador e outros é a mesma para a descrição das dispersões da invenção.

[0067] Com relação à preparação das micropartículas de polímero da invenção, prepara-se genericamente em uma primeira etapa uma dispersão da invenção conforme acima descrita, então, o fluido de veículo é separado por métodos conhecidos, por exemplo, por secagem por pulverização, filtração, por exemplo, microfiltração, ou separação sólido/líquido induzida por solvente, por exemplo, precipitação pela adição de um solvente, em que as micropartículas de polímero não são solúveis ou apenas em pequena medida.

[0068] Conseqüentemente, outra modalidade desta invenção se refere a um processo para a fabricação da presente micropartícula de polímero, que compreende a separação do fluido de veículo imiscível em água das presentes dispersões.

[0069] As micropartículas de polímero da invenção, que são de preferência hidrofílicas, normalmente são obtidas na forma de algomerados de partículas primárias que podem ser grandemente desaglomeradas pelas forças de cisalhamento envolvidas na preparação de composições elastoméricas, ou pela inclusão deliberada de uma etapa de cominuição ou por uso deliberado de condições de processamento mais intensivas para se conseguir a desaglomeração necessária. De preferência, as partículas primárias estão fracamente aglomeradas, de modo que a desaglomeração seja conseguida sem recorrer a condições de processo excepcionais. É vantajoso que as partículas estejam fracamente aglomeradas para evitar ou minimizar os riscos respiratórios que acompanhariam um pó seco composto substancialmente por partículas primárias com um diâmetro médio em volume de 2 mícrons ou menos.

[0070] Outra modalidade da presente invenção se refere ao uso da composição da invenção para a fabricação de vedações, em particular materiais estanques a água incháveis em água.

[0071] Outra modalidade da presente invenção se refere ao uso da dispersão da invenção para a fabricação das composições e micropartículas de polímero da invenção e a vedações, em particular materiais estanques a água incháveis em água.

[0072] Outra modalidade da presente invenção se refere ao uso das micropartículas de polímero da invenção para a fabricação das composições da invenção, e a vedações, em particular materiais estanques a água incháveis em água.

[0073] Uma modalidade adicional da presente invenção se refere a um material estanque a água inchável, em particular um material estanque a água de PVC ou borracha, assim como materiais estanques a água para juntas de construção não móveis, compreendendo as composições, dispersões ou micropartículas de polímero da invenção.

[0074] Uma modalidade adicional da presente invenção se refere a vedações compreendendo as composições, dispersões ou micropartículas de polímero da invenção.

[0075] A fabricação de materiais estanques a água e vedações pode ser realizada por métodos conhecidos, que são descritos, por exemplo, no WO 00/78888, WO 99/35208, EP 588 286, EP 588 288, EP 179 937 ou patente norte-americana n° 4.532.298.

[0076] As composições incháveis em água da invenção normalmente absorvem pelo menos 25% em peso de água com base no peso original da composição elastomérica, de preferência pelo menos 50% e, o mais preferivelmente, pelo menos 100% em testes usando água desmineralizada.

[0077] A apresentação de micropartículas de polímero hidrofílico em uma forma substancialmente seca e livre de veículo proporciona inúmeras vantagens. Em primeiro lugar, é possível que um único produto (polímero hidrofílico substancialmente livre de veículo) possa substituir vários produtos, todos com diferentes fluidos de veículo, para composições elastoméricas particulares. É vantajoso para um fabricante de micropartículas de polímero hidrofílico minimizar a variedade de produtos, para economizar custos de inatividade que de outra forma surgiríam com a troca entre a fabricação de um tipo de produto para outro, e também para minimizar o estoque de matérias-primas (isto é, fluido de veículo) e o estoque de produtos acabados. É vantajoso suprir as micropartículas de polímero hidrofílico em forma tão concentrada quanto possível para economizar custos de transporte. Uma vantagem significativa é a capacidade de produzir composições elastoméricas expansíveis em água da invenção usando materiais elastoméricos que não se beneficiem da (ou, de fato, sejam afetados de maneira adversa pela) adição de grandes quantidades de um fluido oleoso. Assim, é vantajoso usar micropartículas de polímero hidrofílico que sejam substancialmente livres de veículo para preparar composições elastoméricas da invenção usando materiais elastoméricos que não se beneficiem da adição de plastificante ou outro fluido oleoso em quantidades acima de 30% em peso, de preferência acima de 20% em peso e, o mais preferivelmente, acima de 10% em peso da composição elastomérica final. Isso se aplica a borrachas, por exemplo, em que a incorporação de uma dispersão de fase reversa acrescentaria desnecessariamente um fluido oleoso (o fluido de veículo da dispersão de fase reversa) à composição de borracha. Em muitos casos, a adição de muito fluido oleoso terá um efeito negativo em termos de enfraquecimento da composição de borracha ou por afetar de maneira adversa outras propriedades mecânicas da composição assim produzida. Esse problema pode ser superado com o uso de micropartículas de polímero hidrofílico que sejam substancialmente livres de veículo.

Exemplos Exemplo 1: [0078] Prepara-se uma fase aquosa de monômero com acrilamida (83,7 g), ácido acrílico (34,6 g), hidróxido de sódio (19,2 g), água (138,9 g), solução de EDTA (40% em água) (0,4 g) e metileno bisacrilamida (solução a 0,1% em água) (3,2 g). Prepara-se uma fase de óleo (veículo) com ftalato de diisodecila (166,7 g), 108,8 g de uma mistura de hidrocarbonetos alifáticos desaromatizados (com uma faixa de destilação de 164 a 192Ό e uma densidade de 0,7 72 g/cm3, vendida pela ExxonMobil sob a marca EXXSOL™ D40), 8,4 g de (Z)-mono-9-octadecenoato de sorbitano (SPAN 80®, Registro CAS n° 1338-43-8) e um estabilizador térmico (à base de um copolímero de metacrilato de estearila/ácido metacrílico, na forma de uma solução em EXXSOL™ D40, a uma concentração de 23% em peso) (12,2 g). As fases de monômero e óleo são misturadas entre si usando-se um Homogeneizador Silverson durante três minutos. Essa emulsão não polimerizada é transferida para um balão de reação de 1 litro equipado com entrada de nitrogênio, agitador e entradas de alimentação de iniciador. Aplica-se uma purga de nitrogênio durante 30 minutos, e se mantém uma camada de nitrogênio depois disso. A temperatura da emulsão não polimerizada é ajustada em 20Ό. A poli merização é iniciada pela adição tanto de hidroperóxido de t-butila, quanto de metabissulfito de sódio. Deixa-se a polimerização subir livremente a aproximadamente 85Ό durante uma hora. Removem-se, então, a água e o Exxsol D40 da emulsão/dispersão por destilação a vácuo, usando-se um evaporador rotativo a 100Ό. Ethylan 5 5, da Akzo Nobel, tido como etoxilato de nonil fenol 5,5 moles, é adicionado a uma taxa de 5 g de Ethylan 55 por 100 g de dispersão destilada.

[0079] O produto final - daqui por diante chamado de Produto A -tem uma viscosidade de 900 cP (viscosímetro Bookfield usando fuso 3 a 20 rpm) e um tamanho de partícula médio, expresso como o Diâmetro Médio em Volume (DMV) de 0,70 mícrons, conforme determinado por análise usando-se um Sympatec Helos H1539 com lente R1 e sistema de dispersão Quixcel, que opera por uma técnica de difração de laser.

Exemplo 2: [0080] O procedimento do Exemplo 1 é repetido usando-se uma composição de monômero alternativa» isto é» os monômeros compreendem 50% em peso de a cri lato de sódio e 50% em peso de acrilamida {o Produto A do Exemplo 1 contêm 35% em peso de acrílato de sódio e 65% em peso de acrilamida). Esse produto é chamado de Produto B e é preparado da mesma maneira que o Produto A no Exemplo 1, exceto que a fase aquosa de monômero compreende acrilamida (64,5 g), ácido acrílico (49,4 g), hidróxido de sódio (27,4 g), água (135,1 g), solução de EDTA (40% em água) (0,4 g) e metileno bisacrilamida (solução a 0,1% em água) (3,2 g). O produto final tem uma viscosidade de 1.000 cP (víscosímetro Bookfíeld usando fuso 3 a 20 rpm) e um DMV de 0,70 mícrons (pelo método descrito no Exemplo 1).

Exemplo 3 (comparativo): [0081] O procedimento do Exemplo 1 é repetido usando-se a fase aquosa de monômero e a fase de solvente dadas abaixo. Prepara-se uma fase aquosa de monômero com acrilamida (83,7 g), ácido acrílico (34,6 g), hidróxido de sódio (19,2 g), água (138,9 g), solução de EDTA (40% em água) (0,4 g) e metileno bisacrilamida (solução a 0,1% em água) (3,2 g). Prepara-se uma fase de óleo com ftalato de díisodecila (172,3 g), Exxsol D40 (108,8 g), Span 80 (2,8 g) e um estabilizador polimérico (como no Exemplo 1) (12,2 g). Deíxa-se a polimerização subir livremente a aproximadamente 80Ό durante uma hora. Removem-se, então, a água e o Exxsol D40 da emulsão por destilação a vácuo usando-se um evaporador de película fina a 140Ό. Ethylan 55 é adicionado a uma taxa de 5 g de Ethylan 55 por 100 g de dispersão destilada. O produto é chamado de Produto C. O Produto C é similar ao Produto A produzido no Exemplo 1, mas tem um tamanho de partícula médio maior, com um DMV de 2,97 mícrons. A viscosidade é de 650 cP (medida como no ex. 2).

Exemplo 4: [0082] Uma composição de cloreto de polivinila (PVC) é preparada com Produto A do Exemplo 1, de acordo com a formulação abaixo.

Homopolímero em suspensão de 45,1 partes em peso PVC: Auxiliar de processamento: 2,7 partes em peso Lubrificante externo: 0,2 partes em peso Estabilizador de Ca/Zn: 0,5 partes em peso Óleo de soja epoxidado (ESBO): 4,5 partes em peso Ftalato de diisodecila (DiDP): 1,8 partes em peso Produto A: 45,2 partes em peso (Total): (100 partes em peso) [0083] As 45,2 partes em peso de Produto A compreendem aproximadamente: Ftalato de diisodecila (DiDP): 23,4 partes em peso Copolímero: 18,1 partes em peso Outros: 3,7 partes em peso (Outros = estabilizador polimérico, emulsificador primário, ativador e resíduos de iniciador.) [0084] O homopolímero em suspensão de PVC é EVIPOL® SH6520, fornecido pela EVC (European Vinyls Corporation), com um valor K de 35. O auxiliar de processamento é VINURAN® 3833 (um copolímero à base de ésteres acrílico e metacrílico, valor K: 105 - 120, da BASF). O lubrificante externo é Ν,Ν’-etileno diestearamida (MARKLUBE® 280 da Crompton). Como estabilizador de Ca/Zn, escolhe-se Lankromark® LZC749 (Akcros Chemicals, densidade relativa de 0,97 g/cm3, ponto de fulgor (copo fechado Pensky Martens) acima de 100Ό, contendo talato de zinco e fosfito de trisnonilfenila). Como óleo de soja epoxidado, usa-se Lankroflex® E2307 (AKZO NOBEL, densidade relativa de 0,990 g/cm3, índice de retração de 1,473).

[0085] Usa-se o seguinte método: o homopolímero em suspensão de PVC é primeiro adicionado a um recipiente de misturação de aço inoxidável. Os outros ingredientes (excluindo-se o ftalato de diisodecila e o polímero) são adicionados um de cada vez, na ordem relacionada acima, durante um período de aproximadamente 5 minutos usando-se um misturador Kenwood Major Classic KM800. O ftalato de diisodecila e o polímero são adicionados em estágios durante 10 minutos, com o misturador ajustado na maior velocidade possível, assegurando que nenhum conteúdo seja ejetado do recipiente. Finalmente, mistura-se tudo completamente durante 10 minutos.

[0086] A mistura é, então, moída em um moinho de 2 rolos Schwabenthan durante aproximadamente 6 minutos, com o rolo traseiro ajustado a uma temperatura de 150Ό (velocidade de 25 rpm), e o rolo dianteiro ajustado a uma temperatura de 160Ό (velocidade de 30 rpm). O ângulo de acunhamento varia de 0,3 mm a 1,5 mm, com ajuste dentro dessa faixa quando requerido para formar uma folha sobre o rolo dianteiro com uma resistência suficiente para ser cortado do rolo. Durante todo esse procedimento, o PVC é cortado do rolo dianteiro e alimentado de volta ao ângulo de acunhamento várias vezes, para ajustar a produzir uma folha homogênea. Finalmente, o PVC, na forma de uma folha, é removido do rolo dianteiro.

[0087] A folha é deixada resfriar e, então, cortada em quadrados e colocada em um molde, que consiste em uma armação de aço inoxidável com dimensões interna de 15,4 cm x 15,4 cmx 0,5 cm de profundidade, assentada sobre uma placa de metal polido. O molde é enchido até o ponto de haver um excesso de folha de PVC com relação à capacidade do molde. Uma segunda placa metálica é colocada sobre o lado superior do molde, de modo que o molde fique entre as duas placas metálicas (lados polidos voltados para o PVC). O molde é colocado sobre o prato inferior de uma prensa aquecida (Bradley & Turton) a uma temperatura de aproximadamente 165 -170*C durante um minuto. Um peso de 70 a 75 toneladas, equivalente a uma pressão na faixa de 29 a 31 MPa, é, então, aplicado durante um minuto antes de resfriar os pratos, A pressão é mantida até o ponto em que a temperatura do prato cai abaixo de 12013. A 5 013, o molde é removido, e a placa de PVC é separada dos pratos.

[0088] Espécimes de 4 cm de comprimento x 2 cm de largura são cortados das placas de PVC. Esses são mergulhados separadamente em garrafas contendo água deionizada, e o aumento de peso é registrado depois de um período de 20 dias. Com isso, a porcentagem de inchamento em peso é calculada da seguinte maneira: (WrW0)/Wox 100 W0 = peso original (estado seco) Wf = peso final (estado condicionado em água) [0089] A água em que o espécime de PVC é mergulhado é visualmente avaliada quanto a sinais de perda de polímero hidrofílico do espécime de PVC.

Exemplo 5: [0090] Prepara-se uma composição de cloreto de polivíníla (PVC) Gom o Produto B do Exemplo 2 usando-se o procedimento do Exemplo 3, O espécime de PVC é testado da mesma maneira que descrita o Exemplo 3.

Exemplo 6 (comparativo): [0091] Prepara-se uma composição de cloreto de polivinila (PVC) com o Produto C do Exemplo 3 usando-se o procedimento do Exemplo 3. O espécime de PVC é testado da mesma maneira que descrita o Exemplo 3.

Exemplo 7 (comparativo): [0092] Prepara-se uma fase aquosa de monômero com acrilamida (84 g), ácido acrílico (27,6 g), hidróxido de sódio (15,3 g), água (269,5 g), solução de EDTA (40% em água) (0,4 g) e metíleno bisacrilamída (solução a 0,1% em água) (3,2 g). O monômero aquoso é resfriado a 0Ό e borrifado com nitrogênio durante 30 minutos, Um iniciador térmico, 4,4-azo bis(ácido 4-cianovalérico), 0,2 g, é adicionado, seguido por iniciadores redox, hidroperóxido de t-butila (solução a 1% em água), 0,4 g, e sulfito de sódio (solução a 1% em água), 0,8 g. A polimerização é deixada em uma exotermia de aproxi madamente 80*0 e mantida a essa temperatura durante 2 horas.

[0093] O polímero em gel é cortado em pedaços de aproximadamente 2 mm de tamanho e secado em uma corrente de ar quente. O polímero seco é triturado em um pó e passado através de uma peneira de 75 mícrons. O pó coletado compreendia 95% de um copolímero de acrilamida:acrilato de sódio a 70:30 com 5% de água, que é, daqui por diante, chamado de Produto D. Uma amostra de Produto D é analisada por Microscopia Eletrônica de Varredura, e o tamanho de partícula varia de 5 a 75 mícrons. As partículas são de formato irregular; portanto, o tamanho de partícula citado é a maior dimensão das partículas.

Exemplo 8 f comparativo): [0094] O Exemplo 4 é repetido, exceto que se usa o Polímero D e com a exceção adicional de que se usam diferentes quantidades de DiDP e Produto D. O espécime de PVC é testado da mesma maneira descrita no Exemplo 3.

[0095] A composição é a seguinte: Homopolímero em suspensão de 45,1 partes em peso PVC: Auxiliar de processamento: 2,7 partes em peso Lubrificante externo: 0,2 partes em peso Estabilizador de Ca/Zn: 0,5 partes em peso ESBO: 4,5 partes em peso Ftalato de diisodecila: 28,9 partes em peso Produto D: 18,1 partes em peso (Total): (100 partes em peso) Exemplo 9 fcomparativol: [0096] O Exemplo 7 é repetido, exceto que o pó é obtido por peneiração através de peneiras de 90 mícrons e 75 mícrons, isto é, o tamanho das frações está na faixa de 75 a 90 mícrons. Esse é chamado de Produto E.

Exemplo 10 (comparativo): [0097] O Exemplo 8 é repetido, exceto que se usa o Produto E. Exemplo 11 (comparativo): [0098] O Exemplo 7 é repetido, exceto que o pó é obtido por peneiração através de peneiras de 250 mícrons e 150 mícrons, isto é, o tamanho das frações está na faixa de 150 a 250 mícrons. Esse é chamado de Produto F.

Exemplo 12 (comparativo): [0099] O Exemplo 8 é repetido, exceto que se usa o Produto F.

[00100] Resultados dos exemplos 4, 5, 6, 8, 10 e 12 "U tamanno da partícula nao e diretamente comparavei com o tamanho de partícula dos Produtos A, B e C, mas serve para ilustrardiferençasgrosseiras.

Exemplo 13: [00101] Prepara-se uma fase aquosa de monômero com acrilamida, 83,7 g, ácido acrílico, 34,6 g, hidróxido de sódio, 19,2 g, água, 138,9 g, solução de EDTA (40% em água), 0,4 g, e metileno bisacrilamida (solução a 0,2% em água), 3,5 g. Prepara-se uma fase de óleo com Exxsol D100, 45 g, Exxsol D40, 234,4 g, Span 80, 8,4 g, e um estabilizador polimérico (metacrilato de estearila: copolímero de ácido metacrílico a 23% em solução em Exxsol D40), 12,2 g. As fases de monômero e de óleo são misturadas entre si usando-se um Homogeneizador Silverson, de modo que se formem gotículas de monômero aquoso com um tamanho médio de menos de 2 mícrons. Essa emulsão não polimerizada é transferida para um balão de reação de 1 L, equipado com entrada de nitrogênio, agitador e entradas de alimentação de iniciador. Aplicação uma purga de nitrogênio durante 30 minutos, e se mantém uma camada de nitrogênio depois disso. A temperatura da emulsão não polimerizada é ajustada em 20Ό. A polimerização é iniciada pela adição tanto de hidroperóxido de t-butila, quanto de metabissulfito de sódio. Deixa-se a polimerização subir livremente a aproximadamente 85Ό durante uma hora. Removem-se, então, a água e o Exxsol D40 da emulsão por destilação a vácuo, usando-se um evaporador rotativo a 100Ό. Um "ativa dor" (surfatante de inversão, Synperonic A4/Ethylan TU a 3:2) a uma razão de 5 g de ativador para 100 g de produto destilado. O diâmetro médio em volume (DMV) da dispersão de fase reversa assim obtida é de 1,0 mícron, conforme medida por um Sympatec Helos H1539 com lente R1 e sistema de dispersão Quixcel. A viscosidade dessa dispersão é de 11.500 cP usando-se um viscosímetro Brookfield RVT, com fuso 6 a 20 rpm e a 20Ό.

[00102] O polímero é separado da dispersão de fase reversa da seguinte maneira: 250 g da dispersão acima são misturados com 100 g de um óleo de parafina pesado (Solvent Neutral® 150 da Cepsa). Isso é adicionado a três litros de acetona mecanicamente agitada para manter um bom vórtex o tempo todo. Depois de 2 minutos, o agitador é desligado, e se deixa os sólidos sedimentarem. Filtra-se tudo através de um funil Buchner (equipado com papel de filtro sem cinzas endurecido Whatman 541).

[00103] Os sólidos úmidos são secados, moídos, lavados com 750 ml_ de acetona destilada fresca, filtrados e, finalmente, secados em um forno quente com ventilador. Os sólidos secos assim obtidos são fragmentados usando-se um pilão e almofariz, para fornecer um pó granular que escoe. O produto final é analisado por Microscopia Eletrônica de Varredura, e se verifica que contém agregados de partículas primárias. Observa-se que os agregados têm menos de 200 mícrons, e as partículas primárias menos de 2 mícrons.

Exemplo 14: [00104] Prepara-se uma composição de borracha de EPDM (etileno propileno monômero diênico) contendo 44,5% em peso do pó de polímero em micropartículas do exemplo 13, de acordo com a formulação abaixo. EPDM 37,9 partes em peso Negro-de-fumo 11,4 partes em peso Óeo de processo 3,8 partes em peso Peróxido 1,9 partes em peso Ativador 0,5 partes em peso Polímero do ex. 13 44,5 partes em peso (Total) (100) partes em peso [00105] A EPDM é Vistalon® 7000 (teor de etileno de 71 - 74% em peso, viscosidade Mooney de 55 - 65 e tipo de terpolímero ENB) fornecida pela Exxon Chemical. O negro-de-fumo é FEF® N550. O óleo de processo é Strukpar® 2280 (tipo parafínico). O peróxido é Perkadox® 14/40 (1,3-bis-(tert-butil-peróxi-isopropil) benzeno). O ativador é Activator®OC (cianurato de trialila).

[00106] Usa-se o seguinte método. A borracha de EPDM é primeiro adicionada a um Misturador Interno Banbury Laboratorial de 1,57 litros (ajustado a 35Ό e uma pressão de êmbolo de 430 kPa (60 psi)). O pó do exemplo 13 é adicionado em 3 estágios durante um período de 7 horas. Depois de mais uma hora, adiciona-se o negro-de-fumo, uma hora depois o óleo de processo e, então, 2 horas depois, a mistura é transformada em uma folha sobre um moinho de dois rolos limpo e frio de 22,86 cm x 45,72 cm (9" x 18"). O peróxido e o ativador são adicionados e completamente misturados. A mistura é finalmente refinada por passagem através de um ângulo de acunhamento apertado 6 vezes. O composto é transformado em uma folha e deixado resfriar. A folha é, então, moldada por compressão a 160Ό durante 69 minutos, para fornecer uma placa de 5 mm de espessura.

[00107] A placa é cortada para expor uma superfície fresca, que é analisada por Microscopia Eletrônica de Varredura. São claramente visíveis na matriz de borracha as micropartículas de polímero do polímero hidrofílico. As partículas primárias não estão mais em grandes agregados, ao invés, estão presentes como partículas individuais.

[00108] Espécies de 4 cm de comprimento x 2 cm de largura são cortados da placa de EPDM. Esses são mergulhados separadamente em garrafas contendo água deionizada, e e o aumento de peso é registrado depois de um período de 20 dias. Com isso, a porcentagem de inchamento em peso é calculada conforme descrito no ex. 4 como sendo de 376% depois de 20 dias.

[00109] Verifica-se que uma borracha de EPDM sem nenhum polímero hidrofílico tem um inchamento zero.

REIVINDICAÇÕES

Claims (5)

1. Composição inchável em água, obtida por combinação de um polímero termoplástico ou elastomérico não inchável em água e um material inchável em água, caracterizada pelo fato de que compreende: (a) de 5 a 70% em peso de micropartículas de polímero hidrofílico; (b) de 30 a 95% em peso de um polímero termoplástico, resina ou material elastomérico insolúvel em água, sendo que as micropartículas de polímero hidrofílico apresentam um diâmetro médio em volume de partícula de no máximo 2 mícrons (conforme determinado por técnica de difração de laser usando um Sympatec Helos H1539 com lente R1 e sistema de dispersão Quixcel).

2. Processo para a fabricação das composições, como definidas na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende a misturação de 5 a 70% em peso de micropartículas hidrofílicas e 30 a 95% em peso de polímero termoplástico, resina ou material elastomérico insolúvel em água.

3. Uso da composição, como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é para a fabricação de vedações.

4. Vedações, caracterizadas pelo fato de que compreendem as composições, como definidas na reivindicação 1.

5. Vedações, de acordo com a reivindicação 4, caracterizadas pelo fato de que são um material estanque a água inchável, de preferência um material estanque a água de PVC ou borracha.