BRPI0610353A2

BRPI0610353A2 - concentrados pigmentados para tingimento, compreendendo um umectante diels-alder

Info

Publication number: BRPI0610353A2
Application number: BRPI0610353-7A
Authority: BR
Inventors: Roedolph Van Bohemen; Frank Oliver Heinrich Pirrung; Lothar Alexander Engelbrecht
Original assignee: Ciba Sc Holding Ag
Priority date: 2005-05-18
Filing date: 2006-05-08
Publication date: 2010-06-15
Also published as: WO2006122890A2; US20090044721A1; JP2008540784A; EP1882021A2; US7686877B2; EP1882021B1; KR20080012978A; KR101323120B1; CN101175828B; CN101175828A; JP5210859B2; WO2006122890A3

Abstract

A presente invenção refere-se a concentrados pigmentados para tingimento, compreendendo a) pigmentos estabilizados; b) compostos umectantes obteníveis efetuando uma reação de Diels-Alder em uma temperatura de 150 a 260<198>C, entre um composto poliinsaturado e um co-reagente que tem a fórmula R1XOC-CH=CH-COXR2 ou CH2=CH-COXR3 ou CH2=CH(CH3)-COXR3, em que X é oxigênio ou -NH-, e em que pelo menos um entre R1 e R2 é uma porção poliéter qualquer um entre R1e R2 é uma porção poliéter ou hidrogênio, e R3 é uma porção poliéter.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONCEN-TRADOS PIGMENTADOS PARA TINGIMENTO, COMPREENDENDO UMUMECTANTE DIELS-ALDER".

A presente invenção refere-se a umectantes para concentradosaquosos pigmentados de tingimento.

Os concentrados aquosos pigmentados para tingimento são usa-dos em uma série de aplicações industriais, tais como a fabricação de tintade impressão, tintas, polpa e papel, revestimentos, e produtos têxteis, paraproporcionar coloração.

Os concentrados aquosos pigmentados para tingimento contêmumectantes para reduzir ou eliminar o entupimento de bicos de injeção devi-do à secagem na extremidade frontal dos bicos. Entretanto, os umectantesreduzem significativamente a velocidade de secagem de tintas tingidas comos concentrados de pigmentos.

Os concentrados aquosos para tingimento disponíveis atualmen-te no mercado contêm etilenoglicol como umectante, que funciona bem co-mo umectante em concentrados tingidores aquosos, mas é moderadamentevolátil, tendo uma pressão de vapor substancialmente acima de 1,3 Pa a 25-C. v

Da mesma forma que todos líquidos orgânicos, o etilenoglicolagora está desaprovado devido a riscos ao meio ambiente.

Além disso, os umectantes baseados em etilenoglicol têm efeitosnegativos sobre os níveis de brilho em atmosfera úmida.

Um objetivo da presente invenção é, portanto, fornecer concen-trados tingidores pigmentados, orgânicos e inorgânicos, isentos de Compos-tos Orgânicos Voláteis (VOC), que não, têm efeitos negativos sobre os níveisde brilho. x ;

Descobriu-se que os poliéteres funcionalizados com produtos dareação de Diels-Alder produzem umectantes isentos de VOC.

Assim sendo, a invenção refere-se a concentrados pigmentadospara tingimento, que compreendem

a) pigmentos estabilizados;b) compostos umectantes obteníveis efetuando uma reaçãode Diels-Alder em uma temperatura de 150-260°C, entreum composto poliinsaturado e um co-reagente que tem afórmula F^XOC-Ch^CH-COXFb ou CH2=CH-COXR3 ouCH2=CH(CH3)-COXR3, onde X é oxigênio ou -NH-, e onde

pelo menos um entre Ri e R2 é uma porção poliéter qual-quer um entre R-ie R2 é uma porção poliéter ou hidrogênio,e R3 é uma porção poliéter.

Os compostos da fórmula RiXOC-CH=CH-COXR2 podem serpreparados abrindo o aidrido do ácido maléico para dar um poliéter com fun-cionalidade hidroxila.

Os compostos poliinsaturados são, por exemplo, ácido sórbico(ácido 2,4-hexadienóico), (3-lonona (2,6,6, trimetilciclohexenil-buten-2-ona),mirceno (7-metil-3-metileno-1,6-octadieno) ou, de preferência, óleos poliinsa-turados.

Os óleos poliinsaturados são, de preferência, óleos secantes,incluindo, por exemplo, óleo tungue, óleo de oiticica, óleo de mamona desi-dratado, óleo de perila, óleo de linhaça, óleo de linhaça polimerizado, óleode soja, óleo de girassol, óleo de açafroa, óleo de algodão, óleo de pinho,,óleo de peixe, e assim por diante, bem como os óleos transesterificados ob-tidos a partir deles.

A transesterificação é conduzida, de preferência, usando um ál-cool de alquila de C1-C20. de preferência, metanol ou um poliéter ou poliete-ramina (Jeffamine®).

Os óleos secantes a partir dos quais os adutos acima são deri-vados contêm ácidos graxos tais como, por exemplo, ácido 9,11,13-octa-decatrienóico (ácido eleosteárico) ou ácido 4-oxo-9,11,13-octadecatrienóico(ácido licânico, óleo de oiticica) ou ésteres dos mesmos.

Os ácidos graxos que têm mais do que 2 ligações duplas sãopreferidos.

Assim sendo, são preferidos os compostos umectantes da fór-mula I<formula>formula see original document page 4</formula>

onde

a, b e c são, cada um, independentemente 0 ou 1; desde que

"a" seja 1 quando "b" e "c" são 0;

Y é -CH2-, quando a, b e c são 1; e

Y é alquila de CrC20 ou uma porção polieter quando a é 1 e

bec são zero;

<formula>formula see original document page 4</formula>

X é oxigênio ou -NH-;

Rs e R6 são hidrogênio ou R4 ou grupamentos ácidos graxos po-liinsaturados;

pelo menos um entre Ri e R2 é uma porção polieter e qualquerum é uma porção polieter e qualquer outro entre Rie R2 é uma porção polie-ter, ou hidrogênio;

R 3 é uma porção polieter,

R7 é hidrogênio ou metila;

W é -(CH2)P- ou -(CH2)p-CO-(CH2)q-;

n é 0 a 20, de preferência 4 a 10;

m é (2n-2) a 2n;

p é 1 a 20, de preferência 4 a 10;

p' é 1 a 20; de preferência 2 a 4;

q é 1 a 20, de preferência 4 a 10.

O termo "porção polieter" denota uma porção derivado a partir da tran-sesterificação do óleo poliinsaturado, usando um polieter ou polieteramina.O termo polieter denota uma macromolecula que contém uma plurali-dade de grupos éter e tendo um grupo terminal hidroxila, por exemploHO-CH2CH2-(0-CH2CH2)y-OR ou HO-CH2CH2CH2-(0-CH2CH2CH2)y-OR ouHO-CH2CH(CH3)-(0-CH2CH(CH3))y-OR ou poliéteres mistos de EO/PO; on-de y é geralmente 0 a 22, de preferência 3 a 22, mais preferivelmente 3 a 13,e R é alquila, de preferência, alquila de CrC6; mais preferivelmente, metilaouetila.

O termo "polieteramina" denota uma macromolécula contendouma pluralidade de grupos éter e tendo um grupo amina terminal, por exem-plo H2N-CH2CH2-(0-CH2CH2)y-OR ou H2N-CH2CH2 CH2-(0-CH2CH2 CH2)Y-ORou H2N-CH2CH(CH3)-(0-CH2CH(CH3))Y-OR ou mistura polieteramina EO/POonde y é geralmente de 0 a 22, preferencialmente de 3 a 22, mais preferen-cialmente de 3 a 13, e R é alquila CrC6; mais preferencialmente metila ouetila.

O pigmento pode ser ao mesmo tempo pigmento inorgânico eorgânico tal como ftalocianinas, pigmentos azo, quinacridonas ou negros-de-fumo, dióxidos de titânio e óxidos de ferro. A porcentagem ponderai de pig-mento em uma tintura varia, por exemplo, entre 10 e 75% em peso, depen-dendo do poder de tingimento requerido. Quando se exige que uma tinturadeliberadamente tenha baixo poder (por exemplo, quando são desejadosmatizes apenas ligeiramente afastados do branco), pode haver um numere-insuficiente de partículas do pigmento, para permitir que o agente dispersan-te gere estrutura suficiente. Nessas circunstâncias, é usual adicionar maispartículas sólidas neutras à tintura e estas partículas neutras são freqüente-mente referidas como partículas "extensoras". Para os propósitos desta in-venção, quaisquer partículas extensoras necessárias devem ser considera-das como sendo partículas de pigmento. Os extensores típicos incluem argi-las, gredas, talcos, baritas e sílicas.

O pigmento é estabilizado usando, por exemplo, os emulsifican-tes modificados com ácidos graxos tais como, por exemplo, EFKA 6225,EFKA 6220 ou EFKA 6230, ou os dispersantes tais como EFKA 5071, EFKA4550, EFKA 4570, EFKA 4580, e similares.

Os umectantes de acordo com a invenção são particularmenteapropriados para a produção de concentrados de pigmentos. Para este pro-pósito, os compostos de acordo com a invenção são introduzidos em água, eos pigmentos a serem dispersados são adicionados sob agitação. Além dis-so, estes concentrados de pigmentos podem conter veículos aglutinantese/ou outras substâncias adjuvantes. Estes concentrados de pigmentos po-dem ser incorporados em vários veículos aglutinantes, tais como resinasalquídicas, resinas poliéster, resinas de acrilatos, resinas de poliuretana ouresinas epóxi, por exemplo.

Os umectantes de acordo com a invenção são apropriados tam-bém para a produção de tintas para jato de tinta.

Exemplos

A invenção será agora ilustrada ainda mais pelos exemplos quese seguem.

Procedimento Geral para os Intermediários A e B:

Intermediário A:

1 parte de potassa cáustica é dissolvida em 15 partes de metanol. 75 partes de óleo de oiticica são adicionadas. A mistura é agitada intensamente à temperatura ambiente por cerca de 1 hora sob uma atmosferade nitrogênio. Depois de um tempo de descanso de cerca de 1 dia, a faseinferior é descartada como resíduo químico. A fase superior, que consistia principalmente em ésteres metílicos dos ácidos graxos correspondentes,pode ser usada nos experimentos posteriores sem purificação adicional.

Da mesma maneira, o Intermediário B, baseado em óleo de tun-gue, foi sintetizado.

Procedimento Geral para Sínteses de Umectantes fll:

O anidrido do ácido maléico e um poliéter com funcionalidade

hidroxila foram colocados em um frasco com três gargalos sob uma atmosfera de nitrogênio, e aquecidos até 120 °C. Nesta temperatura, uma matéria-prima insaturada (reativa como um dieno em termos de uma reação dè Diels-Alder) foi adicionada. A mistura reativa foi aquecida até 180-190 °C por cerca de 5 h. Para obter as razões molares detalhadas, vide Tabela 1.

Procedimento Geral para Sínteses de Umectantes [III:

Uma mistura de uma matéria-prima insaturada (reativa como ümdieno em termos de uma reação de Diels-Alder) e um poliéter com funciona-lidade (met)acrílica foi colocada em um frasco com três gargalos, sob umaatmosfera de nitrogênio, e aquecida até 180-190 °C por cerca de 5 h. Paraobter as razões molares detalhadas, vide Tabela 2.

Procedimento Geral para Sínteses de Umectantes [INI:

Uma mistura do Intermediário A (B, respectivamente), um polié-ter com funcionalidade mono-OH e 0,5% em peso de ácido p-tolue-nossulfônico foi colocada em um frasco com três gargalos, sob uma atmos-fera de nitrogênio, e aquecida até 180-190°C por cerca de 5 h. Depois deresfriar até 120°C, o anidrido maléico é adicionado. Esta mistura é aquecidaaté 180-190°C por cerca de mais 3 h. Para obter as razões molares detalha-das, vide Tabela 3.

Os produtos obtidos apresentaram um desempenho excelentecomo umectantes. O desempenho pôde ser intensificado pela adição de se-cantes e/ou ionização dos grupos ácidos. Os condensados de aminas deácidos graxos foram particularmente apropriados como agentes ionizantes.Legenda da Composição Química das Matérias-primas Usadas:

<table>table see original document page 7</column></row><table><table>table see original document page 8</column></row><table>

Condensados de aminas de ácidos graxos e com-postos similares.

Tabela 1: Procedimento Geral para Sínteses de Umectantes I

<table>table see original document page 8</column></row><table>Tabela 2 - Procedimento Geral para Sínteses de Umectantes II

<table>table see original document page 9</column></row><table>

Ácido sórbico = ácido 2,4-hexadienóico

p-lonona = 2,6,6-trimetilciclohexenil-buten-2-onaMirceno = 7-metil-3-metileno-1,6-octadienoTabela 3: Procedimento Geral para Sínteses de Umectantes III

<table>table see original document page 10</column></row><table>Continuação

<table>table see original document page 11</column></row><table>Preparação de Concentrados Pigmentados para Tingimento:

Os concentrados de pigmentos baseados em uma formulação-guia de colorantes universais (vide Exemplo Comparativo 2).

A relação entre o veículo sólido (umectante), pigmento e disper-sante é igual à da formulação-guia.

Mais água desmineralizada foi usada para levar os concentradosaté a viscosidade certa para moagem, e foram moídos por 1 hora com con-tas de vidro em um Scandex (batedeira de tinta).

Os produtos comerciais "Nuosperse 2000" e "Humectant GRB2"foram usados nos Exemplos Comparativos 3 e 4 como referência, além deuma resina alquídica pura com alto teor de óleo secante [concentrado] (videExemplo Comparativo 1) que é o "padrão ideal", e o Exemplo Comparativo2, como formulação-guia existente para esta aplicação.

<table>table see original document page 12</column></row><table>

Teste de Umidade com Estes Concentrados:

Os concentrados foram misturados em uma diluição de resinaalquídica com alto teor de óleo secante:

Alquídica com alto teor de óleo, 70 sólidos 81,7

Aguarrás 14,6

Secante de Ca 10% 1,2

Secante de Co 10% 0,4

Secante de Zr 18% 1,7Agente antidescascante 0,4

A adição de concentrados de PY 74 foi calculada na base de 4 gde pigmento seco em 100 g de resina alquídica transparente com alto teorde óleo secante.

Usando este cálculo, a quantidade de veículo e dispersante etc.foi igual para todas as misturas, apenas a quantidade de água foi diferente.

Os concentrados de PY 42 foram misturados na base de 10 g depigmento seco em 100 g de tinta alquídica transparente com alto teor de ó-leo secante.

Os concentrados de PV 23 foram misturados na base de .1,3 gde pigmento seco em 100 g de tinta alquídica transparente com alto teor deóleo secante.

As misturas foram misturadas manualmente e os arrastes foramfeitos com uma haste de arame de 75 mícrons sobre folha de poliester, ecolocados diretamente depois da aplicação (úmidos) em uma cabine de u-midade a 40 °C para secar durante uma noite.

Depois de secar, o brilho (60°) foi medido.

<table>table see original document page 13</column></row><table>Continuação

<table>table see original document page 14</column></row><table>

Os resultados do teste de unidade confirmam que as películasde tinta baseadas no umectante da invenção apresentam um alto brilho dapelícula curada, em comparação com os umectantes baseados em polietile-noglicol (Exemplos Comparativos 2 e 4).

PY 74: monoazo da Ciba ou Clariant

PV23: Dioxazina da Ciba ou Clariant

Nota: % de Pigmento = 10% de PV23 + 15% de caulim da Engelhard

PY42: Oxido amarelo da Bayer<table>table see original document page 15</column></row><table>

Claims

1. Concentrados pigmentados para tingimento, compreendendo(a) pigmentos estabilizados;(b) compostos umectantes obteníveis efetuando uma reação de-1 Diels-Alder em uma temperatura de 150 a 260°C, entre um composto poliin-saturado e um co-reagente que tem a fórmula R1XOC-CH=CH-COXR2 ouCH2=CH-COXR3 ou CH2=CH(CH3)-COXR3, em que X é oxigênio ou -NH-, eem que pelo menos um entre Ri e R2 é uma porção poliéter qualquer umentre R-ie R2 é uma porção poliéter ou hidrogênio, e R3 é uma porção polié-ter.

2. Concentrados pigmentados para tingimento, de acordo com areivindicação 1, em que o composto poliinsaturado é ácido sórbico (ácido-2,4-hexadienóico), p-lonona (2,6,6, trimetilciclohexenil-buten-2-ona), mirceno(7-metil-3-metileno-1,6-octadieno).

3. Concentrados pigmentados para tingimento, de acordo com areivindicação 1, em que o composto poliinsaturado é um óleo poliinsaturadoou um óleo transesterificado obtido a partir deles.

4. Concentrados pigmentados para tingimento, de acordo com areivindicação 3, em que o óleo poliinsaturado é óleo de tungue ou óleo deoiticica, ou óleo de tungue ou óleo de oiticica transesterificado.

5. Concentrados pigmentados para tingimento, de acordo com areivindicação 1, em que o composto umectante é um composto da fórmula I <formula>formula see original document page 16</formula> em quea, b e c são, cada um, independentemente 0 ou 1; desde que"a" seja 1 quando "b" e "c" são 0;Y é -CH2-, quando a, b e c são 1; eY é alquila de C1-C20 ou uma porção poliéter quando a é .1 eb e c são zero;<formula>formula see original document page 17</formula>X é oxigênio ou -NH-;R5 e R6 são hidrogênio ou R4 ou porções ácidos graxos poliinsaturados;pelo menos um entre Ri e R2 é uma porção poliéter e qualquerum é uma porção poliéter e qualquer outro entre Rie R2 é uma porção polié-ter, ou hidrogênio;R3 é uma porção poliéter,R7 é hidrogênio ou metila;W é -(CH2)P- ou -(CH2)p-CO-(CH2)q-n é 0 a 20, de preferência 4 a 10;m é (2n-2) a 2n;P é 1 a 20, de preferência 4 a 10;P"

6. Uso como umectante, de um composto obtenível de acordocom a reivindicação 1 efetuando uma reação de Diels Alder em uma tempe-ratura de 150 a 260°C entre um composto poliinsaturado e um co-reagenteda fórmula R^OC-CH^CH-COXRg ou CH2=CH-COXR3 ou CH2=CH(CH3)-COXR3, em que X é oxigênio ou -NH-, e em que pelo menos um entre Ri eR2 é uma porção poliéter e qualquer outro entre Ri e R2 é uma porção polié-ter ou hidrogênio e R3 é uma porção poliéter.

7. Uso de um composto da fórmula I como definido na reivindi-cação 5 como umectante.