BRPI1006750B1 - Dispersão de poliuretano, processo para produzir uma dispersão de poliuretano, artigo revestido e método para fazer um artigo revestido - Google Patents

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Debkumar Bhattacharjee
Kumar Nanjundiah
Michael Kaufman
Suresh Subramonian
John Argyropoulos
Jihui Guo
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Abstract

DISPERSÃO DE POLIURETANO, PROCESSO PARA PRODUZIR UMA DISPERSÃO DE POLIURETANO, ARTIGO REVESTIDO E MÉTODO PARA FAZER UM ARTIGO REVESTIDO. A presente invenção é uma dispersão de poliuretano, um método para produzi-la, artigos revestidos, e um método para revestir artigos. A dispersão de poliuretano de acordo com a presente invenção compreende (a) uma ou mais unidades de poliuretano derivadas de um ou mais prepolímeros, sendo que o(s) dito(s) um ou mais prepolímer(os ) compreend(em ) o produto de reação de um ou mais polióis baseados em óleo natural dissolvidos em dimetil éter de dipropileno glicol na presença de um ou mais tensoativos com um ou mais isocianatos; e (b) água.

Description

Campo da invenção
[0001] A presente invenção se refere a uma dispersão de poliuretano, um método para produzi-la, artigos revestidos, e um método para revestir artigos.
Antecedentes da invenção
[0002] A adesão é uma propriedade importante em aplicações de revestimentos de superfícies, tais como aplicações de revestimento de madeira, aplicações de revestimento de concreto, aplicações de revestimento de metais, ou aplicações de revestimento de plásticos. Dispersões de poliuretano são comumente usadas para tais aplicações pelos fabricantes de equipamentos originais ou usuários finais subsequentes. Devido à natureza da superfície da madeira e a química do poliuretano, a adesão à madeira é muito desafiadora. Diversas abordagens diferentes têm sido empregadas para promover uma melhor adesão aos substratos de madeira. Essas abordagens incluem, por exemplo, a incorporação de uma funcionalidade silano à cadeia principal do poliuretano, a incorporação de uma funcionalidade acrílico/vinila, p.ex., híbridos e misturas, modificação da cadeia principal com ácido graxo, incorporação de parcelas curáveis por ultravioleta, bem como químicas mais exóticas tais como fluoração, ou cloração. O uso de promotores de adesão como aditivos para promover a adesão também é comum. Entretanto, tais abordagens resultam em custos e esforços adicionais para alcançar o desempenho desejado.
[0003] Consequentemente, existe uma necessidade de uma dispersão de poliuretano que proveja propriedades de adesão melhoradas, por exemplo, em aplicações de revestimento de madeira, aplicações de revestimento de concreto, aplicações de revestimento de metais, ou aplicações de revestimento de plásticos. Adicionalmente, existe a necessidade de um método para produzir uma dispersão de poliuretano que proveja propriedades de adesão melhoradas, por exemplo, em aplicações de revestimento de madeira, aplicações de revestimento de concreto, aplicações de revestimento de metais, ou aplicações de revestimento de plásticos.
Sumário da invenção
[0004] A presente invenção é uma dispersão de poliuretano, um método para produzi-la, artigos revestidos, e um método para revestir artigos.
[0005] Em uma concretização, a presente invenção provê uma dispersão de poliuretano compreendendo (a) uma ou mais unidades de poliuretano derivadas de um ou mais prepolímero(s), sendo que o(s) um ou mais prepolímero(s) compreende(m) o produto de reação de um ou mais polióis dissolvidos em dimetil éter de dipropileno glicol na presença de um ou mais tensoativos com um ou mais isocianatos; e (b) água.
[0006] Em uma outra concretização, a presente invenção provê um processo para produzir uma dispersão de poliuretano compreendendo as etapas de: (1) prover uma primeira corrente compreendendo um ou mais prepolímero(s), sendo que o(s) um ou mais prepolímero(s) compreende(m) o produto de reação de um ou mais polióis baseados em óleo natural dissolvido(s) em dimetil éter de dipropileno glicol na presença de um ou mais tensoativos com um ou mais isocianatos, e sendo que o prepolímero é opcionalmente neutralizado com uma ou mais agentes neutralizantes; (2) prover uma segunda corrente compreendendo água; (3) mesclar entre si a primeira e a segunda correntes; (4) formar assim uma dispersão de prepolímero; (5) opcionalmente neutralizar a dispersão de prepolímero; (6) estender a cadeia dos ditos prepolímeros; (7) formar assim a dispersão de poliuretano.
[0007] Em uma outra concretização, a presente invenção provê um artigo revestido, e um revestimento associado com uma ou mais superfícies do substrato, sendo que o revestimento é derivado de uma dispersão de poliuretano compreendendo: (a) uma ou mais unidades de poliuretano derivadas de um ou mais prepolímero(s), sendo que o(s) um ou mais prepolímero(s) compreende(m) o produto de reação de um ou mais polióis dissolvidos em dimetil éter de dipropileno glicol na presença de um ou mais tensoativos com um ou mais isocianatos; e (b) água.
[0008] Em uma outra concretização, a presente invenção provê um método para fazer um artigo revestido compreendendo as etapas de: (1) selecionar um substrato; (2) selecionar uma composição de revestimento compreendendo uma dispersão de poliuretano compreendendo: (a) uma ou mais unidades de poliuretano derivadas de um ou mais polímeros, sendo que o(s) um ou mais prepolímero(s) compreende(m) o produto de reação de um ou mais polióis baseados em óleo natural dissolvidos em dimetil éter de dipropileno glicol na presença de um ou mais tensoativos com um ou mais isocianatos; e (b) água; (3) aplicar a dita composição de revestimento a uma ou mais superfícies do dito substrato; (4) remover pelo menos uma porção da água; (5) formar assim o dito artigo revestido.
[0009] Em uma concretização alternativa, a presente invenção provê uma dispersão de poliuretano, um método para produzi-la, artigos revestidos, e um método para revestir artigos, de acordo com qualquer uma das concretizações precedentes, exceto que o(s) um ou mais prepolímero(s) compreende(m) o produto de reação de um ou mais polióis baseados em óleo natural dissolvido(s) em dimetil éter de dipropileno glicol e dimetil éter de dipropileno glicol na presença de um ou mais tensoativos com um ou mais isocianatos.
Breve descrição dos desenhos
[0010] A fim de ilustrar a invenção, é mostrado nos desenhos uma forma que é exemplificativa; deverá ser entendido que a invenção não está limitada aos arranjos e instrumentalidades precisos mostrados.
[0011] A figura 1 ilustra uma primeira concretização de uma química de monômero de soja; e
[0012] A figura 2 é um gráfico ilustrando a tensão de cisalhamento como uma função do tempo monitorando o desenvolvimento antecipado de dureza.
Descrição detalhada da invenção
[0013] A presente invenção é uma dispersão de poliuretano, um método para produzi-la, artigos revestidos, e um método para revestir artigos. A dispersão de poliuretano de acordo com a presente invenção compreende: (a) uma ou mais unidades de poliuretano derivadas de um ou mais prepolímero(s), sendo que o(s) um ou mais prepolímero(s) compreende(m) o produto de reação de um ou mais polióis dissolvidos em dimetil éter de dipropileno glicol na presença de um ou mais tensoativos com um ou mais isocianatos; e (b) água. O processo para produzir uma dispersão de poliuretano de acordo com a presente invenção compreende as etapas de: (1) prover uma primeira corrente compreendendo um ou mais prepolímero(s), sendo que o(s) um ou mais prepolímero(s) compreende(m) o produto de reação de um ou mais polióis baseados em óleo natural dissolvido(s) em dimetil éter de dipropileno glicol na presença de um ou mais tensoativos com um ou mais isocianatos, e sendo que o prepolímero é opcionalmente neutralizado com uma ou mais agentes neutralizantes; (2) prover uma segunda corrente compreendendo água; (3) mesclar entre si a primeira e a segunda correntes; (4) formar assim uma dispersão de prepolímero; (5) opcionalmente neutralizar a dispersão de prepolímero; (6) estender a cadeia dos ditos prepolímeros; (7) formar assim a dispersão de poliuretano.
[0014] O diâmetro de tamanho de partícula médio do conteúdo sólido da presente dispersão de poliuretano inventiva é na faixa de 50 a 1000 nm; por exemplo, o diâmetro de tamanho de partícula médio é na faixa de cerca de 50 a 500 nm; ou na alternativa, de 50 a 150 nm; ou na alternativa, de 60 a 100 nm; ou na alternativa, de 60 a 80 nm. A presente dispersão de poliuretano inventiva poderá ter um teor de sólidos na faixa de 20 a 60 por cento em peso, não incluindo o peso de nenhuma carga adicional; por exemplo, o teor de sólidos é na faixa de 30 a 50 por cento em peso; ou na alternativa, de 20 a 50 por cento em peso; ou na alternativa, de 30 a 40 por cento em peso. A presente dispersão de poliuretano inventiva tem uma viscosidade na faixa de 100 a 3000 cPs a 25°C; por exemplo, de 100 a 1000 cPs a 25°C; ou na alternativa, de 200 a 900 cPs a 25°C; ou na alternativa, de 200 a 600 cPs a 25°C. A presente dispersão de poliuretano inventiva poderá compreender de 0 a 30, ou de 5 a 25, ou de 5 a 20, ou de 0 a 20 por cento em peso de um ou mais solventes.
[0015] A dispersão de poliuretano de acordo com a presente invenção poderá adicionalmente compreender uma ou mais cargas, um ou mais agentes reticulantes, um ou mais agentes anti-espumantes, um ou mais pigmentos ou colorantes, um ou mais agentes umectantes, ou um ou mais agentes anticongelantes, um ou mais agentes biocidas ou anti-microbianos, um ou mais tensoativos; um ou mais agentes de controle de fluxo, e combinações destes.
[0016] O(s) um ou mais prepolímero(s) compreende(m) o produto de reação de uma mistura dissolvida em dimetil éter de dipropileno glicol na presença de um ou mais primeiros tensoativos com um ou mais isocianatos, sendo que a mistura compreende um ou mais polióis baseados em óleo natural, e um ou mais polióis de adipato, e opcionalmente um ou mais dióis curtos.
[0017] Polióis baseados em óleo natural são polióis baseados em ou derivados de fontes de matérias-primas renováveis tais como óleos de sementes vegetais de plantas naturais e/ou geneticamente modificadas e/ou gorduras de fontes animais. Tais óleos e/ou gorduras são geralmente compreendidos de triglicerídeos, isto é, ácidos graxos ligados entre si com glicerol. Preferidos são óleos vegetais que tenham pelo menos cerca de 70 por cento de ácidos graxos insaturados no triglicerídeo. O produto natural poderá conter pelo menos cerca de 85 por cento em peso de ácidos graxos insaturados. Exemplos de óleos vegetais preferidos incluem, mas não estão limitados a, por exemplo, aqueles de mamona, soja, oliva, amendoim, cártamo, milho, sésamo, algodão, canola, colza, linhaça, palma, semente de uva, alcaravia negra, semente de abobora, semente de borragem, buckhorn do mar, cânhamo, avelã, prímula da noite, roseira brava, cardo, amêndoa, girassol, óleos de semente de jatrofa, ou uma combinação destes. Adicionalmente, óleos obtidos a partir de organismos, tais como algas, também poderão ser usados. Exemplos de produtos animais incluem banha, sebo bovino, óleos de peixe e misturas destes. Uma combinação de óleos/gorduras baseados em vegetais e animais também poderão ser usados.
[0018] Diversas químicas poderão ser usadas para preparar os polióis baseados em óleo natural. Tais modificações de uma fonte renovável incluem, mas não estão limitadas a, por exemplo, epoxidação, hidroxilação, ozonólise, esterificação, hidroformilação ou alcoxilação. Tais modificações são comumente conhecidas na técnica.
[0019] Após a produção de tais polióis por modificação de óleos naturais, os produtos modificados poderão ser adicionalmente alcoxilados. O uso de óxido de etileno (EO) ou misturas de EO com outros óxidos introduz parcelas hidrofílicas no poliol. Em uma concretização, o produto modificado sofre alcoxilação com suficiente EO para produzir um óleo natural baseado em poliol com entre 10 por cento em peso e 60 por cento em peso de EO, por exemplo, entre 20 por cento em peso e cerca de 40 por cento em peso de EO.
[0020] Em uma concretização, os polióis baseados em óleo natural são obtidos por um processo em multi-etapas onde os óleos/gorduras animais ou vegetais são submetidos a transesterificação e os ácidos graxos constituintes recuperados. Esta etapa é seguida de hidroformilar duplas ligações carbono-carbono nos ácidos graxos constituintes de maneira a formar grupos hidroximetila, e então formar um poliéster ou poliéter/poliéster por reação de ácido graxo hidroximetilado com um composto iniciador apropriado. Um tal processo em multi-etapas é comumente conhecido na técnica, e é descrito, por exemplo, nas publicações de PCT nos WO 2204/096882 e 2004/096883. O processo em multi-etapas resulta na produção de um poliol tanto com parcelas hidrofóbicas quanto hidrofílicas, o que resulta em miscibilidade aumentada tanto em água quanto em polióis baseados em petróleo convencionais.
[0021] O iniciador para uso no processo em multi-etapas para a produção dos polióis baseados em óleo natural poderá ser qualquer iniciador usado na produção de polióis baseados em petróleo convencionais. O iniciador poderá, por exemplo, ser selecionado do grupo consistindo de neopentil glicol; 1,2-propileno glicol; trimetilol-propano; pentaeritritol; sorbitol; sacarose; glicerol; dietanolamina; alcanodióis, tais como 1,6-hexanodiol, 1,4-butanodiol; 1,4-ciclohexano diol; 2,5-hexanodiol-etileno glicol; dietileno glicol; trietileno glicol; bis-3-aminopropil metilamina; etileno diamina; dietileno triamina; 9(1)-hidroximetiloctadecanol; 1,4-bishidroximetil-ciclohexano; 8,8-bis(hidroximetil) triciclo [5,2,1,02,6]deceno; Dimerol álcool (diol de 36 carbonos comercialmente disponível da Henkel Corporation); bisfenol hidrogenado; 9,9(10,10)-bishidroximetiloctadecanol; 1,2,6-hexanotriol e combinação destes. Na alternativa, o iniciador poderá ser selecionado do grupo consistindo de glicerol; etileno glicol; 1,2-propileno glicol; trimetilolpropano; etileno diamina; pentaeritritol; dietileno triamina; sorbitol; sacarose; ou qualquer dos anteriormente mencionados onde pelo menos um dos grupos álcool ou amina presentes nos mesmos tenha sido reagido com óxido de etileno, óxido de propileno, ou mistura destes; e combinações destes. Em uma outra alternativa, o iniciador é glicerol, trimetilolpropano; pentaeritritol, sacarose, sorbitol, e/ou mistura destes.
[0022] Em uma concretização, os iniciadores são alcoxilados com óxido de etileno ou uma mistura de óxido de etileno e pelo menos um outro óxido de alquileno para dar um iniciador alcoxilado com um peso molecular entre cerca de 200 e cerca de 6000, preferivelmente entre cerca de 500 e cerca de 3000.
[0023] A funcionalidade do pelo menos um poliol baseado em óleo natural é acima de cerca de 1,5, e geralmente não superior a cerca de 6. Em uma concretização, a funcionalidade é abaixo de cerca de 4. Em uma concretização, a funcionalidade é na faixa de 1,5 a 3. O número de hidroxila do pelo menos um poliol baseado em óleo natural é abaixo de cerca de 150 mg de KOH/g, preferivelmente entre cerca de 50 e cerca de 120, mais preferivelmente entre cerca de 60 e cerca de 120. Em uma concretização, o número de hidroxila é abaixo de cerca de 100.
[0024] O nível de matéria-prima renovável no poliol baseado em óleo natural poderá variar entre cerca de 10 e cerca de 100 por cento, geralmente entre cerca de 10 e cerca de 90 por cento.
[0025] Os polióis baseados em óleo natural poderão constituir até cerca de 90 por cento em peso da mistura de polióis. Entretanto, em uma concretização, o poliol baseado em óleo natural poderá constituir pelo menos 5 por cento em peso, pelo menos 10 por cento em peso, pelo menos 25 por cento em peso, pelo menos 35 por cento em peso, pelo menos 40 por cento em peso, pelo menos 50 por cento em peso, ou pelo menos 55 por cento em peso do peso total de mistura de polióis. Os polióis baseados em óleo natural poderão constituir 40 por cento em peso ou mais, 50 por cento em peso ou mais, 60 por cento em peso ou mais, 75 por cento em peso ou mais, 85 por cento em peso ou mais, 90 por cento em peso ou mais, ou 95 por cento em peso ou mais do peso total dos polióis combinados. A combinação de dois tipos ou mais de polióis baseados em óleo natural também poderá ser usada.
[0026] A viscosidade medida a 25°C dos polióis baseados em óleo natural é geralmente de menos que cerca de 6.000 mPa.s; por exemplo, a viscosidade medida a 25°C dos polióis baseados em óleo natural é de menos que cerca de 5.000 mPa.s. O poliol baseado em óleo natural poderá ter um peso molecular na faixa de cerca de 500 a 3000 Daltons, por exemplo, de 800 a 1500 Daltons.
[0027] O poliol baseado em óleo natural (NOP) poderá ser uma mistura com quaisquer dos seguintes:
[0028] Poliéster polióis alifáticos e aromáticos incluindo poliéster polióis baseados em caprolactona, quaisquer polióis híbridos de poliéster/poliéter, poliéter polióis baseados em PTMEG; poliéter polióis baseados em óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, e misturas destes; policarbonato polióis; polieacetal polióis; poliacrilato polióis; poliestearamida polióis; politioéter polióis; poliolefina polióis, tais como polibutadieno polióis saturados ou insaturados. Isocianato:
[0029] Exemplos do composto de poliisocianato incluem diisocianato de 2,4-tolileno, diisocianato de 2,6-tolileno, diisocianato de m-fenileno, diisocianato de 4,4’- difenilmetano, diisocianato de 2,2’-difenilmetano, diisocianato de 3,3’-dimetil-4,4’-bifenileno, diisocianato de 3,3’-dimetoxi-4,4’-bifenileno, diisocianato de 3,3’-dicloro- 4,4’-bifenileno, diisocianato de 1,5-naftaleno, diisocianato de 1,5-tetrahidronaftaleno, diisocianato de tetrametileno, diisocianato de 1,6-hexametileno, diisocianato de dodecametileno, diisocianato de trimetilhexametileno, isocianato de 1,3- e 1,4-bis(isocianatometila), diisocianato de xilileno, diisocianato de tetrametilxilileno, diisocianato de xilileno hidrogenado, diisocianato de lisina, diisocianato de isoforona, diisocianato de 4,4’-diciclohexilmetano, diisocianato de 3,3’-dimetil-4,4’-diciclohexilmetano, isômeros destes, e/ou combinações destes.
Primeiro Tensoativo
[0030] O primeiro tensoativo poderá compreender menos que 6 por cento em peso; por exemplo, o primeiro tensoativo poderá compreender 4 a 6 por cento em peso. Primeiros tensoativos exemplificativos incluem, mas não estão limitados a, ácido dimetilol propiônico, ácido dimetilol botânico, e diaminossulfonato. Solvente
[0031] O solvente poderá ser qualquer solvente; por exemplo, o solvente poderá ser um solvente orgânico. Solventes exemplificativos incluem, mas não estão limitados a, dimetil éter de dipropileno glicol, que está comercialmente disponível da The Dow Chemical Company sob a designaçào comecial PROGLYDE® DMM, e dimetil éter de tripropileno glicol. Solventes adicionais incluem acetona, metil etil cetona, tolueno, tetrahidrofurano (THF).
[0032] Solventes adicionais incluem, mas não estão limitados a acetato de metil éter de propileno glicol, acetato de metil éter de dipropileno glicol, diacetato de propileno glicol, dimetil éter de dipropileno glicol, acetato de n-butil éter de etileno glicol. Prepolímero:
[0033] O(s) um ou mais prepolímero(s) compreende(m) o produto de reação de um ou mais polióis baseados óleo natural dissolvidos em dimetil éter de dipropileno glicol na presença de um ou mais tensoativos com um ou mais isocianatos. O prepolímero de poliuretano usado na presente invenção poderá ser produzido por quaisquer processos convencionalmente conhecidos, por exemplo, processo em solução, processo de termofusão, ou processo de misturação de prepolímero de poliuretano, por exemplo, em processo de batelada ou contínuo. Ademais, o prepolímero de poliuretano poderá, por exemplo, ser produzido por um processo de reagir um composto de poliisocianato com um composto contendo oxigênio ativo, i.é, um ou mais polióis baseados em óleo natural, e exemplos destes incluem um processo para reagir um composto de poliisocianato com um ou mais polióis baseados em óleo natural em um solvente orgânico, opcionalmente seguido de remoção do solvente. Em uma concretização, o(s) um ou mais prepolímero(s) compreende(m) o produto de reação de um ou mais polióis baseado(s) em óleo natural dissolvido(s) em dimetil éter de dipropileno glicol na presença de um ou mais primeiros tensoativos com um ou mais isocianatos. Em uma concretização, o prepolímero estará livre de N-metil pirrolidona (NMP).
[0034] Por exemplo, o composto de poliisocianato poderá ser reagido com um ou mais polióis de óleo natural dissolvidos em um solvente orgânico a uma temperatura na faixa de cerca de 20°C a cerca de 150°C, ou na alternativa, na faixa de 30°C a 130°C, a uma razão equivalente de grupo isocianato para grupo hidrogênio ativo de, por exemplo, de 1,1:1 a 3:1, ou na alternativa, de 1,2:1 a 2:1. Na alternativa, o prepolímero poderá ser preparado com uma quantidade em excesso de grupo hidrogênio ativo facilitando assim a produção de polímeros com terminal hidroxila.
[0035] O prepolímero de poliuretano derivado de um ou mais polióis baseados em óleo natural é um solvente orgânico que poderia ser preparado na presença de um ou mais monômeros etilenicamente insaturados reativos ou não reativos. Tais monômeros poderão adicionalmente ser polimerizados para produzir dispersões de poliuretano híbridas.
[0036] O prepolímero de poliuretano poderá adicionalmente incluir um ou mais grupos iônicos. Parcelas funcionais usadas na preparação de tais prepolímeros com grupo iônico incluem diol de ácido sulfônico, p.ex., ácido 3-(2,3- dihidroxipropoxi)-1-propano; ácido sulfopolicarboxí-lico, p.ex., ácido sulfoisoftálico, ácido sulfosuccínico; e ácido aminossulfônico, p.ex., ácido N,N-bis(2- hidroxialquil)sulfâmico (grupo alquila de C1 a C6), ou seu aduto de óxido de alquileno (AO) tal como óxido de etileno e óxido de propileno, ácido N,N-bis(2-hidroxi-etil)sulfâmico; fosfato de bis(2-hidroxietila); ácido dialquilol alcanóico (C6 a C24, p.ex., ácido 2,2-dimetilol propiônico, ácido 2,2- dimetilol butanóico, ácido 2,2-dimetilol heptanóico, ácido 2,2-dimetilol octanóico; e amino ácido, p.ex., ácido 2- aminoetanóico e sais destes, por exemplo, sais de aminas tais como trietilamina, alcanolamina, morfolina, e/ou sais de metais alcalinos tais como sal de sódio. Exemplos contendo grupo catiônico incluem, mas não estão limitados a, diol contendo base de amônio quaternário, diol contendo grupo amônio terciário e sais destes.
[0037] O prepolímero de poliuretano poderá adicionalmente incluir um grupo hidrofílico. O termo “grupo hidrofílico”, conforme usado aqui, se refere a um grupo aniônico (por exemplo, um grupo carboxila, um grupo ácido sulfônico, ou um grupo ácido fosfórico), ou um grupo catiônico (p.ex., grupo amino terciário, ou grupo amino quaternário), ou um grupo não iônico (por exemplo, um grupo composto de uma unidade repetitiva de óxido de etileno, ou um grupo composto de uma unidade repetitiva de óxido de etileno e uma unidade repetitiva de um outro óxido de alquileno).
[0038] Dentre grupos hidrofílicos, um grupo hidrofílico não iônico tendo uma unidade repetitiva de óxido de etileno poderá, por exemplo, ser preferido porque a emulsão de poliuretano finalmente obtida tem excelente compatibilidade com outros tipos de emulsões. A introdução de um grupo carboxila e/ou um grupo ácido sulfônico é eficaz para tornar o tamanho de partícula mais fino.
[0039] Quando o grupo iônico for um grupo aniônico, o neutralizante usado para a neutralização incluirá, por exemplo, bases não voláteis tais como hidróxido de sódio e hidróxido de potássio; e bases voláteis tais como aminas terciárias (p.ex., trimetilamina, trietilamina, dimetiletanolamina, metildietanolamina, e trietanolami-na) e amônia poderão ser usadas.
[0040] Quando o grupo iônico for um grupo catiônico, o neutralizante usável inclui, por exemplo, ácidos inorgânicos, tais como ácido clorídrico, ácido sulfúrico, e ácido nítrico; e ácidos orgânicos, tais como ácido fórmico e ácido acético.
[0041] A neutralização poderá ser conduzida antes, durante, ou após a polimerização do prepolímero de poliuretano tendo um grupo iônico. A neutralização poderá ser efetuada adicionando o agente neutralizante diretamente à fase aquosa ou durante a produção da dispersão de poliuretano.
[0042] Os prepolímeros de poliuretano poderão adicionalmente ter a cadeia estendida por meio de um extensor de cadeia. Qualquer extensor de cadeia conhecido na técnica como sendo útil àqueles entendidos no assunto de preparar poliuretanos poderá ser usado com a presente invenção. Tais extensores de cadeia tipicamente têm um peso molecular de cerca de 30 a cerca de 500, e têm pelo menos dois grupos contendo hidrogênio ativo. Poliaminas são a classe preferida de extensores de cadeia. Outros materiais, particularmente água, poderão funcionar para estender o comprimento de cadeia e, portanto, são extensores de cadeia para os propósitos da presente invenção. É particularmente preferido que o extensor de cadeia seja água ou uma mistura de água e uma amina, tal como, por exemplo, propileno glicóis aminados, tais como Jeffamine D-400 da Huntsman Chemical Company, amino etil piperazina, 2-metil piperazina, 1,5-diamino-3-metil-pentano, isoforona diamina, etileno diamina, dietileno triamina, trietileno tetramina, trietileno pentamina, etanol amina, lisina em qualquer uma de suas formas estereoisoméricas e sais destes, hexano diamina, hidrazina e piperazina. Na prática da presente invenção, o extensor de cadeia poderá ser usado como uma solução de extensor de cadeia em água. Preparação de Dispersão de Poliuretano (PUD)
[0043] A PUD, de acordo com a presente invenção poderá ser produzida via processo em batelada ou processo contínuo. Prepolímero de poliuretano, opcionalmente um ou mais tensoativos, e água são alimentados a um misturador, p.ex., um misturador OAKS ou um misturador IKA, dispersando assim o prepolímero de poliuretano na água; e então este tem a cadeia estendida com uma amina primária ou secundária para formar a PUD. Em uma concretização, a PUD estará livre de N-metil pirrolidona (NMP).
[0044] Em uma concretização, o processo para produzir uma dispersão de poliuretano de acordo com a presente invenção compreende as etapas de: (1) prover uma primeira corrente compreendendo um ou mais prepolímero(s), sendo que o(s) um ou mais prepolímero(s) compreende(m) o produto de reação de um ou mais polióis baseados em óleo natural dissolvido(s) em dimetil éter de dipropileno glicol na presença de um ou mais tensoativos com um ou mais isocianatos, e sendo que o prepolímero é opcionalmente neutralizado com uma ou mais agentes neutralizantes; (2) prover uma segunda corrente compreendendo água; (3) mesclar entre si a primeira e a segunda correntes; (4) formar assim uma dispersão de prepolímero; (5) opcionalmente neutralizar a dispersão de prepolímero; (6) estender a cadeia dos ditos prepolímeros; (7) formar assim a dispersão de poliuretano.
Aplicações de Uso Final
[0045] Os artigos revestidos de acordo com a presente invenção compreendem um substrato; e um revestimento associado com uma ou mais superfícies do substrato, sendo que o revestimento é derivado da dispersão de poliuretano inventiva, conforme descrito acima. A(s) uma ou mais superfície(s) do substrato poderá(ão) ser tratada(s), p.ex., imprimada(s) antes da aplicação da dispersão de poliuretano inventiva da presente invenção. O substrato poderá ser qualquer substrato, por exemplo, o substrato poderá ser madeira, concreto, plástico, metal, e combinações destes.
[0046] Em uma concretização, um artigo revestido compreende um substrato, e um revestimento associado com uma ou mais superfícies do substrato, sendo que o revestimento é derivado de uma dispersão de poliuretano compreendendo: (a) uma ou mais unidades de poliuretano derivadas de um ou mais prepolímero(s), sendo que o(s) um ou mais prepolímero(s) compreende(m) o produto de reação de um ou mais polióis dissolvidos em dimetil éter de dipropileno glicol na presença de um ou mais tensoativos com um ou mais isocianatos; e (b) água.
[0047] Em uma outra concretização, a presente invenção provê um método para fazer um artigo revestido compreendendo as etapas de: (1) selecionar um substrato; (2) selecionar uma composição de revestimento compreendendo uma dispersão de poliuretano compreendendo: (a) uma ou mais unidades de poliuretano derivadas de um ou mais polímeros, sendo que o(s) um ou mais prepolímero(s) compreende(m) o produto de reação de um ou mais polióis baseados em óleo natural dissolvidos em dimetil éter de dipropileno glicol na presença de um ou mais tensoativos com um ou mais isocianatos; e (b) água; (3) aplicar a composição de revestimento a uma ou mais superfícies do dito substrato; (4) remover pelo menos uma porção da água; (5) formar assim o artigo revestido.
[0048] A dispersão de poliuretano inventiva poderá ser aplicada a uma ou mais superfícies de um substrato por qualquer método; por exemplo, aspersão, pincelamento, imersão, estiramento e assemelhados.
[0049] As dispersões de poliuretano da presente invenção são composições formadoras de película. Películas derivadas da dispersão de poliuretano inventiva poderão ter uma espessura na faixa de 1 μ m a 2 mm; ou na alternativa, 1 a 500 μ m; ou na alternativa, de 1 a 200 μ m; ou na alternativa de 1 a 100 μ m; ou na alternativa, de 20 μ m a 50 μ m. A película derivada da dispersão de poliuretano inventiva poderá ter uma adesão na faixa de mais que 30 por cento permanecendo, na alternativa, mais que 40 por cento permanecendo, na alternativa, mais que 50 por cento permanecendo, na alternativa, mais que 60 por cento permanecendo, medido de acordo com ASTM D-3359. A dispersão de poliuretano inventiva poderá ter uma taxa de desenvolvimento de dureza na faixa de mais que ou igual a 0,002 MPa/min; ou na alternativa, na faixa de mais que ou igual a 0,003 MPa/min; ou na alternativa, na faixa de mais que ou igual a 0,004 MPa/min; ou na alternativa, na faixa de mais que ou igual a 0,005 MPa/min.
[0050] Solventes adicionais poderão ser adicionados à dispersão de poliuretano da presente invenção após tais dispersões terem sido preparadas. Tais solventes incluem, mas não estão limitados a, metil éter de propileno glicol, metil éter de dipropileno glicol, metil éter de tripropileno glicol, n-propil éter de propileno glicol, n-propil éter de dipropileno glicol, n-propil éter de tripropileno glicol, n- fenil éter de propileno glicol, etil éter de dietileno glicol, metil éter de dietileno glicol, n-butil éter de dietileno glicol, hexil éter de dietileno glicol, propil éter de etileno glicol, n-butil éter de etileno glicol, hexil éter de etileno glicol, metil éter de trietileno glicol, etil éter de trietileno glicol, propil éter de trietileno glicol, n- butil éter de etileno glicol, fenil éter de etileno glicol, mistura de n-butil éter de etileno glicol, e misturas destes solventes.
[0051] Aplicações de uso final incluem, mas não estão limitadas a revestimentos industriais e arquitetônicos sobre qualquer substrato; por exemplo, madeira, concreto, plástico, metal, e combinações destes. Tais aplicações de uso final incluem, mas não estão limitados a móveis, pisos, gabinetes de cozinha, e assemelhados.
Exemplos
[0052] Os seguintes exemplos ilustram a presente invenção, mas não são pretendidos como limitativos da abrangência da invenção.
Síntese de Polióis de NOP
[0053] Os polióis de óleo natural (NOPs) foram preparados em três etapas de reação a partir de metil ésteres de ácido graxo (FAMES) derivados de óleo de soja. Os FAMES são primeiro hidroformilados aos intermediários de aldeído e então hidrogenados em uma segunda etapa a monômeros de soja conforme mostrado na figura 1. A funcionalidade de hidroxila média dos monômeros de soja é de aproximadamente 1,0.
[0054] Os monômeros resultantes são então transesterificados com um glicol adequado. Neste processo, o peso molecular do poliol avança tanto pela condensação dos monômeros com o iniciador de glicol quanto pela auto- condensação dos monômeros. Controlando a funcionalidade média dos monômeros e sua razão para o iniciador de glicol, ambos o peso molecular e a funcionalidade média poderão ser ajustados para alcançar as desejadas características de desempenho ou compatibilidade. Iniciadores de glicol preferidos contêm grupos hidroxila primários reativos, tais como 1,6-hexanodiol e UNOXOLMR Diol. UNOXOLMR Diol é um diol cicloalifático líquido que é uma mistura a aproximadamente 50:50 de 1,3- ciclohexanodimetanol e 1,4-ciclohexanodimetanol, que é uma mistura de isômeros cis e trans. Procedimento para a Preparação do Prepolímero
[0055] A preparação de prepolímeros foi realizada em um frasco de fundo redondo de 4 gargalos, 500 mL equipado com um dispositivo de adição, condensador resfriado a água, agitador mecânico, termômetro, e tubos de entrada/saída de nitrogênio. Uma purga com nitrogênio e uma taxa de agitação de 500 rpm foram aplicadas durante o decurso da reação. Um banho de óleo foi usado como a fonte de aquecimento para manter a temperatura de reação. Em uma preparação de prepolímero típica, poliéster polióis e ácido dimetilpropiônico [DMPA] foram adicionados ao frasco, seguido da adição de isocianato. Os polióis, que foram adicionados ou individualmente ou como uma mistura, foram inicialmente aquecidos até uma temperatura de 15-20°C abaixo da desejada temperatura de reação. Após completada a adição do poliol e solventes, a mistura de reação foi aquecida até a desejada temperatura (80-90°C) com agitação (200 rpm). Uma vez alcançado o NCO% teórico, o produto final foi transferido para recipientes de amostra com uma manta de nitrogênio e usado para dispersão. Solventes adequados para o prepolímero incluem acetona, metil etil cetona, e dimetil éter de dipropileno glicol. Síntese da Dispersão de Poliuretano (PUD)
[0056] PUDs foram preparadas por um processo em batelada de pequena escala (500 mL) onde o prepolímero foi neutralizado usando uma amina terciária (p.ex., trietil amina, TEA) a 95-100% da quantidade estequiométrica (moles) do ácido presente no prepolímero. Uma quantidade predeterminada da água foi lentamente adicionada ao prepolímero e foi vigorosamente misturada usando um misturador especial gerando alto cisalhamento (50.000-100.000 seg-1). A água foi continuamente adicionada à medida que a viscosidade caía até abaixo de ~3000 cP) (Fuso Brookfield #4, 50 rpm). A dispersão teve então a cadeia plenamente estendida com uma amina (p.ex., etileno diamina). As dispersões finais tinham um teor de sólidos de ~35% p/p e um tamanho de partícula médio numérico de ~100 nm.
Exemplo Inventivo 1
[0057] NOP em solvente PROGLYDE® DMM. Os ingredientes da formulação, conforme mostrados na tabela 1, foram usados para preparar a PUD do exemplo inventivo 1 contendo 100 g de prepolímero. Tabela 1: Receita para a Síntese de PUD
Figure img0001
[0058] Os procedimentos descritos nas seções anteriores foram seguidos com a receita acima para obter a desejada PUD. As PUDs eram caracterizadas pela percentagem de sólidos e o tamanho de partícula antes de revesti-los sobre diferentes substratos. Os revestimentos foram preparados em substratos de carvalho pré-selados usando um pincel. As amostras foram secadas durante 7 dias sob condições ambiente (50% de UR e 23°C) antes de testar para propriedades. Preparação Exemplo Comparativo 2
[0059] A receita usada no exemplo 1 foi modificada substituindo o PROGLYDE® DMM por N-metil pirrolidona [NMP] como solvente. Preparação Exemplo Comparativo 3
[0060] A receita usada no exemplo 1 foi modificada substituindo o poliol de NOP por um diol de caprolactona de peso molecular e funcionalidade semelhantes. PROGLYDE® DMM foi usado como solvente. Preparação Exemplo Comparativo 4
[0061] A receita usada no exemplo 1 foi modificada substituindo o poliol de NOP por poliol FomRez PES-G24-112, provido pela Chemtrua, de peso molecular e funcionalidade semelhantes. PROGLYDE® DMM foi usado como solvente. Preparação de Amostra de Revestimento
[0062] Os revestimentos foram preparados em substratos de madeira de carvalho pré-selados usando um pincel. As amostras foram secadas durante 7 dias sob condições ambiente (50% UR e 23°C) antes de testar para propriedades.
[0063] As medições de adesão foram feitas de acordo com ASTM D-3359. Os revestimentos foram feitos em madeira de carvalho e secados sob condições ambiente durante 7 dias antes de testar. A ferramenta de hachura cruzada foi usada para fazer uma quadrícula de ranhuras deixando 100 quadrados com 1 mm de dimensão lateral para testar a adesão. Fita adesiva 3M tendo uma força de descascamento de 60 N/m2 foi usada para o ensaio de adesão. Um pedaço de fita foi cortado e colocado sobre a hachura cruzada e premida com uma borracha para dar um contato uniforme. A fita foi arrancada a 180 graus após 90 segundos de aderida a fita. O número de quadrados onde o revestimento foi danificado ou removido foi anotado e o % restando foi usado como o parâmetro para medir a adesão. A tabela 2 sumariza os resultados. Tabela 2: Resultados de adesão para revestimentos de PUDs em madeira segundo ASTM D3359 e taxa de desenvolvimento de dureza determinada usando DMA
Figure img0002
Esta taxa calculada após subtrair 4 horas para água evaporar. Os resultados são baseados no método de ensaio descrito e não podem ser extrapolados para secagem ao ar aberto. Desenvolvimento de Dureza Precoce
[0064] O desenvolvimento de dureza foi monitorado medindo o módulo ao longo do tempo usando espectroscopia mecânica dinâmica. As medições foram feitas no modo de cisalhamento usando geometria de placas paralelas modificada. A PUD aquosa foi colocada em um copo de alumínio com 25 mm de diâmetro e espremida até uma espessura de película de 1 mm por uma placa ligada à célula de carga de medição. A medição de cisalhamento por oscilação foi realizada a 1 Hz com % de deformação variável ao longo da cura. Os ensaios foram feitos a 23°C e 50% de UR. Pontos de dados foram coletados a cada 10 minutos ao longo de um período de 24 horas. O desenvolvimento de dureza foi mais rápido quando usando a combinação de polióis de soja e solvente PROGLYDE® DMM comparativamente com PUDs concorrentes bem como PUDs feitas com polióis de adipato. Os resultados são mostrados na figura 2. O eixo y representa a tensão de cisalhamento medida a cada 10 minutos com uma frequência de 1 Hz e taxa de deformação na região linear. A variação no surgimento poderá ser atribuída à quantidade de água na PUD. A taxa ou inclinação das linhas dá a taxa de desenvolvimento de dureza e poderá ser claramente visto que a PUD de soja com PROGLYDE DMM exibe uma taxa rápida de desenvolvimento de dureza precoce. Exemplos Adicionais Amostra A:
[0065] Uma mistura compreendendo 48,5 g (MW 800, 0,12 equiv.) de poliéster poliol de óleo natural (NOP), 4 g (MW 144, 0,06 equiv.) de diol UNOXOL, uma mistura a 50/50 de isômeros de 1,3-ciclohexano dimetanol e 1,4-ciclohexano dimetanol, 5 g (MW 134, 0,07 equiv.) de ácido dimetilolpropiônico (DMPA), 25 g de solvente PROGLYDE® DMM (dimetil éter de dipropileno glicol). 0,001 g de catalisador dilaurato de dibutil estanho foram adicionados a uma vaso de reação encamisado equipado com agitador, aquecedor, termopar e condensador e aquecido a 80°C com agitação sob cabeça de nitrogênio, 42,5 g (MW 222, 0,38 equiv.) de diisocianato de isoforona (IPDI) foram adicionados à mistura de reação (teor inicial de hidroxila de isocianato: 1,5 equiv./equiv.) e mantidos a 80°C durante 4 h para formar o prepolímero com um teor de NCO de 5,5% p/p. A mistura de reação foi resfriada até 60°C e 3,8 g (MW 101, 0,04 equiv.) de trietilamina (TEA) foram adicionados com agitação para neutralizar os grupos COOH (0,04 equiv.) do DMPA (teor de carboxila para amina: 1 equiv./equiv.) 140 g de água foram adicionados com misturação para formar uma dispersão do prepolímero anionicamente estabilizada em água. 41 g de solução gelada a 10% de etileno diamina (EDA, MW 60, 0,14 equiv.) em água foram adicionados com agitação para a etapa de extensão de cadeia de maneira a formar ligações uréia com os grupos NCO residuais (teor de isocianato para amina: 0,96 equiv./equiv.). A dispersão de poliuretano (PUD) foi resfriada até a temperatura ambiente e as seguintes propriedades foram determinadas: aparência: dispersão translúcida, seca formando uma película límpida pH: 8-10 densidade: 1,1 g/cm3 a 25°C viscosidade: 500 cP a 25°C tamanho de partícula médio: 120 nm sólidos: 34% em peso temperatura mínima de formação de película: Amostra B
[0066] A amostra B foi preparada usando os mesmos formulação e procedimento da amostra A com a única mudança tendo sido que as etapas de neutralização (com TEA), extensão de cadeia (com EDA) e dispersão foram conduzidas em um dispersador mecânico estator de rotor ao invés de um misturador de batelada. As propriedades da amostra B são essencialmente semelhantes àquelas da amostra A. Amostra C
[0067] A amostra C foi preparada usando o mesmo procedimento da amostra A com a seguinte mudança na composição do poliol. 48,5 g (MW 800, 012 equiv.) de poliéster poliol de óleo natural e 4 g (MW 144, 0,06 equiv.) de diol UNOXOL foram substituídos por 22 g (0,06 equiv.) de poliéster poliol de óleo natural, 6 g (0,08 equiv.) de diol UNOXOL e 22 g de adipato de UNOXOL (MW 884, 0,05 equiv.). A razão de NCO/OH antes da reação ficou inalterada em 1,5. As propriedades físicas da PUD da amostra C eram essencialmente semelhantes àquelas da amostra A. As películas da amostra C são mais duras e têm melhor resistência à abrasão comparadas com as películas da amostra A uma vez que o nível mais alto de diol de cadeia curta e um poliéster poliol de Tg mais alto contribuem para o teor de segmento duro do polímero. Amostra D
[0068] A amostra D foi preparada usando os mesmos procedimento e formulação do exemplo A com a seguinte mudança no tipo de solvente: 25 g de N-metil pirrolidona foram substituídos por 25 g de PROGLYDE DMM. As propriedades da amostra D são essencialmente iguais àquelas do exemplo A. Amostra E
[0069] A amostra E é uma PUD com alto teor de sólidos comercialmente disponível da Essential Industries (R-4188) contendo 9% de solvente NMP para uso como um selante ou revestimento superior para substratos tipo de alvenaria. As propriedades da PUD são; aparência: translúcida pH: 7,6 sólidos: 38% em peso viscosidade: 50 cP a 25°C densidade: 1,05 g/cm3 a 25°C Amostra F
[0070] A amostra F é um solvente comercial livre de híbrido de uretano alifático acrílico da Essential Industries (R-4388) para aplicações de revestimento superior em concreto. As propriedades são; aparência: translúcida pH: 7,7 sólidos: 418% em peso viscosidade: <300 cP a 25°C densidade: 1,05 g/cm3 a 25°C Ensaios de desempenho de Películas de PUD
[0071] Os ensaios de desempenho de película foram conduzidos diluindo as amostras de PUD até 30% em peso de sólidos para alcançar a mesma constituição de película. As amostras A, B, C e D todas formaram boas películas livres de defeitos uniformes sem a necessidade de co-solventes enquanto que a amostra E (9% de NMP) e a amostra F (0% de NMP) requereram 5% de NMP adicionais para formar uma película livre de defeitos de boa qualidade. Ensaio de Adesão
[0072] O ensaio de adesão foi conduzido de acordo com ASTM D 3359. Este ensaio avalia a adesão de películas de revestimento a substratos puros e imprimados fazendo cortes em padrão de treliça compreendendo riscas em hachura de 1/8” na película, aplicando uma fita sensível à pressão sobre a área riscada. A fita sensível à pressão é descascada e a quantidade de revestimento levantada ou removida é determinada contando os quadrados da hachura restantes. Em sistemas em multicamada, é importante determinar se a falha de adesão é entre revestimentos ou entre o revestimento e o substrato. Um revestimento com boa adesão ao primer ou substrato exibe um valor no ensaio de descascamento de fita para o % de revestimento permanecendo de >80%, preferivelmente um valor de >90% e ainda mais preferivelmente >95%. Blocos de ensaio de Concreto
[0073] Blocos de ensaio de concreto feitos de acordo com especificações ASTM (Patio Concrete Product Inc.) foram revestidos com uma emulsão de epóxi acrílico (selante de piso de garagem Quikrete 02-51730) e deixados secar ao ar à temperatura ambiente durante uma semana. Os blocos de concreto imprimados foram então revestidos com amostras de A a F. Os resultados de ensaios experimentais para as diversas amostras são apresentados na tabela 1A e mostram que: • as amostras de PUD de NOP A e B da invenção contendo solvente PROGLYDE DMM exibem adesão muito boa, tanto puras quanto com um baixo nível de reticulante externo (aziridina). Em contraste, a amostra de PUD de NOP comparativa D feita com a mesma formulação e contendo NMP exibe adesão muito pobre, inaceitável, tanto pura quanto com um baixo nível de reticulante externo (aziridina). Esta amostra comparativa requereria um promotor de adesão na formulação ou uma camada de amarração durante a aplicação para contornar esta deficiência. • as amostras de controle de PUD e WB uretano acrílicas comerciais E e F feitas com 9% e 0% de NMP e formuladas com 5% de solvente de NMP adicionais para boa formação de película exibem adesão muito pobre, inaceitável na forma pura. Adicionalmente, a amostra F testada com um baixo nível de reticulante externo (aziridina) exibe adesão muito pobre, inaceitável. Estas amostras de controle requereriam um promotor de adesão na formulação ou uma camada de amarração durante a aplicação para contornar a deficiência de adesão. Tabela 1A
Figure img0003
Ensaio de Resistência à Captação de Sujeiras
[0074] A resistência à captação de sujeiras foi medida de acordo com o China National Standard Method. O revestimento é aplicado sobre um painel plástico branco, secado durante 7 dias à temperatura ambiente e então a reflectância Y inicial é determinada em 3 locais usando um BYK-Gardner Colorimeter Model 6805. Cinzas de carvão, usadas como representativas de meio de sujeira, são misturadas com água (1:1) e 0,7 g é aplicado uniformemente como uma pasta com um pincel macio sobre o plástico revestido branco e secado durante 2 h a 23°C, 50% de UR. O painel é colocado em um rack de amostras de um aparelho de enxague com água e enxaguado com um esguicho conectado a uma bica d’água durante 1 minuto simulando uma chuva. O painel é movido para assegurar que todos os locais tenham sido enxaguados com a água corrente. O painel é secado a 23°C, 50% de UR durante 24 h e o ciclo acima é repetido um total de 5 ciclos. A reflectância Y final do painel é determinada nos mesmos locais e a mudança média na reflectância (ΔY) é calculada. • Mudança na reflectância Y = ΔY = 100* (reflectância Y inicial - reflectância Y final)/reflectância Y inicial
[0075] Um revestimento com boa resistência à captação de sujeira exibe uma mudança no valor de reflectância (ΔY) após 5 ciclos de exposição a cinzas de carvão e limpeza de 15 ou menos, preferivelmente 10 ou menos, e ainda mais preferivelmente 5 ou menos.
[0076] Os resultados de ensaio experimentais efetivos com as amostras são apresentados na tabela 2A e mostram que: • As amostras de PUD de NOP da invenção (amostras A, B & C) feitas com solvente PROGLYDE DMM exibem valores de ΔY muito baixos no ensaio de DPR quando testadas puras e exibem baixos valores de ΔY quando testados com reticulante de aziridina. Visualmente, a mudança na brancura da amostra revestida após 5 ciclos de ensaios de DPR é mínima; • As amostras de PUD de NOP comparativas feitas com solvente NMP (amostra D) no mesmo nível que as amostras A, B & C e com a mesma formulação das amostras A & B exibem valor de ΔY mais baixo quando testadas puras, mas um ΔY alto quando testadas com reticulante de aziridina. Para a última amostra, a mudança na brancura da amostra revestida após 5 ciclos de ensaio de DPR é claramente notável devido ao resíduo preto no revestimento; • As amostras de controle comerciais E & F feitas com 9 e 0% de solvente de NMP e formuladas com 5% adicionais de solvente de NMP para uma película livre de defeitos exibiram altos valores de ΔY quando testadas puras e valores ainda mais altos de ΔY quando testadas com reticulante de aziridina. Para ambas as amostras e em ambos os casos, a mudança na brancura na amostra revestida após 5 ciclos de ensaio de DPR é muito significativa devido ao resíduo preto retido no revestimento; Tabela 2A
Figure img0004
[0077] É importante validar que a mudança de tipo de solvente de NMP para PROGLYDE® DMM não tem nenhum impacto negativo nas propriedades do revestimento de PUD contribuído pelo poliol de óleo natural, tal como a hidrofobicidade. O ensaio de resistência à água foi efetuado de acordo com ASTM D 870, colocando uma gotícula d’água (coberta com um vidro de relógio para evitar a evaporação) sobre uma amostra revestida durante um período de tempo fixo, secando a gotícula d’água sobre a superfície e examinando o revestimento para quaisquer defeitos tais como alvejamento, branqueamento, intumescimento, formação de bolhas, ou delaminação. O revestimento é secado à temperatura ambiente durante 7 dias antes do ensaio e sujeitado a contato com água durante 2 h. Os resultados de ensaios para as quatro amostras de PUD de NOP, mostrados na tabela 3A, indicam que a água tem um efeito mínimo nos revestimentos. Os resultados confirmam que a contribuição do poliol de óleo natural para os atributos de desempenho do revestimento tais como a resistência à água é preservada no revestimento de PUD e é independente da seleção do solvente. Tabela 3A
Figure img0005
[0078] O uso de um solvente de baixo ponto de ebulição tal como o PROGLYDE® DMM (taxa de evaporação: 0,13 contra nBuAc = 100) para substituir um solvente de ponto de ebulição (taxa de evaporação: 0,03 contra nBuAc = 100) é antecipado para melhorar o desenvolvimento de propriedades durante a cura (p.ex., resistência à água, desenvolvimento de dureza precoces, etc.) devido à volatilização mais rápida do solvente do revestimento. Entretanto, a escolha do solvente não é antecipada de maneira a impactar os atributos de desempenho finais, tais como a adesão e a captação de sujeira, de revestimentos curados. O melhoramento nas características de desempenho com o uso do solvente mais benigno é inesperado e forma a base da invenção.
[0079] A presente invenção poderá ser concretizada de outras maneiras sem partir dos seus espírito e atributos essenciais, e, consequentemente, referência deverá ser feita às reivindicações apensas ao invés do descritivo acima, como indicação da abrangência da invenção.

Claims (4)

1. Dispersão de poliuretano, caracterizada pelo fato de compreender: - uma ou mais unidades de poliuretano derivadas de um ou mais prepolímeros, sendo que o(s) um ou mais prepolímero(s) compreende(m) o produto de reação de um ou mais polióis baseados em óleo natural dissolvidos em dimetil éter de dipropileno glicol na presença de um ou mais tensoativos com um ou mais isocianatos; e - água sendo que os polióis a base de óleo natural são preparados a partir de óleos naturais em um processo compreendendo epoxidação, hidroxilação, ozonólise, esterificação, hidroformilação e/ou alcoxilação.
2. Processo para produzir uma dispersão de poliuretano, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: - prover uma primeira corrente compreendendo um ou mais prepolímeros, sendo que o(s) um ou mais prepolímero(s) compreende(m) o produto de reação de um ou mais polióis baseados em óleo natural dissolvidos em dimetil éter de dipropileno glicol na presença de um ou mais tensoativos com um ou mais isocianatos, e sendo que o dito prepolímero é opcionalmente neutralizado com um ou mais agentes neutralizantes; - prover uma segunda corrente compreendendo água; - mesclar a dita primeira corrente e a dita segunda corrente uma com a outra; - formar assim uma dispersão de prepolímero; - opcionalmente neutralizar a dita dispersão de prepolímero; - estender a cadeia dos ditos prepolímeros; - formar assim a dita dispersão de poliuretano.
3. Artigo revestido, caracterizado pelo fato de compreender: - um substrato; - um revestimento associado com uma ou mais superfícies do dito substrato, sendo que o dito revestimento é derivado de uma dispersão de poliuretano conforme definida na reivindicação 1.
4. Método para fazer um artigo revestido, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: - selecionar um substrato; - selecionar uma composição de revestimento compreendendo uma dispersão de poliuretano conforme definida na reivindicação 1; - aplicar a dita composição de revestimento a uma ou mais superfícies do dito substrato; - remover pelo menos uma porção da água; - formar assim o dito artigo revestido.
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