BRPI1101101A2

BRPI1101101A2 - método para formar uma composição aquosa, e, composição aquosa.

Info

Publication number: BRPI1101101A2
Application number: BRPI1101101-7A
Authority: BR
Inventors: Josephine Louise Eldredge; Theodore Tysak; Paul Mercando
Original assignee: Rohm & Haas
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2012-08-21
Also published as: KR20110104450A; CN102250364B; CN102250364A; CA2731742C; TW201200530A; JP5351190B2; EP2368951B1; EP2368951A1; CA2731742A1; JP2011252141A; US20110230612A1; TWI504618B; AR080583A1; KR101280289B1

Abstract

MéTODO PARA FORMAR UMA COMPOSIçãO AQUOSA, E, COMPOSIçãO AQUOSA. é apresentado um método de preparação de uma composição aquosa, o referido método sendo constituído por (a) primeiramente, a formação pelo menos de uma dispersão polimérica aquosa, através de um processo constituído pela polimerização de urna mistura de monómeros compostos por 5 - 50% em peso, com base no peso da referida mistura de monómeros, de um ou mais monómeros funcionais de ácido carboxílico; (b) em segundo lugar, a adição na referida dispersão polimérica aquosa dos ingredientes constituídos por: (i) 1 a 10 partes em peso pelo menos de um agente de intumescimento, com base em 100 partes em peso da referida mistura de monómeros; e (ii) um ou mais tensoativos não iónicos, tensoativos aniónicos, ou mistura dos mesmos; e (c) em terceiro lugar, a adição de cátions de cálcio ou cátions de magnésio ou de uma mistura dos mesmos na referida dispersão polimérica aquosa.

Description

"MÉTODO PARA FORMAR UMA COMPOSIÇÃO AQUOSA, E, COMPOSIÇÃO AQUOSA"

ANTECEDENTES

Várias composições úteis contêm pelo menos um polímero dispersado em água e pelo menos um cátion metálico polivalente. Em algumas de tais composições, o polímero tem uma funcionalidade ácida. Tais composições são úteis para várias finalidades, como por exemplo, como ingredientes em tratamentos de couro e produtos de polimento do piso. No passado vários exemplos conhecidos de tais composições tinham um nível relativamente baixo de cátions polivalentes, mesmo apesar de, em alguns casos, a utilidade de tal composição ser melhorada se a composição tivesse um nível mais elevado de cátions metálicos polivalentes. Por exemplo, os polimentos de piso são considerados como sendo mais duráveis se são utilizados níveis mais elevados de cátions metálicos polivalentes. No entanto, níveis elevados de cátions metálicos polivalentes algumas vezes causam instabilidade em dispersões poliméricas aquosas, resultando na formação de gel ou de precipitado, ou ambos.

No passado, foram comumente utilizados cátions de zinco, especialmente em polimentos de piso. O cálcio é preferido em relação ao zinco, porque o cálcio não é tão prejudicial quanto o zinco em relação a microorganismos nas instalações de tratamento de água de rejeitos. Algumas vezes é difícil incorporar-se níveis elevados de cátions de cálcio em uma dispersão polimérica aquosa, porque as dispersões poliméricas aquosas contendo os cátions de cálcio são ainda mais tendentes a instabilidade do que as dispersões poliméricas aquosas contendo cátions de zinco.

A US 2005/0288411 descreve composições que são úteis como polimentos de piso e que contêm cátions metálicos polivalentes e polímeros dispersos. É desejável produzir-se composições com níveis elevados de cálcio, e ao mesmo tempo evitar-se o problema de instabilidade. DECLARAÇÃO DA INVENÇÃO:

E apresentado um método para a produção de uma composição, o referido método sendo constituído por

(a) primeiramente, a formação pelo menos de uma dispersão polimérica aquosa através de um processo que é composto pela polimerização de uma mistura de monômeros constituídos por 5 - 50% em peso, com base no peso da referida mistura de monômeros, de um ou mais monômeros funcionais de ácido carboxílicos;

(b) em segundo lugar, a adição na referida dispersão polimérica aquosa, de ingredientes constituídos por:

(i) 1 a 10 partes em peso, pelo menos de um agente de intumescimento, com base em 100 partes em peso da referida mistura de monômeros;

(ii) um ou mais tensoativos não iônicos, tensoativos aniônicos, ou misturas dos mesmos; e

(c) em terceiro lugar, a adição de cátions de cálcio ou cátions de magnésio, ou de uma mistura dos mesmos na referida dispersão polimérica aquosa;

onde, após o término e da referida etapa (b) e antes do início da referida etapa (c), a relação entre os equivalentes de todos os cátions metálicos polivalentes na referida mistura preliminar e os equivalentes dos grupos funcionais de ácido carboxílicos na referida composição, é 0,4 ou mais; e onde, depois do término da referida etapa (c), a relação entre os equivalentes de todos os cátions metálicos polivalentes diferentes de cálcio e magnésio e os equivalentes dos grupos funcionais de ácido carboxílico na referida composição é zero ou é de 0 a 0,1.

E também apresentada uma composição formada por aquele método.

DESCRIÇÃO DETALHADA:

Conforme usado aqui "(met)acrilato" e "(met) acrílico" significa, respectivamente, "acrilato ou metacrilato" e "acrílico ou metacrílico." Conforme usado aqui, um material é "aquoso" se aquele material contém pelo menos 25% de água em peso, com base no peso total daquele material.

Conforme usado aqui, uma "dispersao" contém, algumas vezes entre outros ingredientes, partículas distintas que são colocadas em suspensão em um meio contínuo. Quando o meio contínuo contém pelo menos 50% de água em peso, com base no peso do meio contínuo, a dispersão é considerada como sendo uma "dispersão aquosa", e o meio contínuo é considerado como sendo um "meio aquoso." Quando pelo menos parte das partículas distintas em suspensão na dispersão contêm um ou mais polímeros, a dispersão é considerada aqui como sendo uma "dispersão polimérica". Assim sendo, uma "dispersão polimérica aquosa" contém algumas partículas que contêm polímeros em suspensão em um meio contínuo que tem pelo menos 50% de água. Conforme usado aqui, quando o termo "dispersão polimérica" é utilizado, isso significa que o polímero contido nas partículas em suspensão não é solúvel em água.

Conforme usado aqui, uma "relação" entre duas quantidades é o número obtido dividindo-se a primeira quantidade pela segunda quantidade.

Um cátion metálico polivalente é um cátion metálico com carga d+2 ou maior. Cátions metálicos polivalentes, por exemplo, são cátions polivalentes de metais alcalino terrosos e cátions polivalentes de metais de transição.

A quantidade de cátions metálicos polivalentes na composição da presente invenção é caracterizada pelo número de equivalentes. Para cada tipo de cátion metálico polivalente que está presente, o número de equivalentes daquele cátion metálico polivalente é o número de mols dos cátions que estão presentes, multiplicado pela valência dos cátions. Um mol de cátions metálicos divalentes produz dois equivalentes; um mol de cátions metálicos trivalentes produz três equivalentes; e assim por diante.

As partículas poliméricas em uma amostra de uma dispersão polimérica aquosa têm vários tamanhos. Em alguns casos, as partículas poliméricas são esféricas ou quase esféricas; em tais casos, os seus tamanhos podem ser caracterizados de forma útil pelos seus diâmetros, e o grupo de partículas poliméricas pode ser caracterizado de forma útil pelo diâmetro médio das partículas. Um método útil de medição do diâmetro medio das partículas é o da dispersão de luz. De preferência, o diâmetro médio das partículas é 40 nm ou maior; e mais de preferência, 50 nm ou maior. Independentemente, de preferência, o diâmetro médio das partículas, mais de preferência, é 500 nm ou menor; e mais de preferência, 250 nm ou menor; mais de preferência, 200 nm ou menor; mais de preferência, 150 nm ou menor.

O polímero da dispersão polimérica aquosa da presente invenção é formado pela polimerização de monômeros; o agregado de todos os monômeros usados para a formação do polímero é conhecido aqui como a "mistura de monômeros." os monômeros na mistura de monômeros poderão ser de qualquer tipo, e poderão ser polimerizados por qualquer método ou mecanismo.

Conforme usado aqui, quando uma certa quantidade é dita como sendo "baseada no peso da mistura de monômeros," isto significa que aquela quantidade é baseada na soma dos pesos de todos os monômeros usados na mistura de monômeros, exceto quaisquer monômeros multi- etilenicamente insaturados (se algum) que poderão estar presentes na mistura de monômeros.

Na prática da presente invenção, a mistura de monômeros contém 5% ou mais, em peso de ácido metacrílico, com base no peso da mistura de monômeros. De preferência, a mistura de monômeros contém 7% ou mais; mais de preferência, 9% ou mais; mais de preferência, 11% ou mais; em peso de ácido metacrílico, com base no peso da mistura de monômeros. Na prática da presente invençao, a mistura de monômeros contém 25% ou menos em peso de ácido metacrílico, com base no peso da mistura de monômeros. De preferência, a mistura de monômeros contém 25% ou menos; mais de preferência, 18% ou menos; em peso de ácido metacrílico, com base no peso da mistura de monômeros.

A mistura de monômeros também contém um ou mais monômeros funcionais de ácido carboxílico, além do ácido metacrílico. Os monômeros funcionais de ácido carboxílico são compostos capazes de polimerização que contêm pelo menos um grupo de ácido carboxílico, e os grupos funcionais de ácido carboxílico não são removidos nem alterados durante o processo de polimerização. Os monômeros funcionais dos ácidos carboxílicos preferidos, além do ácido metacrílico, são o ácido acrílico, ácido itacônico, e misturas dos mesmos. O ácido itacônico é o mais preferido.

De preferência, a quantidade de um monômero funcional de ácido carboxílico, além do ácido metacrílico, é de 0,1% a 5% em peso, com base no peso da mistura de monômeros. Mais de preferência, a quantidade de monômeros funcionais de ácido carboxílico, além do ácido metacrílico, é 3% ou menos; mais de preferência, 2% ou menos.

A mistura de monômeros da presente invenção contém monômeros além dos monômeros funcionais de ácido carboxílico, conhecidos aqui como "monômeros não carboxílicos." O monômero ou monômeros não carboxílicos podem ser de qualquer tipo que seja capaz de formar um copolímero com os monômeros funcionais de ácido carboxílico que são utilizados. O polímero, conforme usado aqui, refere-se a um polímero feito a partir de dois ou mais monômeros diferentes que reagem conjuntamente para formar um polímero. Os copolímeros poderão ter qualquer estrutura; por exemplo, os monômeros diferentes poderão ser arrumados aleatoriamente, em um padrão (como por exemplo, alternados), em blocos, em ramais, em uma estrela, ou em qualquer combinação dos mesmos. De preferência, a mistura de monômeros contém um ou mais monômeros vinil aromáticos. Os monômeros vinil aromáticos preferidos são os monômeros alfa, beta mono- etilenicamente insaturados. Os monômeros aromáticos alfa, beta, monoetilenicamente insaturados são estirenos (Sty), vinil tolueno, 2-bromo estireno, o-bromo estireno, p-cloro estireno, o-metoxi estireno, p-metoxi estireno, alil fenil éter, alil tolil éter, alfa-metil estireno, e misturas dos mesmos. São preferidos os estirenos, vinil tolueno e alfa-metil estireno; o estireno é o mais preferido.

De preferência, a mistura de monômeros contém pelo menos um monômero vinil aromático, em uma quantidade em peso, com base no peso da mistura de monômeros, de 15% ou mais, mais de preferência, 25% ou mais. Independentemente, de preferência, a mistura de monômeros contém pelo menos um monômero vinil aromático, em uma quantidade em peso, com base no peso da mistura de monômeros, de 70% ou menos, mais de preferência, 60% ou menos.

De preferência, a mistura de monômeros contém um ou mais alquil ésteres de ácido metacrílico. O grupo alquila nos alquil ésteres adequados de ácido metacrílico poderá ser linear, ramificado, cíclico, ou qualquer combinação ou mistura dos mesmos. São preferidos os grupos alquila nos quais o grupo alquila tem 20 ou menos átomos de carbono, mais de preferência, 12 ou menos átomos de carbono, mais de preferência, 8 ou menos átomos de carbono. Os alquil ésteres preferidos de ácido metacrílico são metacrilato de metila (MMA), acrilato de metila, acrilato de etila, metacrilato de etila, acrilato de n-butila (BA), metacrilato de butila (BMA), metacrilato de isobutila (IBMA), acrilato de 2-etilexila, acrilato de n-octila, acrilato de sec-butila, metacrilato de ciclopropila, metacrilato de isobornila e misturas dos mesmos. Mais de preferência, a mistura de monômeros contém BA, BMA, IBMA, MMA, ou uma mistura dos mesmos.

De preferência, a quantidade de todos os alquil ésteres de ácido metacrílico, em peso, e baseada no peso da mistura de monômeros, 15% ou mais; mais de preferência, 20% ou mais; mais de preferência, 25% ou mais. Independentemente, de preferência, a quantidade de todos os alquil ésteres de ácido metacrílico é, em peso, baseada no peso da mistura de monômeros,75% ou menos, mais de preferência, 65% ou menos.

De preferência, a mistura de monômeros contém um ou mais monômeros multietilenicamente insaturados (i.e., monômeros tendo dois ou mais grupos etilenicamente insaturados). Os monômeros multietilenicamente insaturados preferidos são compostos divinil aromáticos; ésteres di-, tri-, e tetra- metacrilatos; compostos di-, tri-, e tetra alil éter ou éster; e alil metacrilato. Os monômeros multi-etilenicamente insaturados preferidos são o divinil benzeno (DVB), trimetilolpropano dialil éter, tetra-alil pentaeritritol, trialil pentaeritritol, dialil pentaeritritol, dialil ftalato, dialil maleato, trialil cianurato, bisfenol A dialil éter, alil EScaroses, metileno bisacrilamida, trimetilolpropano triacrilato, alil metacrilato (ALMA), etileno glicol dimetacrilato (EGDMA), hexano-1,6-diol diacrilato (HDDA) e butileno glicol dimetacrilato (BGDMA). Os monômeros multietilenicamente insaturados mais preferidos são DVB, ALMA, EGDMA, HDDA e BGDMA; o DVB é o mais preferido.

De preferência, a quantidade de monômeros multi- etilenicamente insaturados na mistura de monômeros, em peso, com base no peso da mistura de monômeros, é pelo menos 0,3%, mais de preferência, pelo menos 0,6%, mais de preferência, pelo menos 0,9%, mais de preferência, pelo menos 1,1%. Independentemente, de preferência, a quantidade de um monômero multietilenicamente insaturado na mistura de monômeros, em peso, com base no peso da mistura de monômeros, não é maior do que 3,5%, mais de preferência, não é maior do que 3%, mais de preferência, não mais do que 2,5%.

A dispersão polimérica aquosa da presente invenção poderá ser feita por qualquer de uma ampla variedade de métodos. Em algumas realizações, o polímero poderá ser formado por qualquer método de polimerização e então dispersado em água. De preferência, o polímero é formado como partículas em suspensão em um meio aquoso, por exemplo, através de polimerização em suspensão, polimerização em emulsão, polimerização em micro-emulsão, ou uma combinação dos mesmos.

De preferência, a dispersão polimérica aquosa é formada por polimerização em emulsão. Mais de preferência, a dispersão polimérica aquosa é formada por polimerização em emulsão aquosa (i.e., polimerização em emulsão em um meio aquoso). A polimerização em emulsão aquosa, de preferência, é executada por métodos standard, incluindo o uso de um ou mais emulsificantes e um ou mais iniciadores. A polimerização em emulsão aquosa, de preferência, é conduzida em um pH menor do que 7. Depois do término da polimerização em emulsão aquosa, o pH, de preferência, é elevado pela adição de um ou mais compostos básicos; na prática da presente invenção, uma ou mais etapas poderão ser executadas após o término da polimerização, e antes da elevação do pH.

Conforme mencionado aqui acima, "A mistura de monômeros" é considerada aqui como significando um agregado de todos os monômeros usados para a produção do polímero da presente invenção, independentemente da forma física na qual a mistura de monômeros é utilizada. Por exemplo, em algumas realizações, a mistura de monômeros é produzida como uma única mistura física em um só recipiente. Em algumas realizações, a mistura de monômeros é produzida como duas ou mais misturas (que poderão ser iguais uma com a outra ou poderão ser diferentes, uma da outra) de monômeros em dois ou mais recipientes diferentes.

Algumas vezes é útil caracterizar-se a dispersão polimérica aquosa através da sua temperatura mínima de formação de filme MFT (também algumas vezes chamada de "MFFT"). A MFT pode ser medida, por exemplo, através do metodo ASTM D 2354-98. Quando a dispersão polimérica aquosa é secada, a temperatura mínima necessária para que o polímero seco forme o filme é a MFT. Na prática da presente invenção, é útil caracterizar-se a dispersão polimérica aquosa na ausência de um agente de intumescimento que foi adicionado, um cátion metálico que foi adicionado, e qualquer outro aditivo. Em geral, as dispersões poliméricas aquosas da presente invenção poderão ter qualquer MFT; uma pessoa que pratica a presente invenção pode selecionar rapidamente uma dispersão polimérica aquosa com a MFT apropriada para o uso pretendido. De preferência, a dispersão polimérica aquosa tem uma MFT de 40°C ou maior; mais de preferência, 60°C ou maior. De preferência, independentemente, a dispersão polimérica aquosa tem uma MFT de 100°C ou menor; mais de preferência, 80°C ou menor.

É útil caracterizar-se o polímero da presente invenção pela sua temperatura de transição de vidro (Tg), que é medida através de calorimetria de varredura diferencial na ausência do agente de intumescimento que é adicionado, do cátion metálico que é adicionado, e qualquer outro aditivo. De preferência, a Tg do polímero é 35°C ou maior; mais de preferência, 40°C ou maior. Independentemente, de preferência, a Tg do polímero é 100°C ou menor; mais de preferência, 950C ou menor.

De preferência, a quantidade de polímero na composição da presente invenção, em peso do polímero seco, baseada no peso total da composição, é 30% ou mais; de preferência, 35% ou mais.

Independentemente, de preferência, a quantidade de polímero na composição da presente invenção, em peso de polímero seco, com base no peso total da composição, é 50% ou menos; e mais de preferência, 45% ou menos, mais de preferência, 40% ou menos.

A prática da presente invenção envolve o uso pelo menos de um agente de intumescimento. Um "agente de intumescimento" conforme usado aqui, é um composto que interage com um polímero de uma forma que aumenta a flexibilidade daquele polímero. De preferência, o agente de intumescimento é um composto orgânico.

Para testar se o composto de interesse é adequado como um agente de intumescimento para uma dispersão polimérica aquosa específica, mede-se a MFT (conforme definido aqui acima) da dispersão polimérica aquosa com e sem a presença do composto de interesse. Isto é, é medida a própria MFT da dispersão polimérica aquosa. O composto de interesse é também misturado com a dispersão polimérica aquosa, e a MFT da mistura é medida. Se a MFT da mistura é menor do que a MFT da própria dispersão polimérica aquosa, então o composto de interesse é adequado como um agente de intumescimento da presente invenção.

Os agentes de intumescimento preferidos são solventes, plastificantes, coalescentes, e misturas dos mesmos. De preferência, o agente de intumescimento inclui um ou mais plastificantes, um ou mais coalescentes, ou uma mistura dos mesmos.

Agentes de intumescimento preferidos incluem alcoóis, compostos de éter, carboxilato ésteres, fosfato ésteres, amidas, e misturas dos mesmos.

Os alcoóis preferidos são alcoóis alifáticos com 2 a 10 átomos de carbono. Os alcoóis mais preferidos são isopropanol, butanol, 2-etilexanol e óleo de pinha.

Compostos de éter preferidos são éter alcoóis; éteres alquil aromáticos de monoalquileno glicóis e multialquileno glicóis; e compostos alcóxido. Conforme usado aqui, "multi-" significa "di-" ou "tri-" ou maior; alquileno glicol significa um glicol com 2 ou 3 ou mais átomos de carbono; e no caso de alquil éteres, o grupo alquila tem 1, 2, ou mais átomos de carbono. Alquil éteres preferidos de multialquileno glicóis são dietileno glicol etil éter, dipropileno glicol metil éter e misturas dos mesmos. Éter alcoóis preferidos, que são compostos contendo pelo menos uma ligação éter e pelo menos um grupo hidroxila, são 2-butóxi etanol e butil carbitol.

Compostos alcóxido têm a fórmula representada pela fórmula (I)

<formula>formula see original document page 12</formula> (I)

onde cada -A- é

<formula>formula see original document page 12</formula> (A)

e cada -D- é

<formula>formula see original document page 12</formula> (D)

Na fórmula (I), os radicais AeD poderão ser arrumados como dois blocos, conforme mostrado na fórmula (I), ou eles poderão ter outro arranjo, como por exemplo, os blocos com o D adjacente a R-O-, blocos múltiplos, distribuição aleatória, ou alternâncias. Na fórmula (I), χ é um número real dentro de uma faixa de 0,5 a 500, e y é um número real dentro de uma faixa de 0 a 500. Na fórmula (I) também, R é hidrogênio ou um grupo de hidrocarbonetos com 1 a 20 átomos de carbono, ou uma mistura de 2 ou mais grupos de hidrocarbonetos com 1 a 20 átomos de carbono. Cada grupo de hidrocarbonetos poderá ser alifático linear, ciclo-alifático, aromático, ou uma combinação dos mesmos.

Carboxilato ésteres são compostos que contêm pelo menos uma ligação éster. O composto "mono-hidroxila" utilizado aqui é um composto com um só grupo hidroxila. "Poliol" conforme usado aqui, é um composto com dois ou mais grupos hidroxila. "Ácido monocarboxilico" conforme usado aqui é um composto com um só grupo de ácido carboxílico. "Ácido multi-carboxílico" conforme usado aqui, é um composto como 2 ou mais grupos de ácido carboxílico.

Os carboxilato ésteres preferidos são ésteres de mono-hidroxil compostos e ácidos monocarboxilicos; mono- e di-ésteres de mono-hidroxil compostos de ácidos multi- carboxílicos; mono- e di-ésteres alquil aromáticos de glicóis e ácidos monocarboxilicos; e mono-, di- e ésteres maiores de alquil polióis e ácidos monocarboxilicos.

Os ácidos monocarboxilicos preferidos incluem, por exemplo, ácidos monocarboxilicos aromáticos (como por exemplo, ácido benzóico) e ácidos monocarboxilicos alifáticos. Os ácidos monocarboxilicos alifáticos são os ácidos alquil monocarboxilicos com 3 a 8 átomos de carbono. Os mono- hidroxil compostos são mono-hidroxil alquil compostos com grupos alquila lineares ou ramificados com 3 a 13 átomos de carbono. Ácidos multi- carboxílicos preferidos são ácidos multi-carboxílicos aromáticos (como por exemplo, ácido ftálico e ácido trimelítico) e ácidos multi- carboxílicos alifáticos. Os ácidos multi-carboxílicos alifáticos preferidos são o ácido oxálico, ácido fumárico, ácido maleico, ácido adípico, e ácido pimélico. Alquil polióis preferidos são aqueles com quatro ou mais, de preferência, seis ou mais, de preferência, oito ou mais átomos de carbono.

Esteres preferidos são mono- e di-alquil ésteres de iso-octano diol, mono- e dialquil ésteres de butano diol, e misturas dos mesmos. Um mono alquil éster preferido de iso-octano diol é o 1,3-pentanodiol, 2,2,4- trimetil-, monoisobutirato.

Fosfato ésteres preferidos adequados como agentes de intumescimento são trialquil fosfatos (tais como, por exemplo, tri-2-etilexil fosfato), triaril fosfatos (tais como, por exemplo, tricresil fosfato), e alquil/aril fosfatos misturados (por exemplo, 2-etilexil difenil fosfato).

Um agente de intumescimento de amida preferido é caprolactama.

São também preferidas as misturas de agentes de intumescimento.

A quantidade de agente de intumescimento usado na prática da presente invenção pode ser caracterizada pelo peso do agente de intumescimento, comparado com o peso da mistura de monômeros. Para 100 partes em peso de mistura de monômeros, a quantidade preferida de agente de intumescimento é 1 ou mais partes em peso, mais de preferência, 2 ou mais partes em peso, mais de preferência, 3 ou mais partes em peso, mais de preferência, 4 ou mais partes em peso. Independentemente, para 100 partes em peso de mistura de monômeros, a quantidade preferida de agente de intumescimento é de 10 ou menos partes em peso, mais de preferência, 7 ou menos partes em peso, mais de preferência, 5 ou menos partes em peso.

Um ou mais tensoativos são adicionados na composição após a formação da dispersão polimérica aquosa. Esse tensoativo é chamado aqui de "co-tensoativo". O co-tensoativo, se presente, é adicionado a quaisquer tensoativos que possam ter sido utilizados na produção da dispersão polimérica aquosa.

Os co-tensoativos, de preferência, são selecionados para serem compatíveis com a dispersão polimérica aquosa, para evitar a coagulação ou de outra forma, a degradação da dispersão polimérica aquosa. Os co- tensoativos são tensoativos aniônicos, tensoativos não iônicos, ou misturas dos mesmos. Tensoativos não iônicos preferidos são alcoxilatos, copolímeros de óxido de etileno e óxido de propileno, e misturas dos mesmos. Alcoxilatos preferidos são etoxilatos que têm a estrutura

R-0-(-CH2CH20-)x-H

em que R- é um grupo alifático, um grupo aromático, um grupo aromático substituído por alifático, um grupo alifático substituído por aromático, ou uma mistura dos mesmos; e χ é de 5 a 200. De preferência, R- é alquila ou é benzeno substituído por alquila. Quando R- é benzeno substituído por alquila, R- tem a estrutura R1-R2-, onde R1 é um grupo alquila linear e R2 é um anel aromático. Um co-tensoativo preferido, no qual R é benzeno substituído por alquila, é octilfenol etoxilato. Quando R- é um grupo alquila, R- poderá ser ligado no átomo de oxigênio no carbono final ou em outro carbono. Um co-tensoativo preferido no qual R é um grupo alquila é o lauril álcool etoxilato. São adequadas misturas de co-tensoativos adequados.

A quantidade de co-tensoativo pode ser caracterizada pelo peso de sólidos do co-tensoativo, comparado com o peso da mistura de monômeros. Para 100 partes em peso de mistura de monômero, a quantidade preferida de co-tensoativo é 0,1 partes ou mais; mais de preferência, 0,2 partes ou mais; mais de preferência, 0,5 partes ou mais; e mais de preferência, 1 parte ou mais. Independentemente, a quantidade de co-tensoativo, de preferência, é 10 partes ou menos, mais de preferência, 8 partes ou menos; mais de preferência, 5 partes ou menos.

Na prática da presente invenção, pelo menos um agente de intumescimento e pelo menos um co-tensoativo são misturados com a dispersão polimérica aquosa, e o resultado é chamado aqui de "mistura preliminar".

A mistura preliminar contém pouca ou nenhuma quantidade de cátion metálico polivalente. Conforme usado aqui, "pouca ou nenhuma quantidade" de um cátion metálico polivalente (ou mistura de cátions metálicos polivalentes) significa que a relação entre os equivalentes daquele cátion metálico polivalente (ou o total de equivalentes de cátions metálicos polivalentes naquela mistura) é zero ou, se não é zero, está entre zero a 0,1. De preferência, a relação entre os equivalentes do cátion metálico polivalente na mistura preliminar e os equivalentes dos grupos funcionais de ácido carboxílico na mistura preliminar é zero ou está entre zero e 0,03; mais de preferência, zero ou de zero a 0,01.

A mistura preliminar poderá ser preparada por qualquer método. De preferência, a dispersão polimérica aquosa é preparada e mantida em um pH menor do que 7, e a mistura preliminar é feita enquanto o pH permanece abaixo de 7. De preferência, a dispersão polimérica aquosa é colocada em uma temperatura na faixa de 18°C a 60°C, e a mistura preliminar é preparada enquanto a temperatura permanece naquela faixa; mais de preferência, a faixa de temperatura é de 18°C a 50°C.

De preferência, parte ou todo o agente de intumescimento é misturado com água e com parte ou todo o co-tensoativo, para formar uma emulsão aquosa, e então a emulsão aquosa é adicionada na dispersão polimérica aquosa. De preferência, a adição daquela emulsão aquosa na dispersão polimérica aquosa é executada de forma contínua durante um período de tempo tão curto quanto 10 minutos ou tão longo quanto lh. De preferência, após ser feita a mistura preliminar, não são adicionados quaisquer ingredientes adicionais na mesma durante um período de tempo de 20 minutos ou mais longo.

Na prática da presente invenção, após a formação da mistura preliminar, a mistura preliminar é misturada com pelo menos cátions de cálcio e cátions de magnésio para formar uma mistura subseqüente. A composição da presente invenção contém aquela mistura subseqüente e, opcionalmente, outros ingredientes. São preferidos os cátions de cálcio.

Conforme usado aqui, a frase "equivalentes de cátions de cálcio e cátions de magnésio" significa a soma dos equivalentes de cátions de cálcio mais a soma dos equivalentes de cátions de magnésio, se a composição contém somente íons de cálcio, somente cátions de magnésio, ou uma mistura de cátions de cálcio com cátions de magnésio.

Nas composições da presente invenção, a relação entre os equivalentes de cátions de cálcio e cátions de magnésio presentes na composição e os equivalentes dos grupos carboxilatos (incluindo tanto os grupos de carboxilatos aniônicos como os grupos the carboxilatos neutros) é 0,4 ou maior. De preferência, aquela relação é 0,5 ou maior. Independentemente, de preferência, aquela relação é 1,2 ou menor; ou 1,0 ou menor; ou 0,9 ou menor.

De preferência, a composição da presente invenção contém pouca ou nenhuma quantidade (conforme definido aqui acima) de cátions de zinco. De preferência, a composição da presente invenção contém pouca ou nenhuma quantidade de qualquer cátion metálico polivalente além do cálcio e o magnésio utilizados na presente invenção. De preferência, a relação entre os equivalentes de cátions de zinco na composição da presente invenção e os equivalentes de grupos de ácido carboxílico na composição da presente invenção é zero ou está entre 0 a 0,03; de preferência, aquela relação é zero ou está entre 0 e 0,01. De preferência, a relação entre os equivalentes de cátions polivalentes além do cálcio e do magnésio na composição da presente invenção e os equivalentes de grupos de ácido carboxílicos na composição da presente invenção é zero ou está entre 0 a 0,03; de preferência, aquela relação é zero ou está entre 0 a 0,01.

As quantidades de cátions de zinco e as quantidades de cátions metálicos polivalentes além do cálcio e do magnésio que são citados aqui acima como preferidos na composição da presente invenção, também são preferidos em cada ponto durante a operação do método da presente invenção, do término da etapa (a) até o término do método da presente invenção.

Em algumas realizações, a composição da presente invenção também inclui um ou mais sais básicos de um metal alcalino. Os sais básicos de metais alcalinos incluem, por exemplo, hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, carbonato de sódio, carbonato de potássio, e misturas dos mesmos. Em algumas das realizações nas quais é utilizado um ou mais sal básico de um metal alcalino, a relação molar entre o cátion de metal polivalente e o metal alcalino na composição é 0,1 a 10. Em algumas realizações, estão presentes pequenas quantidades de metal alcalino na composição; nessas realizações, a relação molar entre o metal alcalino e o cátion de metal polivalente na composição é 0,02 ou menos; ou 0,01 ou menos; ou 0,005 ou menos. Em algumas realizações, não é utilizado nenhum sal básico de metal alcalino.

Embora a invenção não seja limitada a qualquer mecanismo ou teoria específica, considera-se que os cátions metálicos polivalentes e os grupos funcionais de ácido carboxílico sejam capazes de interagirem de uma forma que produz o efeito de reticulação do polímero. O efeito de reticulação pode, por exemplo, produzir uma ou mais propriedades desejáveis na camada seca da composição, como por exemplo, dureza, durabilidade, outras propriedades úteis, ou uma combinação das mesmas.

As composições da presente invenção são úteis para vários fins. Por exemplo, uma composição da presente invenção poderá ainda ser misturada com um ou mais auxiliares, e a composição resultante poderá ser adequada para uso como um revestimento e é conhecida como o material de revestimento. De preferência, um material de revestimento que contém uma composição da presente invenção, além de outros ingredientes, é adequada para o revestimento de um piso. Esse material de revestimento é conhecido aqui como um "polidor de piso". Os polidores de piso contêm um ou mais auxiliares; auxiliares comuns em polidores de piso incluem, por exemplo, emulsões de cera, resinas solúveis alcalinas, agentes umidificantes, agentes emulsificantes, agentes dispersantes, eliminadores de espuma, agentes de nivelamento e misturas dos mesmos.

E útil distinguir-se a composição da presente invenção de um polidor de piso. Enquanto a composição da presente invenção é útil como um ingrediente em um polidor de piso, a composição da presente invenção, de preferência, ela própria não é útil como um polidor de piso. De preferência, a composição da presente invenção tem uma MFT de 40°C ou maior; mais de preferência,50°C ou maior. Independentemente, de preferência, a composição da presente invenção tem uma MFT de 100°C ou menor; mais de preferência, 95°C ou menor. Independentemente, de preferência, a composição da presente invenção não contém nenhuma cera ou contém cera na quantidade de 1% ou menos, em peso da cera sólida, com base no peso dos sólidos poliméricos. Mais de preferência, a composição da presente invenção não contém nenhuma cera.

Independentemente, de preferência, a composição da presente invenção não contém nenhum agente de nivelamento de fosfato ou contém um agente de nivelamento de fosfato na quantidade de 1% ou menos, em peso de agente de nivelamento de fosfato sólido, com base no peso dos sólidos poliméricos. Mais de preferência, a composição da presente invenção não contém nenhum agente de nivelamento de fosfato. Mais de preferência, a composição da presente invenção não contém nenhum agente de nivelamento.

A composição da presente invenção, de preferência, não contém quaisquer auxiliares de polimento de piso discutidos aqui acima, além dos materiais citados especificamente aqui acima como sendo incluídos na composição, e os materiais usados para a execução da polimerização do polímero.

EXEMPLOS

Abreviaturas:

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Tx = Ester álcool TEXANOL®, 1,3-pentanodiol, 2,2,4-trimetil-, monoisobutirato, (da Eastman Chemical)

Sl = Tensoativo LA-23 Lipocol®, lauril álcool etoxilado (23 mols de óxido de etileno) da Thornley Co.

S2 = Tensoativo TDA-40 Thorcowet®, isotridecil álcool Cl3 com 40 mols de óxido de etileno, da Thornley Co.

Exemplo 1: Preparação de polímeros de látex

As seguintes misturas de monômeros foram utilizadas para a produção do polímero, utilizando-se técnicas standard de polimerização em emulsão aquosa. O resultado de cada polimerização é uma dispersão de partículas poliméricas em água, com um pH menor do que 7. Tabela 1

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Exemplo 2: Preparação da mistura preliminar:

A dispersão das partículas poliméricas foi misturada com o agente de intumescimento e o co-tensoativo como se segue. O co-tensoativo e o agente de intumescimento foram combinados através de sacudidas ou de agitação até ser formada uma emulsão aquosa. Nos casos em que não foi utilizado o agente de intumescimento, o co-tensoativo foi diluído com a água de forma que os sólidos representaram 22 - 24%. No caso em que não foi usado o co-tensoativo, o agente de intumescimento foi adicionado sem diluição adicional. Em todos os casos, no final da polimerização, a dispersão polimérica aquosa estava a 50°C. A dispersão polimérica aquosa foi resfriada até 39°C e a mistura preliminar foi então gradualmente adicionada com vazão constante durante 30 minutos e então mantida durante 20 minutos.

Exemplo 3: Preparação da mistura subseqüente:

Foram adicionados cátions de Ca ou Mg como se segue. A dispersão resultante das partículas poliméricas foi neutralizada com amônia aquosa até um pH de 7,5 - 8,0 durante um período de 20 minutos a 39°C. O polímero foi então mantido durante mais 20 minutos antes da adição de cálcio ou magnésio. Foi preparada uma suspensão a 30% de hidróxido de cálcio ou de óxido de magnésio com a adição de 2% de dispersante. A suspensão foi então lentamente adicionada no polímero durante 30 - 60 minutos a 39°C e então mantida na temperatura por mais de 60 minutos. Exemplo 4: Misturas de exemplo e avaliação das mesmas:

Usando-se os métodos descritos nos exemplos 1, 2 e 3, foram preparadas e avaliadas as seguintes misturas de exemplo.

O polímero resultante do exemplo 3 foi então resfriado até a temperatura ambiente (20°C a 25°C) e uma porção de cada mistura foi passada através de uma peneira com 100 mesh (tamanho da abertura de 150 micrômetros). A quantidade de material retido na peneira foi secada e medida e registrada como ppm (partes por milhão em peso, com base no peso úmido da composição adicionada através da peneira). O líquido que passou através da peneira de 100 mesh foi então passado através de uma peneira com tamanho de 325 mesh (tamanho da abertura de 45 micrômetros), e o material retido na peneira foi outra vez secado e medido. O material retido na peneira é conhecido aqui como "Gel".

Cada mistura foi deixada em repouso na temperatura ambiente (20°C a 25°C) durante um mínimo de 7 dias. As misturas foram então avaliadas visualmente em relação a quantidade de precipitado:

O precipitado foi avaliado como sendo "neg" (negligível), "mod" (moderado), "m/h" (moderado a pesado), ou "hvy" (pesado).

As amostras com "C" no número do exemplo são exemplos comparativos. Os resultados foram como se segue:

Tabela 2

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Nota 1: relacao enbtre os equivalentes dos cations e os equivalentes dos grupos de acido carboxilico.

Nota 2: foi utilizado todo o agente de intumescimento a 4% em peso, com base no peso da mistura de monômeros.

Nota 3: em peso de co-tensoativo sólido, com base no peso da mistura de monômeros.

Os exemplos da invenção, todos tinham um precipitado aceitável e gel. Os exemplos comparativos, todos tinham um precipitado inaceitável, e alguns exemplos comparativos também tinham gel inaceitável.

Claims

1. Método para formar uma composição aquosa, caracterizado pelo fato de compreender: (a) primeiramente, a formação pelo menos de uma dispersão polimérica aquosa através de um processo compreendendo a polimerização de uma mistura de monômeros composta por 5 -50% em peso, com base no peso da referida mistura de monômeros, de um ou mais monômeros funcionais de ácido carboxílico; b) em segundo lugar, a adição na referida dispersão polimérica aquosa, dos ingredientes compreendendo: (i) 1 a 10 partes em peso, pelo menos de um agente de intumescimento, com base em 100 partes em peso da referida mistura de monômeros; e (ii) um ou mais tensoativos não iônicos, tensoativos aniônicos, ou mistura dos mesmos; e (c) em terceiro lugar, a adição de cátions de cálcio ou cátions de magnésio ou uma mistura dos mesmos na referida dispersão polimérica aquosa; em que, após o término da referida etapa (b) e antes do início da referida etapa (c), a relação entre os equivalentes de todos os cátions metálicos polivalentes na referida mistura preliminar e os equivalentes dos grupos funcionais de ácido carboxílicos na referida mistura preliminar é zero ou está entre 0 a 0,1; em que, após o término da referida etapa (c), a relação entre os equivalentes de íons de cálcio e os íons de magnésio na referida composição, e os equivalentes dos grupos funcionais de ácido carboxílicos na referida composição, é 0,4 ou mais; e em que após o término da referida etapa (c), a relação entre os equivalentes de todos os cátions metálicos polivalentes diferentes de cálcio e magnésio e os equivalentes dos grupos funcionais de ácido carboxílico na referida composição é zero ou está entre 0 a 0,1.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da referida mistura de monômeros ser constituída por 7 - 18% em peso, com base no peso da referida mistura de monômeros, de um ou mais monômeros funcionais de ácido carboxílico.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da referida relação entre os equivalentes de íons de cálcio e de íons de magnésio na referida composição e os equivalentes de grupos funcionais de ácido carboxílico na referida composição é 0,55 ou mais.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do referido agente de intumescimento ser constituído pelo menos por um composto selecionado do grupo que consiste de plastificantes e coalescentes.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do pH da referida dispersão polimérica aquosa ser menor do que 7 no final da referida etapa (a), em que o pH permanece menor do que 7 durante a referida etapa (b), e onde o pH é elevado para um valor acima de 7 antes da execução da referida etapa (c).

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da temperatura da referida dispersão polimérica aquosa ser 60°C ou menor durante a referida etapa (b).

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da referida etapa (b) ser executada por um processo constituído pela adição de uma emulsão aquosa do referido agente de intumescimento e do referido tensoativo não iônico na referida dispersão polimérica aquosa.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato da referida adição da referida emulsão aquosa do referido agente de intumescimento e do referido tensoativo não iônico na referida dispersão polimérica aquosa ser executada de uma forma constante de adição ao longo de um período de 10 a 60 minutos.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da quantidade de sólidos poliméricos na referida composição ser 30% a - 45% em peso, com base no peso total da referida composição.

10. Composição aquosa, caracterizada pelo fato de ser formada através do método como definido na reivindicação 1.