ES2202168T3 - Composiciones de resinas resistentes a la intemperie. - Google Patents

Composiciones de resinas resistentes a la intemperie.

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ES2202168T3 ES00959836T ES00959836T ES2202168T3 ES 2202168 T3 ES2202168 T3 ES 2202168T3 ES 00959836 T ES00959836 T ES 00959836T ES 00959836 T ES00959836 T ES 00959836T ES 2202168 T3 ES2202168 T3 ES 2202168T3
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Abstract

Una composición resinosa que comprende: (A) un polímero de arilato que es un isoftalato/tereftalato de 1, 3-hidroxibenceno que comprende unidades estructurales de fórmula opcionalmente en combinación con unidades estructurales de fórmula en las que cada R1 es un sustituyente, R2 es un radical alifático, alicíclico o alifático-alicíclico mixto C3-20 divalente y p es 0-3; y (B) al menos un colorante que experimenta degradación química tras la exposición a radiación ultravioleta en el intervalo de longitud de onda de 300-400 nm.

Description

Composiciones de resinas resistentes a la intemperie.
Antecedentes de la invención
Esta invención se refiere a la coloración de resinas sintéticas, y más particularmente a la provisión de resinas coloreadas resistentes a la intemperie.
Con la expansión constante de las áreas de uso de las resinas sintéticas, y especialmente de resinas termoplásticas, resulta de creciente interés producir composiciones resinosas que tengan muchos tipos de apariencia superficial, incluyendo la coloración. La coloración de las resinas puede conseguirse mediante el uso de colorantes o pigmentos. Una de las características de los pigmentos es su insolubilidad en la fase resina, que puede conducir a consecuencias adversas, incluyendo la pérdida de propiedades físicas y la pérdida de brillo de superficie. A menudo se prefiere, por lo tanto, emplear colorantes para la coloración, puesto que se disuelven en la resina formando una composición homogénea que retiene el brillo y las propiedades físicas ventajosas características de la resina pura.
Un factor de importancia en la coloración de resinas sintéticas es la resistencia a la intemperie. Muchos tintes y otros colorantes industriales experimentan fotodegradación tras la exposición a radiación de diversas longitudes de onda, a menudo en la región ultravioleta del espectro. Por tanto, los artículos resinosos que contienen dichos colorantes sufren una pérdida de color.
Resulta de creciente interés, por lo tanto, producir artículos resinosos de color sustancialmente estable. Resulta de interés adicional producir artículos que tengan un alto grado de resistencia a la intemperie y a los cambios de color causados por la misma.
Sumario de la invención
La presente invención se basa en el descubrimiento de que ciertos polímeros de arilato absorben radiación en la región del espectro ultravioleta que puede afectar adversamente a la coloración de muchos colorantes y otros colorantes para resinas. En particular, dichos polímeros de arilato absorben en la región de 300-400 nm. Por tanto, su presencia protege a los colorantes de la fotodegradación y mejora la estabilidad del color.
Es por tanto un aspecto de la invención composiciones resinosas que comprenden lo siguiente y cualquier producto de reacción de esto:
(A) un polímero de arilato que es un isoftalato/tereftalato de 1,3-dihidroxibenceno que comprende unidades estructurales de fórmula
1
opcionalmente en combinación con unidades estructurales de fórmula
2
en las que cada R^{1} es un sustituyente, R^{2} es un radical alifático, alicíclico o alifático-alicíclico mixto C_{3-20} divalente y p es 0-3; y
\newpage
(B) al menos un colorante que experimenta degradación química tras la exposición a radiación ultravioleta en el intervalo de longitud de onda de 300-400 nm.
Es otro aspecto de la invención composiciones resinosas que comprenden los componentes A y B como se han definido anteriormente, y (C) al menos una resina diferente del componente A, y cualquier producto de reacción de los mismos.
Descripción detallada. Realizaciones preferidas
Por razones de brevedad, los constituyentes de las composiciones de esta invención se definen como "componentes" independientemente de si tiene lugar en algún momento una reacción entre los citados constituyentes. Por tanto, las composiciones pueden incluir los citados componentes y cualquier producto de reacción de los mismos.
El componente A, el polímero de arilato, es un isoftalato/tereftalato de 1,3-dihidroxibenceno que comprende unidades estructurales de fórmula I. Puede contener también otros grupos ácidos, tales como los derivados de ácidos dicarboxílicos alifáticos tales como ácido succínico, ácido adípico o ácido ciclohexano-1,4-dicarboxílico, o de otros ácidos dicarboxílicos aromáticos tales como ácido 2,6-naftalenodicarboxílico, preferiblemente en cantidades no mayores de aproximadamente un 30% en moles. Lo más preferiblemente, sin embargo, el polímero base está constituido por unidades de fórmula I, opcionalmente en combinación con unidades de fórmula II.
Las unidades de fórmula I contienen un resto resorcinol o resorcinol sustituido en el que cualquier grupo R^{1} es halo o alquilo C_{1-12} o una mezcla de los mismos, y p tiene el valor de 0-3. Preferiblemente, los grupos R^{1} son grupos alquilo C_{1-4} primarios o secundarios, concretamente metilo, etilo, propilo o butilo, siendo metilo el más preferido. Los restos más preferidos son restos resorcinol en los que p es cero, aunque los restos en los que p es 1 son también excelentes con respecto a la invención. Los citados restos resorcinol están unidos frecuentemente a restos isoftalato y/o tereftalato.
Los citados restos 1,3-dihidroxibenceno están unidos a restos ácido dicarboxílico aromáticos que pueden ser monocíclicos, por ejemplo isoftalato o tereftalato, o policíclicos, por ejemplo naftalenodicarboxilato. Preferiblemente, los restos ácido dicarboxílico aromático son isoftalato y/o tereftalato. Puede estar presente uno o ambos de los citados restos. Para la mayor parte, están presentes ambos en una relación molar de isoftalato a tereftalato en el intervalo de aproximadamente 0,25-4,0:1, preferiblemente de aproximadamente 0,4-2,5:1, más preferiblemente de aproximadamente 0,67-1,5:1, y lo más preferiblemente de aproximadamente 0,9-1,1:1.
En las unidades de bloque blando opcionales de la fórmula II, están presentes de nuevo restos resorcinol o resorcinol sustituido en combinación formadora de éster con R^{2}, que es un radical alifático, alicíclico o alifático-alicíclico mixto C_{3-20} divalente. Preferiblemente, R^{2} es una cadena alquileno lineal C_{3-20}, alquileno ramificado C_{3-12} o un grupo ciclo- o bicicloalquileno C_{4-12}. Más preferiblemente, R^{2} es una cadena alifática y especialmente alifática C_{8-12} lineal.
Se encuentra habitualmente que los polímeros de arilato más fácilmente preparados, especialmente mediante procedimientos interfaciales, están constituidos por unidades de fórmula II y especialmente combinaciones de unidades de isoftalato y tereftalato de resorcinol en una relación molar en el intervalo de aproximadamente 0,25-4,0:1, preferiblemente de aproximadamente 0,4-2,5:1, más preferiblemente de aproximadamente 0,67-1,5:1, y lo más preferiblemente de aproximadamente 0,9-1,1:1. Cuando es ese el caso, la presencia de unidades de bloque blando de fórmula II es habitualmente innecesaria. Si la relación de unidades de fórmula II está fuera de este intervalo, y especialmente cuando son exclusivamente iso- o tereftalato, la presencia de unidades de bloque blando puede preferirse para facilitar la preparación interfacial. Un polímero de arilato particularmente preferido que contiene unidades de bloque blando es el constituido por isoftalato de resorcinol y sebacato de resorcinol en una relación molar entre 8,5:1,5 y 9,5:0,5.
Los polímeros de arilato útiles como polímero base pueden prepararse mediante reacciones de esterificación convencionales que pueden realizarse de forma interfacial, en solución, en condiciones de estado fundido o estado sólido, todas las cuales son conocidas en la técnica. Las condiciones de preparación interfacial típica se describen en la solicitud de patente en tramitación junto con la presente nº de serie 09/030.076, cuya descripción se incorpora como referencia a la presente memoria.
Son también útiles como polímero base los copoliestercarbonatos de bloque descritos y reivindicados en la solicitud de patente en tramitación de propiedad común junto con la presente nº de serie 09/181.902, cuya descripción se incorpora también como referencia a la presente memoria. Incluyen copolímeros de bloque que comprenden restos de fórmula
3
en la que R^{1} y p son como se han definido anteriormente, cada R^{3} es independientemente un radical orgánico divalente, m es al menos aproximadamente 10 y n es al menos aproximadamente 4. Pueden estar también presentes restos de bloque blando correspondientes a la fórmula II. Los restos más preferidos son de nuevo restos resorcinol en los que p es cero.
En los bloques carbonato orgánico, cada R^{3} es independientemente un radical orgánico divalente. Preferiblemente, dicho radical comprende al menos un hidrocarburo aromático sustituido con dihidroxi, y al menos aproximadamente un 60% del número total de grupos R^{3} en el polímero son radicales orgánicos aromáticos, y el resto de estos son radicales alifáticos, alicíclicos o aromáticos. Los radicales R^{3} adecuados incluyen m-fenileno, p-fenileno, 4,4'-bifenileno, 4,4'-bi-(3,5-dimetil)fenileno, 2,2-bis-(4-fenilen)propano, 6,6'-(3,3,3',3'-tetrametil-1,1'-espirobi[1H-indano]) y radicales similares tales como aquellos que corresponden a los hidrocarburos aromáticos sustituidos con dihidroxi descritos con nombre o fórmula (genérica o específica) en la patente de EE.UU. 4.217.438, que se incorpora a la presente memoria como referencia. Un radical orgánico divalente particularmente preferido es el 2,2-bis-(p-fenilen)isopropilideno, y el hidrocarburo aromático sustituido con dihidroxi correspondiente a éste es conocido habitualmente como bisfenol A.
Dichos poliarilatos pueden experimentar una transposición de Fries para formar restos hidroxibenzofenona. Una de las propiedades de dichos restos es su capacidad de absorber radiación ultravioleta en la región de 300-400 nm, y particularmente en la región de 380-390 nm. Por tanto, se ha encontrado que proporcionan protección frente a la fotodegradación para colorantes que absorben también en esta región.
Son conocidos en la técnica una serie de dichos colorantes, y el componente B de las composiciones de la invención comprende cualquiera de dichos colorantes solo o en combinación. Incluyen colorantes de ftalocianina, antraquinona, perinona, azoicos, quinoftalona y metina. Son ilustraciones:
FILESTER BLUE GN: una ftalocianina de cobre (alquilamino)sulfonada.
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Debe observarse que son conocidos otros colorantes por ser sensibles a longitudes de onda en otras regiones del espectro, y su rendimiento y estabilidad pueden no potenciarse en combinación con un componente A que comprende polímeros de arilato. Son ejemplos de dichos colorantes, cuyo uso no es considerado parte de la invención y cuyas identidades resultarán evidentes para los expertos en la técnica o pueden determinarse mediante experimentación sencilla, diversos derivados azules y verdes de 1,4-diaminoantraquinona que son sensibles a longitudes de onda en el intervalo de aproximadamente 425-600 nm.
Una ventaja significativa de las composiciones de la invención que comprenden los componentes A y B, en adelante en la presente memoria a veces "composiciones de 2 componentes", es el hecho de que pueden mezclarse con otras resinas para formar composiciones que comprenden los componentes A, B y C, en adelante en la presente memoria a veces "composiciones de 3 componentes". Las citadas composiciones de 3 componentes son coloreadas en sí mismas y se espera que tengan una estabilidad de color mejorada en comparación con mezclas simples de los componentes B y C.
Las resinas adecuadas para uso como componente C son virtualmente de cualquier estructura molecular e incluyen resinas naturales y sintéticas, termoendurecibles o termoendurecidas y termoplásticas. Pueden utilizarse también mezclas de cualquiera de dichas resinas.
Las resinas naturales incluyen resinas celulósicas y caucho. De las resinas sintéticas, que a menudo se prefieren, las resinas termoendurecidas y termoendurecibles incluyen las derivadas de compuestos epoxi, ésteres de cianato, poliésteres insaturados, ftalatos de dialilo, acrílicos, alquidos, fenol-formaldehído (incluyendo novolacas y resoles), melamina-formaldehído, urea-formaldehído, bismaleimidas, resinas PMR, benzociclobutanos, hidrometilfuranos e isocianatos.
Las resinas termoplásticas incluyen polímeros de adición y condensación. Los polímeros de condensación se ejemplifican por poliésteres, poliamidas, polietersulfonas, polietercetonas, polifenilenéteres, polifenilensulfuros, poliimidas y poliuretanos.
Los polímeros de adición ilustrativos incluyen homopolímeros y copolímeros de los siguientes:
Ésteres de alcoholes insaturados, tales como alcoholes alílico y vinílico y butenodiol, con ácidos saturados tales como acético, propiónico, butírico, valérico, caproico y esteárico; con ácidos insaturados tales como acrílico y metacrílico, con ácidos polibásicos tales como oxálico, succínico y adípico; con ácidos polibásicos insaturados tales como maleico y fumárico; y con ácidos aromáticos, por ejemplo ácidos benzoico, ftálico y tereftálico.
Ésteres de alcoholes saturados tales como alcoholes metílico, etílico, propílico, isopropílico, butílico, isobutílico, sec-butílico, terc-butílico, 2-etilhexílico y ciclohexílico, etilenglicol y dietilenglicol, con ácidos monobásicos y polibásicos alifáticos insaturados, cuyos ejemplos se mostraron anteriormente.
Compuestos de vinilo cíclicos, incluyendo estireno, metilestirenos, divinilbenceno, vinilpiridinas y N-vinilpirroli-
dinona.
Éteres insaturados tales como metilviniléter.
Cetonas insaturadas, por ejemplo metilvinilcetona y etilvinilcetona.
Amidas insaturadas, por ejemplo acrilamida, metacrilamida, N-metilacrilamida, diacetonacrilamida y ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico y sales de las mismas.
Hidrocarburos alifáticos insaturados, por ejemplo, etileno, propileno, isobuteno, butadieno, isopreno, 2-clorobutadieno y \alpha-olefinas en general.
Haluros de vinilo, por ejemplo fluoruro de vinilo, fluoruro de vinilideno, cloruro de vinilo y cloruro de vinilideno.
Ácidos insaturados, cuyos ejemplos se han mostrado anteriormente.
Anhídridos de ácidos insaturados, por ejemplo anhídrido maleico.
Nitrilos insaturados, por ejemplo acrilonitrilo y metacrilonitrilo.
Los polímeros de adición preferidos incluyen homopolímeros y copolímeros, especialmente homopolímeros de compuestos alquenilaromáticos, tales como poliestireno, incluyendo poliestireno sindiotáctico, y copolímeros de compuestos alquenilaromáticos con nitrilos etilénicamente insaturados, tales como acrilonitrilo y metacrilonitrilo; dienos, tales como butadieno e isopreno; y/o monómeros acrílicos, tales como acrilato de etilo. Estos últimos copolímeros incluyen copolímeros ABS (acrilonitrilo-butadieno-estireno) y ASA (acrilonitrilo-estireno-acrilato de alquilo).
Los polímeros preferidos para uso en muchas condiciones como componente C son policarbonatos (en adelante designados algunas veces como "PC"), poliésteres, polieterimidas, polifenilenéteres y polímeros de adición. Se describen mezclas relacionadas en la solicitud de patente en tramitación de propiedad común junto con la presente nº de serie 09/152.877, cuya descripción se incorpora como referencia a la presente memoria.
Los policarbonatos en las composiciones de 3 componentes son lo más preferiblemente homo- y copolicarbonatos de bisfenol A. Los poliésteres se ilustran por poli(carboxilatos de alquileno), especialmente poli(tereftalato de etileno) (en adelante designado a veces "PET"), pol (tereftalato de 1,4-butileno) (en adelante designado a veces "PBT"), poli(tereftalato de trimetileno), poli(naftalato de etileno), poli(naftalato de butileno), poli(tereftalato de ciclohexanodimetanol), poli(ciclohexanodimetanol-co-tereftalato de etileno) y poli (1,4-ciclohexanodicarboxilato de 1,4-ciclohexanodimetilo), y especialmente poli(arenodioatos de alquileno), prefiriéndose PET y PBT.
También pueden utilizarse copoliéstercarbonatos. Comprenden, además de las unidades de carbonato orgánico, unidades éster tales como isoftalato y/o tereftalato. Los copoliestercarbonatos que encuentran uso en la presente invención y los procedimientos para su preparación son bien conocidos en la técnica como se describen, por ejemplo, en las patentes de EE.UU. 3.030.331. 3.169.121, 3.207.814, 4.194.038, 4.156.069, 4.238.596, 4.238.597, 4.487.896 y 4.506.065.
Las mezclas de polímeros base adecuados pueden comprender mezclas miscibles, inmiscibles y compatibilizadas incluyendo, pero sin limitación, PC/ABS, PC/ASA, PC/PBT, PC/PET, PC/polieterimida, poliéster/polieterimida, polifenilenéter/poliestireno, polifenilenéter/poliamida y polifenilenéter/poliéster.
Las composiciones de 2 y 3 componentes de la invención pueden prepararse mediante operaciones convencionales tales como mezcla en disolvente y mezcla en estado fundido. Un procedimiento particularmente preferido es la mezcla en estado fundido tal como mediante extrusión. Las mezclas pueden contener adicionalmente aditivos reconocidos en la técnica, incluyendo modificadores de impacto, apantallador de UV, retardadores de inflamación, cargas, estabilizantes, auxiliares de flujo, inhibidores del intercambio éster y agentes de liberación de moldeo. Se pretende que las composiciones de mezcla incluyan las mezclas físicas simples y cualquier producto de reacción de las mismas, como se ilustra por ejemplo por los productos de transesterificación de poliéster-policarbonato.
La cantidad de componente B en las composiciones de la invención es típicamente una cantidad eficaz para conferir coloración a las mismas. Esto es lo más habitualmente una cantidad en el intervalo de 0,01-5,0% en peso basado en la resina total.
Las proporciones de resina en las composiciones de 3 componentes están sometidas a una amplia variación. En general, el componente A estará presente en una cantidad eficaz para conferir estabilidad al color. Puesto que la porción de superficie de un artículo resinoso recibe la cantidad mayoritaria de radiación, la presencia del componente A en la región superficial es lo más importante. Esto puede conseguirse preparando una mezcla simple de las resinas o fabricando un artículo multicapa con el componente A, en combinación con el componente B, constituyendo la capa de superficie. Las mezclas simples pueden contener, por ejemplo, aproximadamente 5-60% en peso del componente A basado en la resina total.
La invención se ilustra con los siguientes ejemplos:
Ejemplos 1-12
El polímero de arilato empleado fue un copoliestercarbonato de bloque que contenía un 50% en moles de unidades de bisfenol A y un 50% en moles de unidades de isoftalato/tereftalato de resorcinol (50% en moles de isoftalato). Se disolvieron muestras (2 g) de la resina con 10 miligramos (mg) de colorante en 8 mililitros (ml) de cloroformo. Se colaron películas utilizando una cuchilla rascadora de 0,0254 mm y se evaporó el disolvente proporcionando películas de resina con un espesor de 26-32 micrómetros.
\newpage
Las películas se dispusieron en un soporte deslizante y se expusieron en un medidor de intemperie (filtro B/B, 0,77 vatios por metro cuadrado [W/m^{2}] a una exposición total en el intervalo de 2.000-2.200 kilojulios (kJ). Se determinaron las relaciones de densidad óptica ("RDO") de las muestras expuestas y las correspondientes no expuestas a la intemperie y se compararon con los controles en los que el polímero era un bisfenol A disponible comercialmente y el disolvente era cloruro de metileno. Los resultados se dan en la tabla siguiente.
Ejemplo Colorante RDO de ejemplo RDO de control % de aumento
1 FILESTER BLUE GN 0,710 0,287 248
2 FILESTER RED TBG 0,702 0,391 180
3 DIARESIN RED K 0,772 0,395 195
4 COLORPLAST RED LB 0,813 0,563 144
5 MACROLEX VIOLET B 0,759 0,519 146
6 AMAPLAST YELLOW GHS 0,811 0,677 120
7 AMAPLAST ORANGE LFP 0,665 0,469 142
8 THERMOPLAST RED 454 0,673 0,453 149
9 MACROLEX VIOLET 3R 0,716 0,452 158
10 MACROLEX YELLOW G 0,183 0,064 287
11 MACROLEX YELLOW 3G 0,771 0,377 205
12 MACROLEX YELLOW 6G 0,398 0,131 304
El efecto del polímero de arilato sobre la estabilidad del color resulta evidente en la tabla.

Claims (10)

1. Una composición resinosa que comprende:
(A) un polímero de arilato que es un isoftalato/tereftalato de 1,3-hidroxibenceno que comprende unidades estructurales de fórmula
10
opcionalmente en combinación con unidades estructurales de fórmula
11
en las que cada R^{1} es un sustituyente, R^{2} es un radical alifático, alicíclico o alifático-alicíclico mixto C_{3-20} divalente y p es 0-3; y
(B) al menos un colorante que experimenta degradación química tras la exposición a radiación ultravioleta en el intervalo de longitud de onda de 300-400 nm.
2. La composición según la reivindicación 1, en la que el componente A está constituido por unidades estructurales de fórmula I y p es cero.
3. La composición según la reivindicación 1, en la que el componente A está constituido por unidades estructurales de fórmulas I y II, p es cero y R^{2} es un radical alifático C_{8-12} de cadena lineal.
4. La composición según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que las unidades estructurales de fórmula I son unidades de isoftalato/tereftalato mixtas.
5. La composición según la reivindicación 1, en la que el componente A es un copoliestercarbonato de bloque que comprende unidades estructurales de fórmula
12
en la que cada R^{1} es un sustituyente, cada R^{3} es independientemente un radical orgánico divalente, m es al menos 10, n es al menos 4 y p es 0-3.
6. La composición según la reivindicación 5, en la que p es cero y R^{3} es 2,2-bis(p-fenilen)isopropilideno.
7. La composición según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la cantidad de componente B está en el intervalo de 0,01-5,0% en peso basado en la resina total.
8. La composición según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el componente B se selecciona del grupo constituido por colorantes de ftalocianina, antraquinona, perinona, azoicosicos, quinoftalona y metina.
9. Una composición resinosa que comprende
(A) un polímero de arilato que es un isoftalato/tereftalato de 1,3-hidroxibenceno que comprende unidades estructurales de fórmula
13
opcionalmente en combinación con unidades estructurales de fórmula
14
en las que cada R^{1} es un sustituyente, R^{2} es un radical alifático, alicíclico o alifático-alicíclico mixto C_{3-20} divalente y p es 0-3; y
(B) al menos un colorante que experimenta degradación química tras la exposición a radiación ultravioleta en el intervalo de longitud de onda de 300-400 nm; y
(C) al menos una resina diferente del componente A.
10. Una composición resinosa que comprende
(A) un polímero de arilato que es una resina de isoftalato/tereftalato de resorcinol, y
(B) aproximadamente 0,01-5,0% en peso, basado en la resina total, de al menos un colorante que experimenta degradación química tras la exposición a radiación ultravioleta en el intervalo de longitud de onda de 300-400 nm, estando seleccionado dicho colorante del grupo constituido por colorantes de ftalocianina, antraquinona, perinona, azoicos, quinoftalona y metina.
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