ES2203419T3 - Dispersiones polimeras. - Google Patents
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Abstract
Dispersión polímera, que contiene i)en partículas polímeras dispersadas en un medio acuoso de unidades de monómeros etilénicamente insaturados, ii) un polielectrólito polímero hidrosoluble, que lleva a lo largo de una estructura polímera un gran número de grupos iónicos con un carácter de carga uniforme o grupos ionizables para este caso, y iii) un tensioactivo iónico, que lleva un grupo iónico con carácter de carga opuesto al polielectrólito polímero o un grupo ionizable para este caso.
Description
Dispersiones polímeras.
La presente invención se refiere a una dispersión
polímera, que contiene partículas polímeras dispersadas en un medio
acuoso de unidades de monómeros etilénicamente insaturados, a un
procedimiento para su obtención y a su empleo como aglutinante para
diversas finalidades.
Las dispersiones polímeras se estabilizan
generalmente por el empleo de tensioactivos iónicos, (véase R.J.
Hunter "The zeta potential in colloidal science", Academic
Press (1981) Londres). Los compuestos adecuados para ello son, por
ejemplo, alquilsulfatos, alquilsulfonatos y alquilfosfonatos así
como alquilarilsulfonatos. Los derivados etoxilados de esta clase
de substancias se emplean también a menudo. Además de los
tensioactivos se emplean también polímeros hidrosolubles,
denominados coloides protectores, como estabilizantes para las
dispersiones polímeras (véase, D.H. Napper "Polymeric
stabilization of colloidal dispersions", Academic Press (1983)
Londres). La WO-92/00335 describe el empleo de
polivinilalcohol para el estabilizado de dispersiones de
copolímeros de (met)acrilato, empleándose de un 1 hasta un 5%
en peso de coloide protector, referido a la cantidad monómera. Para
el aumento de la estabilidad del látex se agregan a las
dispersiones estabilizadas por polivinilalcohol cantidades
reducidas de tensioactivos iónicos o no iónicos. Se describen por la
DE-A-3111602 dispersiones
copolímeras de acrilato de estireno, que contienen de igual modo
polivinilalcohol como coloide protector.
Las dispersiones polímeras, que están
estabilizadas con empleo de tensioactivos o coloides protectores,
muestran un comportamiento de estabilidad característico. En el caso
de la dilución con agua mantiene su carácter coloidal, conduciendo,
por el contrario, el efecto de la fuerza de cizallado fuerte o
temperaturas elevadas a la coagulación. Los látices, que se
estabilizan con tensioactivos iónicos, son además inestables en el
caso de grandes fuerzas de iones, por ejemplo, después de la
adición de soluciones de electrolitos concentradas e inestables.
Para una serie de procedimientos se desean sin embargo dispersiones
polímeras, que muestran un comportamiento de estabilidad diferente.
Así seria conveniente en la obtención de materiales fibrosos, por
ejemplo, de fibras de madera, de vidrio, textiles o naturales, un
látex, que puede precipitarse mediante dilución sencilla con agua,
pero que muestra al mismo tiempo una estabilidad contra el
cizallado y al electrolito elevada. En el empleo de las
dispersiones polímeras tradicionales anteriormente descritas para la
aglutinación de los materiales citados tienen que emplearse
generalmente agentes de precipitación. La
EP-A-123234 describe el empleo de
látices de estireno estabilizados por aniones para la aglutinación
de cuerpos moldeados de fibras minerales con el empleo de, por
ejemplo, soluciones de sulfato de aluminio como agente de
precipitación. Por la EP-A-735061
se describen dispersiones polímeras estabilizadas por cationes, que
pueden emplearse con empleo de soluciones de bórax como agente de
precipitación para la aglutinación de materiales fibrosos.
El objeto de la presente invención consistía, por
consiguiente, en poner a disposición una dispersión polímera, que
puede coagularse mediante dilución sencilla con agua y que muestra
al mismo tiempo una estabilidad contra el cizallado y al
electrolito elevada.
Esta tarea se resolvió según la invención
mediante una dispersión polímera, que contiene en un medio acuoso
partículas polímeras dispersadas de unidades de monómeros
etilénicamente insaturados, un polielectrólito polímero
hidrosoluble, que lleva a lo largo de una estructura polímera un
gran número de grupos iónicos con un carácter de carga uniforme o
grupos ionizables para ello, y un tensioactivo iónico, que lleva un
grupo iónico con un carácter de carga opuesto con el polielectrólito
polímero o un grupo ionizable para ello.
Se entienden por "grupos iónicos con carácter
de carga uniforme" grupos, que llevan bien una o varias cargas
negativas o una o varias cargas positivas, pudiendo existir en una
molécula de los polielectrólitos tan solo grupos de un tipo de
carga respectiva. La denominación "grupos ionizables para dar
grupos iónicos" denomina grupos no cargados, que pueden
transformarse en solución acuosa, por ejemplo, mediante protonación
o deprotonización, en grupos iónicos. En lo siguiente denomina la
denominación "polielectrólito aniónico" un compuesto polímero,
que lleva grupos negativamente cargados y/o grupos ionizables para
dar grupos cargados de forma negativa. "Polielectrólito
catiónico" denomina un compuesto polímero, que lleva grupos
cargados de forma positiva y/o grupos ionizables para dar grupos
cargados de forma positiva. También denomina "tensioactivo
catiónico" una molécula tensioactiva, que lleva un grupo cargado
de forma positiva o un grupo ionizable para dar un grupo
positivamente cargado.
En las composiciones según la invención están
presentes, por consiguiente, bien polielectrólitos aniónicos en
combinación con tensioactivos catiónicos o polielectrólitos
catiónicos en composición con tensioactivos aniónicos. Las
composiciones según la invención pueden contener además
tensioactivos no iónicos, por ejemplo, en una cantidad de un 1
hasta un 50% en peso, preferentemente menos de un 30% en peso,
referido al tensioactivo iónico.
Las composiciones según la invención se obtienen
por polimerización de radicales de al menos un monómero
etilénicamente insaturado en presencia de electrolitos polímeros
hidrosolubles y del tensioactivo iónico. Por lo tanto se refiere la
invención también a un procedimiento para la obtención de una
dispersión polímera, en el cual se polimeriza por medio de
radicales en un medio acuoso al menos un monómero etilénicamente
insaturado en presencia de una combinación de un polielectrólito
polímero, que lleva a lo largo de su estructura polímera un gran
número de grupos iónicos con un carácter uniforme de carga o por
ello ionizables para ello, y de un tensioactivo iónico, que lleva
un grupo iónico con carácter de carga opuesto al polielectrólito
polímero o un grupo ionizable para ello.
Es conveniente llevar a cabo la polimerización
del monómero etilénicamente insaturado tanto en presencia del
polielectrólito polímero como también del tensioactivo cargado de
forma opuesta. Si se dispone el polielectrólito o el tensioactivo
iónico en la polimerización y se agrega un tensioactivo o bien un
polielectrólito cargado de forma opuesta después del final de la
polimerización, de este modo puede llegarse a la coagulación de la
polimerización.
La mezcla, constituida por el polielectrólito y
tensioactivo cargado de forma opuesta tiene que ser soluble en el
medio acuoso y no debe formar componentes insolubles en agua, como
coacervatos. Es preferente que el polielectrólito muestre un grado
de polimerización promedio en número de menos de 2000,
particularmente menos de 1000. El límite inferior del grado de
polimerización del polielectrólito se sitúa generalmente en 10,
preferentemente en 20.
El polielectrólito empleado según la invención
muestra bien un carácter de carga aniónico o catiónico. Como
polielectrólitos aniónicos se prefieren aquellos polímeros, que
están formadas de unidades de monómeros etilénicamente insaturados y
que contienen de un 20 hasta un 100% en peso, preferentemente de un
50 hasta un 100, particularmente preferente de un 80 hasta un 100%
en peso, referido a la totalidad de las unidades monómeras, de uno
o varios monómeros, que están escogidos entre
ácidos monocarboxílicos etilénicamente
insaturados con 3 a 10 átomos de carbono, sus sales de metal
alcalino y/o sales amónicas, por ejemplo, ácido acrílico, ácido
metacrílico, ácido dimetacrílico, ácido etilacríclico, ácido
alilacético o ácido vinilacético;
ácidos dicarboxílicos etilénicamente insaturados
con 4 a 8 átomos de carbono, sus semiésteres, anhídridos, sales de
metal alcalino y/o sales amónicas, por ejemplo, ácido maleico,
ácido fumárico, ácido itacónico, ácido mesacónico, ácido
metilenmalónico y ácido citracónico. Los polielectrólitos aniónicos
pueden obtenerse también partiendo de anhídridos de ácidos mono- y
dicarboxílicos etilénicamente insaturados, en caso dado, en mezcla
con los ácidos carboxílicos mencionados. Las funciones de anhídrido
se traspasan bajo las condiciones de polimerización, por ejemplo,
en la polimerización en solución o en polimerización en emulsión en
el medio acuosos, o en el transcurso de la polimerización mediante
reacción con un ácido o base en grupos ácido carboxílico. Los
anhídridos del ácido carboxílico etilénicamente insaturados y útiles
son particularmente anhídrido del ácido maleico, anhídrido del
ácido itacónico o anhídrido del ácido metilmalónico;
ácidos sulfónicos etilénicamente insaturados, por
ejemplo, ácido alilsulfónico, ácido estirenosulfónico, ácido
2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, ácido metalilsulfónico, ácido vinilsulfónico, éstere-3-éster sulfopropílicos del ácido acrílico o ésteres-3-sulfopropílico del ácido acrílico;
2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, ácido metalilsulfónico, ácido vinilsulfónico, éstere-3-éster sulfopropílicos del ácido acrílico o ésteres-3-sulfopropílico del ácido acrílico;
semiésteres del ácido sulfúrico etilénicamente
insaturados, como vinilsulfato;
ácidos fosfónicos etilénicamente insaturados, por
ejemplo, ácido vinilfosfónico, ácido alilfosfónico o ácido
acrilamidometilpropanofosfónico.
Hasta un 80% en peso, preferentemente hasta un
50% en peso y particularmente preferente hasta un 20% en peso de las
unidades monómeras del polielectrólito pueden consistir en uno o
varios monómeros no iónicos o bien no ionizables, que están
escogidos entre alquil- o hidroxialquilésteres con 1 a 20 átomos de
carbono de ácidos monocarboxílicos etilénicamente insaturados con 3
a 10 átomos de carbono o ácidos dicarboxílicos etilénicamente
insaturados con 4 a 8 átomos de carbono, por ejemplo, acrilato de
metilo, acrilato de etilo, acrilato de n-butilo,
metacrilato de metilo, acrilato de estearilo, éster dietílico del
ácido maleico, acrilato de hidroxietilo, acrilato de
hidroxipropilo, metacrilato de hidroxietilo; ésteres de ácidos
(met)acrílicos de alcoholes alcoxilados con 1 a 18 átomos de
carbono, que están transformados con 2 a 50 mol de óxido de
etileno, óxido de propileno, óxido de butileno o mezclas,
constituidas por los mismos; amidas, y amidas
N-substituidas de ácidos monocarboxílicos
monoetilénicamente insaturados con 3 a 10 átomos de carbono o ácidos
dicarboxílicos monoetilénicamente insaturados con 4 a 8 átomos de
carbono, por ejemplo, acrilamida, metacrilamida,
N-alquilacrilamidas o
N,N-dialquilacrilamidas con respectivamente 1 a 18
átomos de carbono en el grupo alquilo, como
N-metilacrilamida,
N,N-dimetilacrilamida, monometilhexilamida del
ácido maleico o ácido acrilamidoglicólico; acrilonitrilo y
metacrilonitrilo; ésteres vinílicos, por ejemplo, formiato de
vinilo, acetato de vinilo, vinilpropionato, pudiendo estar
presentes los mismos también total o parcialmente saponificados;
compuestos de N-vinilo, por ejemplo,
N-vinilpirrolidona,
N-vinilcaprolactama,
N-vinilformamida,
N-vinil-N-metilformamida,
1-vinilimidazol o
1-vinil-2-metilimidazol;
éteres vinílicos de alcoholes alcoxilados con 1 a 18 átomos de
carbono y éteres vinílicos de óxidos de polialquileno, como óxido
de polietileno, óxido de polipropileno u óxido de polibutileno;
olefinas y diolefinas lineales, ramificadas o cíclicas, por ejemplo,
eteno, propeno, buteno, butadieno, 1-penteno,
ciclopenteno, 1-hexeno, 1-hepteno,
estireno o sus derivados, como
\alpha-metilestireno, indeno, diciclopentadieno o
enlaces dobles reactivos que llevan olefinas elevadas, como
oligópropeno y poliisobuteno.
Los polielectrólitos aniónicos pueden emplearse
en forma ácida o en forma parcialmente neutralizada o completamente
neutralizada. Para la neutralización sirven bases, como hidróxidos
alcalinos o alcalinotérreos, como NaOH o KOH, amoniaco, aminas
alifáticas y aromáticas superiores y alcanolaminas.
Sirven además como polielectrólitos aniónicos
polisacáridos aniónicamente modificados, como carboximetilcelulosa
o sulfato de dextrano o bien sales de los mismos. Los
polielectrólitos aniónicos particularmente útiles son copolímeros,
formados por ácido maleico y ácido acrílico.
Entre los polielectrólitos catiónicos se
prefieren aquellos polímeros, que están formados por unidades de
monómeros etilénicamente insaturados y que contienen de un 20 hasta
un 100% en peso, preferentemente de un 50 hasta un 100% en peso y
particularmente preferente de un 80 hasta un 100% en peso, referido
a la totalidad de unidades monómeras, unidades de uno o varios
monómeros, que están escogidos entre monómeros etilénicamente
insaturados que llevan grupos amónicos cuaternarios o grupos amino
protonables. Se entienden por "grupos amónicos cuaternarios"
iones de amónicos, que llevan en el átomo de nitrógeno cuatro
restos diferentes de hidrógeno. Los "Grupos amino protonables"
denominan a aminas protonables o bien cuaternizables con 1 a 3
restos diferentes de hidrógeno en el átomo de nitrógeno.
Los monómeros etilénicamente insaturados que
llevan grupos amónicos cuaternarios pueden obtenerse por reacción de
los monómeros, que contienen grupos amino correspondientes con
agentes de cuaternización. Los agentes de cuaternización adecuados
son agentes de alquilación habituales, por ejemplo, dimetilsulfato,
dietilsulfato, cloruro de metilo, cloruro de etilo o cloruro de
bencilo. Los monómeros etilénicamente insaturados con grupos amino
protonables son, por ejemplo,
aminoalquil(met)acrilatos con 2 a 6 átomos de carbono
o heteroaromatos nitrogenados substituidos por vinilo o alquilo.
Como ejemplos pueden mencionarse hidrocloruro de
dimetilaminoetilacrilato, cloruro dialquildimetilamónico,
metosulfato de dimetilaminoetilacrilato, metocloruro de
dimetilaminopropilmetacrilamida, metosulfato de
dimetilaminopropilmetacrilamida, sales de vinilpiridinio o sales de
1-vinilimidazolio.
Hasta un 80% en peso, preferentemente hasta un
50% en peso y particularmente preferente hasta un 20% en peso de las
unidades monómeras del polielectrólito catiónico pueden consistir en
este caso en los monómeros no iónicos o bien no ionizables
anteriormente citados. Los polielectrólitos catiónicos pueden
emplearse, en cuanto lleven grupos amino protonables, en forma de
bases o en forma parcial- o completamente protonada. Para la
protonación sirven, por ejemplo, ácidos minerales, como ácido
clorhídrico, ácido sulfúrico o ácido nítrico.
La obtención de los polielectrólitos se lleva a
cabo de manera conveniente mediante polimerización iniciada por
medio de radicales, particularmente en polimerización de solución.
La realización de la polimerización y de los productos auxiliares
se describen a continuación en el contexto con la obtención de las
partículas polímeras dispersadas.
La composición según la invención contiene además
un tensioactivo, que lleva una carga opuesta al polielectrólito.
Los tensioactivos aniónicos adecuados son, por ejemplo,
alquilsulfatos, como los sulfatos de alcoholes
graso;
semiésteres del ácido sulfúrico de
alquilalcoholes etoxilados, como los poliglicolicolétersulfatos de
ácidos grasos;
semiésteres del ácido sulfúrico de alquilfenoles
etoxilados con 4 a 9 átomos de carbono;
alquilsulfonatos, como los sulfonatos de
parafina;
alquenilsulfonatos;
alquilarilsulfonatos, como
alquilbencenosulfonatos;
alquilglicerinétersulfonatos;
alquilfosfatos y dialquilfosfatos;
alquilarilfosfatos;
alquil-, alquenil- o alquilarilfosfonatos;
mono- y dialquilésteres del ácido
sulfosuccínico;
monoalquilbifeniléteres una o varias veces
núcleosulfonados;
metilcarboxilatos de alquilalcoholes etoxilados,
como los poliglicolétermetilcarboxilatos de alcoholes grasos;
ácidos carboxílicos con 6 a 22 átomos de
carbono.
En la anterior numeración significa alquilo o
bien alquenilo, en cuanto no se indique otra cosa, alquilo o bien
alquenilo con 6 a 22 átomos de carbono, preferentemente con 12 a 18
átomos de carbono. En cuanto se indican los compuestos etoxilados,
el grado de etoxilación ascenderá a 1 hasta 100, preferentemente a
20 hasta 50 unidades de EO.
Los tensioactivos aniónicos preferentes son
alquilsulfonatos o -sulfonatos etoxilados así como
alquilarilsulfatos o -sulfonatos etoxilados.
\newpage
Los tensioactivos aniónicos pueden presentarse en
forma de sales de metal alcalino, preferentemente de la sal sódica
o potásica, o en forma de sales amónicas, así como sales solubles
de bases orgánicas, como mono-, di- o trietanol- u otras aminas
substituidas, como trietilamina, piridina, piperidina o
morfolina.
Como tensioactivos catiónicos pueden emplearse
aquellos, que contienen grupos amónicos cuaternarios o grupos amino
protonables.
Los tensioactivos catiónicos preferentes son
sales amónicas cuaternarias o aminas o bien sus formas protonadas,
que comprenden respectivamente al menos una cadena de hidrocarburos
de al menos 6 átomos de carbono. La cadena de hidrocarburos puede
mostrar, por ejemplo, hasta 40 átomos de carbono. La misma puede
estar saturada o sencilla o múltiplemente insaturada.
Son preferentes las sales amónicas de la fórmula
general
en la
cual
R^{m} significa alquilo con 6 a 22 átomos de
carbono, alquenilo con 6 a 22 átomos de carbono, arilalquilo con 6
a 22 átomos de carbono o arilalquenilo con 6 a 22 átomos de
carbono, pudiendo mostrar el resto alquenilo de 1 a 3 enlaces
dobles,
R^{v}, R^{w}, R^{x}, R^{y} y R^{z}, que
pueden ser iguales o diferentes, significan
-(CHRCH_{2}-O-) _{n}H, en la cual significa R en
H o CH_{3} y n 1 a 25, o alquilo con 1 a 4 átomos de carbono o
cicloalquilo con 5 a 7 átomos de carbono, que esta substituido, en
caso dado, por uno o varios grupos hidroxilo, o muestran los
significados indicados para R^{m}, o R^{x} y R^{y} forman
conjuntamente con el átomo de nitrógeno, al que están enlazados, un
anillo aromático de 5 a 8 miembros,
R^{n} significa alquileno con 1 a 4 átomos de
carbono, preferentemente propileno,
X significa un anión, por ejemplo, halogenuro,
como Cl^{-} o Br^{-}, o sulfato, nitrato, metilsulfato,
etilsulfato; y,
p puede tener los valores 0 ó 1.
Arilo significa preferentemente fenilo.
Sirven, por ejemplo, cloruros o bromuros
alquiltrimetilamónicos con 8 a 18 átomos de carbono, cloruro
disebodimetilamónico o cloruro laurilbencildimetilamónico. Otros
ejemplos son tensioactivos catiónicos, que contienen grupos
piperidinio y tensioactivos catiónicos, que contienen grupos
piridinio, imidazolinio, oxazolinio o grupos pirimidino, por
ejemplo, cloruro N-laurilpiridinio.
Otras aminas preferentes son las de la fórmula
general
en la
cual
R^{m} tiene el significado anteriormente
indicado,
R^{a}, R^{b} y R^{c}, que pueden ser
iguales o diferentes, significan H,
-(CHRCH_{2}-O-) _{n}H, donde significa R en H o
CH_{3} y n 1 a 25 o alquilo con 1 a 4 átomos de carbono o
cicloalquilo con 5 a 7 átomos de carbono, que esta substituido, en
caso dado, por uno o varios grupos hidroxilo, o que muestran los
significados indicados para R^{m}, o R^{a} y R^{b} forman
conjuntamente con el átomo de nitrógeno, al que está enlazado, un
anillo saturado de 5 a 8 miembros, que puede mostrar, en caso dado,
de más heteroátomos, que están escogidos entre O, N y S,
R^{n} significa alquileno con 1 a 4 átomos de
carbono, preferentemente propileno, y
p puede tener los valores 0 ó 1.
A esto pertenecen mono- o dialquilaminas con 8 a
18 átomos de carbono, por ejemplo, grasa mono- o -dioleil, -coco o
sebo o mono- o dialquilaminas sintéticas con 8 a 18 átomos de
carbono. Sirven también derivados etoxilados o propoxilados de
estos compuestos. Los ejemplos de tales substancias son productos
mercantiles comercializados con la denominación NORAMOX y DINORAMOX
(firma ELF-ATOCHEM) así como LUTENSOL FA (firma BASF
AG). Las aminas pueden protonarse mediante ácidos minerales, como
ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácidos orgánicos
fuertes, como ácido cloracético, ácidos polímeros, por ejemplo,
ácido poliacrílico o sus copolímeros.
Las composiciones según la invención pueden
contener opcionalmente además un tensioactivo no iónico. Los
representantes adecuados de esta clase son, por ejemplo, aductos de
óxido de polialquileno, como copolímeros bloque de óxido de
etileno-óxido de propileno, ésteres de ácidos grasos de compuestos
polihidroxílicos, por ejemplo, éster sorbitanalquílico, éster
glicerinalquílico, alquilolamidoxetilatos de ácidos grasos así como
productos de adición de 3 a 40 mol, preferentemente de 4 a 20 mol,
de óxido de etileno en alcoholes grasos, alquilfenoles, ácidos
grasos, aminas grasas, amidas del ácido graso o amidas
alcanosulfonicas. Son también adecuados tensioactivos no iónicos
del tipo aminóxidos o de los sulfóxidos.
Se obtienen dispersiones polímeras
particularmente estables, si el tensioactivo iónico y - en cuanto
exista - el tensioactivo no iónico representan tensioactivos
etoxilados. El grado de etoxilación asciende preferentemente a 2
hasta 50. Detalladamente son preferentes alquil-, alquenil- o
alquilarilsulfonatos y -sulfatos etoxilados así como mono- o
dialquilaminas etoxiladas con 8 a 18 átomos de carbono.
Las composiciones según la invención contienen
partículas polímeras dispersadas en un medio acuoso, de unidades de
monómeros etilénicamente insaturados. Para su obtención pueden
emplearse todos los monómeros polimerizables por medio de
radicales. Generalmente esta formado el polímero por: de un 60 hasta
un 100% en peso, preferentemente de un 80 hasta un 100% en peso,
referido a la totalidad del peso de los monómeros, de un monómero
etilénicamente insaturado sin grupos funcionales (monómero
principal) y de un 0 hasta un 40% en peso, preferentemente de un 0
hasta un 20% en peso de al menos un monómero con grupos funcionales
(comonómero).
El monómero principal esta escogido
preferentemente entre ésteres de preferentemente ácidos mono- o
dicarboxílicos \alpha, \beta-monoetilénicamente
insaturados con 3 a 6 átomos de carbono, como ácido acrílico, ácido
maleico, ácido fumárico y ácido itacónico con alcanoles con 1 a 12
átomos de carbono, preferentemente 1 a 8 átomos de carbono y
particularmente de 1 a 5 átomos de carbono. Los ésteres de este tipo
son particularmente acrilato y metacrilato de metilo, de etilo, de
n-butilo, de iso-butilo, de butilo
terciario, de n-pentilo, de
iso-pentilo y de 2-etilhexilo;
compuestos vinilaromáticos como estireno,
\alpha-metilestireno,
o-cloroestireno o viniltoluenos; ésteres vinílicos
de ácidos mono- o dicarboxílicos con 1 a 18 átomos de carbono, como
acetato de vinilo, vinilpropionato,
vinil-n-butirato,
vinil-laurato y vinilestearato; butadieno, propeno
y eteno.
Los monómeros principales particularmente
preferentes son estireno, metacrilato de metilo, acrilato de
n-butilo, acrilato de etilo, acrilato de
2-etilhexilo, butadieno y acetato de vinilo.
Los comonómeros adecuados son particularmente:
ácidos mono- o dicarboxílicos
\alpha,\beta-insaturados así como sus sales o
anhídridos, como, por ejemplo, ácido acrílico, ácido metacrílico,
ácido maleico, anhídrido del ácido maleico y ácido itacónico,
1-olefinas lineales, 1-olefinas de
cadenas ramificadas o olefinas cíclicas, como, por ejemplo, buteno,
isobuteno, penteno, ciclopenteno, hexeno o ciclohexeno. Sirven
además oligóolefinas obtenidas con catálisis de metaloceno con
enlace doble dispuesto en los extremos, como, por ejemplo,
oligópropeno u oligóhexano; acrilonitrilo, metacrilonitrilo; éteres
vinílicos y alilalquílicos con 1 a 40 átomos de carbono en el resto
alquilo, pudiendo llevar el resto alquilo todavía más
substituyentes, como un grupo hidroxilo, un grupo amino o diamino o
uno o bien varios grupos alcoxilato, como, por ejemplo,
metilviniléter, etilviniléter, propilviniléter y
2-etilhexilviniléter; acrilamidas y acrilamidas
alquilsubstituidas, como, por ejemplo, acrilamida, metacrilamida,
N,N-dimetilacrilamida y
N-metilolmetacrilamida; monómeros, que contienen
grupos sulfónicos, como, por ejemplo, ácido alilsulfónico, ácido
estirensulfónico, ácido vinilsulfónico, ácido
2-acilamido-2-metilpropanosulfónico
o sus correspondientes sales alcalinas o amónicas; ésteres
hidroxialquílicos con 1 a 4 átomos de carbono de ácidos mono- o
dicarboxílicos con 3 a 6 átomos de carbono (véase antes),
particularmente del ácido acrílico, ácido metacrílico o ácido
maleico, o sus derivados alcoxilados con 2 a 50 mol de óxido de
etileno, óxido de propileno, óxido de butileno o mezclas de los
mismos o ésteres de alcoholes con 1 a 18 átomos de carbono
alcoxilados con 2 a 50 mol de óxido de etileno, óxido de propileno,
óxido de butileno o mezclas de los mismos con los ácidos
mencionados, como, por ejemplo, acrilato de hidroxietilo,
metacrilato de hidroxietilo, acrilato de hidroxipropilo o
metacrilato de metilpoliglicol; ácido vinilfosfónico, éster
dimetílico del ácido vinilfosfónico y también monómeros fosfóricos;
(met)acrilatos de alquilaminoalquilo o
(met)acrilamidas de alquilamino o sus productos de
cuaternización, como, por ejemplo,
2-(N,N-dimetilamino)-etilmetacrilato
o cloruro dimetacrilato de
2-(N,N,N-trimetilamonio)-etilo;
ésteres alílicos de ácidos monocarboxílicos con 1 a 30 átomos de
carbono; compuestos de N-vinilo, como
N-vinilformamida,
N-vinilpirrolidona,
N-vinilimidazol, N-vinilcarbazol o
N-vinilcaprolactama; cloruro dialildimetilamónico,
cloruro de vinilideno, cloruro de vinilo, acroleína, metacroleína;
monómeros que contienen grupos 1,3-diceto, como,
por ejemplo, (met)acrilato de acetoacetoxietilo o acrilamida
de diacetona, monómeros con grupos urea, como (met)acrilato
de ureidoetilo, ácido acrilamidodiglicólico, éter metílico de
metacrilamidoglicol; monómeros, que contienen grupos sililo, como,
por ejemplo, metacrilato de trimetoxisililpropilo; monómeros, que
contienen grupos glicidilo, como, por ejemplo, metacrilato de
glicidilo.
Los comonómeros particularmente preferentes son
ácido acrílico, ácido metacrílico, acrilonitrilo, acrilamida,
acrilato de hidroxietilo, metacrilato de hidroxietilo y metacrilato
de glicidilo.
Los polielectrólitos y el tensioactivo iónico se
emplean preferentemente en una proporción de peso a base de
producto sólido de 20:1 hasta 1:1, particularmente 10:1 hasta 2:1.
El grado de polimerización promedio en número del polielectrólito
asciende preferentemente < 2000, particularmente < 1000. Es
generalmente mayor que 10. La proporción en peso del polielectrólito
a partículas polímeras asciende preferentemente a 5:1 hasta 1:10,
particularmente a 1:1 hasta 1:3. En cuanto un tensioactivo no iónico
se emplee concomitantemente, se empleará el mismo preferentemente
en una cantidad de un 1 hasta un 50% en peso, preferido al
tensioactivo iónico, particularmente menos que un 30% en peso.
En referencia a la totalidad del peso de la
dispersión polímera contiene esta generalmente de un 5 hasta un 40%
en peso de polielectrólito y de un 2,5 hasta un 15% en peso de
tensioactivo iónico.
La obtención de la dispersión polímera según la
invención se lleva a cabo preferentemente mediante polimerización
en emulsión acuosa, siendo posible un funcionamiento escalonado,
semicontinuo o continuo. Se mostró conveniente de predisponer los
polielectrólitos polímeros y el tensioactivo iónico al menos
parcialmente, particularmente de forma esencial por completo, y
agregar los monómeros para la obtención de las partículas
polímeras substancia o en forma disuelta o emulsionada. Se prefiere
la adición como emulsión monómera, que se estabiliza mediante una
cantidad parcial del tensioactivo iónico, por ejemplo, de un 5 hasta
un 50% en peso de la cantidad total, o por el tensioactivo no
iónico existente de forma facultativa.
La polimerización se lleva a cabo preferentemente
en presencia de compuestos formadores de radicales (iniciadores). Se
necesita de estos compuestos preferentemente de un 0,05 hasta un
10, particularmente preferente de un 0,2 hasta un 5% en peso,
referido a los monómeros empleados en la polimerización.
Los iniciadores de polimerización adecuados son,
por ejemplo, peróxidos, hidroperóxidos, peroxodisulfatos,
percarbonatos, peroxoésteres, peróxidos de hidrógeno y compuestos
azóicos. Los ejemplos de iniciadores, que pueden ser hidrosolubles
o también insolubles en agua, son peróxido de hidrógeno, peróxido de
dibenzoilo, peroxodicarbonato de diciclohexilo, dilauroilperóxido,
peróxido de metiletilcetona,
di-terc.-butilperóxido, peróxido de acetilacetona,
terc.-butilhidroperóxido, hidroperóxido de cumol,
terc.-butilperneodecanoato, terc.-amilperpivalato,
terc.-butilperpivalato, terc.-butilperneohexanoato,
terc.-butilper-2-etilhexanoato,
terc.-butilperbenzoato, peroxodisulfato de litio, de sodio, de
potasio y de amonio, azodiisobutironitrilo, dihidrocloruro de
2,2'-azobis(2-amidinopropano),
2-(carbamoilazo)isobutironitrilo y ácido
4,4-azobis(4-cianvalérico).
Pueden emplearse también los sistemas iniciadores Redox conocidos,
como, por ejemplo, H_{2}O_{2}/ácido ascórbico o hidroperóxido de
t-butilo/hidroximetanosulfinato sódico, como
iniciadores de la polimerización.
Los iniciadores pueden emplearse solos o en
mezcla entre sí, por ejemplo, mezclas, constituidas por peróxido de
hidrógeno y peroxodisulfato sódico. Para la polimerización en medio
acuoso se emplean preferentemente iniciadores hidrosolubles.
Para obtener polímeros con peso molecular
promedio bajo, es a menudo conveniente, de llevar a cabo la
copolimerización en presencia de reguladores. En ese caso pueden
emplearse reguladores habituales, como, por ejemplo, compuestos, que
contienen grupos SH orgánicos, como
2-mercaptoetanol,
2-mercaptopropanol, ácido mercaptoacético,
terc.-butilmercaptano, n-octilmercaptano,
n-dodecilmercaptano y terc.-dodecilmercaptano,
sales hidroxilamónicas, como sulfato hidroxilamónico, ácido fórmico,
bisulfito sódico o isopropanol. Los reguladores de la
polimerización se emplean generalmente en cantidades de un 0,05
hasta un 5% en peso, referido a los monómeros.
Para obtener copolímeros de elevado peso
molecular, es a menudo conveniente, trabajar en la polimerización en
presencia de reticulantes. Los reticulantes de este tipo son
compuestos con dos o más grupos etilénicamente insaturados, como,
por ejemplo, diacrilatos o dimetacrilatos de al menos alcoholes
saturados divalentes, como, por ejemplo, diacrilato de
etilenglicol, dimetacrilato de 1,2-propilenglicol,
diacrilato de 1,2-propilenglicol, dimetacrilato de
1,2-propilenglicol, diacrilato de
butanodiol-1,4, dimetacrilato de
butanodiol-1,4, diacrilato de hexanodiol,
dimetacrilato de hexanodiol, diacrilato de neopentilglicol,
dimetacrilato de neopentilglicol, diacrilato de
3-metilpentanodiol y dimetacrilato de
3-metilpentanodiol. También pueden emplearse los
ésteres del ácido acrílico y del ácido metacrílico de alcoholes con
más de dos grupos OH como reticulantes, por ejemplo, triacrilato de
trimetilolpropanol o trimetacrilato de trimetilolpropano. Una otra
clase de reticulantes son diacrilatos o dimetacrilatos de
polietilenglicoles o polipropilenglicoles con pesos moleculares de
respectivamente 200 hasta 9000.
Además de los homopolímeros del óxido de etileno
o bien óxido de propileno pueden emplearse también copolímeros
bloque, formados por óxido de etileno y óxido de propileno o
copolímeros, formados por óxido de etileno u óxido de propileno,
que contienen las unidades de óxido de etileno y de óxido de
propileno distribuidos estadísticamente. Sirven también los
oligómeros del óxido de etileno o bien óxido de propileno para la
obtención de los reticulantes, por ejemplo, diacrilato de
dietilenglicol, dimetacrilato de dietilenglicol, diacrilato de
trietilenglicol, dimetacrilato de trietilenglicol, diacrilato de
tetraetilenglicol y/o dimetacrilato de tetraetilenglicol.
Como reticulante sirven además acrilato de
vinilo, metacrilato de vinilo, vinilitaconato, éster divinílico del
ácido adípico, diviniléster de butanodiol, éter trivinílico de
trimetilolpropano, acrilato de alilo, metacrilato de alilo, éter
trialílico de pentaeritrita, trialilsacarosa, pentaalilsacarosa,
pentaalilsacarosa, metilenbis(met)acrilamida,
diviniletilurea, divinilpropilenurea, divinilbenceno,
divinildioxano, trialilcianurato, tetraalilsilano, tetravinilsilano
y bis- o poliacrilsiloxanos (por ejemplo, Tegomere® de la firma Th.
Goldschmidt AG). Los reticulantes se emplean preferentemente en
cantidades de un 10 ppm hasta un 5% en peso, referido a los
monómeros a polimerizar.
La obtención de la dispersión polímera se lleva a
cabo generalmente en agua como medio de dispersión. Pueden
contenerse, sin embargo, también disolventes orgánicos miscibles
con agua, como alcoholes y cetonas, por ejemplo, metanol, etanol,
n-propanol, isopropanol, n-butanol,
acetona o metiletilcetona, con hasta un porcentaje de
aproximadamente un 30% del volumen. Se forma dispersión polímera
finamente dividida y estable. Los tamaños de partículas pueden
determinarse según los procedimientos habituales para polímeros de
emulsión acuosos. Por ejemplo se sitúan los tamaños de partículas
determinados mediante dispersión de la luz casi elástica,
generalmente en el intervalo de 30 hasta 1500 nm, preferentemente de
40 hasta 500 nm. La distribución de tamaños de partículas puede ser
monomodal o polimodal.
Las partículas polímeras dispersadas muestran
generalmente un peso molecular promedio en peso de 1000 hasta
5000000, preferentemente de 5000 hasta 2000000.
Las composiciones según la invención tienen
generalmente un contenido de porcentajes no volátiles (contenido de
producto sólido) en el intervalo de un 20 hasta un 7% en peso,
particularmente de un 25 hasta un 55% en peso. La viscosidad de la
composición según la invención se sitúa (con un contenido de
producto sólido de un 40% en peso) en el intervalo de 10 hasta 3000
mPas, determinado con un viscosímetro rotativo según DIN 53019 a
23ºC y a una velocidad de cizallado de 250 s^{-1}. Son
preferentes viscosidades de 20 hasta 2000 mPas, particularmente de
20 hasta 1000 mPas.
Las dispersiones polímeras según la invención
destacan por una estabilidad elevada al cizallado y contra la
electrólisis. Las partículas polímeras dispersadas pueden
precipitarse generalmente mediante una dilución sencilla de la
dispersión polímera con un medio acuoso, como agua (coagular). El
medio acuoso no contiene preferentemente agente de precipitación
habituales, como iones metálicos polivalentes, por ejemplo,
Al^{3+}. Para el precipitado de las partículas polímeras se diluye
la dispersión polímera generalmente con 2 a 10 veces el volumen del
medio acuoso.
Las dispersiones polímeras según la invención
conducen en el secado a temperatura ambiente o temperatura elevada
a una película continua, que se dispone de una solidez mecánica
elevada así como de una resistencia elevada en el agua. Mediante un
temperado adicional de la película a temperaturas de más que 60ºC,
preferentemente más que 120ºC, pueden generalmente aumentarse
claramente la dureza y la solidez del material. Este aumento de la
dureza puede determinarse, por ejemplo, mediante medición de la
dureza al péndulo según König según DIN 53157.
Las dispersiones polímeras según la invención
sirven como aglutinantes, particularmente para cuerpos moldeados,
formaciones superficiales textiles, pegamentos o para finalidades
de recubrimiento. Sirven particularmente como adhesivo de forrado
térmicamente endurecibles. En la preparación como aglutinante para
finalidades diversas pueden contener las dispersiones polímeras
todavía otros productos auxiliares habituales.
En cuanto contienen las partículas polímeras
unidades de monómeros con grupos laterales reticulables, pueden
contener las composiciones según la invención un acelerante de
reacción (catalizador), preferentemente, sin embargo, están
presentes sin un acelerante de reacción de este tipo. Los
acelerantes de reacción adecuados son, por ejemplo, hipofosforitos,
fosfitos, polifosfitos, dihidrogenfosfatos de metal alcalino, ácido
hipofosfórico, ácido hipofosfórico, ácido fosfórico, ácido
alquilfosfínico u oligómeros o bien polímeros de estas sales y
ácidos.
Además sirven como catalizadores ácidos fuertes,
como, por ejemplo, ácido sulfúrico o ácido
p-toluensulfónico. También ácidos sulfónicos
polímeros, como, por ejemplo, ácido
poli(acrilamido-2-metilpropanosulfónico),
ácido poli(vinilsulfónico), ácido
poli(p-estirensulfónico), metacrilato de
poli(sulfopropilo) y ácidos fosfónicos polímeros, como, por
ejemplo, ácido poli(vinilfosfónico) así como copolímeros
derivados del mismo con los comonómeros anteriormente
descritos.
Como catalizadores son adecuados además
organotitanatos y organocirconatos, como, por ejemplo,
trietanoltitanato, quelado de titanio ETAM y tetrabutilcirconato,
que se comercializan, por ejemplo, por la firma Hüls.
Las composiciones según la invención pueden
contener además aditivos adicionales según la finalidad de empleo.
Pueden contener, por ejemplo, bactericidas o fungicidas. Pueden
contener además hidrofugantes para el aumento de la resistencia
contra el agua de los substratos tratados. Los hidrofugantes
adecuados son dispersiones de parafina acuosas y habituales o
siliconas. Las composiciones pueden contener además humectantes,
espesantes, plastificantes, agentes de retención, pigmentos y
cargas.
Finalmente pueden contener las composiciones
según la invención agentes protectores contra las llamas, como, por
ejemplo, silicato de aluminio, hidróxidos de aluminio, boratos y/o
fosfatos.
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A menudo contienen las composiciones también
reactivos de copulación, como alcoxisilanos, por ejemplo,
3-aminopropiltrietoxisilano, aceites solubles o emulsionados como lubricantes y aglutinantes de polvo así como agentes auxiliares de humectación.
3-aminopropiltrietoxisilano, aceites solubles o emulsionados como lubricantes y aglutinantes de polvo así como agentes auxiliares de humectación.
Las composiciones según la invención pueden
contener además agentes de humectación habituales en la tecnología
de recubrimiento y de impregnación. Los ejemplos para este caso son
cargas inertes finamente divididas, como silicatos de aluminio,
cuarzo, ácido silícico precipitado o pirógeno, espato ligero y
pesado, talco, dolomita o carbonato cálcico; pigmentos donadores de
color, como, blanco titán, blanco cinc, negro de óxido de hierro,
etc., inhibidores de espumeo, como, dimetilpolisiloxanos modificados
y compatibilizantes así como conservantes.
Las composiciones según la invención pueden
emplearse también en mezcla con otros aglutinantes, como, por
ejemplo, resinas de urea-formaldehido, resinas de
melamina-formaldehido o resinas de
fenol-formaldehido, así como resinas epóxi.
La invención se refiere además a un procedimiento
para la obtención de formaciones bi- o tridimensionales, en el cual
se pone en contacto una dispersión polímera con un substrato en
forma de partículas o fibrosa y se somete a una etapa de
endurecimiento.
La invención se refiere particularmente a un
procedimiento para la obtención de formadores di- o
tridimensionales, en el cual se ponen en contacto una dispersión
polímera según la invención, un substrato en forma de partículas o
de fibras y una fase acuosa entre sí, coagulándose las partículas
polímeras, eliminándose, en caso dado, la fase acuosa en exceso y
se somete la mezcla, constituida por el substrato y las partículas
coaguladas a una etapa de endurecimiento.
Como fase acuosa entra en consideración
particularmente agua del grifo. La puesta en contacto de
dispersiones, substrato y fase acuosa puede llevarse a cabo, por
ejemplo, de tal manera, que se agrega una dispersión polímera según
la invención a una suspensión acuosa o una suspensión del
substrato. Las suspensiones de substrato de este tipo pueden
encontrarse en diferentes procesos industriales, por ejemplo, pastas
fibrosas de celulosa en la obtención de papel o dispersiones de
fibras de madera en la obtención de tableros de virutas.
La eliminación de la fase acuosa en exceso se
lleva a cabo, por ejemplo, mediante eliminación por prensado, por
ejemplo, a través de una criba longitudinal, o prensado a través de
membrana, etc.
De forma alternativa puede mezclarse primero el
substrato con una dispersión polímera según la invención y hacerse
reaccionar la mezcla con la fase acuosa.
La etapa de endurecimiento se lleva a cabo
preferentemente mediante calentamiento. En el calentamiento se
evapora el agua contenida en la composición y se produce el
endurecimiento de la composición. Estos procesos pueden transcurrir
sucesivamente o al mismo tiempo. Por endurecimiento se entiende en
este contexto el cambio químico de la composición, por ejemplo, el
reticulado mediante ligamientos de enlaces covalentes entre los
diferentes componentes de las composiciones, formación de efectos
recíprocos iónicos y clusteres, formación de puentes de hidrógeno.
Pueden transcurrir además durante el endurecimiento también cambios
físicos en el aglutinante, como, por ejemplo, transformación de
fases o inversión de fases.
Las temperaturas de endurecimiento se sitúan
entre 75 y 250ºC, preferentemente entre 90 y 200ºC, particularmente
preferente entre 100 y 180ºC. La duración y la temperatura del
calentamiento influyen sobre el grado de endurecimiento. Una
ventaja de las composiciones según la invención es, que su
endurecimiento puede llevarse a cabo a temperaturas comparablemente
bajas.
El endurecimiento puede llevarse a cabo también
en dos o más etapas. Así puede escogerse en una primera etapa la
temperatura y el tiempo de endurecimiento, de tal manera, que se
consigue tan sólo un grado de endurecimiento reducido y llevándose
a cabo un endurecimiento por completo en una segunda etapa. La
segunda etapa puede llevarse a cabo física y temporalmente por
separado de la primera etapa. Por ello se posibilita, por ejemplo,
el empleo de las composiciones según la invención para la obtención
de productos semiacabados impregnados con el aglutinante, que
pueden moldearse y endurecerse en otro lugar.
Como substratos en forma de partículas o de
fibras entran en consideración fibras, recortes o virutas. En este
caso puede tratarse aquellos de material primas crecientes o fibras
de origen sintéticos o natural, por ejemplo, de desperdicios de
ropa. Como materias primas crecientes se citan, particularmente,
pita, yute, lino, fibras de coco, Kenaf, fibras de banana, cáñamo y
corcho. Particularmente preferentes son fibras de madera o virutas
de madera.
Los cuerpos moldeados tienen preferentemente una
densidad de 0,2 hasta 1,4 g/cm^{3} a 23ºC. Como cuerpos moldeados
entran en consideración particularmente placas y piezas moldeadas
con un contorno irregular. Su espesor asciende generalmente a al
menos 1 mm, preferentemente al menos a 2 mm, su superficie asciende
de forma típica a 200 hasta 200000 cm^{2}. Entran en
consideración particularmente piezas del interior de automóviles,
por ejemplo, revestimientos internos de las puertas, cubiertas de
revestimientos y depósitos para sombreros.
La cantidad en peso del aglutinante empleado
asciende generalmente a un 0,5 hasta un 50% en peso,
preferentemente a un 1 hasta un 40% en peso (aglutinante sólidos),
referido al substrato (fibras, recortes o virutas).
La mezcla, constituida por fibras, recortes o
virutas y por el aglutinante puede secarse previamente, por
ejemplo, a temperaturas desde 10 hasta 150ºC y prensarse a
continuación, por ejemplo, a temperaturas desde 50 hasta 250ºC,
preferentemente desde 100 hasta 240ºC y particularmente preferente
desde 120 hasta 225ºC y a presiones de generalmente 2 hasta 1000
bar, preferentemente de 10 hasta 750 bar y muy particularmente
preferente de 20 hasta 500 bar para dar los cuerpos moldeados.
Los aglutinantes sirven particularmente para la
obtención de materiales de madera, planchas de virutas de madera y
placas de fibras de madera (véase Ullmanns Encyclopädie der
technischen Chemie, 4ª edición 1976, tomo 12, páginas 709 hasta
727), que pueden obtenerse mediante encolado de madera repartida,
como, por ejemplo, virutas de madera y fibras de madera. Puede
aumentarse la solidez al agua de los materiales de madera, de forma
que se agrega una dispersión de parafina acuosa corriente en el
comercio, o bien se agregan estos agentes hidrofugantes desde un
principio o adicionalmente a las fibras, recortes o virutas.
Se conoce generalmente la obtención de placas de
virutas y se describe, por ejemplo, por H.J. Deppe, K. Ernst
Taschenbuch der Spanplattentechnik, 2ª edición, Verlag Leinfelden
1982.
Se emplean preferentemente virutas, cuyo tamaño
medio de viruta se sitúa entre 0,1 y 4 mm, particularmente entre
0,2 y 2 mm, y que contiene menos de un 6% en peso de agua. Pueden
emplearse, sin embargo, también virutas claramente más gordas y
aquellas con un contenido de humedad más elevado. El aglutinante se
aplica en lo posible de forma uniforme sobre las virutas de madera,
ascendiendo la proporción en peso de aglutinante sólido: virutas de
madera, preferentemente a 0,02:1 hasta 0,3:1. Un reparto uniforme
puede conseguirse, por ejemplo, de tal manera, que se pulverice el
aglutinante de forma finamente dividida a las virutas.
Las virutas de madera encoladas se esparcen a
continuación para dar una capa con una superficie lo más
posiblemente uniforme, yendo en función el espesor de la capa del
espesor deseado de la placa de virutas acabada. La capa esparcida se
prensa a una temperatura de, por ejemplo, 100 hasta 250ºC,
preferentemente de 120 hasta 225ºC mediante aplicación de presiones
de habitualmente 10 hasta 750 bar para dar una placa. Los tiempos
de prensado necesarios pueden variar entre amplios límites y se
sitúan generalmente entre 15 segundos hasta 30 minutos.
También otros productos fibrosos naturales, como
pita, yute, cáñamo, lino, fibras de coco, fibras de banana y otras
fibras naturales pueden elaborarse con los aglutinantes para dar
placas y piezas moldeadas. Los productos fibrosos naturales pueden
emplearse también en mezcla con fibras de materia sintética, por
ejemplo, polipropileno, polietileno, poliéster, poliamida o
poliacrilonitrilo. Estas fibras de materia sintética pueden actuar
en este caso también como coaglutinantes además de los aglutinantes
según la invención. El porcentaje de las fibras de materia
sintética asciende, en este caso, preferentemente a menos de un 50%
en peso, particularmente menos de un 30% en peso y muy
particularmente preferente menos de un 10% en peso, referido a la
totalidad de las virutas, recortes o fibras. La elaboración de las
fibras puede llevarse a cabo según el procedimiento practicado en
las placas de fibras de madera. Pueden impregnarse, sin embargo,
también esteras de fibras naturales con el aglutinante según la
invención, en caso dado, con adición de un agente auxiliar de
humectación. Las esteras impregnadas se prensan entonces en estado
húmedo por aglutinante o previamente secado, por ejemplo, a
temperaturas de entre 100 hasta 250ºC y presiones entre 10 y 100 bar
para dar placas o piezas moldeadas.
Preferentemente tienen los substratos impregnados
con los aglutinantes según la invención en el prensado un contenido
residual de humedad residual de un 3 hasta un 20% en peso, referido
al substrato a aglutinar.
Los cuerpos moldeados obtenidos según la
invención tienen una reducida absorción del agua reducida, un bajo
hinchamiento del espesor después del almacenaje en el agua, una
resistencia buena y están exentos de formaldehído.
Las dispersiones polímeras según la invención
pueden emplearse además para la obtención de papel esmerilado y
cuerpos esmerilados según el procedimiento de obtención habitual
llevado a cabo con resina fenólica como aglutinante. En la
obtención de papeles esmerilados se aplica primero sobre un papel
portador adecuado una capa de aglutinante como aglutinante básico
(convenientemente 10 g/m^{2}). Se esparcía al aglutinante húmedo
la cantidad deseada de grano esmerilado. Después de un secado
intermedio se aplica una capa aglutinante cubriente (por ejemplo, 5
g/m^{2}). El papel recubierto de esta forma se tempera a
continuación para el endurecimiento (por ejemplo durante 5 minutos
a 170ºC).
Las dispersiones polímeras según la invención
sirven además como aglutinante de núcleo de arena para la obtención
de moldes para la fundición y núcleos para la fundición de metal
según procedimientos habituales. Los mismos son adecuados además
como aglutinante para placas aislantes en las coquillas y productos
aislantes de fibras minerales.
Pueden emplearse además las composiciones según
la invención para finalidades de recubrimiento, por ejemplo, como
aglutinante para masas de recubrimiento y de impregnado para
placas, formadas por fibras orgánicas y/o inorgánicas, cargas
minerales no fibrosas así como almidón y/o dispersiones polímeras
acuosas. Las masas de recubrimiento y de impregnación proporcionan
a las placas un módulo de flexión elevado. Se conoce a obtención
de tales placas.
Los componentes de la composición según la
invención están contenidos en la masa de recubrimiento generalmente
en una cantidad de un 1 hasta un 65% en peso. El porcentaje de las
cargas inertes se sitúa generalmente en un 0 hasta un 85% en peso,
el porcentaje de agua asciende al menos a un 10% en peso.
La aplicación de las composiciones se lleva a
cabo de manera habitual mediante aplicación sobre un substrato, por
ejemplo, mediante pulverización, mediante cilindros, inyección o
impregnación. Las cantidades aplicadas, referidas al contenido seco
de la composición, ascienden generalmente a 2 hasta 100
g/m^{2}.
El experto conoce las cantidades a emplear de
aditivos y van en función en el caso individual de las propiedades
deseadas y la finalidad de aplicación.
Las composiciones según la invención se sirven
también como aglutinantes para formaciones superficiales textiles.
Para la obtención de las formaciones superficiales textiles se
aplica el aglutinante sobre una formación de fibras, se elimina, en
caso dado, un exceso y endurece el aglutinante.
Como fibras sirven, por ejemplo, vellones de
celulosa, acetato de celulosa, ésteres y éteres de la celulosa,
algodón, cáñamo, fibras animales, como lana o cabello y
particularmente vellones de fibras sintéticas e inorgánicas, por
ejemplo, fibras de aramida, de carbono, de poliacrilonitrilo, de
poliéster, minerales, de cloruro de polivinilo o fibras de vidrio.
En el caso del empleo como aglutinantes para vellones fibrosos
pueden contener las composiciones según la invención, por ejemplo,
los siguientes aditivos: silicatos, siliconas, compuestos que
contienen boro, lubricantes y humectantes.
El aglutinante se aplica preferentemente en la
proporción en peso fibra/aglutinante (sólido) de 10:1 hasta 1:1,
particularmente preferente de 6:1 hasta 3:1 sobre el vellón de
fibras brutas, por ejemplo, mediante recubrimiento, impregnación e
inmersión.
Después del aplicado del aglutinante sobre el
vellón de fibras brutas se lleva a cabo generalmente un secado
preferentemente a 100 hasta 400ºC, particularmente a 130 hasta
280ºC y muy particularmente preferente a 130 hasta 230ºC en un
espacio de tiempo de preferentemente 10 segundos hasta 10 minutos y
particularmente de 10 segundos hasta 3 minutos.
El vellón fibroso aglutinado y obtenido muestra
una elevada solidez en el estado seco y mojado. Los aglutinantes
según la invención permiten tiempos de secado particularmente
cortos y también temperaturas bajas de secado.
Los vellones fibrosos aglutinados,
particularmente vellones de fibra de vidrio sirven para el empleo
como cintas para el tejado, como materiales portadores para tapices
y como "inliner" o bien material portador para la cubierta del
suelo, por ejemplo, de cloruro de polivinilo.
En el empleo como cintas para el tejado se
recubren los vellones fibrosos aglutinados generalmente con
betún.
Con las composiciones según la invención puede
obtenerse mediante impregnación de papel y siguiente secado
cuidadoso según los procedimientos conocidos denominados laminados,
por ejemplo, para aplicaciones decorativas. Las mismas se aplican
mediante laminación en una segunda etapa para dar el substrato
recubierto con influencia del calor y presión, seleccionándose las
condiciones de tal manera, que se produce el endurecimiento del
aglutinante.
Los siguientes ejemplos tienen que explicar la
invención con más detalle. El contenido de producto sólido se
determinó a partir de la pérdida de peso de una muestra de 1 g, que
se secó durante 2 horas a 120ºC en un armario de secado por aire
circulante. La viscosidad de las muestras se determinó mediante un
viscosímetro rotativo (Rheomat) de la firma Paar Physica a una
velocidad de cizallamiento de 240 s^{-1} según DIN 53109 a 23ºC.
El valor de K de los polielectrólitos se determinó en una solución
acuosa al 1% en peso de forma análoga a la DIN 53 726.
En un recipiente de vidrio con una capacidad para
4 litros dotado con un agitador de ancla (120 revoluciones por
minuto) se dispusieron 628 g de agua, 682 g de una solución acuosa
al 44% en peso de un homopolímero de (acrilamidopropanosulfonato)
sódico (valor del pH 4,4; valor de K 8,2), 250 g de una solución
acuosa al 40% en peso de Lipamin OK (firma BASF, oleilmonoamina
etoxilada, grado de medio de etoxilación = 12; cuaternada
permanentemente con dimetilsulfato). A una temperatura interna de
85ºC se agregaron un 5% en peso de la totalidad de la cantidad de
una alimentación 1 y un 10% en peso de la cantidad total de una
alimentación 2. Se inicia la polimerización de la mezcla de
reacción durante 10 minutos a 85ºC. A continuación se hicieron
llegar a 85ºC en el transcurso de 4 h la cantidad residual de la
alimentación 1 y en el transcurso de 4,5 horas la cantidad residual
de la alimentación 2 separadas físicamente y de forma continua. El
polímero así obtenido contiene un 39,2% de porcentaje no volátil y
tiene un valor de pH de 4,6. La viscosidad de la composición
obtenida asciende a 589 mPas.
Alimentación 1: | 200 g de estireno, |
150 g de metacrilato de n-butilo, y | |
150 g de acrilato de etilo. | |
Alimentación 2: | 100 g de agua salina, y |
5 g de peroxodisulfato sódico. |
En un recipiente de vidrio con una capacidad para
4 litros dotado con agitador de ancla (120 revoluciones por minuto)
se dispusieron 359 g de agua, 300 g de una solución acuosa al 32%
en peso de un homopolímero de acrilato de dimetilaminoetilo
(cuaternizado permanentemente con dimetilsulfato; valor del pH 4,0;
valor de K 10,8), 167 g de una solución acuosa al 30% en peso de
Disponil FES 77 (firma Henkel, sulfato de éter graso, grado de
etoxilación medio = 30). A una temperatura interna de 85ºC se
agregaron un 5% en peso de la totalidad de la cantidad de una
alimentación 1 y un 10% en peso de la totalidad de la cantidad de
alimentaciones 2 y 3. Se inicia la polimerización de la mezcla de
reacción durante 10 minutos a 85ºC. A continuación se alimentaron
a 85ºC en el transcurso de 3 horas las cantidades residuales de las
alimentaciones 1, 2 y 3 separadas físicamente y de forma continua.
El polímero así obtenido contiene un 37,5% de porcentajes no
volátiles y tiene un valor del pH de 3,7. La viscosidad de la
composición obtenida asciende a 854 mPas.
Alimentación 1: | 350 g de acrilato de n-butilo, |
125 g de metacrilato de metilo, | |
150 g de acrilonitrilo, | |
400 g de agua completamente desalinizada, y | |
33 g de Disponil FES 77. | |
Alimentación 2: | 10 g de butilhidroperóxido terciario (solución acuosa al 10%) |
Alimentación 3: | 5 g de bisulfito sódico (solución acuosa al 20%), y |
40 g de agua completamente desalinizada. |
En un recipiente de vidrio con una capacidad para
4 litros dotado con agitador de ancla (120 revoluciones por minuto)
se dispusieron 1200 g de Sokalan CP 12 S (solución acuosa al 50% en
peso de un copolímero de ácido acrílico-ácido maleico, composición
media aproximadamente un 50:50% en peso AS:MS, valor del pH
aproximadamente 1,8, masa molecular media M_{w} = 3000 g/mol) y
375 g de una solución acuosa al 40% en peso de Uniperol AC (firma
BASF, oleilmonoamina etoxilada, grado de etoxilación medio = 12). A
una temperatura interna de 85ºC se agregaron un 5% en peso de la
totalidad de la cantidad de una alimentación 1 y un 10% en peso de
la totalidad de la cantidad de una alimentación 2. Se inicia la
polimerización de la mezcla de reacción durante 10 minutos a 85ºC.
A continuación se alimentaron a 85ºC en el transcurso de 3 horas la
cantidad residual de la alimentación 1 y en el transcurso de 3,5
horas la cantidad residual de la alimentación 2 físicamente separada
y de forma continua. El polímero así obtenido contiene un 63,7% de
porcentajes no volátiles y tiene un valor del pH de 1,5. La
viscosidad de la composición obtenida asciende a 850 mPas.
Alimentación 1: | 500 g de estireno |
450 g de metacrilato de metilo | |
150 g de acrilato de 2-hidroxietilo. | |
Alimentación 2: | 80 g de agua completamente desalinizada |
10 g de peroxodisulfato sódico. |
En un recipiente de vidrio con una capacidad para
4 litros con agitador de ancla (120 revoluciones por minuto) se
dispusieron 217 g de una solución acuosa al 46% en peso de un
homopolímero de sulfonato de estireno sódico (valor del pH 4,7;
valor de K 12,0), 100 g de Lipamin OK y 479 g de agua completamente
desalinizada. A una temperatura interna de 85ºC se agregaron un 5%
en peso de la totalidad de la cantidad de la alimentación 1 y un
10% en peso de la totalidad de la cantidad de la alimentación 2. Se
inicia la polimerización de la mezcla de reacción durante 10 minutos
a 85ºC. A continuación se alimentan 85ºC en el transcurso de 4
horas la cantidad residual de la alimentación 1 y en el transcurso
de 4,5 horas la cantidad residual de la alimentación 2 físicamente
separada y de forma continua. El polímero así obtenido contiene un
28,3% de porcentaje no volátil y tiene un valor del pH de 3,6. La
viscosidad de la composición obtenida asciende a 272 mPas.
Alimentación 1: | 60 g de estireno |
60 g de metacrilato de metilo | |
80 g de acrilato de etilhexilo | |
Alimentación 2: | 60 g de agua salina |
2 g de peroxodisulfato sódico. |
\newpage
En un recipiente de vidrio con una capacidad para
4 litros con agitador de ancla (120 revoluciones por minuto) se
dispusieron 270 g de Luviquat FC 905 (firma BASF, solución acuosa
al 40% en peso de un copolímero cuaternado de
vinilimidazol-vinilpirrolidona, valor del pH 6,0;
valor de K 14,8), 87 g de Emulphor NPS 25 (firma BASF, solución
acuosa al 15% en peso de un nonilfenoletoxilado, grado de
etoxilación promedio = 25) y 200 g de agua completamente
desalinizada. A una temperatura interna de 85ºC se agregaron un 5%
en peso de la totalidad de la cantidad de una alimentación 1 y un
10% en peso de la totalidad de la cantidad de una alimentación 2. Se
inicia la polimerización de la mezcla de reacción durante 10
minutos a 85ºC. A continuación se agregaron a 85ºC en el transcurso
de 4 horas la cantidad residual de la alimentación 1 y en el
transcurso de 4,5 horas la cantidad residual de la alimentación 2
físicamente separada y de forma continua. El polímero así obtenido
contiene un 29,7% de porcentajes no volátiles y tiene un valor del
pH de 3,2. La viscosidad de la composición obtenida asciende a 32
mPas.
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{ Alimentación 1: \+ 108 g de metacrilato de metilo\cr \+ 72 g de acrilato de 2-etilhexilo\cr \+ 172 g de agua completamente desalinizada\cr \+ 18 g de Lutensol AT 18 (firma BASF, solución acuosa al 20% en peso de un etoxilado de\cr \+ alcohol graso, grado de etoxilación medio = 18).\cr Alimentación 2: \+ 60 g de agua completamente desalinizada\cr \+ 1,8 g de peroxodisulfato sódico.\cr}
En un recipiente de vidrio con una capacidad para
4 litros con agitador de ancla (120 revoluciones por minuto) se
dispusieron 429 g de Sokalan PA 80 S (solución acuosa al 35% en
peso de un homopolímero de ácido acrílico, valor del pH
aproximadamente 1,8; masa molecular media M_{w} = 100 kg/mol), 25
g de Noramox C 11 (firma Elf-Atochen, amina de
grasa de coco etoxilada, grado de etoxilación medio = 11) y 208 g
de agua completamente desalinizada. A una temperatura interna de
85ºC se agregaron un 5% en peso de la totalidad de la cantidad de
una alimentación 1 y un 10% en peso de la totalidad de la cantidad
de una alimentación 2. Se inicia la polimerización de la mezcla de
reacción durante 10 minutos a 85ºC. A continuación se agregaron a
85ºC en el transcurso de 3 horas la cantidad residual de la
alimentación 1 y en el transcurso de 3,5 horas la cantidad residual
de la alimentación 2 físicamente separada y de forma continua. El
polímero así obtenido contiene un 36,9% de porcentajes no volátiles
y tiene un valor del pH de 2,1. La viscosidad de la composición
obtenida asciende a 398 mPas.
Alimentación 1: | 125 g de metacrilato de metilo |
125 g de acrilato de n-butilo | |
2,5 g de ácido metacrílico | |
Alimentación 2: | 100 g de agua completamente desalinizada |
2,5 g de peroxodisulfato sódico. |
En un recipiente de vidrio con una capacidad para
4 litros con agitador de ancla (120 revoluciones por minuto) se
dispusieron 270 g de Sokalan HP 80 (firma BASF, solución acuosa al
35% en peso de un copolímero de ácido
acrílico-metacrilato de metilpoliglicol, valor del
pH 7,2; valor de K 26), 80 g de Lipamin OK y 321 g de agua
completamente desalinizada. A una temperatura de 85ºC se agregaron
un 5% en peso de la totalidad de la cantidad de una alimentación 1 y
un 10% en peso de la totalidad de la cantidad de una alimentación
2. Se inicia la polimerización de la mezcla de reacción durante 10
minutos a 85ºC. A continuación se agregaron a 85ºC en el transcurso
de 4 horas la cantidad residual de la alimentación 1 y en el
transcurso de 4,5 horas la cantidad residual de la alimentación 2
físicamente separada y de forma continua. El polímero así obtenido
contiene un 29,0% de porcentajes no volátiles y tiene un valor del
pH de 6,4. La viscosidad de la composición obtenida asciende a 28
mPas.
Alimentación 1: | 32 g de estireno |
128 g de acrilato de n-butilo | |
72 g de acrilato de 2-hidroxietilo | |
Alimentación 2: | 80 g de agua completamente desalinizada |
1,6 g de Wako V 50 (firma Wako, iniciador radical azóico) |
En un recipiente de vidrio con una capacidad para
4 litros con agitador de ancla (120 revoluciones por minuto) se
dispusieron 240 g de Sokalan CP 12 S, 87 g de bromuro
cetiltrimetilamónico y 560 g de agua completamente desalinizada. A
una temperatura interna de 85ºC se agregaron un 5% en peso de la
cantidad total de una alimentación 1 y un 10% en peso de la
totalidad de la cantidad de una alimentación 2. Se inicia la
polimerización de la mezcla de reacción durante 10 minutos a 85ºC. A
continuación se agregaron a 85ºC en el transcurso de 3 horas la
cantidad residual de la alimentación 1 y en el transcurso de 3,5
horas la cantidad residual de la alimentación 2 separada
físicamente y de forma continua. El polímero así obtenido contiene
un 28,6% de porcentajes no volátiles y tiene un valor de pH de 1,5.
La viscosidad de la composición obtenida asciende a 7 mPas.
Alimentación 1: | 100 g de estireno |
90 g de metacrilato de metilo | |
10 g de acrilato de 2-hidroxietilo | |
Alimentación 2: | 60 g de agua completamente desalinizada |
2 g de peroxodisulfato sódico |
Ejemplo comparativo
V-1
En un recipiente de vidrio con una capacidad para
4 litros con agitador de ancla (120 revoluciones por minuto) se
dispusieron 270 g de Sokalan CP 12 S, 250 g de Disponil FES 77 y
875 g de agua completamente desalinizada. A una temperatura interna
de 85ºC se agregaron un 50% en peso de la totalidad de la cantidad
de una alimentación 1 y un 10% en peso de la totalidad de la
cantidad de una alimentación 2. Se inicia la polimerización de la
mezcla de reacción durante 10 minutos a 85ºC. A continuación se
agregaron a 85ºC en el transcurso de 3 horas la cantidad residual de
la alimentación 1 y en el transcurso de 3,5 horas la cantidad
residual de la alimentación 2 separada físicamente y de forma
continua. El polímero así obtenido contiene un 35,2% de porcentajes
no volátiles y tiene un valor de pH de 1,9. La viscosidad de la
composición obtenida asciende a 18 mPas.
Alimentación 1: | 250 g de estireno |
225 g de metacrilato de metilo | |
25 g de acrilato de 2-hidroxietilo | |
Alimentación 2: | 200 g de agua completamente desalinizada |
5 g de peroxodisulfato sódico |
Ejemplo comparativo
V-2
En un recipiente de vidrio con una capacidad para
4 litros con agitador de ancla (120 revoluciones por minuto) se
dispusieron 240 g de una solución acuosa al 32% en peso de un
homopolímero de acrilato de dimetilaminoetilo (cuaternizado
permanentemente con dimetilsulfato; valor del pH 4,0; valor de K
10,8), 100 g de Lipamin OK y
1200 g de agua completamente desalinizada. A una temperatura interna de 85ºC se agregaron un 5% en peso de la totalidad de la cantidad de una alimentación 1 y un 10% en peso de la totalidad de la cantidad de una alimentación 2. Se inicia la polimerización de la mezcla de reacción durante 10 minutos a 85ºC. A continuación se agregaron a 85ºC en el transcurso de 4 horas la cantidad residual de la alimentación 1 y en el transcurso de 4,5 horas la cantidad residual de la alimentación 2 físicamente separada y de forma continua. El polímero así obtenido contiene un 23,5% de porcentajes no volátiles y tiene un valor del pH de 4,2. La viscosidad de la composición obtenida asciende a
80 mPas.
1200 g de agua completamente desalinizada. A una temperatura interna de 85ºC se agregaron un 5% en peso de la totalidad de la cantidad de una alimentación 1 y un 10% en peso de la totalidad de la cantidad de una alimentación 2. Se inicia la polimerización de la mezcla de reacción durante 10 minutos a 85ºC. A continuación se agregaron a 85ºC en el transcurso de 4 horas la cantidad residual de la alimentación 1 y en el transcurso de 4,5 horas la cantidad residual de la alimentación 2 físicamente separada y de forma continua. El polímero así obtenido contiene un 23,5% de porcentajes no volátiles y tiene un valor del pH de 4,2. La viscosidad de la composición obtenida asciende a
80 mPas.
Alimentación 1: | 385 g de acrilato de n-butilo |
138 g de metacrilato de metilo | |
28 g de acrilonitrilo | |
37 g de Disponil FES 77, y | |
167 g de agua completamente desalinizada | |
Alimentación 2: | 100 g de agua completamente desalinizada, y |
5,5 g de peroxodisulfato sódico. |
Ejemplo comparativo
V-3
En un recipiente de vidrio con una capacidad para
4 litros con agitador de ancla (120 revoluciones por minuto) se
dispusieron 183 g de Disponil FES 77 y 900 g de agua completamente
desalinizada. A una temperatura interna de 85ºC se agregaron un 5%
en peso de la totalidad de la cantidad de una alimentación 1 y un
10% en peso de la totalidad de la cantidad de una alimentación 2. A
una temperatura interna de 85ºC se agregaron un 5% en peso de la
totalidad de la cantidad de una alimentación 1 y un 10% en peso de
la totalidad de la cantidad de una alimentación 2. Se inicia la
polimerización de la mezcla de reacción durante 10 minutos a 85ºC. A
continuación se agregaron a 85ºC en el transcurso de 4 horas la
cantidad residual de la alimentación 1 y en el transcurso de 4,5
horas la cantidad residual de la alimentación 2 físicamente
separada y de forma continua. Después del enfriado se agregaron 330
g de una solución acuosa al 32% en peso de un homopolímero de
acrilato de dimetilaminoetilo (permanentemente cuaternizado con
dimetilsulfato; valor del pH 4,0; valor de K 10,8). El polímero así
obtenido contiene un 39,5% de porcentajes no volátiles y tiene un
valor del pH de 3,9. La dispersión polímera no era estable, se
apreció una sedimentación gradual.
Alimentación 1: | 385 g de acrilato de n-butilo, |
138 g de metacrilato de metilo, | |
28 g de acrilonitrilo, | |
37 g de Disponil FES 77 | |
167 g de agua completamente desalinizada | |
Alimentación 2: | 100 g de agua completamente desalinizada |
5,5 g de peroxodisulfato sódico |
Ejemplo comparativo
V-4:
En un recipiente de vidrio con una capacidad para
4 litros con agitador de ancla (120 revoluciones por minuto) se
dispusieron 83 g de Lipamin OK y 602 g de agua completamente
desalinizada. A una temperatura interna de 85ºC se agregaron un 5%
en peso de la totalidad de la cantidad de una alimentación 1 y un
10% en peso de la totalidad de la cantidad de una alimentación 2.
Se inicia la polimerización de la mezcla de reacción durante 10
minutos a 85ºC. A continuación se agregaron a 85ºC en el transcurso
de 3 horas la cantidad residual de la alimentación 1 y en el
transcurso de 3,5 horas la cantidad residual de la alimentación 2
físicamente separada y de forma continua. Después del enfriado se
agregaron 264 g de Sokalan HP 80. El polímero así obtenido contiene
un 26,0% de porcentajes no volátiles y tiene un valor del pH de 7,4.
La viscosidad de la composición obtenida asciende a 15 mPas.
Alimentación 1: | 110 g de estireno |
110 g de acrilato de n-butilo | |
11 g de acrilato de 2-hidroxietilo. | |
Alimentación 2: | 60 g de agua completamente desalinizada |
2,2 g de peroxodisulfato sódico |
Ejemplo comparativo
V-5:
En un recipiente de vidrio con una capacidad para
4 litros con agitador de ancla (120 revoluciones por minuto) se
dispusieron 300 g de Luviquat FC 905 (firma BASF, solución acuosa
al 40% en peso de un copolímero cuaternado de
vinilimidazol-vinilpirrolidona, valor del pH 6,0;
valor de K 14,8), 200 g de Steinapol NLS (firma BASF, solución
acuosa al 15% en peso de laurilsulfato sódico) y 303 g de agua
completamente desalinizada. En este caso se produjo un claro
enturbiado, que no desaparecía tampoco en el caso de un aumento de
la temperatura. A una temperatura interna de 85ºC se agregaron un 5%
en peso de la totalidad de la cantidad de una alimentación 1 y un
10% en peso de la totalidad de la cantidad de una alimentación 2. Se
inicia la polimerización de la mezcla de reacción durante 10
minutos a 85ºC. A continuación se agregaron a 85ºC en el transcurso
de 4 horas la cantidad residual de la Alimentación 1 y en el
transcurso de 4,5 horas la cantidad residual de la alimentación 2
físicamente separada y de forma continua. Se obtuvo un látex con un
porcentaje de coagulado elevado, que no era filtrable o elaborable
adicionalmente.
Alimentación 1: | 120 g de metacrilato de metilo |
80 g de acrilato de 2-etilhexilo | |
20 g de Lutensol AT 18 (firma BASF, solución acuosa al 20% en peso de un etoxilado de | |
alcohol graso, grado de etoxilación medio = 18). | |
Alimentación 2: | 100 g de agua completamente desalinizada, y |
2,0 g de peroxodisulfato sódico |
En la tabla 1 se indica la estabilidad de las
dispersiones obtenidas según los anteriores ejemplos. El ensayo
referente a la diluibilidad se llevó a cabo mediante adición gota a
gota de la muestra respectiva de aproximadamente 50 g de agua
completamente desalinizada a 23ºC agitando. En el caso de que se
produzca en este caso un sedimento o una formación de motas,
entonces vale como inestable en presencia de la dilución con agua.
La estabilidad de cizallado se ensayó mediante cizallado de las
muestras no diluidas mediante un Dispermat durante 10 minutos a
10000 revoluciones por minuto. A continuación se extendió la muestra
sobre un portador de vidrio e investigó el coagulado o bien las
motas (coagulado fino). En el caso un claro aumento del coagulado o
bien motas en comparación con la muestra no cizallada vale la
muestra como no estable contra el cizallado. El ensayo de la
estabilidad de electrolito se llevó a cabo mediante adición a modo
de injertos de las muestras respectivas de aproximadamente 50 g de
solución acuosa de CaCl_{2} de una concentración definida
agitando a 23ºC. Si se produce en este caso una coagulación se ha
sobrepasado la estabilidad de electrolito de la muestra. En la
tabla 1 está indicada la concentración respectiva de CaCl_{2}, en
la cual está la muestra respectiva es todavía estable.
Los resultados obtenidos en la tabla 1 clarifican
que mediante la combinación de un polielectrólito con un
tensioactivo cargado de forma opuesta como sistema coloide
protector en la polimerización en emulsión látices, que muestran
una elevada estabilidad de electrolito y sobre todo al cizallado,
pero, sin embargo, se forman copos mediante dilución con agua. La
combinación de polielectrólitos y tensioactivos cargados de forma
igual conducen por el contrario a dispersiones polímeras, que son
estables en la dilución con agua. La adición adicional de un
polielectrólito a una dispersión polímera, que está estabilizado
con un tensioactivo cargado de forma opuesta al polielectrólito,
conduce a otro comportamiento de la estabilidad que la presencia
simultánea de ambos componentes durante la polimerización en
emulsión. Generalmente forma el látex copos. Una comparación del
ejemplo 5 y del ejemplo comparativo V-5 clarifica
que el empleo de tensioactivos etoxilados aumenta de forma general
claramente la estabilidad de las composiciones según la
invención.
Otra característica de la composición según la
invención es, que pueden aumentarse generalmente de forma clara la
dureza y la solidez de la película obtenida después del secado
mediante un temperado adicional a temperaturas por encima de 80ºC,
preferentemente por encima de 120ºC. Este aumento de la dureza puede
determinarse, por ejemplo, mediante medición de la dureza de péndulo
según König conforme con la DIN 53157. Para la demostración de
este efecto se preparan a partir de las muestras de los ejemplos de
patentes 1, 4 y 8 películas de aproximadamente 100 mm de espesor
sobre portadores de vidrio mediante secado durante varios días a
23ºC. Se determinó la dureza al péndulo de estas películas en
estado no temperado así como después del temperado durante 10
minutos a 100ºC o bien 160ºC. En este caso se empleó un aparato
medidor para la dureza al péndulo de la firma Byk Mallinckrodt GmbH.
Los resultados obtenidos, indicados en la tabla 2, clarifican, que
ya un temperado durante 10 minutos a 100ºC y particularmente a
160ºC, conduce a un aumento significante de la dureza al péndulo, es
decir de la dureza de la película.
No temperado | 10 min a 100ºC | 10 min a 160ºC | |
Ejemplo 1 | 52 | 128 | 188 |
Ejemplo 4 | 27 | 91 | 126 |
Ejemplo 8 | 105 | 234 | 214 |
Claims (13)
1. Dispersión polímera, que contiene
- i)
- en partículas polímeras dispersadas en un medio acuoso de unidades de monómeros etilénicamente insaturados,
- ii)
- un polielectrólito polímero hidrosoluble, que lleva a lo largo de una estructura polímera un gran número de grupos iónicos con un carácter de carga uniforme o grupos ionizables para este caso, y
- iii)
- un tensioactivo iónico, que lleva un grupo iónico con carácter de carga opuesto al polielectrólito polímero o un grupo ionizable para este caso.
2. Dispersión polímera según la reivindicación 1,
caracterizada porque están presentes el polielectrólito y el
tensioactivo iónico en una proporción en peso a base de producto
sólido de 20:1 hasta 1:1.
3. Dispersión polímera según la reivindicación 1
ó 2, caracterizada porque contiene adicionalmente un
tensioactivo no iónico.
4. Dispersión polímera según la reivindicación 1,
2 ó 3, caracterizada porque el polielectrólito esta formado
por unidades de monómeros etilénicamente insaturados y que consiste
en un 20 hasta un 100% en peso, referido a la totalidad de las
unidades monómeras, de unidades de ácidos monocarboxílicos
etilénicamente insaturados con 3 a 8 átomos de carbono; ácidos
dicarboxílicos con 4 a 8 átomos de carbono o de sus semiésteres;
ácidos sulfónicos; semiésteres del ácido sulfúrico o de ácidos
fosfónicos y/o de sus sales y que el tensioactivo iónicos es una sal
amónica cuaternaria, que comprende al menos una cadena hidrocarbura
de al menos 6 átomos de carbono.
5. Dispersión polímera según la reivindicación 1,
2 ó 3, caracterizada porque el polielectrólito esta formado
por unidades de monómeros etilénicamente insaturados y consiste en
un 20 hasta un 100% en peso, referido a la totalidad de las
unidades monómeras, en unidades de ácidos sulfónicos etilénicamente
insaturados, semiésteres del ácido sulfúrico o ácidos fosfónicos y/o
de sales de los mismos y el tensioactivo iónico en una amina, que
comprende al menos una cadena hidrocarbura de al menos 6 átomos de
carbono o una forma protonada de lo mismo.
6. Dispersión polímera según la reivindicación 1,
2 ó 3, caracterizada porque el polielectrólito esta formado
por unidades de monómeros etilénicamente insaturados y consiste en
un 20 hasta un 100% en peso, referido a la totalidad de las
unidades monómeras, de unidades de monómeros etilénicamente
insaturados, que llevan un grupo amónico cuaternario o un grupo
amino protonizable.
7. Dispersión polímera según una de las
anteriores reivindicaciones, caracterizada porque el
polielectrólito muestra un grado de polimerización de menos de
2000.
8. Dispersión polímera según una de las
reivindicaciones anteriormente citadas, caracterizada porque
las partículas polímeras contienen en forma incorporada por
polimerización:
- -
- de un 60 hasta un 100% en peso, referido a la totalidad de las unidades monómeras de (met)acrilatos de alquilo con 1 a 12 átomos de carbono, compuestos vinilaromáticos o éster vinílico de ácidos monocarboxílicos con 2 a 12 átomos de carbono, y
- -
- de un 0 hasta un 40% en peso de ácido (met)acrílico, (met)acrilonitrilo, (met)acrilato hidroxílico con 2 a 8 átomos de carbono, (met)acrilamida o (met)acrilato de glicidilo.
9. Dispersión polímera según una de las
reivindicaciones anteriormente citadas, caracterizada porque
el polielectrólito y las partículas polímeras se presentan en una
proporción en peso, referido a base de producto sólido de 5:1 hasta
1:10.
10. Procedimiento para la obtención de una
dispersión polímera según una de las reivindicaciones anteriormente
citadas, caracterizado porque se polimeriza por medio de
radicales en un medio acuoso al menos un monómero etilénicamente
insaturado en presencia de una combinación de un polielectrólito
polímeros hidrosoluble, que lleva a lo largo de una estructura
polímera un gran número de grupos iónicos de un carácter de carga
uniforma o grupos ionizables para este caso, y de un tensioactivo
iónico, que lleva un grupo iónico con carácter de carga opuesto al
polielectrólito polímeros o un grupo ionizable para el caso.
11. Empleo de una dispersión polímera según una
de las reivindicaciones 1 a 9 como aglutinante para cuerpos
moldeados, formaciones superficiales textiles, pegamentos o para
finalidades de recubrimiento.
12. Procedimiento para la obtención de
formaciones bi- o tridimensionales, en el cual se aplica en
contacto una dispersión polímera según una de las reivindicaciones
1 a 9 con un substrato en forma de partículas o fibroso y se somete
a una etapa de endurecimiento.
\newpage
13. Procedimiento para la obtención de
formaciones bi- o tridimensionales, en el cual se ponen en contacto
una dispersión polímera según una de las reivindicaciones 1 a 9, un
substrato en forma de partículas o de fibras y una fase acuosa entre
sí, coagulándose las partículas polímeras, eliminándose, en caso
dado, la fase acuosa en exceso y se somete la mezcla, constituida
por el substrato y las partículas polímeras coaguladas a una etapa
de endurecimiento.
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