ES2213467B1

ES2213467B1 - Mezcla de plastificantes para la dispersibilidad acuosa de resinas.

Info

Publication number: ES2213467B1
Application number: ES200202191A
Authority: ES
Inventors: Victor Duran Gonzalez; Paolo Ara
Original assignee: Condensia Quimica SA
Current assignee: Condensia Quimica SA
Priority date: 2002-09-29
Filing date: 2002-09-29
Publication date: 2005-06-01
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: NL1021870C2; ES2213467A1; ITRM20030444A0; BE1015493A5; GB2394954A; US7078557B2; FR2845091A1; ITRM20030444A1; GB0322514D0; FR2845091B1; US20040063834A1

Abstract

Mezcla de plastificantes para la dispersabilidad acuosa de resinas de las del tipo de diarilatos de dioles, caracterizada porque contiene una elevada cantidad de monoarilatos de dioles y la presencia opcional de mono- o diarilatos de trioles.

Description

Mezcla de plastificantes para la dispersabilidad acuosa de resinas.

Objeto de la invención

Mezcla de plastificantes a base de una mezcla de monoésteres y diésteres de dioles o trioles con ácido benzoico y con algún ácido metilbenzoico, y su uso como aditivo para adhesivos aplicados en medios hidrófilos.

Antecedentes de la invención

El uso de dibenzoatos o ditoluatos de dietilenglicol o dipropilenglicol, así como de sus mezclas entre ellos, y su uso como plastificantes está documentado en la bibliografía técnica desde el siglo pasado. Así, por ejemplo, en las siguientes publicaciones se describe el uso como plastificante del dibenzoato de dietilenglicol (DBD), del dibenzoato de trietilenglicol (DBT), del ditoluato de dietilenglicol (DTD), y del ditoluato de trietilenglicol (DTT), o de sus mezclas: US 2,070,331 (1936); UK 496,574 (1936); US 2,585,448 (1948); UK 815,991 (1956); US 2,956,978 (1960); UK 1,321,383 (1971); US 3,874,985 (1973); Jpn Tokkyo Koho 81 00,304 (1975); A.V.Bailey et al., J.Am.Oil.Chem.Soc 1976, 53(5), 176-178; W.D.Arendt (Velsicol Chemical Corporation), Tech.Pap. 1979, 25, 410-412; US 4,277,387 1981; US 4,331,579 (1982); US 4,336,166 (1982); US 4,444,933 (1982); EPO 0 157 426 (1984); EPO 0 234 710 (1987); Fed.Regist. 1987 52(4) 527-530; US 4,767,813 (1988); US 4,818,779 (1989).

El plastificante mencionado en un número de los documentos anteriores, desde al menos 1982, es Benzoflex, marca de Velsicol Chemical Corporation para designar una familia de plastificantes cuya composición es la de mezclas de DBD y DBT. Hay otras marcas comerciales que utilizan las mismas familias de mezclas o equivalentes de los mismos poliésteres de poliglicoles, por ejemplo K-Flex, que es propiedad de Furam Chemicals Ltd. El uso como plastificante de los diésteres arílicos de otros glicoles, como los derivados del propilenglicol, también está descrito en la bibliografía.

Hay dos razones de naturaleza quimicofísica:

1. el buen plastificante debe ser líquido a temperatura ambiente,

2. el polímero a plastificar (por ejemplo el de naturaleza vinílica o acrílica) es hidrófugo,

que aconsejan que el plastificante sea una mezcla de diésteres arílicos de glicoles y, a veces, de triésteres de trioles. Cuando en un documento como US 5,676,742 se describe una mezcla con la presencia de monoésteres de dietilenglicol y de dipropilenglicol, junto con los correspondientes diésteres, se hace valer que la ventaja no es como plastificante, sino como aditivo resistente al crecimiento de mohos.

El hecho de que los plastificantes preferidos por la industria sean diésteres y de naturaleza líquida es debido a que:

1. Los procesos en los que el plastificante juega su papel se realizan en medios absolutamente hidrófugos, como por ejemplo en el seno de poli(cloruro de vinilo) o de poli(acrilato de metilo). La naturaleza de estos medios hidrófugos significa que la presencia de monoésteres empeora las prestaciones técnicas del plastificante (véase por ejemplo US 2,956,978).

2. La flexibilidad deseada en los plásticos resultantes empeora si los plastificantes son sólidos a temperatura ambiente. Una mezcla líquida de plastificantes en la que al menos uno de sus componentes en más del 20% fuera sólido a temperatura ambiente ofrece desventajas en determinados casos, como cuando se usa con adhesivos que han de unir piezas en movimiento.

La naturaleza altamente hidrófoba de los polímeros a plastificar provoca que la dispersabilidad en agua de tales polímeros sea de corta duración. Esta circunstancia se pone especialmente de manifiesto en los recientes adhesivos industriales de aplicación en medio acuoso, generalmente a base de polímeros vinílicos o acrílicos, pues durante la utilización industrial de las formulaciones usuales del polímero plastificado con mezclas de DBD o DBT se separa rápidamente una fase acuosa y otra fase hidrófoba, produciéndose muy pronto una falta de homogeneidad en tales suspensiones. El resultado es una aplicación defectuosa del adhesivo con una subsiguiente pérdida de fuerza adhesiva.

Descripción de la invención

Con la mezcla de plastificantes para la dispersabilidad acuosa de resinas objeto de la presente invención se elimina el inconveniente de la separación de fases durante la aplicación industrial de recubrimientos o sellantes en medio acuoso o simplemente hidrófilo.

La invención consiste en una mezcla de monoésteres arílicos de dioles o trioles, como plastificante vehículo de propiedades hidrófilas, junto con los arriba mencionados diésteres arílicos, que son de naturaleza hidrófoba y fácilmente miscibles con las moléculas de los monoésteres. Se ha descubierto que los monoésteres de estos polioles son excelentes moléculas para intermediar una suficiente solvatación/dispersión en agua de la molécula hidrófoba del polímero.

La cantidad de grupos hidroxilo libres y presentes en la mezcla objeto de la invención se mide mediante el llamado índice de hidroxilo, que se puede determinar, por ejemplo, según la norma ASTM E 222 (94). A mayor índice de hidroxilo hay mayor cantidad de grupos alcohólicos libres, mayor es la polaridad de la mezcla, y mejor es su miscibilidad en agua. Las mezclas de plastificantes objeto de la invención tienen un índice de hidroxilo que se encuentra entre 35 y 70.

La elevada polaridad de la mezcla plastificante de la invención permite obtener dispersiones con ocho horas de estabilidad, intervalo que significa una sensible mejora en la manipulación industrial de las dispersiones.

Como parte de la invención se incluye la opción de que en la mezcla plastificante se halle presente un ligero porcentaje de algún éster arílico de algún triol como el 1,1,1,-trimetilolpropano. Este último componente aumenta, además, el peso molecular medio de la mezcla plastificante, con la consiguiente disminución favorable de volatilidad y migración.

Descripción de los componentes de los plastificantes objeto de la invención

Grupo 1. Monoarilatos de glicoles

Ar-COO-R_{2}-OH

Grupo 2. Diarilatos de glicoles

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
  \hskip1,7mm Ar – COO -- \+
 \hskip-2,2mm R _{2} \cr  \+
 \hskip-2mm |\cr   \hskip7mm Ar --
CO \+
 \hskip-3mm O\cr}

Grupo 3. Monoarilatos de trioles

Ar-COO-(R_{3})(OH)_{2}

Grupo 4. Diarilatos de trioles

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 Ar -- COO -- ( \+  \hskip-3mm R _{3} ) --
OH\cr  \+  \hskip-2mm |\cr 
 \hskip7mm Ar -- CO \+
 \hskip-3mm O\cr}

En donde Ar-COO- representa cualquiera de los siguientes grupos funcionales: Benzoato, 1-metilbenzoato,

\break

2-metilbenzoato y 3-metilbenzoato, mientras R_{2} es el radical unido al los dos grupos hidroxilo en cualquiera de los glicoles siguientes: dietilenglicol, trietilenglicol, dipropilenglicol, tripropilenglicol, neopentilglicol, y R_{3} es el radical unido a los tres grupos hidroxilo en cualquiera de los trioles siguientes: glicerina, 1,1,1-trimetiloletano,

\break

1,1,1,-trimetilolpropano, 1,2,6-hexanotriol. Realización preferente de la invención

Los monoésteres y diésteres, así como sus mezclas, se preparan según cualquiera de los métodos existentes en el estado de la técnica, por ejemplo mediante mezcla de los productos puros o por esterificación conjunta de los polialcoholes. Las proporciones en la mezclas se expresan en % peso.

Fórmula 1

Monobenzoato de dietilenglicol. . . . . . . . . . . . . .	10%
Monotoluato de dietilenglicol . . . . . . . . . . . . . . .	2%
Monobenzoato de dipropilenglicol . . . . . . . . . . .	10%
Monotoluato de dipropilenglicol. . . . . . . . . . . . .	1%
Monobenzoato de 1,1,1-trimetiloletano. . . . . . . .	3%
Dibenzoato de dietilenglicol . . . . . . . . . . . . . . . .	35%
Ditoluato de dietilenglicol. . . . . . . . . . . . . . . . . .	1%
Dibenzoato de dipropilenglicol . . . . . . . . . . . . . .	35%
Ditoluato de dipropilenglicol. . . . . . . . . . . . . . . .	2%
Dibenzoato de 1,1,1-trimetiloletano. . . . . . . . . . .	1%

Fórmula 2

Monobenzoato de dietilenglicol. . . . . . . . . . . . . .	10%
Dibenzoato de dietilenglicol . . . . . . . . . . . . . . . .	40%
Monobenzoato de dipropilenglicol . . . . . . . . . . .	5%
Dibenzoato de dipropilenglicol . . . . . . . . . . . . . .	20%
Monobenzoato de trietilenglicol. . . . . . . . . . . . . .	5%
Dibenzoato de trietilenglicol . . . . . . . . . . . . . . . .	20%

Fórmula 3

Monobenzoato de dietilenglicol. . . . . . . . . . . . . .	10%
Dibenzoato de dietilenglicol . . . . . . . . . . . . . . . .	50%
Monobenzoato de dipropilenglicol . . . . . . . . . . .	10%
Dibenzoato de dipropilenglicol . . . . . . . . . . . . . .	30%

Fórmula 4

Monobenzoato de dietilenglicol. . . . . . . . . . . . . .	10%
Dibenzoato de dietilenglicol . . . . . . . . . . . . . . . .	38%
Monobenzoato de dipropilenglicol . . . . . . . . . . .	5%
Dibenzoato de dipropilenglicol . . . . . . . . . . . . . .	20%
Monobenzoato de trietilenglicol. . . . . . . . . . . . . .	5%
Dibenzoato de trietilenglicol . . . . . . . . . . . . . . . .	20%
Monobenzoato de 1,1,1-trimetiloletano. . . . . . . .	1,5%
Dibenzoato de 1,1,1-trimetiloletano. . . . . . . . . . .	0,5%

Un resultado típico de los obtenidos con los nuevos plastificantes se refleja en la siguiente gráfica

1

En la línea superior de esta gráfica se refleja, en función de los segundos transcurridos desde la aplicación del adhesivo, la fuerza adhesiva alcanzada por uno de los adhesivos acuosos comerciales cuando el plastificante utilizado es según la fórmula 2.

En la línea inferior de la gráfica se refleja en las mismas condiciones la fuerza adhesiva alcanzada por el mismo adhesivo acuoso cuando el plastificante utilizado es uno de los usados actualmente para este tipo de adhesivos.

La mejora en la fuerza adhesiva es debida a la mayor dispersabilidad en agua del plastificante, producida por la presencia de grupos hidroxilo hidrófilos.

Claims

1. Mezcla de plastificantes para la dispersabilidad acuosa de resinas de las del tipo de diarilatos de dioles, caracterizada porque contiene una elevada cantidad de monoarilatos de dioles y la presencia opcional de mono- o diarilatos de trioles.

2. Mezcla de plastificantes según la reivindicación 1 caracterizada porque los ácidos arílicos utilizados para la esterificación son uno o varios de entre los siguientes: Ácido benzoico, ácido 1-metilbenzoico, ácido 2-metilbenzoico, ácido 3-metilbenzoico.

3. Mezcla de plastificantes según la reivindicación 1 caracterizada porque los dioles utilizados para su esterificación son uno o varios de entre los siguientes: Dietilenglicol, trietilenglicol, dipropilenglicol, tripropilenglicol, neopentilglicol.

4. Mezcla de plastificantes según la reivindicación 1 caracterizada porque los trioles opcionalmente utilizados para su esterificación son uno o varios de entre los siguientes: Glicerina, 1,1,1-trimetiloletano, 1,1, 1-trimetilolpropano, 1,2,6-hexanotriol.

5. Mezcla de plastificantes según la reivindicación 1 caracterizada por la presencia simultánea de al menos dos diésteres y dos monoésteres.

6. Mezcla de plastificantes según la reivindicación 1 caracterizada porque la proporción en peso del total de monoarilatos de dioles se encuentra entre el 5% y el 35% del total de la mezcla final.

7. Mezcla de plastificantes según la reivindicación 1 caracterizada porque la proporción en peso del total de diarilatos de dioles se encuentra entre el 50% y el 80% del total de la mezcla final.

8. Mezcla de plastificantes según la reivindicación 1 caracterizada porque la proporción en peso del total de monoarilatos de trioles se encuentra entre el 0% y el 10% del total de la mezcla final.

9. Mezcla de plastificantes según la reivindicación 1 caracterizada porque la proporción en peso del total de diarilatos de trioles se encuentra entre el 0% y el 5% del total de la mezcla final.

10. Mezcla de plastificantes según la reivindicación 1 caracterizada porque el índice de hidroxilo, determinado según la norma ASTM E 222 (94), se encuentra entre 35 y 70.