ES2226382T3 - Composicion de polimerizacion por injerto/degradacion de almidon, procedimiento y uso de la misma. - Google Patents
Composicion de polimerizacion por injerto/degradacion de almidon, procedimiento y uso de la misma.Info
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Abstract
Una composición capaz de formar una emulsión polimérica estabilizada de almidón, caracterizada por entre 5% y 30% en peso de sólidos totales de un almidón, entre 1% y 5% en peso de sólidos totales de una sal de persulfato, y al menos 70% en peso de sólidos totales de un monómero etilénicamente insaturado.
Description
Composición de polimerización por
injerto/degradación de almidón, procedimiento y uso de la misma.
La presente invención se refiere a emulsiones de
injerto de polímero / almidón. Más particularmente, se refiere a la
formación de dichas emulsiones usando sales de persulfato para
degradar el almidón e iniciar la polimerización esencialmente de
manera simultánea.
A menudo es deseable usar polímeros de almidón
modificado para revestimientos, adhesivos y aplicaciones de artes
gráficas. Al combinar almidón con polímeros sintéticos a través de
copolimerización por injerto, se pueden producir productos con
combinaciones de propiedades muy deseables. Véanse por
ejemplo, las patentes de Estados Unidos 3.640.925 y
4.171.407.
Para aplicaciones concretas, es muy deseable que
ciertos iones metálicos como hierro, níquel, manganeso, cerio y
cobre no estén presentes ya que tienden a decolorar los productos
resultantes. Esto es un problema particular para productos usados
en las industrias de artes gráficas y revestimiento para productos
como aglutinantes para tinta y aglutinantes para revestimiento. Se
observa, sin embargo, que dichos metales se usan normalmente en
sistemas de copolímeros en emulsión por injerto de almidón, para
degradar el almidón o facilitar la polimerización.
Otra cuestión que se presenta en relación con el
procesamiento discontinuo de la polimerización por injerto. Se
especifica a menudo una serie de condiciones para degradar el
almidón (por ejemplo para modificar su viscosidad y otras
características), y entonces se usa otra serie de condiciones para
la polimerización por injerto. El cambio de las condiciones de
reacción puede dar lugar a tiempos de procesamiento excesivos.
Además, a menudo los reactivos usados en el procedimiento de
degradación son innecesarios o no deseables en la posterior
copolimerización por injerto.
De este modo, puede observarse que existe una
necesidad para emulsiones poliméricas estabilizadas de almidón
mejoradas, y de procedimientos para fabricarlas.
Los objetos de la presente invención por lo tanto
incluyen proporcionar un polímero en emulsión del tipo anterior:
(a) que tiene una viscosidad deseada y otras
características;
(b) que se puede fabricar en un procedimiento que
usa esencialmente las mismas condiciones para degradar almidón que
para polimerizar la emulsión;
(c) que usa componentes medioambientalmente
aceptables y económicos; y
(d) que es adecuado para una gran variedad de
aplicaciones.
Estos y otros objetos y ventajas de la presente
invención serán evidentes a partir de la descripción que se ofrece
a continuación.
La presente invención se dirige a una composición
capaz de formar una emulsión polimérica estabilizada de almidón, y a
dicha emulsión polimérica estabilizada de almidón. La composición
incluye entre 5% y 30% en peso de sólidos totales de un almidón,
entre 1% y 5% en peso de sólidos totales de una sal de persulfato, y
al menos 70% en peso de sólidos totales de un monómero
etilénicamente insaturado. El agua constituye el resto de la
emulsión.
La presente invención también proporciona un
procedimiento para formar una emulsión polimérica estabilizada de
almidón, caracterizada por las etapas de permitir al almidón de la
composición descrita anteriormente ser degradado por la sal de
persulfato de la composición descrita anteriormente; y mientras al
menos una parte del almidón sigue siendo degradado por la sal de
persulfato, añadir monómero(s) etilénicamente
insaturado(s) al almidón de degradación para que se
copolimericen por injerto con los monómeros.
La presente invención también proporciona un
revestimiento caracterizado por entre 10% y 90% en peso de sólidos
totales de una emulsión polimérica estabilizada de almidón que
comprende entre 5% y 30% en peso de sólidos totales de un almidón,
entre 1% y 5% en peso de sólidos totales de una sal de persulfato, y
al menos 70% en peso de sólidos totales de un monómero
etilénicamente insaturado; y entre 10% y 90% en peso de sólidos
totales de un pigmento.
La presente invención también proporciona una
composición de tinta caracterizada por entre 10% y 90% en peso de
sólidos totales de una emulsión polimérica estabilizada de almidón
que comprende entre 5% y 30% en peso de sólidos totales de un
almidón, entre 1% y 5% en peso de sólidos totales de una sal de
persulfato, y al menos 70% en peso de sólidos totales de un monómero
etilénicamente insaturado; y entre 10% y 90% en peso de sólidos
totales de un pigmento.
La presente invención se dirige a una composición
capaz de formar una emulsión polimérica estabilizada de almidón, y a
dicha emulsión polimérica estabilizada de almidón. La composición
incluye entre 5% y 30% en peso de sólidos totales de un almidón,
entre 1% y 5% en peso de sólidos totales de una sal de persulfato, y
al menos 70% en peso de sólidos totales de un monómero
etilénicamente insaturado. El agua constituye el resto de la
emulsión.
Adicionalmente, la composición puede incluir
entre 0,5% y 1% en peso de sólidos de monómero de un tensioactivo.
Dicho tensioactivo se selecciona del grupo formado por tensioactivos
aniónicos y tensioactivos no iónicos. Normalmente, el monómero
etilénicamente sustituido se selecciona del grupo formado por ácido
acrílico, acrilatos, metacrilatos y estirénicos. La composición
puede incluir adicionalmente un pigmento.
La composición de la presente invención está
preferiblemente libre de hierro. Preferiblemente, la composición
inventiva está esencialmente libre de hierro, níquel, manganeso,
cerio y cobre.
La presente invención también se dirige a un
procedimiento para formar una emulsión polimérica estabilizada de
almidón e incluye las etapas de a) permitir que un almidón sea
degradado por una sal de persulfato y b) mientras que al menos una
parte del almidón sigue siendo degradado por la sal de persulfato,
añadir al menos un monómero etilénicamente insaturado al almidón de
degradación para copolimerizarse por injerto con el/los
monómero(s). En un procedimiento preferido, el primero de los
monómeros que ha de añadirse como parte del procedimiento se añade
no antes de quince minutos y no más tarde de treinta minutos después
de que comience la degradación del almidón.
Adicionalmente, la presente invención se dirige a
un revestimiento. Dicho revestimiento incluye aproximadamente entre
10% y 90% en peso de sólidos totales de una emulsión polimérica
estabilizada de almidón y entre 10% y 90% en peso de sólidos totales
de un pigmento. La emulsión polimérica estabilizada de almidón
comprende o se prepara a partir de entre 5% y 30% en peso de sólidos
totales de un almidón, entre 1% y 5% en peso de sólidos totales de
una sal de persulfato, y al menos 70% en peso de sólidos totales de
un monómero etilénicamente insaturado. En realizaciones preferidas,
el revestimiento incluye entre 10% y 20% en peso de sólidos totales
de una emulsión polimérica estabilizada de almidón, y entre 80% y
90% en peso de sólidos totales de un pigmento. El monómero
etilénicamente insaturado se selecciona del grupo formado por ácido
acrílico, acrilatos, metacrilatos y estirénicos.
La emulsión polimérica estabilizada de almidón
puede incluir además entre 0,5% y 1% en peso de sólidos de monómero
de un tensioactivo. Este tensioactivo se selecciona del grupo
formado por tensioactivos aniónicos y tensioactivos no iónicos.
Preferiblemente, la emulsión polimérica
estabilizada de almidón está esencialmente libre de hierro y, de
manera preferible, esencialmente libre no sólo de hierro, sino
también de níquel, manganeso, cerio y cobre. Adicionalmente, el
revestimiento puede incluir al menos un aditivo como desespumantes,
agentes humectantes, espesantes, bases, amoníaco y agua.
La presente invención también se dirige a una
composición de tinta. Dicha composición de tinta incluye
aproximadamente entre 10% y 90% en peso de sólidos totales de una
emulsión polimérica estabilizada de almidón y entre 10% y 90% en
pesos totales de un pigmento y, preferiblemente, entre 10% y 20% en
peso de sólidos totales de una emulsión polimérica estabilizada de
almidón y entre 80% y 90% en peso de sólidos totales de un
pigmento.
La emulsión polimérica estabilizada de almidón
incluye entre 5% y 30% en peso de sólidos totales de un almidón,
entre 1% y 5% en peso de sólidos totales de una sal de persulfato, y
al menos 70% en peso de sólidos totales de un monómero
etilénicamente insaturado. Dicha emulsión polimérica estabilizada de
almidón puede incluir además entre 0,5% y 1% en peso de sólidos de
monómero de un tensioactivo. Los monómeros etilénicamente
insaturados útiles en las emulsiones poliméricas estabilizadas de
almidón usadas en las composiciones de tinta se seleccionan
preferiblemente del grupo formado por ácido acrílico, acrilatos,
metacrilatos y estirénicos.
Las emulsiones poliméricas estabilizadas de
almidón útiles en las composiciones de tinta de la invención,
preferiblemente, están esencialmente libres de hierro, y
preferiblemente además, esencialmente libres de níquel, manganeso,
cerio y cobre. Adicionalmente, también se pueden incluir
desespumantes, agentes humectantes, espesantes, bases, amoníaco y
agua en las composiciones de tinta de la invención.
En un aspecto, la invención proporciona una
composición adecuada para formar una emulsión polimérica
estabilizada de almidón. Tiene 5%-30% en peso de sólidos totales de
almidón, 1%-5% en peso de sólidos totales de una sal de persulfato,
y al menos 70% en peso de sólidos totales de un monómero
etilénicamente insaturado. También se pueden incluir opcionalmente
un tensioactivo y/o un agente de transferencia de cadena.
La composición está esencialmente libre de
hierro, níquel, manganeso, cerio y cobre (por ejemplo menos de 50
ppm en total, y menos de 25 ppm de hierro).
Ejemplos de almidones adecuados para usar son
almidones como almidón hidroxialquilado, almidón oxidado, almidón
modificado por ácido y almidón catiónico. Los ejemplos específicos
de almidón hidroxialquilado incluyen almidón de maíz
hidroxialquilado y almidón de patata hidroxialquilado. El almidón
más preferido es un almidón de maíz hidroxialquilado como Penford
230 (Penford Products Co., Cedar Rapids IA). Los almidones
preferibles usados en la presente invención son aquellos que no han
sido degradados previamente.
Los ejemplos de las sales de persulfato adecuadas
son persulfato de amonio, potasio, sodio y litio.
Los monómeros etilénicamente insaturados pueden
ser cualquier monómero o clases de monómeros etilénicamente
insaturados. Los ejemplos son ésteres y ácidos de acrilato, ésteres
y ácidos de metacrilato, acrilonitrilos, metacrilonitrilo,
compuestos de vinilo aromáticos como estireno, estirenos
sustituidos, ésteres de vinilo de ácidos orgánicos como acetato de
vinilo, acrilamidas y metacrilamidas.
Los ésteres y ácidos de acrilato específicos
incluyen, sin carácter limitativo, ácido acrílico, acrilato de
metilo, acrilato de etilo, acrilato de n-butilo,
acrilato de 2-etilhexilo, acrilato de hexilo,
acrilato de tert-butilo, acrilato de laurilo,
acrilato de tert-butilo, acrilato de
2-hidroxietilo y acrilato de hidroxipropilo. También
se incluyen otros ácidos acrílicos sustituidos como ácido crotónico,
ácido maléico y ácido itacónico, así como ésteres de éstos.
Los ésteres y ácidos de metacrilato específicos
incluyen, sin carácter limitativo, ácido metacrílico, metacrilato de
metilo, metacrilato de etilo, metacrilato de
n-butilo, metacrilato de
2-etilhexilo, metacrilato de hexilo, metacrilato de
isobutilo, metacrilato de isopropilo, metacrilato de
2-hidroxietilo y metacrilato de hidroxipropilo.
Los compuestos de vinilo aromáticos específicos
incluyen, sin carácter limitativo, estireno, alfa metil estireno,
para-metil estireno, vinil tolueno,
t-butil estireno y cloruro de vinil bencilo.
Los ésteres de vinilo específicos de ácidos
orgánicos incluyen, sin carácter limitativo, acetato de vinilo y
versatato de vinilo.
Las acrilamidas y metacrilamidas específicas
incluyen, sin carácter limitativo, acrilamida, ácido
2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico,
N-(iso-butoximetil)acrilamida,
n-butoximetil acrilamida, n-butil
acrilamida, diacetona acrilamida,
n,n-dimetilaminoetil acrilamida,
N-metilol acrilamida,
n,n-metacrilamida, n-metil
metilacrilamida, iso-butoxi metaacrilamida y
dimetilaminoetil metacrilamida.
Otros monómeros útiles también incluyen los
ésteres, amidas y compuestos de vinilo aromáticos indicados
anteriormente en los que el grupo sustituyente está unido a más de
un grupo polimerizable como, por ejemplo, trimetacrilato de
trimetilolpropano y metilen bis acrilamida. Otros monómeros
disfuncionales útiles son divinil benceno, dimetacrilatro de etilen
glicol y diacrilato de hexanodiol. También se pueden usar mezclas de
los distintos monómeros para producir copolímeros de injerto.
Los monómeros especialmente preferidos son
monómeros acrílicos como ácido acrílico, ésteres de ácido acrílico
como acrilato de etilo, acrilato de 2-etilhexilo y
metacrilato de metilo. Los monómeros etilénicamente insaturados más
preferidos son acrilato de n-butilo, metacrilato de
metilo, ácido metacrílico y estireno.
Puede añadirse un agente de transferencia de
cadena para ayudar a la polimerización, como mercaptopropionato de
butilo. La función del agente de transferencia de cadena es regular
el peso molecular del polímero de emulsión preparado. Otros agentes
de transferencia de cadena que realizan esta función también son
conocidos por los expertos en la técnica de polimerización en
emulsión, por ejemplo, mercaptopropionato de
iso-octilo y tert-dodecil
mercaptano.
Si se usan tensioactivos, los tensioactivos
preferidos son tensioactivos aniónicos y no iónicos. Véanse, por
ejemplo, las patentes de Estados Unidos 5.358.998 y
McCutcheon's Emulsifiers and Detergents, MC Publishing Co.,
Edición de 1995. También se pueden usar otros tipos de tensioactivos
como tensioactivos catiónicos y anfotéricos. Los tensioactivos
preferidos incluyen lauril sulfato de sodio y Tergitol® de Union
Carbide. Éste último es un tensioactivo no iónico compuesto por
etoxilatos de alcohol secundario que tienen una longitud de cadena
de 11-15 átomos de carbono.
En otra realización, la invención proporciona un
procedimiento para proporcionar una emulsión polimérica estabilizada
de almidón. Se permite que la composición anterior copolimerice en
una emulsión de copolímero de injerto / almidón.
En otra realización, la invención proporciona un
procedimiento para producir una emulsión polimérica estabilizada de
almidón hecha a partir del procedimiento anterior.
El polímero de la presente invención se prepara
normalmente mediante el procedimiento de polimerización en emulsión,
que ha implicado previamente la polimerización de una mezcla de
monómeros copolimerizables etilénicamente insaturados en presencia
de un medio de reacción acuoso, un tensioactivo y un iniciador
radical libre. El medio de reacción acuoso es el líquido en el que
los distintos componentes se dispersan en un estado de emulsión y
está sustancialmente compuesto de agua.
Alternativamente, se puede sustituir el
componente tensioactivo que antes se creía necesario con almidón
adicional.
El procedimiento usado para preparar los
copolímeros de injerto de almidón puede ser un procedimiento de
polimerización en emulsión acuosa con adición de radical libre
llevado a cabo en una polimerización en emulsión discontinua,
semi-discontinua, discontinua en múltiples etapas,
semi-discontinua en multiples etapas, o continua.
Sin embargo, aquí el procedimiento utiliza un esquema simultáneo de
degradación de almidón y polimerización de monómero.
Preferiblemente, la polimerización según la
presente invención se lleva a cabo mediante una polimerización
semi-discontinua. La polimerización
semi-discontinua según se aplica a la presente
invención implica generalmente cargar inicialmente en un recipiente
de polimerización un medio de reacción como agua (y preferiblemente
componentes adicionales que facilitan la preparación de una
dispersión estable del polímero preparado en el medio de reacción).
Estos componentes podrían incluir óptimamente un tensioactivo. El
almidón se podría cargar en este momento.
También se pueden añadir otros ingredientes
conocidos en la técnica, como mallado iniciador para regulación del
tamaño de partícula, precarga de monómero para preparación de látex
iniciador in situ, iniciadores/catalizadores/
aceleradores de polímero, agentes de transferencia de cadena y quelantes para eliminación de metal secundario. Como se indicó anteriormente, hierro, manganeso, níquel, cerio y cobre no son aditivos deseables en el procedimiento descrito.
aceleradores de polímero, agentes de transferencia de cadena y quelantes para eliminación de metal secundario. Como se indicó anteriormente, hierro, manganeso, níquel, cerio y cobre no son aditivos deseables en el procedimiento descrito.
Con agitación, el agua, los aditivos y el almidón
se calientan a una temperatura que varía entre 74ºC y
aproximadamente 85ºC. Se añade persulfato, con agitación continua.
Tras un cierto periodo de tiempo (normalmente entre 1 y 30 minutos),
se comienza una adición controlada del monómero, y se añade el
monómero de manera continua durante un periodo de tiempo prescrito
(normalmente entre 4 y 90 minutos) con agitación continuada. Durante
este tiempo, el almidón se continúa degradando y el monómero se
convierte en una dispersión estable de polímero. Tras la
finalización de la adición controlada del monómero, el copolímero de
injerto formado se agita continuamente y se mantiene a una
temperatura para facilitar el consumo completo de monómeros. A
partir de entonces, el copolímero se enfría, y se pueden añadir
componentes adicionales.
Los componentes opcionales incluyen
desespumantes, agentes humectantes, espesantes, bases, amoníaco o
agua adicional. Se puede usar un gas inerte para purgar el reactor
de polimerización de oxígeno y se puede continuar durante todo el
procedimiento de polimerización.
En otras realizaciones, la invención proporciona
un revestimiento o aglutinante. Dicha composición de revestimiento
incluye entre aproximadamente 10% y 90% en peso de sólidos totales
de la emulsión polimérica estabilizada de almidón anterior y
aproximadamente entre 10% y 90% de pigmento. Los revestimientos
preferibles incluyen aproximadamente entre 10% y 20% en peso de
sólidos totales de la emulsión polimérica estabilizada de almidón
anterior y aproximadamente entre 80% y 90% de pigmento.
En otras realizaciones, la invención puede
proporcionar alternativamente una composición de tinta hecha al
combinar las emulsión anterior con un pigmento. Dichas composiciones
de tinta incluyen entre aproximadamente 10% y 90% en peso de sólidos
totales de la emulsión polimérica estabilizada de almidón anterior y
aproximadamente entre 10% y 90% de pigmento. Las composiciones de
tinta preferidas incluyen aproximadamente entre 10% y 20% en peso de
sólidos totales de la emulsión polimérica estabilizada de almidón
anterior y aproximadamente entre 80% y 90% de pigmento.
Los pigmentos preferidos para uso en ambas
composiciones de revestimiento y de tinta son negro de carbón y
pigmentos orgánicos como rojo litol cálcico y azul ftalo.
La invención también es particularmente adecuada
para usarse como inclusión en recubrimientos transparentes (barnices
de sobreimpresión), capas de imprimación, acabados de madera
industriales, aplicaciones adhesivas y sistemas de tinta.
A continuación, se ofrecen varios ejemplos de
preparaciones de las emulsiones poliméricas de la presente
invención, y composiciones de revestimiento y de tinta de la
presente invención.
A un matraz de fondo redondo de dos litros y
cuatro bocas equipado con un termómetro y termorregulador
(Thermowatch®, Instruments for Research and Industry, Cheltenham
PA), condensador, agitación mecánica, purga de nitrógeno y manto
calefactor, se añadieron 684,5 gramos de agua desionizada y 90,3
gramos de producto de almidón, goma Penford 230. Con agitación, se
elevó la temperatura hasta 82ºC, tras lo cual los gránulos de
almidón se solubilizaron y proporcionaron una solución viscosa.
Se añadió una solución de persulfato de amonio
(APS) acuosa (7,1 gramos de APS, 35 gramos de agua desionizada) con
agitación continua. La temperatura se mantuvo a 82ºC durante 30
minutos con agitación continua. Se añadió tensioactivo Tergitol
15-S-7 (3,25 gramos) con un nivelado
de agua desionizada de 3 gramos, y se añadió una mezcla de monómeros
etilénicamente insaturados y agente de transferencia de cadena
mediante una bomba mecánica regularmente durante 90 minutos, según
la siguiente fórmula:
\newpage
| Componente | Peso (gramos) |
| Estireno | 162,5 |
| Acrilato de n-butilo | 162,5 |
| Mercaptopropionato de n-butilo | 3,25 |
Después de que se completase la adición de
monómero, la bomba se niveló con 12,75 gramos de agua desionizada
(en el reactor), y se añadió una carga adicional de 0,5 gramos de
APS en 7,1 gramos de agua desionizada. La reacción se agitó
continuamente durante un periodo de mantenimiento adicional de una
hora, tras el cual la reacción se enfrió, se añadió una carga
adicional de 28,1 gramos de agua desionizada, y se filtró a través
de un filtro de 100 micrómetros en un recipiente de cristal. El
polímero en emulsión de polimerización por injerto de almidón entre
translúcido y lechoso resultante fue homogéneo y estable, sin
floculación o asentamiento observados.
A un matraz de fondo redondo de dos litros y
cuatro bocas equipado con un termómetro y termorregulador
(Thermowatch®, Instruments for Research and Industry, Cheltenham
PA), condensador, agitación mecánica, purga de nitrógeno y manto
calefactor, se añadieron 682,3 gramos de agua desionizada y 90,3
gramos de producto de almidón, goma Penford 230. Con agitación, se
elevó la temperatura hasta 82ºC, tras lo cual los gránulos de
almidón se solubilizaron y proporcionaron una solución viscosa.
Se añadió una solución de persulfato de amonio
(APS) acuosa (7,1 gramos de APS, 33,7 gramos de agua desionizada)
con agitación continua. La temperatura se mantuvo a 82ºC durante 30
minutos con agitación continua. Se añadió tensioactivo Tergitol
15-S-7 (3,25 gramos) con un nivelado
de agua desionizada de 2,4 gramos, y se añadió una mezcla de
monómeros etilénicamente insaturados y agente de transferencia de
cadena mediante una bomba mecánica regularmente durante 90 minutos,
según la siguiente fórmula:
| Componente | Peso (gramos) |
| Estireno | 308,80 |
| Ácido acrílico | 16,25 |
| Mercaptopropionato de n-butilo | 3,25 |
Después de que se completase la adición de
monómero, la bomba se niveló con 15,7 gramos de agua desionizada (en
el reactor), y se añadió una carga adicional de 0,5 gramos de APS en
7,1 gramos de agua desionizada. La reacción se agitó continuamente
durante un periodo de mantenimiento adicional de una hora, con lo
cual la reacción se enfrió, se añadió una carga adicional de 12,6
gramos de agua desionizada, y se añadió una solución de 0,36 gramos
de Kathon LX-14 (un biocida fabricado por Rohm &
Haas) en 6,8 gramos de agua desionizada. La reacción se filtró a
través de un filtro de 100 micrómetros en un recipiente de cristal.
El polímero en emulsión de polimerización por injerto de almidón
entre translúcido y lechoso resultante fue homogéneo y estable, sin
floculación o asentamiento
observados.
observados.
A un matraz de fondo redondo de dos litros y
cuatro bocas equipado con un termómetro y termorregulador
(Thermowatch®, Instruments for Research and Industry, Cheltenham
PA), condensador, agitación mecánica, purga de nitrógeno y manto
calefactor, se añadieron 694,8 gramos de agua desionizada y 91,0
gramos de producto de almidón, goma Penford 230. Con agitación, se
elevó la temperatura hasta 82ºC, tras lo cual los gránulos de
almidón se solubilizaron y proporcionaron una solución viscosa. Se
añadió una solución de persulfato de amonio (APS) acuosa (7,2 gramos
de APS, 35,2 gramos de agua desionizada) con agitación continua. La
temperatura se mantuvo a 82ºC durante 30 minutos con agitación
continua y se añadió una mezcla de monómeros etilénicamente
insaturados y agente de transferencia de cadena mediante una bomba
mecánica regularmente durante 90 minutos, según la siguiente
fórmula:
\newpage
| Componente | Peso (gramos) |
| Acrilato de n-butilo | 65,5 |
| Metacrilato de metilo | 65,5 |
| Estireno | 98,3 |
| Ácido metacrílico | 98,3 |
| Mercaptopropionato de n-butilo | 3,3 |
La reacción se agitó continuamente durante un
periodo de mantenimiento adicional de una hora, con lo cual la
reacción se enfrió, se añadió una carga adicional de 28,1 gramos de
agua desionizada La reacción se filtró a través de un filtro de 100
micrómetros en un recipiente de cristal. El polímero en emulsión de
polimerización por injerto de almidón entre translúcido y lechoso
resultante fue homogéneo y estable, sin floculación o asentamiento
observados.
Considerablemente, debe apreciarse que el
procedimiento de degradación descrito anteriormente puede tener
lugar esencialmente en las misma condiciones que el procedimiento de
polimerización descrito anteriormente. De este modo, se puede
cumplir una degradación/copolimerización esencialmente simultánea.
Esto proporciona tiempos de procedimiento general reducidos, y
elimina la necesidad de aditivos indeseables en el polímero en
emulsión acabado.
Se preparó una composición de pulverización base
a partir de la siguiente fórmula:
La dispersión del negro de carbón en agua se
obtuvo al colocar 750 gramos de un medio de pulverización de bolas
de acero de 12 milímetros en un bote de estaño de 0,57 litros,
añadir la fórmula anterior al bote, sellar el bote, y ponerlo en un
mezclador de rodillos (US Stoneware Corp., East Palestine, OH)
durante 16 horas. La pulverización base resultante fue estable,
uniforme y fluida, sin asentamiento o material floculado.
El pigmento preparado en el Ejemplo 4 se usó para
preparar una tinta negra según la siguiente formulación:
La formulación de tinta negra final se preparó al
pesar la pulverización base en un bote de vidrio de 125 gramos,
añadir el vehículo de dilución con agitación mecánica
(aproximadamente 600 rpm) durante varios minutos, seguido por la
adición de agua desionizada con agitación continua. La mezcla se
continuó hasta que fue homogénea. La tinta acuosa resultante fue
estable al asentamiento y no contuvo material granulado.
La idoneidad de esta tinta acuosa se examinó al
preparar sustratos de Kraft revestidos, obtenidos al repartir la
tinta en el Kraft (papel 3NT-5, Leneta Co., Mahwah
NJ) usando un aplicador de tinta de laboratorio estándar
(impermeabilizador manual 165-p). Las superficies
ennegrecidas obtenidas de este modo usando la tinta según se
describe en este ejemplo fueron uniformes y mostraron una
resistencia, transferencia y retención del color equivalentes o
mejores que un producto comercial estándar.
Una capa de imprimación para superficies de papel
porosas se ilustra de la siguiente manera. El copolímero de injerto
de almidón preparado en el Ejemplo 1 se revistió sobre 18 kilogramos
de Kraft (18 kilogramos de peso de papel por 65 metros cuadrados de
superficie de papel) usando una revestidora de laboratorio
automática (K-Coater, Gardner Co. Pompano Beach FL)
usando una varilla de aplicación K-coater #1 a un
ajuste de velocidad 10 (aproximadamente 12 metros/minuto de
velocidad de trazada). Siguió un revestimiento secundario de
Joncryl® 77 de S. C. Johnson Polymer (diluido hasta 0,1 Pa\cdots
con agua desionizada) como la capa superior, usando idénticas
condiciones de aplicación. Esta construcción de imprimación / capa
superior se comparó con una construcción similar que tiene dos capas
del Joncryl® 77, y se resume en la siguiente tabla:
Los polímeros en emulsión por injerto de almidón
preparados por la presente invención tienen aplicabilidad en otras
varias aplicaciones de revestimiento y de tinta. Resultará evidente
que los ejemplos anteriores ilustran ciertas realizaciones
preferidas y no son limitantes del alcance. Por consiguiente, se
debe considerar que dichas alternativas, cambios y modificaciones
forman parte de la invención en la medida en que entran dentro del
espíritu y alcance de las reivindicaciones adjuntas.
La invención proporciona una emulsión polimérica
de almidón de bajo coste útil en relación con los materiales de
artes gráficas, revestimientos y adhesivos. Es especialmente útil
como un dispersante de pigmento o componente aglutinante de tinta en
aplicaciones de artes gráficas.
Claims (28)
1. Una composición capaz de formar una emulsión
polimérica estabilizada de almidón, caracterizada por entre
5% y 30% en peso de sólidos totales de un almidón, entre 1% y 5% en
peso de sólidos totales de una sal de persulfato, y al menos 70% en
peso de sólidos totales de un monómero etilénicamente
insaturado.
2. La composición de la reivindicación 1,
caracterizada por entre 0,5% y 1% en peso de sólidos de
monómero de un tensioactivo.
3. La composición de la reivindicación 2,
caracterizada porque el tensioactivo se selecciona del grupo
formado por tensioactivos aniónicos y tensioactivos no iónicos.
4. La composición de la reivindicación 1,
caracterizada porque la composición está esencialmente libre
de hierro, níquel, manganeso, cerio y cobre.
5. La composición de la reivindicación 1,
caracterizada porque la composición está esencialmente libre
de hierro.
6. La composición de la reivindicación 1,
caracterizada porque el monómero etilénicamente insaturado se
selecciona del grupo constituido por ácido acrílico, acrilatos,
metacrilatos y estirénicos.
7. La composición de la reivindicación 1,
caracterizada por un pigmento.
8. Un procedimiento para formar una emulsión
polimérica estabilizada de almidón, caracterizada por las
etapas de permitir que el almidón de la reivindicación 1 sea
degradado por la sal de persulfato de la reivindicación 1; y
mientras al menos una parte de dicho almidón sigue siendo degradado
por la sal de persulfato de la reivindicación 1, añadir monómeros de
la reivindicación 1 al almidón de degradación para provocar que el
almidón de degradación se copolimerice por injerto con los
monómeros.
9. El procedimiento de la reivindicación 8,
caracterizado porque el primero de los monómeros que ha de
añadirse como parte del procedimiento se añade no antes de quince
minutos y no más tarde de treinta minutos después de que comience la
degradación del almidón.
10. Una emulsión polimérica estabilizada de
almidón preparada por el procedimiento de la reivindicación 8.
11. Un revestimiento, caracterizado por la
emulsión preparada por el procedimiento de la reivindicación 8; y un
pigmento.
12. Una emulsión polimérica estabilizada de
almidón formada a partir de la composición de la reivindicación
1.
13. Un revestimiento caracterizado por
entre 10% y 90% en peso de sólidos totales de una emulsión
polimérica estabilizada de almidón que comprende entre 5% y 30% en
peso de sólidos totales de un almidón, entre 1% y 5% en peso de
sólidos totales de una sal de persulfato, y al menos 70% en peso de
sólidos totales de un monómero etilénicamente insaturado; y entre
10% y 90% en peso de sólidos totales de un pigmento.
14. El revestimiento de la reivindicación 13,
caracterizado por entre 10% y 20% en peso de sólidos totales
de una emulsión polimérica estabilizada de almidón que comprende
entre 5% y 30% en peso de sólidos totales de un almidón, entre 1% y
5% en peso de sólidos totales de una sal de persulfato, y al menos
70% en peso de sólidos totales de un monómero etilénicamente
insaturado; y entre 80% y 90% en peso de sólidos totales de un
pigmento.
15. El revestimiento de la reivindicación 13,
caracterizado porque la emulsión polimérica estabilizada de
almidón comprende además entre 0,5% y 1% en peso de sólidos de
monómero de un tensioactivo.
16. El revestimiento de la reivindicación 15,
caracterizado porque el tensioactivo se selecciona del grupo
constituido por tensioactivos aniónicos y tensioactivos no
iónicos.
17. El revestimiento de la reivindicación 13,
caracterizado porque la emulsión polimérica estabilizada de
almidón está esencialmente libre de hierro, níquel, manganeso, cerio
y cobre.
18. El revestimiento de la reivindicación 13,
caracterizado porque la emulsión polimérica estabilizada de
almidón está esencialmente libre de hierro.
19. El revestimiento de la reivindicación 13,
caracterizado porque el monómero etilénicamente insaturado se
selecciona del grupo constituido por ácido acrílico, acrilatos,
metacrilatos y estirénicos.
20. El revestimiento de la reivindicación 13,
caracterizado por al menos un aditivo seleccionado entre a)
desespumantes, b) agentes humectantes, c) espesantes, d) bases, e)
amoníaco y f) agua.
21. Una composición de tinta caracterizada
por entre 10% y 90% en peso de sólidos totales de una emulsión
polimérica estabilizada de almidón que comprende entre 5% y 30% en
peso de sólidos totales de un almidón, entre 1% y 5% en peso de
sólidos totales de una sal de persulfato, y al menos 70% en peso de
sólidos totales de un monómero etilénicamente insaturado; y entre
10% y 90% en peso de sólidos totales de un pigmento.
22. La composición de tinta de la reivindicación
21, caracterizada por entre 10% y 20% en peso de sólidos
totales de una emulsión polimérica estabilizada de almidón que
comprende entre 5% y 30% en peso de sólidos totales de un almidón,
entre 1% y 5% en peso de sólidos totales de una sal de persulfato, y
al menos 70% en peso de sólidos totales de un monómero
etilénicamente insaturado; y entre 80% y 90% en peso de sólidos
totales de un pigmento.
23. La composición de tinta de la reivindicación
21, caracterizada porque la emulsión polimérica estabilizada
de almidón comprende además entre 0,5% y 1% en peso de sólidos de
monómero de un tensioactivo.
24. La composición de tinta de la reivindicación
23, caracterizada porque el tensioactivo se selecciona del
grupo constituido por tensioactivos aniónicos y tensioactivos no
iónicos.
25. La composición de tinta de la reivindicación
21, caracterizada porque la emulsión polimérica estabilizada
de almidón está esencialmente libre de hierro, níquel, manganeso,
cerio y cobre.
26. La composición de tinta de la reivindicación
21, caracterizada porque la emulsión polimérica estabilizada
de almidón está esencialmente libre de hierro.
27. La composición de tinta de la reivindicación
21, caracterizada porque el monómero etilénicamente
insaturado se selecciona del grupo constituido por ácido acrílico,
acrilatos, metacrilatos y estirénicos.
28. La composición de tinta de la reivindicación
21, caracterizada por al menos un aditivo seleccionado entre
a) desespumantes, b) agentes humectantes, c) espesantes, d) bases,
e) amoníaco y f) agua.
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