ES2228095T3 - Resinas epoxidicas y sus dispersiones acuosas estables. - Google Patents
Resinas epoxidicas y sus dispersiones acuosas estables.Info
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Abstract
Una composición que comprende una mezcla de una resina epoxídica y un tensioactivo no iónico de baja temperatura, un tensioactivo no iónico de alta temperatura, y un tensioactivo aniónico que, en combinación con el tensioactivo de baja temperatura y el tensioactivo de alta temperatura, reduce el valor de la tensión interfacial de la resina epoxídica según se compara con el valor de la tensión interfacial de la resina epoxídica en ausencia del tensioactivo aniónico; en la que el tensioactivo no iónico de baja temperatura se caracteriza por tener un peso molecular no menor que 1.000 y no mayor que 7.000, el tensioactivo no iónico de alta temperatura se caracteriza por tener un peso molecular mayor que 7.000 y no mayor que 20.000, y en la que i) la relación peso a peso del tensioactivo no iónico de alta temperatura al tensioactivo aniónico es mayor que 3:1; ii) la relación peso a peso de la suma del tensioactivo no iónico de baja temperatura y el tensioactivo no iónico de alta temperatura al tensioactivo aniónico es mayor que 4, 5:1; y iii) la concentración total de tensioactivo es de 5 a 20 por ciento en peso, basada en el peso de los tensioactivos totales y la resina epoxídica.
Description
Resinas epoxídicas y sus dispersiones acuosas
estables.
Esta invención se refiere a nuevas resinas
epoxídicas y sus dispersiones acuosas estables. Las dispersiones
acuosas estables de resinas epoxídicas son útiles en, por ejemplo,
aplicaciones de revestimiento de papel y de fondo esponjado. Estas
dispersiones pueden usarse como un agente reticulante para otros
látex tales como látex S/B y látex S/B carboxilado.
Las dispersiones acuosas de resinas epoxídicas se
describen en, por ejemplo, las patentes de EE.UU. nos 5.118.729;
5.344.856; 5.424.340; y 5.602.193, así como la solicitud de patente
japonesa Kokai: Hei 3-157445.
Uno de los problemas con las dispersiones acuosas
epoxídicas del estado de la técnica es que la autoestabilidad de las
dispersiones no es suficientemente larga. Sería por tanto una
ventaja en la técnica descubrir una resina epoxídica acuosa con
autoestabilidad larga (mayor que 6 meses).
En un aspecto, la presente invención es una
composición que comprende una mezcla de una resina epoxídica y un
tensioactivo no iónico de baja temperatura, un tensioactivo no
iónico de alta temperatura, y un tensioactivo aniónico que, en
combinación con el tensioactivo de baja temperatura y el
tensioactivo de alta temperatura, reduce el valor de la tensión
interfacial de la resina epoxídica según se compara con el valor de
la tensión interfacial de la resina epoxídica en ausencia del
tensioactivo aniónico; en la que el tensioactivo no iónico de baja
temperatura se caracteriza por tener un peso molecular no menor que
1.000 y no mayor que 7.000, el tensioactivo no iónico de alta
temperatura se caracteriza por tener un peso molecular mayor que
7.000 y no mayor que 20.000, y en la que
- i)
- la relación peso a peso del tensioactivo no iónico de alta temperatura al tensioactivo aniónico es mayor que 3:1;
- ii)
- la relación peso a peso de la suma del tensioactivo no iónico de baja temperatura y el tensioactivo no iónico de alta temperatura al tensioactivo aniónico es mayor que 4,5:1; y
- iii)
- la concentración total de tensioactivo es de 5 a 20 por ciento en peso, basada en el peso de los tensioactivos totales y la resina epoxídica.
En un segundo aspecto, la presente invención es
una composición que comprende una dispersión acuosa estable de una
resina epoxídica estabilizada por un tensioactivo no iónico de baja
temperatura, un tensioactivo no iónico de alta temperatura, y un
tensioactivo aniónico que, en combinación con el tensioactivo de
baja temperatura y el tensioactivo de alta temperatura, reduce el
valor de la tensión interfacial de la resina epoxídica según se
compara con el valor de la tensión interfacial de la resina
epoxídica en ausencia del tensioactivo aniónico; en la que el
tensioactivo no iónico de baja temperatura se caracteriza por tener
un peso molecular no menor que 1.000 y no mayor que 7.000; el
tensioactivo no iónico de alta temperatura se caracteriza por tener
un peso molecular mayor que 7.000 y no mayor que 20.000, y en la
que;
- i)
- la relación peso a peso del tensioactivo no iónico de alta temperatura al tensioactivo aniónico es mayor que 3:1;
- ii)
- la relación peso a peso de la suma del tensioactivo no iónico de baja temperatura y el tensioactivo no iónico de alta temperatura al tensioactivo aniónico es mayor que 4,5:1; y
- iii)
- la concentración total de tensioactivo es de 5 a 20 por ciento en peso, basada en el peso de los tensioactivos totales y la resina epoxídica.
En un tercer aspecto, la presente invención es
una dispersión acuosa estable de una resina epoxídica preparada
mediante las etapas de:
- a)
- hacer confluir, de forma continua, en un dispersor, y en presencia de una cantidad emulsionante y estabilizante de una mezcla tensioactiva, una corriente de flujo de agua que fluye a una velocidad r_{1}, y una corriente de flujo que contiene una resina epoxídica que fluye a una velocidad r_{2};
- b)
- mezclar las corrientes con una cantidad de cizalla suficiente para formar una emulsión de alta relación de fase interna; y
- c)
- diluir la emulsión de alta relación de fase interna con agua para formar la dispersión acuosa estable;
en las que la mezcla tensioactiva
incluye un tensioactivo no iónico de baja temperatura y un
tensioactivo no iónico de alta temperatura, en la que el
tensioactivo no iónico de baja temperatura se caracteriza por tener
un peso molecular no menor que 1.000, ni mayor que 7.000, el
tensioactivo no iónico de alta temperatura se caracteriza por tener
un peso molecular mayor que 7.000 y no mayor que 20.000; y en la
que r_{2}:r_{1} está en un intervalo tal que el volumen de
tamaño de partículas promedio en volumen de la dispersión no es
mayor que 2 micrómetros, y en la que la mezcla tensioactiva incluye
además un tensioactivo aniónico que, en combinación con el
tensioactivo de baja temperatura y el tensioactivo de alta
temperatura, reduce el valor de la tensión interfacial de la resina
epoxídica según se compara con el valor de la tensión interfacial de
la resina epoxídica en ausencia del tensioactivo aniónico, en el
que la relación peso-a-peso del
tensioactivo no iónico de alta temperatura al tensioactivo aniónico
es mayor que 3:1, la relación
peso-a-peso de la suma del
tensioactivo no iónico de baja temperatura y el tensioactivo no
iónico de alta temperatura al tensioactivo aniónico es mayor que
4,5:1, y la concentración tensioactiva total de tensioactivo es 5 a
20 por ciento en peso de los tensioactivos totales y la resina
epoxídica.
La presente invención dirige un problema en la
técnica proporcionando una resina epoxídica acuosa que tiene una
autoestabilidad mayor que 6 meses.
El paquete de tensioactivo es crítico para la
autoestabilidad de la dispersión epoxídica de la presente invención.
Se usan al menos tres clases de tensioactivo, siendo la primera un
tensioactivo no iónico de baja temperatura, la segunda un
tensioactivo no iónico de alta temperatura, y la siendo tercera
clase un tensioactivo aniónico que se usa como un
co-tensioactivo para los tensioactivos no iónicos
de baja temperatura y de alta temperatura.
El tensioactivo no iónico de baja temperatura se
caracteriza por tener un peso molecular no menor que 1.000 y no
mayor que 7.000. Los tensioactivos no iónicos de baja temperatura
preferidos se ilustran:
Fórmula
I
\vskip1.000000\baselineskip
en la que la suma de n, m, y p en
la Fórmula I es tal que el peso molecular de la Fórmula I no sea
menor que aproximadamente 1.000 Daltons, más preferiblemente no
menor que aproximadamente 2.000 Daltons, y no mayor que
aproximadamente 7.000 Daltons, más preferiblemente no mayor que
aproximadamente 5.000 Daltons. Los tensioactivos no iónicos de baja
temperatura de la Fórmula I comercialmente disponibles incluyen
tensioactivo no iónico Hydropalat 3037 (disponible de Henkel, n + m
+ p = 40), tensioactivo no iónico Emulgin PRT 100 (disponible de
Henkel, n + m + p = 100), y tensioactivo no iónico Emulpon EL 42
(disponible de Witco, n + m + p =
42);
Fórmula
II
CH_{3}(CH_{2})XO(CH_{2}CH_{2}O)_{y}-H
en la que x es de aproximadamente
10 a 18, y donde y es de aproximadamente 30 a 50, más
preferiblemente de aproximadamente 35 a aproximadamente 45. Un
tensioactivo no iónico de baja temperatura de la Fórmula II
comercialmente disponible es tensioactivo no iónico Disponil TA 430
(disponible de Henkel, x = C11-C17, y =
40);
Fórmula
III
\vskip1.000000\baselineskip
en la que R^{1} es
oleil(9-octadecen-il), y
R^{2} es
bien
en las que la suma de w y z no es
menor que aproximadamente 10, más preferiblemente no menor que
aproximadamente 15, y no mayor que aproximadamente 30, más
preferiblemente no mayor que aproximadamente 25. Un tensioactivo no
iónico de baja temperatura de la Fórmula III comercialmente
disponible es tensioactivo no iónico Sorbanox AO (disponible de
Witco), que es una mezcla de las estructuras de la Fórmula
III.
El tensioactivo no iónico de alta temperatura se
caracteriza por tener un peso molecular mayor que 7.000 y no mayor
que 20.000. Preferiblemente, el tensioactivo no iónico de alta
temperatura tiene la siguiente estructura:
en la que cada e no es menor que
aproximadamente 10, preferiblemente no menor que aproximadamente
15, lo más preferiblemente no menor que aproximadamente 20, y no
mayor que aproximadamente 50, más preferiblemente no mayor que
aproximadamente 40, y lo más preferiblemente no mayor que 30; y f no
es menor que aproximadamente 100, más preferiblemente no menor que
aproximadamente 200, y lo más preferiblemente no menor que
aproximadamente 250; y preferiblemente no mayor que aproximadamente
500, más preferiblemente no mayor que aproximadamente 400, y lo más
preferiblemente no mayor que aproximadamente 300. Ejemplos de
tensioactivos no iónicos de alta temperatura comercialmente
disponibles incluyen tensioactivo Atsurf 108 (disponible de ICI) y
tensioactivo Pluronic F108 (disponible de BASF Corp.), cada uno con
un peso molecular de aproximadamente 14.000 (e = 24; f =
255).
Otro tensioactivo no iónico de alta temperatura
preferido tiene la estructura del tensioactivo no iónico de la
Fórmula I, en el que la suma de n, m, y p es tal que el peso
molecular es mayor que 7.000 y menor que 20.000 Daltons. Un ejemplo
de un tensioactivo no iónico de alta temperatura comercialmente
disponible es el tensioactivo no iónico Emulgin PRT 200 (disponible
de Henkel). Otros ejemplos de tensioactivos no iónicos de alta
temperatura adecuados incluyen mono- o dialquil fenoles etoxilados
tales como polietilenglicol nonil o dinonil fenil éteres. Un ejemplo
de un dialquil fenil éter etoxilado comercialmente disponible es
Igepal DM 970 FLK PEG-150 dinonil fenil éter
(disponible de Rhone-Poulenc).
La relación
peso-a-peso del tensioactivo no
iónico de baja temperatura al tensioactivo no iónico de alta
temperatura es preferiblemente no menor que aproximadamente 1:3, más
preferiblemente no menor que 1:2, y lo más preferiblemente no menor
que 1,5:1, y preferiblemente no mayor que 3:1, más preferiblemente
no mayor que aproximadamente 2:1, y lo más preferiblemente no mayor
que aproximadamente 1,5:1.
Puesto que la cantidad de tensioactivo no iónico
total requerida para preparar las dispersiones epoxídicas de
estabilidad satisfactoria tiende a ser más elevada en ausencia de
un co-tensioactivo aniónico adecuado, es necesario
añadir una pequeña cantidad de un co-tensioactivo
aniónico para disminuir el tensioactivo total de la dispersión. El
tensioactivo aniónico se selecciona de forma que la combinación de
los tensioactivos no iónicos y del tensioactivo aniónico reduce la
tensión interfacial de la resina epoxídica según se compara con la
tensión interfacial de la resina en ausencia del tensioactivo
aniónico.
Un método preferido para determinar la idoneidad
de un tensioactivo aniónico incluye las etapas de: a) combinar el
tensioactivo aniónico con un tensioactivo no iónico de alta
temperatura en una resina epoxídica a la temperatura a la que es
eficaz el tensioactivo no iónico a alta temperatura (normalmente
aproximadamente 40ºC a aproximadamente 100ºC), y medir la tensión
interfacial de la resina en presencia del tensioactivo aniónico y
del tensioactivo no iónico de alta temperatura, según se compara
con la tensión interfacial de la resina en presencia solamente de
tensioactivo no iónico de alta temperatura; y b) combinar el
tensioactivo aniónico con un tensioactivo no iónico de baja
temperatura en una resina epoxídica a la temperatura a la que es
eficaz el tensioactivo no iónico de baja temperatura (normalmente
temperatura ambiente), y medir la tensión interfacial de la resina
en presencia del tensioactivo aniónico y del tensioactivo no iónico
de baja temperatura, según se compara con la tensión interfacial de
la resina en presencia solamente de tensioactivo no iónico de baja
temperatura;
Un tensioactivo aniónico preferido es aquel que
muestra, en combinación con el tensioactivo no iónico de alta
temperatura o el de baja temperatura, una disminución en la tensión
interfacial de la resina epoxídica según se compara con la tensión
interfacial de la resina en ausencia del tensioactivo aniónico. Más
preferiblemente, el tensioactivo aniónico es aquel que muestra, en
combinación con ambos tensioactivos no iónicos de alta temperatura y
de baja temperatura, una disminución en la tensión interfacial de
la resina epoxídica según se compara con la tensión interfacial de
la resina en ausencia del tensioactivo aniónico. El tensioactivo
aniónico más preferido es aquel que muestra una disminución máxima
de la tensión interfacial de la resina epoxídica para ambos
tensioactivos no iónicos de alta y baja temperatura.
Por ejemplo, cuando se selecciona el tensioactivo
no iónico Atsurf 108 de alta temperatura o un equivalente genérico
del mismo, los aniónicos que se ha encontrado que reducen la
tensión interfacial de una resina epoxídica tal como la resina
D.E.R. 353 (disponible de The Dow Chemical Company) a 80ºC incluyen
un sulfosuccinato de metal alcalino con alquilo de cadena larga tal
como dioctilsulfosuccinato sódico (tensioactivo aniónico Aerosol OT
75 comercialmente disponible, disponible de Cyanamid),
laurilsulfato de sodio, un 4-éster de ácido sulfosuccínico con sal
disódica de dodeciléter de polietilenglicol (comercialmente
disponible como tensioactivo aniónico Aerosol A 102, disponible de
Cytec), una sal disódica de óxido de difenilo
alquil-disulfonado, tal como óxido de difenilo mono-
y dialquil-disulfonado, sal disódica
(comercialmente disponible como tensioactivo aniónico Dowfax 2A1,
disponible de The Dow Chemical Company), sulfosuccinato de dihexil
sodio (comercialmente disponible como tensioactivo no iónico
Aerosol MA 80, disponible de Cyanamid),
polioxi-1,2-etandiil-\alpha-tridecil-\omega-hidroxifosfato
(comercialmente disponible como tensioactivo aniónico Rhodofac RS
610, disponible de Rhone-Poulenc), y sal sódica de
alquilétersulfato (comercialmente disponible como tensioactivo
aniónico Disponil FES 61 o Disponil FES 993, disponible de Henkel).
Más preferidos son los que tienen los agentes activos superficiales
encontrados en el tensioactivo aniónico Aerosol OT 75, lauril
sulfato de sodio, tensioactivo aniónico Dowfax 2A1 y tensioactivo
aniónico Rhodofac RS 610. Más preferidos son tensioactivos
aniónicos que tienen los agentes activos superficiales encontrados
en el tensioactivo aniónico Aerosol OT 75, lauril sulfato de sodio,
y tensioactivo aniónico Dowfax 2A1.
Cuando se selecciona el tensioactivo no iónico
Emulgin PRT 200 de alta temperatura o un equivalente genérico del
mismo, los aniónicos que se ha encontrado que reducen la tensión
interfacial de la resina epoxídica a 20ºC incluyen aquellos que
tienen los agentes activos superficiales encontrados en el
tensioactivo aniónico Aerosol OT, tensioactivo aniónico Rhodafac RS
610, y tensioactivo aniónico Dowfax 2A1.
Cuando se selecciona como tensioactivo no iónico
de baja temperatura el tensioactivo no iónico Hydropalat 3037 o un
equivalente genérico del mismo, los aniónicos preferidos incluyen
aquellos que tienen los agentes activos superficiales encontrados
en el tensioactivo aniónico Aerosol A 102, tensioactivo aniónico
Rhodafac RS 610, tensioactivo aniónico Dowfax 2A1, tensioactivo
aniónico Aerosol MA 80, tensioactivo aniónico Disponil FES 993, y
tensioactivo aniónico Disponil FES 61, con los tensioactivos
aniónicos que tienen los agentes activos superficiales encontrados
en tensioactivo aniónico Aerosol OT 75, laurilsulfato de sodio,
tensioactivo aniónico Rhodafac RS 610, y el tensioactivo aniónico
Dowfax 2A1 que son más preferidos.
Así, los tensioactivos aniónicos preferidos para
la combinación de los tensioactivos no iónicos Hydropalat 3037 y
Atsurf 108 (o los equivalentes genéricos de los mismos), incluyen
los que tienen los agentes activos superficiales encontrados en el
tensioactivo aniónico Aerosol OT 75, laurilsulfato de sodio,
tensioactivo aniónico Aerosol A 102, tensioactivo aniónico Rhodafac
RS 610, tensioactivo aniónico Dowfax 2A1, tensioactivo aniónico
Disponil FES 993, y tensioactivo aniónico Disponil FES 61, con los
tensioactivos aniónicos que tienen los agentes activos superficiales
encontrados en el tensioactivo aniónico Aerosol OT 75,
laurilsulfato de sodio, tensioactivo aniónico Rhodafac RS 610, y
siendo más referido el tensioactivo aniónico Dowfax 2A1.
Los tensioactivos aniónicos preferidos para la
combinación de tensioactivos no iónicos Hydropalat 3037 y Emulgin
PRT 200 incluyen tensioactivo aniónico Aerosol OT 75, tensioactivo
aniónico Rhodafac RS 610, y tensioactivo aniónico Dowfax 2A1.
Cuando se usa como tensioactivo no iónico de baja
temperatura el tensioactivo no iónico Emulpon EL 42 o un equivalente
genérico del mismo, los aniónicos preferidos incluyen aquellos que
tienen los agentes activos superficiales encontrados en
tensioactivo aniónico Aerosol OT 75, laurilsulfato de sodio,
tensioactivo aniónico Aerosol A 102, tensioactivo aniónico Rhodafac
RS 610, tensioactivo aniónico Dowfax 2A1, tensioactivo aniónico
Aerosol MA 80, con los tensioactivos aniónicos que tienen los
agentes activos superficiales encontrados en el tensioactivo
aniónico Aerosol OT 75 y tensioactivo aniónico Dowfax 2A1 que son
más preferidos.
Los tensioactivos aniónicos preferidos para la
combinación de los tensioactivos no iónicos Emulpon EL 42 y Atsurf
108 (o sus equivalentes genéricos), incluyen los que tienen los
agentes activos superficiales encontrados en tensioactivo aniónico
Aerosol OT 75, laurilsulfato de sodio, tensioactivo aniónico Aerosol
A 102, tensioactivo aniónico Rhodafac RS 610, tensioactivo aniónico
Dowfax 2A1, con los tensioactivos aniónicos que tienen los agentes
activos superficiales encontrados en el tensioactivo aniónico
Aerosol OT 75 y tensioactivo aniónico Dowfax 2A1 que son más
prefe-
ridos.
ridos.
Los tensioactivos aniónicos preferidos para la
combinación de los tensioactivos no iónicos Emulpon EL 42 y Emulgin
PRT 200 (o sus equivalentes genéricos) incluyen los que tienen los
agentes activos superficiales encontrados en tensioactivo aniónico
Aerosol OT 75, tensioactivo aniónico Rhodafac RS 610 y tensioactivo
aniónico Dowfax 2A1, con los tensioactivos aniónicos que tienen los
agentes activos superficiales encontrados en el tensioactivo
aniónico Aerosol OT 75 y tensioactivo aniónico Dowfax 2A1 que son
más preferidos.
Cuando se selecciona como tensioactivo no iónico
de baja temperatura el tensioactivo no iónico Sorbanox AO o un
equivalente genérico del mismo, los aniónicos preferidos incluyen
aquellos que tienen los agentes activos superficiales encontrados
en el tensioactivo aniónico Aerosol OT 75, laurilsulfato de sodio,
tensioactivo aniónico Aerosol A 102, tensioactivo aniónico Rhodafac
RS 610, tensioactivo aniónico Dowfax 2A1, tensioactivo aniónico
Aerosol MA 80, con los tensioactivos aniónicos que tienen los
agentes activos superficiales encontrados en tensioactivo aniónico
Aerosol A 102, laurilsulfato de sodio, tensioactivo aniónico
Rhodafac RS 610, y siendo más preferido el tensioactivo aniónico
Dowfax 2A1 que son más preferidos, y los tensioactivos aniónicos
que tienen los agentes activos superficiales encontrados en el
tensioactivo aniónico Aerosol A 102 y el tensioactivo aniónico
Dowfax 2A1 que son los más preferidos.
Para la combinación de tensioactivos no iónicos
Sorbanox AO y Atsurf 108, los aniónicos preferidos incluyen los que
tienen los agentes activos superficiales encontrados en el
tensioactivo aniónico Aerosol OT 75, laurilsulfato de sodio,
tensioactivo aniónico Aerosol A 102, tensioactivo aniónico Dowfax
2A1 y tensioactivo aniónico Rhodafac RS 610, con los tensioactivos
aniónicos que tienen los agentes activos superficiales encontrados
en el tensioactivo aniónico Aerosol OT 75, laurilsulfato de sodio,
tensioactivo aniónico Rhodafac RS 610 y tensioactivo aniónico
Dowfax 2A1 que son más preferidos.
Para la combinación de los tensioactivos no
iónicos Sorbanox AO y Emulgin PRT 200, los tensioactivos aniónicos
preferidos incluyen aquellos que tienen los agentes activos
superficiales encontrados en el tensioactivo aniónico Aerosol OT
75, tensioactivo aniónico Rhodafac RS 610, y Dowfax 2A1.
Cuando se selecciona como tensioactivo no iónico
de baja temperatura el tensioactivo no iónico Disponil TA 430 o un
equivalente genérico del mismo, los aniónicos preferidos incluyen
aquellos que tienen los agentes activos superficiales encontrados
en el tensioactivo aniónico Aerosol OT 75, laurilsulfato de sodio,
y tensioactivo aniónico Dowfax 2A1. Para la combinación los
tensioactivos no iónicos Disponil TA 430 y Emulgin PRT 200 o Atsurf
108 (o sus equivalentes), los tensioactivos aniónicos preferidos
son aquellos que tienen los agentes activos superficiales
encontrados en el tensioactivo aniónico Aerosol OT 75 y
tensioactivos aniónicos Dowfax 2A1.
De este modo, las combinaciones preferidas de
tensioactivos no iónicos de alta y baja temperatura y tensioactivos
aniónicos pueden determinarse fácilmente.
La relación
peso-a-peso del tensioactivo no
iónico de alta temperatura al tensioactivo aniónico es mayor que
3:1, y preferiblemente no mayor que aproximadamente 20:1, más
preferiblemente no mayor que aproximadamente 12:1, y lo más
preferible no mayor que aproximadamente 5:1. La relación
peso-a-peso de la suma del
tensioactivo no iónico de baja temperatura y el tensioactivo no
iónico de alta temperatura al tensioactivo aniónico es
preferiblemente mayor que 4,5:1, y más preferiblemente mayor que
5:1, y preferiblemente menor que 100:1, más preferiblemente menor
que 25:1, y más preferiblemente menor que 10:1.
La concentración preferida de tensioactivo no es
menor que 8, y más preferiblemente no menor que 9 por ciento, y
preferiblemente no mayor que 15, más preferiblemente no mayor que
12, y lo más preferiblemente no mayor que 11 por ciento en peso,
basado en el peso de la resina epoxídica.
Los poliglicidiléteres de un hidrocarburo
polihidroxi se pueden preparar haciendo reaccionar una
epihalohidrina con un hidrocarburo polihidroxi o un hidrocarburo
polihidroxi halogenado. Tales preparaciones son bien conocidas en
la técnica (véase por ejemplo, la patente de EE.UU. nº 5.118.729,
columna 4). Una resina preferida es un diglicidiléter de Bisfenol
A.
Las dispersiones acuosas estables de la resina
epoxídica se pueden preparar por cualquier método adecuado
incluyendo los descritos en las patentes de EE.UU. nos 3.360.599;
3.503.917; 4.123.403; 5.037.864; y 5.539.021. Preferiblemente, la
dispersión acuosa estable de la resina epoxídica se prepara en
primer lugar preparando un látex concentrado o una emulsión de alta
relación de fase interna (HIPR), y diluyendo después el látex
concentrado o emulsión HIPR con agua. Se prefiere la preparación de
la dispersión acuosa estable a partir de una emulsión HIPR.
La emulsión HIPR de la resina epoxídica se puede
preparar por cualquier método adecuado, tal como los descritos en
las patentes de EE.UU. nos 4.018.426; 5.250.576; y 5.539.021.
Preferiblemente, la emulsión HIPR se prepara mediante la unión
continua en un dispersor, una corriente de agua que fluye a una
velocidad r_{1}, y una corriente contiene la resina epoxídica, el
tensioactivo no iónico de baja temperatura, el tensioactivo no
iónico de alta temperatura, y el tensioactivo aniónico, que fluye a
una velocidad r_{2}; mezclando después las corrientes con una
cantidad de cizalla suficiente para formar la emulsión HIPR. La
relación de los caudales r_{2}:r_{1} está preferiblemente en el
intervalo en el que la polidispersidad de la emulsión HIPR, definida
como la relación del tamaño de partículas promedio en volumen y el
tamaño de partículas promedio numérico (Dv/Dn), no es mayor que 2,
más preferiblemente no es mayor que 1,5 y lo más preferiblemente no
es mayor que 1,3; o el tamaño de partículas promedio en volumen,
medido usando un analizador de tamaño de partículass Coulter LS230
(Coulter Instruments), no es mayor que 2 micrómetros, más
preferiblemente no es mayor que 1 micrómetro, y lo más
preferiblemente no es mayor que 0,5 micrómetros. Preferiblemente,
r_{2}:r_{1} no es menor que aproximadamente 4:1; más
preferiblemente no es menor que 5:1, y lo más preferible no es
menor que 9:1, y más preferiblemente no es mayor que 16:1, más
preferiblemente no es mayor que 14:1, y lo más preferiblemente no
es mayor que 12:1.
Sorprendentemente, se ha descubierto que las
dispersiones acuosas de resinas epoxídicas con una larga
autoestabilidad y una concentración raramente baja de agentes
activos superficiales, se pueden preparar simplemente con una
correcta selección de los tensioactivos no iónicos de alta y baja
temperatura y un tensioactivo aniónico. La resina epoxídica acuosa
puede mezclarse con otro látex tal como un látex S/B, o usarse cono
un agente reticulante para un látex S/B carboxilado. Tales mezclas
son útiles para revestimiento de papel o aplicaciones de fondos
esponjados.
El siguiente ejemplo tiene sólo propósitos
ilustrativos y no se dirige a limitar el alcance de esta invención.
Todas las medidas de tubo se refieren al diámetro interno del
tubo.
Se cargaron Bisfenol A (2075 g) y resina D.E.R.TM
330 (una marca de The Dow Chemical Company, 6848 g) en un reactor de
acero inoxidable 10-L purgado con nitrógeno seco.
Los reactivos se agitaron mecánicamente y la temperatura del
reactor se llevó a 130ºC a una velocidad de 0,8ºC/min. Cuando se
disolvió el Bisfenol A, se añadió un catalizador A1 (500 ppm de
acetato de ácido
etil-trimetil-fosfonio basado en
Bisfenol A y resina D.E.R. 330, 70 por ciento activo en metanol).
La temperatura del reactor se elevó hasta 150ºC a una velocidad de
0,8ºC/min para comenzar un proceso exotérmico. El reactor se
mantuvo en condiciones adiabáticas para alcanzar un pico de
temperatura exotérmica de 150 a 180ºC durante 30 minutos, y después
se enfrió hasta 120ºC. Cuando la temperatura alcanzó 130ºC se
añadieron los siguientes ingredientes: éster metílico de ácido
p-toluenosulfónico (280 ppm, basado en Bisfenol A y
resina D.E.R. 330), tensioactivo no iónico Atsurf 108 (420 g,
obtenido de Imperial Chemical Company, Ltd.), y tensioactivo no
iónico Disponil TA 430 (510 g, obtenido de Henkel). Cuando la
temperatura llegó a los 120ºC, se añadió el tensioactivo iónico
Aerosol OT-75 (140 g, 75 por ciento activo, obtenido
de Cyanamid). La agitación se continuó a 120ºC durante 30 minutos
hasta que la resina epoxídica se hizo homogénea
La combinación de la resina epoxídica y
tensioactivo descrita en el apartado anterior (I) se conservó
fundida en un tanque de acero inoxidable a 95ºC. Esta fase dispersa
fundida se bombeó continuamente a través de un brazo caliente
(80ºC) de un tubo de acero inoxidable de 0,5 pulgadas (1,2 cm)
ajustado a una T, a un caudal constante de 34 g/min. Al mismo
tiempo, se bombeó agua (fase continua) a través de un brazo de un
tubo de acero inoxidable de 0,125 pulgadas (0,3 cm) ajustado a una
T, a un caudal constante en un intervalo de 10 g/min a 7,5 g/min.
Las dos corrientes se unieron y mezclaron entre sí bajo condiciones
de cizalla usando un cabezal de bomba con camisa de agua de 4
pulgadas (10 cm) conectado a la T, usando un tubo de acero
inoxidable de 0,5 pulgadas (1,2 cm) y que se hacía funcionar a 660
rpm. Se formó una emulsión HIPR útil en el intervalo en el que la
relación de la fase dispersa a fase continua era de aproximadamente
6:1 a aproximadamente 11:1. La emulsión HIPR que sale del cabezal
de bomba centrífuga se hace fluir a continuación a través del brazo
de otro tubo de acero inoxidable caliente (80ºC) ajustado a una T,
unido con tubo de acero inoxidable de 0,5 pulgadas (1,2 cm) a la
entrada de un segundo cabezal de bomba centrífuga con camisa de
agua de 4 pulgadas (10 cm). Al mismo tiempo, se bombeó una dilución
caliente de agua (85ºC) a través de un brazo de tubo de acero
inoxidable de 0,25 pulgadas (0,6 cm) ajustado a la T, a un caudal
constante suficiente para diluir el nivel de sólidos de la
dispersión a 50 a 60% de sólidos. El tamaño de partículas promedio
en volumen y la polidispersidad se midieron usando un analizador de
tamaño de partículass por dispersión de luz Coulter LS230. El
tamaño de partículass medido fue de 0,368 micrómetros y la
polidispersidad (Dv/Dn) se medida fue de 1,19.
Claims (6)
1. Una composición que comprende una mezcla de
una resina epoxídica y un tensioactivo no iónico de baja
temperatura, un tensioactivo no iónico de alta temperatura, y un
tensioactivo aniónico que, en combinación con el tensioactivo de
baja temperatura y el tensioactivo de alta temperatura, reduce el
valor de la tensión interfacial de la resina epoxídica según se
compara con el valor de la tensión interfacial de la resina
epoxídica en ausencia del tensioactivo aniónico; en la que el
tensioactivo no iónico de baja temperatura se caracteriza
por tener un peso molecular no menor que 1.000 y no mayor que
7.000, el tensioactivo no iónico de alta temperatura se
caracteriza por tener un peso molecular mayor que 7.000 y no
mayor que 20.000, y en la que
- i)
- la relación peso a peso del tensioactivo no iónico de alta temperatura al tensioactivo aniónico es mayor que 3:1;
- ii)
- la relación peso a peso de la suma del tensioactivo no iónico de baja temperatura y el tensioactivo no iónico de alta temperatura al tensioactivo aniónico es mayor que 4,5:1; y
- iii)
- la concentración total de tensioactivo es de 5 a 20 por ciento en peso, basada en el peso de los tensioactivos totales y la resina epoxídica.
2. La composición de la reivindicación 1, en la
que:
- a)
- el tensioactivo no iónico está caracterizado por cualquiera de las siguientes estructuras:
Fórmula
I
o
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula
II
CH_{3}(CH_{2})XO(CH_{2}CH_{2}O)_{y}-H
o
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula
III
en la que la suma de n, m, y p es
tal que el peso molecular de la Fórmula I no es menor que
aproximadamente 1.000 Daltons y no mayor que 7.000 Daltons; en la
que x es de aproximadamente 10 a 18, y en la que y es de
aproximadamente 30 a 50; en la que R^{1} es
oleil(9-octadecen-il), y
R^{2} es
bien
en la que la suma de w y z no es
menor que aproximadamente 10 y no mayor que aproximadamente 30;
y
b) el tensioactivo no iónico de alta temperatura
es bien un fenol etoxilado, o bien se caracteriza por la
estructura:
en la que cada e es
independientemente no menor que aproximadamente 10 y no mayor que
aproximadamente 50, y f no es menor que aproximadamente 100 y no
mayor que aproximadamente 500; o un compuesto de la Fórmula I en el
que la suma de n, m y p es tal que el peso molecular de I es mayor
que 7.000 Daltons y menor que aproximadamente 20.000
Daltons.
3. Una composición que comprende una dispersión
acuosa estable de una resina epoxídica estabilizada mediante un
tensioactivo no iónico de baja temperatura, un tensioactivo no
iónico de alta temperatura, y un tensioactivo aniónico que, en
combinación con el tensioactivo de baja temperatura y el
tensioactivo de alta temperatura, reduce el valor de la tensión
interfacial de la resina epoxídica según se compara con el valor de
la tensión interfacial de la resina epoxídica en ausencia del
tensioactivo aniónico; en la que el tensioactivo no iónico de baja
temperatura se caracteriza por tener un peso molecular no
menor que 1.000 y no mayor que 7.000, el tensioactivo no iónico de
alta temperatura se caracteriza por tener un peso molecular
mayor que 7.000 y no mayor que 20.000, y en la que
- i)
- la relación peso a peso del tensioactivo no iónico de alta temperatura al tensioactivo aniónico es mayor que 3:1;
- ii)
- la relación peso a peso de la suma del tensioactivo no iónico de baja temperatura y el tensioactivo no iónico de alta temperatura al tensioactivo aniónico es mayor que 4,5:1; y
- iii)
- la concentración total de tensioactivo es de 5 a 20 por ciento en peso, basada en el peso de los tensioactivos totales y la resina epoxídica.
4. La composición de la reivindicación 3, en la
que: a) el tensioactivo no iónico está caracterizado por
cualquiera de las siguientes estructuras:
Fórmula
I
o
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula
II
CH_{3}(CH_{2})XO(CH_{2}CH_{2}O)_{y}-H
o
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula
III
en la que la suma de n, m, y p es
tal que el peso molecular de la Fórmula I no es menor que
aproximadamente 1.000 Daltons y no mayor que 7.000 Daltons; en la
que x es de aproximadamente 10 a 18, y en la que y es de
aproximadamente 30 a 50; en la que R^{1} es
oleil(9-octadecen-il), y
R^{2} es
bien
o
en la que la suma de w y z no es
menor que aproximadamente 10 y no mayor que aproximadamente 30;
y
- b)
- el tensioactivo no iónico de alta temperatura es bien un fenol etoxilado, o bien se caracteriza por la estructura:
en la que cada e es
independientemente no menor que aproximadamente 10 y no mayor que
aproximadamente 50, y f no es menor que aproximadamente 100 y no
mayor que aproximadamente 500; o un compuesto de la Fórmula I en el
que la suma de n, m y p es tal que el peso molecular de I es mayor
que 7.000 Daltons y menor que aproximadamente 20.000
Daltons.
5. Un método para preparar una dispersión acuosa
estable de una resina epoxídica, que comprende las etapas de:
- a)
- hacer confluir, de forma continua, en un dispersor, y en presencia de una cantidad emulsionante y estabilizante de una mezcla tensioactiva, una corriente de flujo de agua que fluye a una velocidad r_{1}, y una corriente de flujo que contiene una resina epoxídica que fluye a una velocidad r_{2};
- b)
- mezclar las corrientes con una cantidad de cizalla suficiente para formar una emulsión de alta relación de fase interna; y
- c)
- diluir con agua la emulsión de alta relación de fase interna para formar la dispersión acuosa estable;
en las que la mezcla tensioactiva
incluye un tensioactivo no iónico de baja temperatura y un
tensioactivo no iónico de alta temperatura, en la que el
tensioactivo no iónico de baja temperatura se caracteriza por
tener un peso molecular no menor que 1.000, ni mayor que 7.000, el
tensioactivo no iónico de alta temperatura se caracteriza
por tener un peso molecular mayor que 7.000 y no mayor que 20.000; y
en las que r_{2}:r_{1} está en un intervalo tal que el tamaño
de partículas promedio en volumen de la dispersión no es mayor que
2 micrómetros y en el que la mezcla tensioactiva incluye además un
tensioactivo aniónico que, en combinación con el tensioactivo de
baja temperatura y el tensioactivo de alta temperatura, reduce el
valor de la tensión interfacial de la resina epoxídica según se
compara con el valor de la tensión interfacial de la resina
epoxídica en ausencia del tensioactivo aniónico, en las que la
relación peso-a- peso del tensioactivo no iónico de
alta temperatura al tensioactivo aniónico es mayor que 3:1, la
relación peso-a-peso de la suma del
tensioactivo no iónico de baja temperatura y el tensioactivo no
iónico de alta temperatura al tensioactivo aniónico es mayor que
4,5:1, y la concentración tensioactiva total es 5 a 20 por ciento
en peso, basada en el peso de los tensioactivos totales y la resina
epoxídica.
6. El método de la reivindicación 5, en el que
r_{2}:r_{1} no es menor que 4:1 ni mayor que 16:1.
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