ES2238344T3 - Uso de una composicion impermeabilizante para el tratamiento de la madera. - Google Patents

Uso de una composicion impermeabilizante para el tratamiento de la madera.

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ES2238344T3 ES01101120T ES01101120T ES2238344T3 ES 2238344 T3 ES2238344 T3 ES 2238344T3 ES 01101120 T ES01101120 T ES 01101120T ES 01101120 T ES01101120 T ES 01101120T ES 2238344 T3 ES2238344 T3 ES 2238344T3
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Abstract

Uso de una composición impermeabilizante para el tratamiento y la preservación de madera, en el que dicha composición impermeabilizante comprende: (a) un compuesto con la fórmula: **(Fórmula)** en la que X es hidrógeno o **(Fórmula)** R y R b son independientemente un grupo C9-C50 (saturado o insaturado), R a es hidrógeno o un grupo metilo y n es un número entero de 1 a 10; (b) una cantidad biocida eficaz de, al menos, una composición de [alquil (C1-C20) o alquil (C1-C20) sustituido de arilo, alquil (C8-C20)]amonio cuaternario y (c) opcionalmente un disolvente, estando dicha composición sin metal.

Description

Uso de una composición impermeabilizante para el tratamiento de la madera.
Campo de la invención
Esta invención se refiere a composiciones impermeabilizantes y de preservación de la madera. Se ha encontrado que los ésteres hidroxílicos de polihidroxilo o de poliéter de ácidos grasos e hidróxidos de poliéter son útiles como agentes impermeabilizantes para substratos de madera. Además, estos agentes impermeabilizantes en combinación con composiciones de amonio cuaternario y un disolvente, son útiles como composiciones de preservación de la madera, impermeabilizantes. Las composiciones de amonio cuaternario preferidas incluyen: cloruros, hidróxidos, carbonatos, carboxilatos o boratos de [alquil (C_{1}-C_{20}) o alquil (C_{1}-C_{20}) sustituido de arilo, alquil (C_{8}-C_{20})]amonio cuaternario.
Fundamentos de la invención
Los compuestos de amonio cuaternario ("quats") y en particular el cloruro de didecil dimetilamonio (CDDA):
1
se usan comúnmente como preservadores de la madera debido a que poseen propiedades de resistencia a los hongos y a las termitas, a pérdida de resistencia y a sensibilidad eléctrica, similares a las de los preservadores de solución de cobre/cromo/arsénico, ácida (CCA) o solución de sal de cobre y de arsénico, amoniacal, comúnmente usados. Véase Proc., of the Am. Wood Pres. Assoc., 80, 191-210 (1.984). Aunque los quats de cloruro no incluyen metales pesados potencialmente peligrosos, el cloruro de didecil dimetilamonio se lixivia rápidamente en el suelo (Nicholas et al., Forest Prod. J. 41: 41 (1.991), y por lo tanto, se requiere acoplamiento con sal de cobre.
Findlay et al., patente de EE.UU. Nº 4.929.454, describen un método de preservación de la madera por impregnación con un compuesto de amonio cuaternario y, al menos, uno de cinc y cobre, en el que se elige el anión del quat del grupo que consiste en: hidróxido, cloruro, bromuro, nitrato, bisulfato, acetato, bicarbonato y carbonato, formiato, borato y ácidos grasos. Estos quats presentan distintas ventajas medioambientales y de seguridad sobre los preservadores de solución de cobre/cromo/arsénico, ácida (CCA) o solución de sal de cobre y de arsénico, amoniacal, comúnmente usados, en que no se incluyen metales pesados potencialmente peligrosos. Los quats de Findlay et al., requieren cobre o cinc para hacerlos relativamente insolubles y para evitar que se lixivien de un substrato tratado. El uso de cobre o cinc en las formulaciones anteriores puede producir, sin embargo, preocupaciones medioambientales y de corrosión.
Adicionalmente, el cloruro de didecil dimetilamonio tiende a absorber preferentemente a la superficie de la madera y no trata uniformemente el substrato completo. Finalmente, la madera tratada con CDDA muestra una erosión superficial o envejece en la exposición a la luz. Véase Preston et al., Proc. Am. Wood Pres. Assoc., 83:331 (1.987).
Las actividades biocidas de diversos quats de cloruro contra bacterias, hongos y algas, están tabuladas en Cationic Surfactants. Ed. E. Jungerman, págs. 56-57, Marcel Dekker, Inc., 1.969. Nicholas, "Interaction of Preservatives with Wood" Chemistry of Solid Wood, Advances in Chemistry Serie 207, ed., Powell, (A.C.S. 1.984), observa que los compuestos de didecil dimetilamonio y en particular CDDA son biocidas potenciales. Preston, J.A.O.C.S., 60:567 (1.983), está de acuerdo y sugiere que la fungitoxicidad máxima se presenta con compuestos dialquildimetílicos con grupos alquilo C_{10}-C_{12}. Butcher et al., Chem. Abstracts Nº. 91:152.627b, sugieren que la presencia de un ácido o una base puede afectar a la actividad de los quats de didecil dimetilamonio.
Se usó acetato de didecil dimetilamonio como catalizador de transferencia de fase para una oxidación en Chem Abstracts Nº 97:9.175. Se preparó un preservador de la madera por esterilización en autoclave de didecilmetilamina con ácido glucónico y óxido de etileno en isopropanol para producir gluconato de [(C_{10}H_{21})_{2}CH_{3}N((CH_{2})_{2}O)_{n}H]^{+} en Chem. Abstracts Nº 109:124.403x, al tiempo que se prepararon soluciones de desinfectante por intercambio de un cloruro de bencilamonio con un gluconato de clorhexidina en Chem. Abstracts Nº 103:109.954f.
Se describieron composiciones microbiocidas que incluían compuestos de amonio cuaternario de la fórmula R^{1}N^{+}
R^{2}R^{3}R^{4}X^{-}, en la que al menos uno de R^{1}, R^{2} o R^{3} es un grupo alquilo o alquenilo C_{8}-C_{30} y el resto de R^{1}, R^{2} o R^{3} es: metilo, etilo, CH_{2}Ph o 4-piridilmetilo; R^{4} es metilo o etilo y X es un anión de un ácido que tiene un grupo hidrófobo de 7 átomos de carbono o mayor, en Chem Abstracts Nos. 113:154.360f y 113:153.776j. En Chem Abstracts Nº. 112: 79.768u se describen compuestos de la fórmula R^{1}R^{2}R^{3}R^{4}N^{+}X^{-}, en la que R^{1}, R^{2} y R^{3} son: metilo, etilo, bencilo, 4-piridinometilo y, al menos uno, es alquilo o alquenilo C_{8}-C_{30}; R^{4} es metilo o etilo y X es un contraanión de ácidos que tiene grupos hidrófobos de 7 átomos de carbono o mayores. Se demostró que el dodecilbencenosulfonato de dimetil didecilamonio impartía resistencia a la podredumbre a largo plazo a la madera sin causar óxido, al tiempo que se demostró que las sales de cloruro de compuestos similares causaban óxido.
Patton et al., patente de EE.UU. Nº 5.004.760, describen espumas poliméricas que incorporan diversos carboxilatos de dialquil dimetilamonio tales como poli(etileno/acetato) de didecil dimetilamonio y similares.
Los compuestos de amonio cuaternario ("quats") se preparan típicamente por la reacción:
(II)R^{1}R^{2}R^{3}N + R^{4}X \rightarrow R^{1}R^{2}R^{3}R^{4}NX
en la que X es un halógeno, un sulfato, un sulfocompuesto o similar. Cuando al menos uno de R^{1}, R^{2}, R^{3}o R^{4} es de 12 átomos de carbono o más largo, el producto es un jabón inerte. Muchos de los jabones inertes presentan actividad biocida contra bacterias, hongos, algas y organismos relacionados.
La reacción (II) anterior está limitada por el agente reaccionante R^{4}X debido a que R^{4} debe reaccionar con aminas terciarias. Por ejemplo, el cloruro de metilo(R^{4}X = CH_{3}Cl) reaccionará con una amina terciaria a menos de 100ºC para producir un compuesto cuaternario R_{3}N^{+}CH_{3}Cl^{-}, al tiempo que metanol o acetato de metilo (R^{4}X-CH_{3}OH o CH_{3}COOCH_{3}) no lo harán en condiciones de reacción similares.
Los compuestos de amonio cuaternario generales con un grupo sulfo se preparan fácilmente bien por la reacción de un compuesto de sulfonato con una amina terciaria (III) o por un doble intercambio (IV):
(III)R_{3}N + RSO_{3}CH_{3} \rightarrow R_{3}NCH_{3}{}^{+}RSO_{3}{}^{-}
(IV)R_{3}N^{+}CH_{3}Cl^{-} + RSO_{3}{}^{-}Na^{+} \rightarrow R_{3}NCH_{3}{}^{+}RSO_{3}{}^{-} + NaCl
Si se calienta trimetilamina con dióxido de carbono y metanol por encima de 200ºC y a 85 a 95 atmósferas, se prepara el quat de carbonato, carbonato de bis-tetrametilamonio. Industrial Organic Nitrogen Compounds, Ed. Astle, pág. 66, Reinhold Inc., 1.961. Sin embargo, esta reacción está limitada al compuesto metílico debido a que los homólogos superiores se descomponen a olefinas por la reacción de eliminación de Hofman. Véase, Organic Reactions, 11, Cap. 5, 377, Krieger Publisihing Co., 1.975.
En Chem Abstracts 110:212.144 (1.989) se sugiere que el carbonato de dimetilo reaccionará con trietilamina en metanol en doce horas, a 115ºC y a presión para producir un quat de éster de carbonato de metilo.
En Chem Abstracts 114:24.824 (1.991) se describe que la 6-hidroxihexildimetilamina reacciona con carbonato de dimetilo para producir un quat de éster de carbonato.
Los hidróxidos de amonio cuaternario ("hidroxiquats"), un compuesto intermedio en el esquema de reacción de la presente invención, se preparan en la actualidad por la reacción de yoduro de amonio cuaternario con hidróxido de plata (V).
(V)RN^{+}(CH_{3})_{3}I^{-} + AgOH \rightarrow RN^{+}(CH_{3})_{3}OH^{-} + AgI
Sin embargo, esta reacción es costosa y es difícil recuperar el reactivo de plata. Véase, Organic Reactions, 11: Cap. 5, págs. 376-377, Krieger Publishing Co., 1.975.
En una síntesis de olefinas se ha sugerido tratar una sal cuaternaria con hidróxido de sodio o de potasio, acuoso, seguido por pirólisis para formar el hidroxiquat y después descomponer el hidroxiquat directamente. Sin embargo, en este método no se aísla el hidroxiquat y las condiciones para su preparación no son deseables. Véase, Organic Reactions, 11: Cap. 5, págs. 376-377, Krieger Publishing Co., 1.975.
Talmon et al., Science, 221, 1.047 (1.983), han usado una resina de intercambio iónico para convertir bromuro de didecil dimetilamonio a hidróxido de didecil dimetilamonio (VI).
(VI)(C_{12}H_{25})_{2}(CH_{3})_{2}N^{+}Br^{-} + Resina\ de\ Intercambio\ Iónico \rightarrow (C_{12}H_{25})_{2}(CH_{3})_{2}N^{+}OH^{-}
Sin embargo, se requirieron 50 ml de resina de intercambio iónico y dos etapas de tratamiento para convertir 3 gramos de cloruro de amonio cuaternario al correspondiente hidróxido. Talmon et al., afirman que se puede hacer reaccionar el hidroxiquat con ácidos para preparar quats con diferentes aniones y han preparado: acetato de didodecil dimetilamonio (DDDA), formiato de DDDA, propionato de DDDA, butirato de DDDA, oxalato de DDDA, acrilato de DDDA, tartrato de DDDA, benzoato de DDDA y octanoato de DDDA. Véase también, Organic Synthesis, Volumen Colectivo VI, 552, John Wiley Inc., 1.988; Brady et al., J. Am. Chem. Soc. 106: 4.280-4.282, 1.984; Brady et al., J. Phys. Chem., 90:9, 1.853-1.859, 1.986; Miller et al., J. Phys. Chem. 91:1, 323-325, 1.989; Radlinske et al., Colloids and Surfaces, 46:213-230, 1.990.
Se preparó gluconato de diestearil dimetilamonio vía intercambio iónico y posterior reacción con un ácido orgánico en Chem. Abstracts Nº 75:119.170U. Miller et al., Langmuir, 4:1.363 (1.988) prepararon acetato de ditetradecil dimetilamonio por intercambio iónico a partir de un bromuro.
Alternativamente, se han preparado composiciones de hidróxido de amonio cuaternario por tratamiento de un haloquat en una celda electroquímica con diafragmas de intercambio catiónico especiales entre las celdas. El hidroxiquat se recoge en un electrodo y el haluro se recoge en el otro. Los hidroxiquats, R^{1}R^{2}R^{3}R^{4}N^{+}OH^{-}, en los que los grupos R fueron C_{1}-C_{4}, se trataron con ácidos carboxílicos para preparar quats asimétricos que se usaron como electrolitos conductores de condensador. Véase, la publicación de patente japonesa Nº 02-106.915 y Awata et al., Chemistry, Letters, 371 (1.985). Awata et al., pusieron ácidos carboxílicos en la celda catódica para hacerlos reaccionar con hidróxido de tetraetilamonio a medida que se formaba.
En la publicación de patente japonesa Nº 01-172.363 se describe la preparación de rendimientos relativamente bajos de hidróxido de tetraetilamonio haciendo reaccionar trietilamina con sulfato de dietilo, calentando el quat resultante con ácido sulfúrico para producir el quat de sulfato y haciendo reaccionar el quat de sulfato con hidróxido de bario para producir el quat de cadena corta, hidróxido de tetraetilamonio y sulfato de bario.
Los hidróxidos de di(alquil C_{8}-C_{12})amonio cuaternario preparados por intercambio iónico se usaron como bases fuertes para digerir tejido animal por Bush et al., publicación de patente francesa Nº 1.518.427.
Akzo describe que la adición de un hidróxido metálico a un cloruro de amonio cuaternario tal como cloruro de didecil dimetilamonio, en un medio acuoso, da como resultado una mezcla de equilibrio de cloruro de amonio cuaternario e hidróxido de amonio cuaternario (VII). Esta reacción se puede llevar a la derecha por el uso de isopropanol como disolvente.
(VII)(R_{4}N)Cl + KOH \leftrightarrow (R_{4}N)OH + KCl
Akzo describe además que la adición de un jabón a un cloruro de amonio cuaternario produce un carboxilato de amonio cuaternario (VIII).
(VIII)(R_{4}N)Cl + R^{1}COONa \rightarrow(R_{4}N)(OOCR^{1}) + NaCl
Jordan et al., patente de EE.UU. Nº 3.281.458, describen la preparación de: humato de dioctadecil dimetilamonio, humato de disebo dimetilamonio, humato de dipentadecil dimetilamonio y humato de didodecil dimetilamonio haciendo reaccionar ácido húmico, lignita, hidróxido de sodio acuoso y un quat de cloruro.
Finalmente, Nakama et al., J.A.C.O.S., 67: 717 (1.990) describen la interacción entre tensioactivo aniónico y catiónico y, en particular, laurato de sodio y cloruro de estearil trimetilamonio, al tiempo que Linderborg, patente de EE.UU. Nº 4.585.795, describe el uso de mezclas sinérgicas de la sal de metal alcalino de ciertos ácidos orgánicos biocidas, cloruros de amonio cuaternario y cloruros de alquilpiridinio como agentes de control, para la protección a corto plazo de la madera de construcción contra hongos causantes de la coloración de la albura y moho.
Típicamente, sin embargo, los compuestos de amonio cuaternario migran o se lixivian de la madera en condiciones meteorológicas húmedas. No se ha demostrado que las composiciones impermeabilizantes comunes sean compatibles con los compuestos de amonio cuaternario típicamente usados en la industria y, por lo tanto, no se usan comúnmente para impedir la lixiviación de estos quats.
Los impermeabilizantes típicos son: ceras, poliolefinas de peso molecular menor o dispersiones o soluciones de los mismos en disolventes hidrocarbonados. Sin embargo, las composiciones cuaternarias, incluyendo las útiles en la presente invención, son típicamente solubles en agua. En general, no son solubles en estos sistemas de disolventes impermeabilizantes típicos y no son compatibles con agentes impermeabilizantes emulsionados o dispersados.
Ahora se ha descubierto que los hidróxidos, carbonatos, carboxilatos y boratos de [alquil (C_{1}-C_{20}) o alquil (C_{1}-C_{20}) sustituido de arilo, alquil C_{8}-C_{20} y en particular di(alquil C_{8}-C_{12})]amonio cuaternario, incluyendo los preparados por los métodos descritos en la presente memoria, son compatibles con ésteres polihidroxílicos o polieterhidroxílicos, recién descubiertos, de ácidos grasos o agentes impermeabilizantes de hidróxido de poliéter. Los sistemas impermeabilizantes y preservadores de la madera, preparados a partir de los agentes impermeabilizantes o agentes impermeabilizantes y quats descritos en la presente memoria, presentan resistencia exaltada a la lixiviación y reúnen estándares de impermeabilización para aplicaciones de servicio pesado, triturado o madera aserrada.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1A es una comparación gráfica de la lixiviación de sistemas preservadores de la madera que contienen agente impermeabilizante de acuerdo con la presente invención y sistemas preservadores de la madera sin agente impermeabilizante.
La Figura 1B es una sección a escala ampliada de la Figura 1A.
De acuerdo con la presente invención, se proporciona el uso de una composición impermeabilizadora para el tratamiento y la preservación de la madera, en la que dicha composición impermeabilizadora comprende:
(a)
un compuesto con la fórmula:
2
\quad
en la que:
\quad
X es hidrógeno o
R^{b} --- 
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}
\quad
R y R^{b} son independientemente un grupo C_{9}-C_{50} (saturado o insaturado),
\quad
R^{a} es hidrógeno o un grupo metilo y
\quad
n es un número entero de 1 a 10;
(b)
una cantidad biocida eficaz de al menos una composición de [alquil (C_{1}-C_{20}) o alquil (C_{1}-C_{20}) sustituido de arilo, alquil (C_{8}-C_{20})]amonio cuaternario y
(c)
opcionalmente un disolvente,
estando dicha composición sin metal.
En realizaciones adicionales, se proporcionan métodos para impermeabilizar o impermeabilizar y preservar un substrato de madera en los que el substrato se trata con el agente impermeabilizante o los sistemas preservantes impermeabilizantes anteriores.
Hidróxido de amonio cuaternario
Aunque cualquier hidróxido de amonio cuaternario es adecuado para uso en la presente invención, se prefieren los hidróxidos de amonio cuaternario (hidroxiquats) que tienen la fórmula:
3
en la que R^{12} es un grupo alquilo C_{1}-C_{20} o alquilo C_{1}-C_{20} sustituido de arilo, R^{13} es un grupo alquilo C_{8}-C_{20} y preferiblemente R^{12} es el mismo que R^{13} y se prefiere que R^{12} sea un grupo alquilo C_{8}-C_{12}.
Se hace mención especial de hidroxiquats en los que R^{12} es un grupo: metilo, alquilo de 8 átomos de carbono, isoalquilo de 9 átomos de carbono, alquilo de 10 átomos de carbono, alquilo de 12 átomos de carbono, alquilo de 14 átomos de carbono, alquilo de 16 átomos de carbono o bencilo y R^{13} es un grupo alquilo de 10 átomos de carbono, alquilo de 12 átomos de carbono, de 14 átomos de carbono o alquilo de 16 átomos de carbono. Los hidroxiquats más preferidos son hidróxido de didecil dimetilamonio en los que R^{12} y R^{13} son un grupo alquilo de 10 átomos de carbono y lo más preferiblemente un grupo-n de 10 átomos de carbono.
El hidróxido de didecil dimetilamonio, cuando se observa en una solución al 70 a 80 por ciento en peso, en un disolvente de alcohol al 50 por ciento en peso/agua al 50 por ciento en peso, es un líquido amarillo/naranja. Esta formulación tiene un punto de inflamación de aproximadamente 56,7ºC (134ºF) y es un material altamente alcalino que reacciona con el OH fenólico de la lignina.
Los hidróxidos de amonio cuaternario útiles en la presente invención, se preparan preferiblemente de acuerdo con la reacción ilustrada a continuación, en el esquema XXV.
El método proporciona rendimientos aumentados de hidróxido de [alquil (C_{1}-C_{20}) o alquil (C_{1}-C_{20}) sustituido de arilo, (alquil C_{8}-C_{20})]amonio cuaternario y preferiblemente hidróxido de di[alquil (C_{8}-C_{12})]amonio cuaternario, cuando se compara con métodos de producción convencionales. Aunque se creía previamente que la reacción de la sal de quat de cloruro con un hidróxido de metal para producir hidróxido de amonio cuaternario y cloruro de metal, era una reacción de equilibrio (VII) o se podía llevar a la derecha por el uso de disolventes ramificados, ahora se ha descubierto que por la selección de los agentes reaccionantes apropiados, el medio de reacción y/o las condiciones de reacción (incluyendo las cantidades de agente reaccionante), la reacción se puede llevar más allá del equilibrio para producir cantidades mayores sin precedentes de hidróxido de [alquil (C_{1}-C_{20}) o alquil (C_{1}-C_{20}) sustituido de arilo, alquil (C_{8}-C_{20})]amonio cuaternario.
Aunque el presente método se puede usar para preparar una variedad de compuestos de hidróxido de [alquil (C_{1}-C_{20}) o alquil (C_{1}-C_{20}) sustituido de arilo, alquil (C_{8}-C_{20})]amonio cuaternario, el quat producto de reacción preferido es un compuesto de hidróxido de di[alquil (C_{8}-C_{12})]amonio cuaternario. Los hidroxiquats más preferidos son hidróxido de di-[n-alquil (C_{8}-C_{12})]amonio cuaternario,hidróxido dedidecil dimetilamonio e hidróxido de di-n-decil dimetilamonio.
4
en las que R^{12} es un grupo alquilo C_{1}-C_{20} o alquilo C_{1}-C_{20} sustituido de arilo; R^{13} es un grupo alquilo C_{8}-C_{20}; R^{14} es un grupo alquilo C_{1}-C_{4} de cadena lineal; M es un metal mono-, di- o trivalente y m es uno si M es monovalente, dos si M es divalente y tres si M es trivalente. Preferiblemente, R^{12} es lo mismo que R^{13}, es decir, un grupo alquilo C_{8}-C_{12}.
Muchos cloruros de [alquil (C_{1}-C_{20}) o alquil (C_{1}-C_{20}) sustituido de arilo, alquil (C_{8}-C_{20})]amonio cuaternario son agentes reaccionantes adecuados pero se prefiere cloruro de di[alquil (C_{8}-C_{12})]amonio cuaternario y el más preferido es cloruro de didecil dimetilamonio y en particular, cloruro de di-n-decil dimetilamonio. Las selecciones de los sustituyentes R^{12} y R^{13} del agente reaccionante quat de cloruro, son determinantes del producto hidroxiquat.
También se hace mención especial de los procedimientos en los que R^{12} es un grupo: metilo, butilo, alquilo de 8 átomos de carbono, isoalquilo de 9 átomos de carbono, alquilo de 10 átomos de carbono, alquilo de 12 átomos de carbono, alquilo de 14 átomos de carbono o bencilo y R^{13} es un grupo: alquilo de 10 átomos de carbono, alquilo de 12 átomos de carbono, alquilo de 14 átomos de carbono o alquilo de 16 átomos de carbono.
El agente reaccionante de hidróxido de metal es un hidróxido de metal mono-, bi- o trivalente, preferiblemente un hidróxido de metal monovalente y lo más preferiblemente un hidróxido de metal alcalino tal como hidróxido de sodio o hidróxido de potasio. Se hace mención especial de hidróxido de potasio. El producto de reacción de cloruro de metal precipitará y se elimina fácilmente, es decir, por filtración o similar, produciendo un producto de reacción de hidroxiquat/disolvente. El hidroxiquat se puede separar de allí por secado o similar.
La reacción se lleva en un disolvente que comprende un alcohol normal C_{1}-C_{4}. Preferiblemente, el disolvente es etanol y lo más preferiblemente etanol anhidro.
La cantidad de agente reaccionante de hidróxido de metal es típicamente una cantidad estequiométrica con respecto al agente reaccionante de cloruro de amonio cuaternario. Por lo tanto, sobre una base teórica y si la reacción fuera completa y no en el equilibro, no habría exceso de agente reaccionante de hidróxido de metal en cuanto se termine la reacción. En la práctica, el rendimiento cuando se usa una cantidad estequiométrica de agente reaccionante de hidróxido de metal, oscilará de aproximadamente 65% a aproximadamente 95%, pero variará dependiendo en parte del agente reaccionante de hidróxido de metal, particular.
El rendimiento se puede mejorar además sobre métodos convencionales por utilización de un exceso estequiométrico de hidróxido de metal, que oscila de aproximadamente 2% a aproximadamente 20% de exceso. Si se usa un exceso de hidróxido de metal, el rendimiento aumentará a, de aproximadamente 95% a aproximadamente 99%, variando de nuevo como anteriormente.
El hidróxido de metal no reaccionado es soluble en la mezcla hidroxiquat/disolvente. Cualquier hidróxido de metal en exceso o no reaccionado se debería separar después de que termina la reacción y se precipita preferiblemente por reacción posterior con dióxido de carbono para producir el carbonato de metal correspondiente. El carbonato es insoluble en la mezcla hidroxiquat/disolvente y se separa fácilmente, es decir, por filtración o similar. Alternativamente, se puede añadir un bicarbonato de metal sólido en que el metal corresponde al metal del hidróxido de metal y suspender con la mezcla de hidroxiquat/disolvente. El hidróxido de metal soluble reacciona con bicarbonato sólido para producir el carbonato de metal insoluble. El carbonato de metal no reacciona además con el hidroxiquat.
Se puede llevar a cabo el mezclamiento, adición y reacción de los componentes en la preparación de estos hidroxiquats, por medios convencionales conocidos por los expertos en la técnica. El orden de adición de los agentes reaccionantes o el disolvente no afecta al procedimiento. Los agentes reaccionantes y/o el disolvente se pueden añadir secuencialmente o simultáneamente en cualquier recipiente de reacción adecuado.
Típicamente, los agentes reaccionantes y el disolvente se agitarán y se calentarán a, de aproximadamente 20ºC a aproximadamente 70ºC y se mantendrán a esa temperatura durante un periodo de aproximadamente 1 hora a aproximadamente 5 horas. La mezcla de reacción se enfría después, primero a temperatura ambiente y después a aproximadamente 0ºC, donde se mantiene durante aproximadamente 1 hora a aproximadamente 2 horas. Cualquier cloruro de metal precipitado se recoge como se conoce en la técnica, es decir, tal como por filtración.
Alternativamente, se pueden agitar los agentes reaccionantes y el disolvente a una temperatura ligeramente elevada, es decir, de aproximadamente 20ºC a aproximadamente 40ºC, para producir la mezcla hidroxiquat/disolvente. Se puede separar hidroxiquat como anteriormente.
Carbonato de amonio cuaternario
Aunque cualquier carbonato de amonio cuaternario es adecuado para uso en la presente invención, los quats de carbonato preferidos tienen la fórmula:
5
en la que R^{1} es un grupo alquilo C_{1}-C_{20} o alquilo C_{1}-C_{20} sustituido de arilo, R^{2} es un grupo alquilo C_{8}-C_{20} y preferiblemente R^{1} y R^{2} son el mismo grupo alquilo C_{8}-C_{12}.
Se hace especial mención a quats de carbonato en los que R^{1} es un grupo: metilo, alquilo de 8 átomos de carbono, isoalquilo de 9 átomos de carbono, alquilo de 10 átomos de carbono, alquilo de 12 átomos de carbono, alquilo de 14 átomos de carbono, alquilo de 16 átomos de carbono o bencilo y R^{2} es un grupo: alquilo de 10 átomos de carbono, alquilo de 12 átomos de carbono, alquilo de 14 átomos de carbono o alquilo de 16 átomos de carbono.
Los quats de carbonato más preferidos son carbonato de didecil dimetilamonio en los que R^{1} y R^{2} son un grupo alquilo de 10 átomos de carbono y preferiblemente un grupo n-alquilo de 10 átomos de carbono. El carbonato de didecil dimetilamonio cuando se observa como una solución al 70-80 por ciento en peso, es un líquido amarillo/naranja que tiene un olor ligeramente afrutado. Esta formulación tiene un punto de inflamación de aproximadamente 71ºC (160ºF) y reacciona con compuestos que contienen carboxilo.
Se puede formular uno o más de estos quats de carbonato solos o en combinación con el (los) quat(s) de bicarbonato y/o la(s) sal(es) de carbonato de metal, correspondiente(s), preferiblemente sal de carbonato de potasio, en los presentes sistemas preservadores de la madera, impermeabilizantes.
La estabilidad y en particular la estabilidad térmica de los quats de carbonato es superior a la de los hidroxiquats, haciendo estos quats de carbonato adecuados para concentración y como compuestos intermedios de reserva para procesamiento adicional de diferentes usos como conocen los expertos en la materia, no se requieren estabilizantes de metal y, de hecho, no se recomienda inhibir la lixiviación del quat desde el substrato. De acuerdo con esto, los substratos de madera tales como madera aserrada, madera de construcción y similares, se pueden tratar con sistemas preservantes sin acoplador de metal que comprende el(los) quat(s) de carbonato anteriores diluidos en un disolvente adecuado como anteriormente.
La cantidad de carbonato(s) de di[alquil (C_{8}-C_{12})]amonio cuaternario usada para tratar el substrato es una cantidad biocida eficaz, es decir, la cantidad eficaz para inhibir el crecimiento de o para matar uno o más organismos que causan podredumbre de la madera, para inhibir la coloración de la albura o una combinación de los mismos. Tales organismos incluyen, pero no se limitan a, Trametes viride o Trametes versicolor, que causan una podredumbre blanca; Goeophyllium trabeum, que causa una podredumbre pardo y Aspergillus niger, que causa coloración de la albura/moho.
Típicamente, un sistema preservador de la madera comprenderá de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 5 partes en peso del (de los) quat(s) de carbonato y de aproximadamente 95 a aproximadamente 99,9 partes en peso de disolvente, basado en 100 partes en peso de quat y disolvente, combinados. Lo más preferiblemente, el sistema preservador de la madera de la presente invención comprenderá de aproximadamente 1 a aproximadamente 2 partes en peso de quat(s) de carbonato y de aproximadamente 98 a aproximadamente 99 partes en peso de disolvente, sobre la misma base.
El tratamiento del substrato se lleva a cabo por cualquier medio conocido por los expertos en la técnica incluyendo, pero no limitándose a, inmersión, empapamiento, barnizado con pincel, tratamiento por presión o similares. La extensión del tratamiento requerido variará de acuerdo con las condiciones de tratamiento, la selección de las cuales se conoce por los expertos en la técnica.
Estos sistemas preservadores sin acoplador de metal indican mayor resistencia a la lixiviación que los preservadores de la madera usados en la actualidad en la industria. La resistencia a la lixiviación se define como retención de una cantidad de biocida eficaz y preferiblemente, al menos aproximadamente 2% en peso, de quat(s) de carbonato en el substrato durante un periodo prolongado de, al menos, aproximadamente 100.
Aunque se pueden preparar ciertos quats de carbonato por una variedad de métodos, los solicitantes han descubierto un método de síntesis indirecta que se puede usar para preparar una variedad de compuestos de carbonato de [alquil C_{1}-C_{20} o alquil (C_{1}-C_{20}) sustituido de arilo, alquil (C_{8}-C_{20})]amonio cuaternario, preferiblemente compuestos de carbonato de di[alquil (C_{8}-C_{12})]amonio cuaternario y lo más preferiblemente carbonato de didecil dimetilamonio, de acuerdo con el siguiente esquema:
6
7
en las que: R^{1} es un grupo alquilo C_{1}-C_{20} o alquilo C_{1}-C_{20} sustituido de arilo; R^{2} es un grupo alquilo C_{8}-C_{20} y preferiblemente R^{1} es lo mismo que R^{2} y R^{1} es un grupo alquilo C_{8}-C_{12}; R^{14} es un grupo alquilo C_{1}-C_{4} de cadena lineal; M es un metal mono-, bi-, trivalente, preferiblemente un metal monovalente y lo más preferiblemente un metal alcalino y m es 1 si M es monovalente, 2 si M es divalente y 3 si M es trivalente.
Se usa un cloruro de [alquil C_{1}-C_{20} o alquil C_{1}-C_{20} sustituido de arilo, alquil C_{8}-C_{20} y preferiblemente di[alquil (C_{8}-C_{12})]amonio cuaternario como un material de partida y se hace reaccionar con un hidróxido de metal para producir un compuesto intermedio de hidróxido de [alquil C_{1}-C_{20} o alquil C_{1}-C_{20} sustituido de arilo, alquil C_{8}-C_{20} y preferiblemente un di[alquil (C_{8}-C_{12})]amonio cuaternario. El (los) compuesto(s) intermedio(s) de hidroxiquat y cualquier hidróxido de metal en exceso se hacen reaccionar después con dióxido de carbono para producir el (los) quat(s) de carbonato y el carbonato de metal.
Muchos cloruros de di[alquil (C_{8}-C_{12})]amonio cuaternario son agentes reaccionantes adecuados para preparar el hidroxiquat intermedio y se describieron anteriormente. Las selecciones de los sustituyentes R^{1} y R^{2} del agente reaccionante quat de cloruro son determinantes del compuesto intermedio hidroxiquat y, por lo tanto, del producto quat de carbonato.
El agente reaccionante de hidróxido de metal es también como se describió anteriormente.
El producto de reacción de la primera etapa de cloruro de metal precipitará y se separa fácilmente, es decir, por filtración o similar, produciendo un producto de reacción de hidroxiquat/disolvente. El hidroxiquat se puede separar de allí por secado o similar, si se desea.
La primera reacción (XXVI) se lleva a cabo en un disolvente como se describió anteriormente y la cantidad de agente reaccionante de hidróxido de metal es como se describió anteriormente.
El hidroxiquat y cualquier hidróxido de metal no reaccionado se hacen reaccionar después con, al menos, un equivalente estequiométrico de dióxido de carbono para producir el (los) carbonato(s) de amonio cuaternario y si está presente hidróxido de metal no reaccionado, el (los) carbonato(s) de metal. La conversión del hidróxido de metal al carbonato de metal es la reacción preferida de las dos carbonataciones y transcurrirá más rápidamente. El carbonato de metal precipitará y se puede separar fácilmente, es decir, por filtración o similar, dejando el (los) quat(s) de carbonato estable(s) o producto de reacción de quat(s) de carbonato/disolvente.
La etapa de carbonatación también puede producir el quat de bicarbonato o el quat de carbonato de metal como subproductos. El quat de carbonato solo o en combinación con el quat de bicarbonato y/o el quat de carbonato de metal son adecuados para uso en los sistemas preservadores de la madera sin acoplador de metal, de la presente invención. Estos quats de carbonato o composiciones de carbonato/bicarbonato/carbonato de metal no requieren un acoplador de metal para la estabilización en un substrato de madera. Se prefieren sistemas preservadores de la madera sin metal completamente. Sin embargo, si se incluye un quat de carbonato de metal en el sistema, preferiblemente el metal no es un metal usado en la actualidad como acoplador, y lo más preferiblemente es un metal alcalino y no plantea peligros o preocupaciones medioambientales o de corrosión.
Se puede llevar a cabo mezclamiento, adición y reacción de los componentes en la preparación de estos quats de carbonato por medios convencionales conocidos por los expertos en la técnica. El orden de adición de los agentes reaccionantes o del disolvente en cualquier etapa individual no afecta al procedimiento. Se pueden añadir los agentes reaccionantes y/o el disolvente, secuencialmente o simultáneamente en cualquier recipiente de reacción adecuado. Por ejemplo, se puede disolver el hidróxido de metal en alcohol y añadir la mezcla resultante al quat de cloruro o se puede disolver el quat de cloruro en alcohol y añadir el hidróxido de metal a la mezcla resultante.
En general, se burbujea el dióxido de carbono durante un periodo adecuado conocido por los expertos en la técnica, por el sobrenadante de hidroxiquat/disolvente después de que se haya separado el precipitado de cloruro de metal. Alternativamente, se puede añadir el dióxido de carbono como nieve carbónica sólida, directamente, al hidroxiquat. Típicamente, este tiempo varía de aproximadamente 0,5 horas a aproximadamente 1 hora a temperatura normal. Cualquier carbonato de metal precipitado se recoge como se conoce en la técnica, es decir, tal como por filtración.
Carboxilato de amonio cuaternario
Aunque cualquier carboxilato de amonio cuaternario es adecuado para uso en la presente invención, los quats de carboxilato preferidos tienen la fórmula:
8
en la que: R^{3} es un grupo alquilo C_{1}-C_{20} o alquilo C_{1}-C_{20} sustituido de arilo; R^{4} es un grupo alquilo C_{8}-C_{20}, pero preferiblemente R^{3} y R^{4} son el mismo grupo alquilo C_{8}-C_{12}; R^{5} es un grupo C_{1}-C_{100} interrumpido o no interrumpido, sustituido o no sustituido; l y q son independientemente 1, 2 ó 3 y (l)(q) es 1, 2 ó 3 y r es 0 o un número entero de 1 a 50.
También se hace especial mención de quats de carboxilato en los que R^{3} es un grupo: metilo, alquilo de 8 átomos de carbono, isoalquilo de 9 átomos de carbono, alquilo de 10 átomos de carbono, alquilo de 12 átomos de carbono, alquilo de 14 átomos de carbono o bencilo y R^{4} es un grupo: alquilo de 10 átomos de carbono, alquilo de 12 átomos de carbono, alquilo de 14 átomos de carbono o alquilo de 16 átomos de carbono. Los quats de carboxilato más preferidos son carboxilatos de didecil dimetilamonio en los que R^{3} y R^{4} son un grupo alquilo de 10 átomos de carbono y lo más preferiblemente un grupo n-alquilo de 10 átomos de carbono.
Los aniones carboxilo preferidos proceden de ácidos mono- o poli-, incluyendo pero no limitándose a di- o tricarboxílicos, saturados o insaturados, y en particular ácidos carboxílicos C_{1}-C_{20} o anhídridos de los mismos. R^{5} independientemente puede estar sustituido, en particular por uno o más átomos de oxígeno o boro o grupos sulfato o interrumpidos, en particular por uno o más átomos de oxígeno o boro o grupos sulfato. Se hace especial mención a: ácido acético, ácido glucónico, ácido láurico, ácido fórmico, ácido propiónico, ácido butírico, ácido oxálico, ácido acrílico, ácido tartárico, ácido benzoico, ácido octanoico y similares. Adicionalmente, el grupo carboxilo puede proceder de ácidos poliméricos o copolímeros en que uno o más de los monómeros es un ácido. Un ejemplo de un poliácido es poli(ácido acrílico). Los ejemplos de ácidos de copolímeros incluyen pero no se limitan a polímeros de olefina y ácido carboxílico tales como poli(etileno y ácido acrílico).
Tales ácidos, incluyendo los ácidos poliméricos o copoliméricos mencionados anteriormente son de la fórmula:
(XXIX)((R^{5}(COOH)_{(l + r)})_{q}
donde R^{5}, l, r y q se definen como anteriormente. En ácidos carboxílicos de copolímeros poliméricos, R^{5} puede estar representado como ((R^{15})_{s}(R^{16})_{t}) dando:
(XXX)((R^{15})_{s}(R^{16})_{t}) (COOH)_{(l + r)})_{q}
donde R^{15} y R^{16} están independientemente sustituidos o no sustituidos, interrumpidos o no interrumpidos como los grupos C_{1}-C_{100} anteriores y a y t son independientemente números enteros de 1 a 100. Preferiblemente, R^{5}, R^{15} y R^{16} son independientemente grupos alquilo o alquenilo.
Aunque los quats de carboxilato se pueden preparar por una variedad de métodos, se prepararan preferiblemente por una síntesis indirecta, una síntesis directa o una síntesis de hidroxiquat/ácido.
La síntesis indirecta se ilustra a continuación:
9
10
11
en las que R^{3} es un grupo alquilo C_{1}-C_{20} o alquilo C_{1}-C_{20} sustituido de arilo; R^{4} es un grupo alquilo C_{8}-C_{20} y R^{3} es preferiblemente lo mismo que R^{4} y R^{4} es un grupo alquilo C_{8}-C_{12}; R^{14} es un grupo alquilo C_{1}-C_{4} de cadena lineal; R^{5} un grupo C_{1}-C_{100}, sustituido o no sustituido, como se explicó anteriormente, interrumpido o no interrumpido, como se explicó anteriormente; l y q son independientemente 1, 2 ó 3 y (l)(q) es 1, 2 ó 3; M es un metal mono-, bi-, trivalente, preferiblemente un metal monovalente y lo más preferiblemente un metal alcalino; r es 0 o un número entero de 1 a 50 y m es 1 si M es monovalente, 2 si M es divalente y 3 si M es trivalente.
El quat de carboxilato se prepara vía un compuesto intermedio de quat de carbonato.
Se usa un cloruro de [alquil C_{1}-C_{20} o alquil C_{1}-C_{20} sustituido de arilo, alquil C_{8}-C_{20} y preferiblemente un dialquil(C_{8}-C_{12})]amonio cuaternario como material de partida y se hace reaccionar con un hidróxido de metal para producir un compuesto intermedio de hidróxido de [alquil C_{1}-C_{20} o alquil C_{1}-C_{20} sustituido de arilo, alquil C_{8}-C_{20} y preferiblemente un dialquil(C_{8}-C_{12})]amonio cuaternario, como anteriormente. El (los) compuesto(s) intermedio(s) de hidroxiquat y cualquier hidróxido de metal en exceso se hacen reaccionar después con dióxido de carbono para producir el(los)
quat(s) de carbonato y el(los) carbonato(s) de metal como anteriormente. El(los) segundo(s) compuesto(s) interme-
dio(s) de quat de carbonato se hace(n) reaccionar después con al menos un ácido carboxílico para producir el(los) quat(s) de carboxilato. La selección del sustituyente de alquilo C_{8}-C_{12} del agente reaccionante de quat de cloruro es determinante del primer compuesto intermedio de hidroxiquat, por lo tanto, del segundo compuesto intermedio de quat de carbonato y por último del componente catión del producto quat de carboxilato.
El agente reaccionante de hidróxido de metal se describió anteriormente. La preparación del hidroxiquat se lleva preferiblemente en un disolvente como se describió anteriormente y la cantidad de agente reaccionante de hidróxido de metal se describió anteriormente.
Después se hacen reaccionar hidroxiquat y cualquier hidróxido de metal no reaccionado con dióxido de carbono para producir el(los) carbonato(s) de amonio cuaternario, como se describió anteriormente. La etapa de carbonatación también puede producir el(los) quat(s) de bicarbonato o el(los) quat(s) de carbonato de metal como subproductos.
El (los) segundo(s) compuesto(s) intermedio(s) de quat de carbonato se hacen reaccionar después con al menos una cantidad estequiométrica de ácido(s) carboxílico(s) para producir el(los) quat(s) de carboxilato.
El (los) ácido(s) carboxílico(s) en la reacción (XXXIII) se añade(n) típicamente durante un periodo corto de varios minutos y la reacción es típicamente rápida. El (los) quat(s) de carboxilato se pueden separar o concentrar por filtración o evaporación después de que termina el desprendimiento de dióxido de carbono en esta etapa.
En la síntesis indirecta, cualquier ácido con un pKa menor que el del ácido carbónico, es decir, menor que 6,4 tal como ácidos carboxílicos, fosfóricos, sulfónicos y similares, se puede hacer reaccionar con un quat de carbonato y desplazar dióxido de carbono.
La adición de amoníaco retardará la reacción del ácido y el quat de carbonato (XXXIII). Por ejemplo, si se añade amoníaco a una mezcla de un poliácido y un quat de carbonato, la reacción del ácido y el quat de carbonato se retarda. Sin embargo, cuando se evapora amoniaco lentamente, puede transcurrir la reacción que libera dióxido de carbono, produciendo un compuesto que se fija (insoluble) en la madera. Similarmente, un sistema de poliácido y ácido acético debería producir un quat de poliácido insoluble cuando se evapora el ácido acético.
Alternativamente, los quats de carboxilato se pueden preparar por un método de síntesis directa. Una sal de metal de un ácido carboxílico se hace reaccionar con un cloruro de [alquil C_{1}-C_{20} o alquil C_{1}-C_{20} sustituido de arilo, alquil C_{8}-C_{20} y preferiblemente un dialquil(C_{8}-C_{12})]amonio cuaternario, en una reacción de doble sustitución, para producir el quat de carboxilato y la sal de cloruro de metal:
12
en las que R^{3}, R^{4} y R^{5}, M, l, q y r son como se definió anteriormente.
Los carboxilatos de metal proceden de ácidos carboxílicos. Los ácidos carboxílicos son como se describieron y se detallaron anteriormente. Los metales son metales mono-, di- o trivalentes, preferiblemente metales monovalentes y lo más preferiblemente metales alcalinos. Se hace especial mención de potasio y sodio.
La reacción (XXXIV) se puede conducir neta o en una serie de disolventes incluyendo, pero no limitándose a, etanol, ácido acético o ácido propiónico. Preferiblemente, el disolvente comprende un alcohol normal C_{1}-C_{4} como se describió anteriormente. El rendimiento dependerá del disolvente y las condiciones de reacción seleccionadas, que se pueden determinar por un experto en la técnica por experimentación de rutina de acuerdo con esta explicación detallada.
El material de partida de quat de cloruro se selecciona como anteriormente y de nuevo, su selección es determinante del catión del quat de carboxilato que se tienen que formar.
Finalmente, un tercer método para la producción del(de los) quat(s) de carboxilato incluye hacer reaccionar hidroxiquat(s) con ácido(s) carboxílico(s).
13
en las que R^{3}, R^{4}, R^{5}, l, 1 y r son como se definió anteriormente.
El (los) hidroxiquat(s), ácido(s) carboxilico(s) y quat(s) de carboxilato son como se describió anteriormente. Se puede llevar a cabo mezclamiento, adición y reacción de los componentes en cualquiera de los métodos directo, indirecto o hidroxiquat/ácido, por medios convencionales conocidos por los expertos en la técnica. El orden de adición de agentes reaccionantes o de disolvente en cualquier etapa individual no afecta al procedimiento.
Borato de amonio cuaternario
Aunque cualquier borato de amonio cuaternario es adecuado para uso en la presente invención, los quats de borato preferidos tienen la fórmula:
14
en la que R^{3} es un grupo alquilo C_{1}-C_{20} o alquilo C_{1}-C_{20} sustituido de arilo; R^{4} es un grupo alquilo C_{8}-C_{20}, pero preferiblemente R^{3} y R^{4} son el mismo grupo alquilo C_{8}-C_{12}, a es 2 ó 3; pero cuando a es 2, b es 0 ó 1 y cuando a es 3, b es 0, 1 ó 2.
También se hace mención especial de quats de borato en los que R^{3} es un grupo: metilo, alquilo de 8 átomos de carbono, isoalquilo de 9 átomos de carbono, alquilo de 10 átomos de carbono, alquilo de 12 átomos de carbono, alquilo de 14 átomos de carbono o bencilo y R^{4} es un alquilo de 10 átomos de carbono, alquilo de 12 átomos de carbono, alquilo de 14 átomos de carbono o alquilo de 16 átomos de carbono. Los quats de borato más preferidos son boratos de didecil dimetilamonio en los que R_{3} y R_{4} son un grupo alquilo de 10 átomos de carbono y lo más preferiblemente un grupo n-alquilo de 10 átomos de carbono,
Típicamente, la producción del(de los) quat(s) de borato incluye hacer reaccionar hidroxiquat(s) con ácido bórico:
15
en las que R^{3}, R^{4}, a y b son como se definió anteriormente.
Se puede llevar a cabo mezclamiento, adición y reacción de los componentes en el método hidroxiquat/ácido por medios convencionales conocidos por los expertos en la materia. El orden de adición de agentes reaccionantes no afecta al procedimiento.
Agentes impermeabilizantes
Los agentes impermeabilizantes de ésteres de ácidos grasos polihidroxílicos o hidroxílicos de poliéter o los de hidróxido de poliéter de la presente invención son solubles tanto en sistemas disolventes acuosos como orgánicos. Además, hacen los quats solubles en agua descritos en la presente memoria útiles en sistemas acuosos u orgánicos también. Esto tiene lugar a pesar del hecho de que estos quats solos, es decir, sin los agentes impermeabilizantes presentes, son relativamente insolubles en disolventes, emulsiones o dispersiones, orgánicos, es decir, generalmente no son útiles en la preservación de la madera cuando están en un disolvente orgánico.
Los agentes impermeabilizantes de la presente invención incluyen composiciones de la fórmula:
16
en la que:
X es hidrógeno o
R^{b} --- 
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}
;
R y R^{b} son independientemente un grupo C_{9}-C_{50} saturado o insaturado;
R^{a} es hidrógeno o un grupo metilo y
n es un número entero de 1 a 10.
Los grupos C_{8}-C_{50} saturados incluyen grupos de cadena lineal, ramificados o cicloalquílicos, C_{9}-C_{50}. Los grupos C_{9}-C_{50} insaturados incluyen los grupos que tienen uno o más enlaces dobles o triples o asociaciones de los mismos incluyendo grupos acíclicos (incluyendo de cadena lineal o ramificados), grupos cíclicos, o combinaciones de los mismos. En las combinaciones, puede tener lugar insaturación en la porción cíclica, la porción acíclica o ambas.
Se hace mención especial a:
(A)
monoestearato de propilenglicol en el que X es hidrógeno, R es un grupo alquilo de 17 átomos de carbono, R^{a} es un grupo metilo y n es 1;
(B)
diestearato de propilenglicol (PEG 400-DS), en el que X es:
\uelm{R ^{b} }{\uelm{\dpara}{O}}
--- C ,
R y R^{b} son cada uno un grupo alquilo de 17 átomos de carbono, R^{a} es hidrógeno y n es 8 y
(C)
Monoestearato de glicol en el que X es hidrógeno, R es un grupo alquilo de 17 átomos de carbono, R^{a} es hidrógeno y n es 1.
Los compuestos de éster de ácido graso usados como agente impermeabilizante se conocen como agentes estabilizantes en emulsiones de cera desinfectantes (patente alemana DE 29 16 304A1) o como tensioactivos no iónicos posibles en preservadores de la madera a base de extracto de taninos (patente de EE.UU. 4.732.817) o preservantes de la madera a base de colofonia (patente internacional WO 87/06177 A1).
También se consideran por la presente invención combinaciones de cualquiera de los agentes impermeabilizantes anteriores.
Estos agentes impermeabilizantes impiden la migración de las moléculas de quat desde un substrato en condiciones húmedas. Además, en el caso de que los problemas de corrosión de superficies estén relacionados con las propiedades de mantenimiento del agua del quat, el agente impermeabilizante desplaza o evita la entrada de agua.
Disolventes
El agente impermeabilizante y los sistemas preservadores, impermeabilizantes, de la presente invención pueden incluir un disolvente adecuado, incluyendo disolventes acuosos y no acuosos. Preferiblemente, el disolvente es un disolvente acuoso incluyendo, pero no limitándose a, agua, alcohol acuoso, agua amoniacal, ácido acético acuoso y similares o una combinación de cualquiera de lo anterior. También se pueden usar disolventes orgánicos. Estos incluyen, pero no se limitan a, disolventes a base de alcoholes minerales y similares.
Sistemas impermeabilizantes y tratamiento de substratos
La cantidad de agente impermeabilizante usada en los sistemas impermeabilizantes de la presente invención, es una cantidad que exalta la impermeabilización, es decir, la cantidad eficaz para impartir o para aumentar la resistencia al agua de un substrato tratado con el mismo.
Típicamente, un sistema impermeabilizante comprenderá de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 20 partes en peso de agente impermeabilizante y de aproximadamente 80 a aproximadamente 99,9 partes en peso de disolvente basado en 100 partes en peso de agente impermeabilizante y disolvente combinados. Preferiblemente, el sistema impermeabilizante de la presente invención comprenderá de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 5 partes en peso de agente impermeabilizante y de aproximadamente 95 a aproximadamente 99,8 partes en peso de disolvente sobre la misma base.
Los componentes de los sistemas impermeabilizantes de la presente invención se mezclan por medios convencionales conocidos por los expertos en la materia. Otros aditivos convencionales se pueden añadir como se requiera para aplicación a diferentes substratos y para usos diferentes como conocen los expertos en la materia. Substratos de madera tales como, madera aserrada, madera de construcción o similares, se pueden tratar con estos sistemas. El tratamiento del substrato se lleva a cabo por cualquier medio conocido por los expertos en la materia incluyendo, pero no limitándose a, inmersión, empapamiento, barnizado con pincel, tratamiento por presión o similares. La extensión del tiempo de tratamiento requerido variará de acuerdo con las condiciones de tratamiento, la selección de las cuales se conoce por los expertos en la materia.
Sistemas preservadores de la madera, impermeabilizantes y tratamiento de substratos
La cantidad de agente impermeabilizante usada en los sistemas preservadores de la madera, impermeabilizantes, de la presente invención es una cantidad que exalta la impermeabilización y la compatibilización, es decir, la cantidad eficaz para impartir o para aumentar la resistencia al agua, resistencia a la lixiviación y/o estabilidad dimensional del sistema preservador de la madera, impermeabilizante y/o el quat y para exaltar la compatibilidad de los quats de la presente invención con un disolvente.
La cantidad de composición(es) de amonio cuaternario una cantidad de biocida eficaz, es decir, la cantidad eficaz para inhibir el crecimiento de o para matar uno o más organismos que causan podredumbre de la madera, para inhibir la coloración de la albura o una combinación de los mismos. Tales organismos incluyen, pero no se limitan a, Trametes viride o Trametes versicolor, que causan una podredumbre blanca; Goeophyllium trabeum, que causa una podredumbre pardo y Aspergillus niger, que causa coloración de la albura/moho.
Típicamente, un sistema preservador de la madera, impermeabilizante, comprenderá de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 15 partes en peso de agente(s) impermeabilizante(s), de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 10 partes en peso de quat(s) y de aproximadamente 99,8 a aproximadamente 75 partes en peso de disolvente basado en 100 partes en peso de quat, agente impermeabilizante y disolvente combinado. Preferiblemente, los sistemas preservadores de la madera, impermeabilizantes, de la presente invención comprenderán de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 6 partes en peso de quat(s) de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 8,5 partes en peso de agente(s) impermeabilizante(s) y de aproximadamente 96 a aproximadamente 85,5 partes en peso de disolvente sobre la misma base.
Los componentes de los sistemas preservadores de la madera, impermeabilizantes, de la presente invención, se mezclan por medios convencionales conocidos por los expertos en la materia, preferiblemente para formar una emulsión. Preferiblemente, el agente impermeabilizante y el quat se funden juntos. La masa fundida se puede agitar después y se añade agua caliente (aproximadamente 40 a 50ºC) con agitación para producir una emulsión o solución. Las emulsiones preparadas de esta manera pueden ser estables durante periodos de al menos un año.
Aunque se pueden añadir otros aditivos convencionales incluyendo, pero no limitándose a, emulsionantes cuando se requiera para aplicación a diferentes substratos y para diferentes usos como conocen los expertos en la materia, no se requieren estabilizadores de metal y, de hecho, no se recomiendan para inhibir la lixiviación del quat desde el substrato. De acuerdo con esto, los substratos de madera tales como madera aserrada, madera de construcción o similares, se pueden tratar con estos sistemas.
El tratamiento del substrato se lleva a cabo por cualquier medio conocido por los expertos en la materia incluyendo, pero no limitándose a, inmersión, empapamiento, barnizado con pincel, tratamiento por presión o similares. La extensión del tratamiento requerido variará de acuerdo con las condiciones de tratamiento, la selección de las cuales se conoce por los expertos en la materia.
Los sistemas preservadores de la madera, impermeabilizantes, de la presente invención, indican mayor resistencia a la lixiviación y mayores propiedades impermeabilizadoras, como se indica por el índice de hinchamiento, que los preservadores de la madera usados en la actualidad en la industria. La resistencia a la lixiviación se define como retención de una cantidad de biocida eficaz y preferiblemente, al menos aproximadamente 2% en peso, de quat en el substrato durante un periodo prolongado de al menos aproximadamente 100 horas y preferiblemente aproximadamente 350 horas. Aunque cualquier índice de hinchamiento positivo indica alguna capacidad impermeabilizadora, un índice de hinchamiento mayor que aproximadamente 50 indica notables propiedades impermeabilizadoras.
Descripción de las realizaciones preferidas
Los siguientes ejemplos 1-38 ilustran la preparación de compuestos. Los ejemplos 39-69 ilustran el uso de impermeabilizantes de acuerdo con esta invención. Todas las partes y los porcentajes se dan en peso a menos que se indique lo contrario.
Los compuestos de amonio cuaternario se cuantifican por valoración en dos fases con laurilsulfato de sodio y un indicador. La mezcla se amortigua a un pH de 10.
El índice de hinchamiento se calcula como:
\left(\frac{ (\text{Hinchamiento de Control)\ -\ (Hinchamiento de la Muestra})}{\text{Hinchamiento de Control}}\right)\ x\ 100
Preparación de hidroxiquats Ejemplo 1 Cantidad estequiométrica de hidróxido de metal
Se mezclaron 180 g (0,4 moles) de cloruro de didecil dimetilamonio al 80% en etanol/agua al 20% (144 g de CDDA), 180 ml de etanol desnaturalizado absoluto (desnaturalizado con metanol/isopropanol) y 26 g (0,4 moles) de gránulos de hidróxido de potasio al 85% (22,1 g de KOH), en un matraz que se purgó con nitrógeno y se equipó con una manta térmica y un agitador magnético. La mezcla se agitó y se calentó a 60-70ºC, durante tres horas. Se permitió después que se enfriara la mezcla a temperatura ambiente y finalmente se enfrió a 0ºC, durante al menos una hora.
Se precipitó cloruro de potasio y se recogió el precipitado en un filtro de vacío. Se lavó el sólido con etanol frío y con posterioridad se secó, produciendo 30 g de cloruro de potasio seco. La solución de quat se concentró en un vacío a aproximadamente 75% de bases activas.
El rendimiento fue 180 g de producto que contenía 138 gramos de hidróxido de didecil dimetilamonio.
Ejemplo 2
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 1, pero se agitó la mezcla mecánicamente, a 50ºC, durante una hora. Se precipitó cloruro de potasio y se recogió el precipitado en un filtro de vacío. Se lavó el sólido con etanol frío y se secó con posterioridad, produciendo 30 g de cloruro de potasio seco.
El rendimiento fue 180 g de producto que contenía 138 g de hidróxido de didecil dimetilamonio.
Ejemplo 3
Se añadieron 0,022 moles de gránulos de hidróxido de potasio al 85% (1,23 g de KOH), a 0,022 moles de cloruro de didecil dimetilamonio al 80% en etanol/agua al 20% (8 g de CDDA) disueltos en 10 ml de etanol. Se agitó la mezcla resultante y se calentó a 70ºC y se mantuvo a esta temperatura durante media hora. Se disolvieron los gránulos y se formó un precipitado fino. Se dejó enfriar después la mezcla y se enfrió a 0ºC. El sólido precipitado se recogió en un filtro y se lavó con etanol frío. Se concentró el líquido filtrado para producir un aceite amarillo/naranja con un ligero olor a amina.
Los resultados se resumen en la Tabla 1.
Ejemplo 4
Se añadieron 0,022 moles de gránulos de hidróxido de potasio al 85% (1,23 g de KOH) a 0,022 moles de cloruro de didecil dimetilamonio al 80% en etanol/agua al 20% (8 g de CDDA) disueltos en 10 ml de propanol. Se agitó la mezcla resultante y se calentó a 80ºC y se mantuvo a esta temperatura durante una hora. Se disolvieron los gránulos y se formó un precipitado fino. La mezcla se dejó enfriar después y se enfrió a 0ºC. El sólido precipitado se recogió en un filtro y se lavó con etanol frío. El líquido filtrado se concentró para producir un aceite amarillo/naranja con un ligero olor a amina.
Los resultados se ilustran en la Tabla 1.
Ejemplo 5
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 3, sustituyendo el hidróxido de potasio por hidróxido de sodio.
Los resultados se ilustran en la Tabla 1.
Ejemplo 6
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 4, sustituyendo el hidróxido de potasio por hidróxido de sodio.
Los resultados se ilustran en la Tabla 1.
TABLA 1
17
Los Ejemplos 3-6 demuestran que el uso de un alcohol C_{1}-C_{4} normal como medio de reacción, exalta la conversión del quat de cloruro al hidroxiquat. Además, una comparación de los ejemplos 3 y 4 con los Ejemplos 5 y 6, ilustra el aumento en la conversión por el uso del hidróxido de metal preferido, hidróxido de potasio.
Exceso estequiométrico de hidróxido de metal Ejemplo 7
Se cargó un reactor purgado de nitrógeno, equipado con una manta térmica y una barra de agitación magnética, con 0,4 moles de cloruro de didecil dimetilamonio al 80% (144 g de CDDA) en etanol/agua al 20%, 180 ml de etanol y 0,49 moles de gránulos de hidróxido de potasio al 85% (27,5 g de KOH). La mezcla se calentó a 60-70ºC, durante 3 horas, se permitió que se enfriara a temperatura ambiente y después se dejó enfriar a 0ºC, durante aproximadamente una hora, para precipitar cloruro de potasio. Se recogió el precipitado en un filtro de vacío y se lavó el sólido con etanol frío. El rendimiento de cloruro de potasio fue 30,8 gramos.
La solución sobrenadante, que contenía el hidroxiquat y 0,09 moles de hidróxido de potasio en exceso, se agitó con 2 g (0,045 moles) de gas de dióxido de carbono (de nieve carbónica). La mezcla se mantuvo fría durante una hora y después se filtró a vacío para separar 7,2 g (teóricamente 6,2 g) de carbonato de potasio.
Se determinó que el porcentaje de conversión al hidroxiquat era 99%.
Preparación de quats de carbonato Ejemplo 8
Se mezclaron 180 gramos (0,4 moles) de cloruro de didecil dimetilamonio al 80% en etanol/agua al 20% (144 g de CDDA), 180 ml de etanol desnaturalizado absoluto (desnaturalizado con metanol/isopropanol) y 32 g (0,49 moles) de gránulos de hidróxido de potasio al 85% (27 g de KOH), en un matraz que se purgó con nitrógeno y se equipó con una manta térmica y un agitador magnético. La mezcla se agitó y se calentó a 60-70ºC, durante tres horas. Se permitió después que se enfriara la mezcla a temperatura ambiente y finalmente se enfrió a 5ºC.
Se precipitó cloruro de potasio y se recogió el precipitado en un filtro de vacío. Se lavó el sólido con etanol frío y con posterioridad se secó, produciendo 31 g (rendimiento calculado 29,6 g) de cloruro de potasio seco.
La solución etanólica del hidroxiquat que contenía aproximadamente 0,09 moles de KOH no reaccionado, se agitó mientras se burbujearon 50 g de dióxido de carbono (a partir de dióxido de carbono sublimado) durante una media hora. La mezcla resultante se filtró después para separar 7,2 g de carbonato de potasio (6,2 g calculados) y se concentró el líquido filtrado para producir un líquido naranja/pardo con quat de carbonato al 80-85% en agua/etanol y menos de 0,1% de quat de cloruro con un producto con 98 a 99% de pureza de quat intercambiada.
Ejemplo 9
Se mezclaron 180 g (0,4 moles) de cloruro de didecil dimetilamonio al 80% en etanol/agua al 20% (144 g de CDDA), 180 ml de etanol desnaturalizado absoluto (desnaturalizado con metanol/isopropanol) y 32 g (0,49 moles) de gránulos de hidróxido de potasio al 85% (27 g de KOH), en un matraz que se purgó con nitrógeno y se equipó con una manta térmica y un agitador magnético. La mezcla se calentó a 50ºC y se agitó durante una hora.
Se precipitó cloruro de potasio y se recogió el precipitado en un filtro de vacío. Se lavó el sólido con etanol frío y con posterioridad se secó, produciendo 31 g (rendimiento calculado 29,6 g) de cloruro de potasio seco.
La solución etanólica del hidroxiquat que contenía aproximadamente 0,09 moles de KOH no reaccionado, se agitó mientras se burbujearon 50 g de dióxido de carbono (a partir de dióxido de carbono sublimado) durante una media hora. La mezcla resultante se filtró después y se concentró el líquido filtrado para producir un líquido naranja/pardo. El rendimiento fue similar al del Ejemplo 8.
Síntesis indirecta de quat de carboxilato Ejemplo 10 Propionato de didecil dimetilamonio
Se mezclaron 180 g (0,4 moles) de cloruro de didecil dimetilamonio al 80% en etanol/agua al 20% (144 g de CDDA), 180 ml de etanol desnaturalizado absoluto (desnaturalizado con metanol/isopropanol) y 32 g (0,49 moles) de gránulos de hidróxido de potasio al 85% (27 g de KOH), en un matraz que se purgó con nitrógeno y se equipó con una manta térmica y un agitador magnético. La mezcla se agitó y se calentó a 60-70ºC durante tres horas. Después se permitió que la mezcla se enfriara a temperatura ambiente y finalmente se enfrió a 5ºC.
Se precipitó cloruro de potasio y se recogió el precipitado en un filtro de vacío. Se lavó el sólido con etanol frío y se secó con posterioridad, produciendo 31 g (rendimiento calculado 29,6 g) de cloruro de potasio seco.
La solución etanólica del hidroxiquat que contenía aproximadamente 0,09 moles de KOH no reaccionado, se agitó mientras se burbujearon 50 g de dióxido de carbono (a partir de dióxido de carbono sublimado) durante una media hora. La mezcla resultante se filtró después para separar 7,2 g de carbonato de potasio (6,2 g calculados) y el líquido filtrado se concentró para producir un líquido naranja/pardo con quat de carbonato al 80-85% (0,4 moles de quat de carbonato) y menos de 0,1% de cloruro para un producto con pureza de quat intercambiado de 98-99%.
El producto frío, después de filtración, se puso en un matraz cerrado equipado con un condensador, embudo de adición y un tubo conectado a un dispositivo de medición de gas de tipo desplazamiento de agua. Se añadió un equivalente (0,4 moles; 29,6 g) de ácido propiónico al quat de carbonato durante cinco minutos. Se observó desprendimiento de gas inmediato y se recogieron 5,75 litros de gas durante 15 minutos. El disolvente se separó en un evaporador rotatorio después de que cesara el desprendimiento de dióxido de carbono y produjo un líquido amarillo/naranja.
El análisis de quats reveló que el producto contenía quat activo al 85% con 0,09% de cloruro libre y 99% de intercambio.
Ejemplo 11 Acetato de didecil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 10, sustituyendo el ácido propiónico por 0,4 moles de ácido acético.
Ejemplo 12 2-etilhexanoato de didecil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 10, sustituyendo el ácido propiónico por 0,4 moles de ácido 2-etilhexanoico.
El producto fue turbio.
Ejemplo 13 Gluconato de didecil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 10, sustituyendo el ácido propiónico por 0,4 moles de ácido glucónico.
El producto fue soluble en agua.
Ejemplo 14 Octanoato de didecil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 10, sustituyendo el ácido propiónico por 0,4 moles de ácido octanoico.
Ejemplo 15 Carboxilato de ácido graso de nuez de coco mixto de didecil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 10, sustituyendo el ácido propiónico por 0,4 moles de ácido graso de nuez de coco mixto.
Ejemplo 16 Laurato de didecil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 10, sustituyendo el ácido propiónico por 0,4 moles de ácido láurico.
El producto fue un sólido ceroso.
Ejemplo 17 Propionato de octil decil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 10, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por 0,4 moles de cloruro de octil decil dimetilamonio al 80% para producir propionato de octil decil dimetilamonio.
Ejemplo 18 Acetato de octil decil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 11, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por 0,4 moles de cloruro de octil decil dimetilamonio al 80% para producir acetato de octil decil dimetilamonio.
Ejemplo 19 2-Etilhexanoato de isononil decil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 12, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por 0,4 moles de cloruro de isononil decil dimetilamonio al 80% para producir 2-etilhexanoato de isononil decil dimetilamonio.
Ejemplo 20 Gluconato de isononil decil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 13, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por 0,4 moles de cloruro de isononil decil dimetilamonio al 80% para producir gluconato de isononil decil dimetilamonio.
Ejemplo 21 Gluconato de bencil dodecil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 13, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por 0,4 moles de cloruro de bencil dodecil dimetilamonio al 80% para producir gluconato de bencil dodecil dimetilamonio.
Ejemplo 22 Octanoato de bencil dodecil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 14, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por 0,4 moles de cloruro de bencil dodecil dimetilamonio al 80% para producir octanoato de bencil dodecil dimetilamonio.
Ejemplo 23 Una mezcla de carboxilato de ácido graso de nuez de coco mixto de bencil dodecil-, bencil tetradecil- y bencil hexadecil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 15, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por una mezcla de cloruro de bencil dodecil dimetilamonio de ácido graso mixto de bencil dodecil-, bencil tetradecil- y bencil hexadecil dimetilamonio para producir una mezcla de carboxilato de ácido graso de nuez de coco mixto de bencil dodecil-, bencil tetradecil- y bencil hexadecil dimetilamonio.
Ejemplo 24 Una mezcla de laurato de bencil dodecil-, bencil tetradecil- y bencil hexadecil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 16, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por 0,4 moles de 80% de una mezcla de cloruro de bencil dodecil-, bencil tetradecil- y bencil hexadecil dimetilamonio, para producir una mezcla de laurato de bencil dodecil-, bencil tetradecil y bencil hexadecil dimetilamonio.
Síntesis directa de quat de carboxilato Ejemplo 25 Acetato de didecil dimetilamonio
Se mezclaron 180 g (0,4 moles) de cloruro de didecil dimetilamonio al 80% en etanol/agua al 20% (144 g de CDDA), 180 ml de etanol anhidro y un exceso estequiométrico, 47 g (0,48 moles) de acetato de potasio anhidro, en un matraz que se purgó con nitrógeno y se equipó con una manta térmica, un agitador magnético y un condensador. Se agitó la mezcla y se calentó a 60-70ºC durante dos horas. Los cristales de acetato de potasio insolubles se disolvieron lentamente y se separó un sólido más fino (KCl). Se dejó enfriar después la mezcla a 0ºC y se filtró a vacío. El sólido se lavó con etanol frío para separar 30,7 g de cloruro de potasio (teóricamente 29,6 gramos). La solución se concentró, se enfrió y se filtró para separar 6,5 gramos de acetato de potasio (teóricamente 29,6 gramos).
Se depositaron cristales finos adicionales de acetato de potasio dejándolo reposar. Por ensayo, se determinó que el producto líquido amarillo claro era quat al 80% con intercambio del 100%.
Ejemplo 26 Gluconato de didecil dimetilamonio
Se mezclaron 0,0221 moles de gluconato de sodio y 0,0221 moles de cloruro de didecil dimetilamonio al 80% en agua, en un matraz. La mezcla se calentó y se mantuvo hasta que cesó el desprendimiento de gas dióxido de carbono.
Se analizó el quat resultante y se determinó que la conversión era menor que 20%.
Ejemplo 27 2-Etilhexanoato de didecil dimetilamonio
Se mezclaron 0,0221 moles de 2-etilhexanoato de sodio y 0,0221 moles de cloruro de didecil dimetilamonio al 80% en agua, en un matraz. La mezcla se calentó y se mantuvo hasta que cesó el desprendimiento de gas dióxido de carbono.
Se analizó el quat resultante y se determinó que la conversión era 77%.
Ejemplo 28 Laurato de didecil dimetilamonio
Se mezclaron 0,4 moles de laurato de sodio y 0,4 moles de cloruro de didecil dimetilamonio al 80% en agua, en un matraz. La mezcla se calentó a 60ºC y se mantuvo durante 1 hora.
Se analizó el quat resultante y se determinó que la conversión era 90%.
Ejemplo 29 Propionato de didecil dimetilamonio
Se mezclaron 0,0221 moles de propionato de sodio y 0,0221 moles de cloruro de didecil dimetilamonio al 80% en 8 g de ácido propiónico, en un matraz. La mezcla se calentó a 60ºC-80ºC y se mantuvo durante 2 horas.
Se analizó el quat resultante y se determinó que la conversión era 90%.
Ejemplo 30 Propionato de didecil dimetilamonio
Se mezclaron 0,4 moles de propionato de potasio y 0,4 moles de cloruro de didecil dimetilamonio al 80% en forma sólida, en un matraz. La mezcla se calentó a 60ºC-80ºC y se mantuvo durante 2 horas.
Se analizó el quat resultante y se determinó que la conversión era 91%.
Síntesis de hidroxiquat/ácido Ejemplo 31 Propionato de didecil dimetilamonio
Se mezclaron 180 g (0,4 moles) de cloruro de didecil dimetilamonio al 80% en etanol/agua al 20% (144 g de CDDA), 180 ml de etanol desnaturalizado absoluto (desnaturalizado con metanol/isopropanol) y 26 g (0,4 moles) de gránulos de hidróxido de potasio al 85% (22 g de KOH), en un matraz que se purgó con nitrógeno y se equipó con una manta térmica y un agitador magnético. La mezcla se agitó y se calentó a 60-70ºC, durante tres horas. Se permitió después que se enfriara la mezcla a temperatura ambiente y finalmente se enfrió a 0ºC, durante al menos una
hora.
Se precipitó cloruro de potasio y se recogió el precipitado en un filtro de vacío. Se lavó el sólido con etanol frío y se secó con posterioridad, produciendo 30 g de cloruro de potasio seco.
Se mezcló la solución de hidroxiquat/etanol con una cantidad estequiométrica de ácido propiónico para producir un líquido amarillo/naranja con un punto de inflamación de 41,1ºC (106ºF).
Ejemplo 32 Borato de didecil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 29, sustituyendo el ácido propiónico por 0,4 moles de ácido bórico.
El producto fue un liquido.
Ejemplo 33 Borato de octil decil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 32, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por 0,4 moles de cloruro de octil decil dimetilamonio al 80% para producir borato de octil decil dimetilamonio.
Ejemplo 34 Borato de isononil decil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 32, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por 0,4 moles de cloruro de isononil decil dimetilamonio al 80% para producir borato de isononil decil dimetilamonio.
Ejemplo 35 Borato de bencil dodecil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 32, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por 0,4 moles de cloruro de bencil dodecil dimetilamonio al 80% para producir borato de bencil dodecil dimetilamonio.
Ejemplo 36 Una mezcla de borato de bencil dodecil-, bencil tetradecil- y bencil hexadecil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 32, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por 0,4 moles de 80% de una mezcla de cloruro de bencil dodecil-, bencil tetradecil- y bencil hexadecil dimetilamonio para producir una mezcla de borato de bencil dodecil-, bencil tetradecil- y bencil hexadecil dimetilamonio.
Ejemplo 37 Borato de dihexadecil dimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 32, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por 0,4 moles de cloruro de dihexadecil dimetilamonio al 80% para producir borato de dihexadecil dimetilamonio.
Ejemplo 38 Borato de dodecil trimetilamonio
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 32, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por 0,4 moles de cloruro de dodecil trimetilamonio al 80% para producir borato de dodecil trimetilamonio.
Ejemplo 39 Cloruro de didecil dimetilamonio (CDDA)/monoestearato de polipropilenglicol (PGMS, por sus siglas en inglés)/agua
Se fundieron 3 partes de cloruro de didecil dimetilamonio y 2,5 partes de PGMS juntos y se agitó al tiempo que se añadieron 94,5 partes de agua caliente (40ºC) para producir una emulsión estable que era adecuada para impermeabilización y preservación de madera.
Ejemplo 40 CDDA/PGMS al 3%/alcoholes minerales
Se siguió el método del Ejemplo 30, sustituyendo el PGMS por 3 partes de PGMS y el agua por 84 partes de alcoholes minerales.
Ejemplo 41 CDDA/PGMS al 6%/alcoholes minerales
Se siguió el método del Ejemplo 40, sustituyendo el PGMS por 6 partes de PGMS y los alcoholes minerales por 91 partes de alcoholes minerales.
Ejemplo 42 CDDA/PGMS al 8%/alcoholes minerales
Se siguió el método del Ejemplo 40, sustituyendo el PGMS por 8 partes de PMGS y los alcoholes minerales por 89 partes de alcoholes minerales.
Ejemplo 43 CDDA/PGMS al 12%/alcoholes minerales
Se siguió el método del Ejemplo 40, sustituyendo el PGMS por 12 partes de PGMS y los alcoholes minerales por 85 partes de alcoholes minerales.
Ejemplo 44 CDDA/monoestearato de etilenglicol al 9% (EGMS, por sus siglas en inglés)/agua
Se siguió el método del Ejemplo 39, sustituyendo el PGMS por 9 partes de EGMS y el agua por 88 partes de agua.
Ejemplo 45 CDDA/diestearato de etilenglicol al 10% (EGDS, por sus siglas en inglés)/agua
Se siguió el método del Ejemplo 44, sustituyendo el EGMS por 10 partes de EGDS y el agua por 87 partes de agua.
Ejemplo 46 CDDA/diestearato de polietilenglicol al 9% (PEG 400-DS)/agua
Se siguió el método del Ejemplo 39, sustituyendo el PGMS por 9 partes de PEG 400-DS y agua por 88 partes de agua.
Ejemplo 47 CDDA/PEG 400-DS al 9%/alcoholes minerales
Se siguió el método del Ejemplo 46, sustituyendo el agua por 88 partes de alcoholes minerales.
Ejemplo 48 Hidróxido de didecil dimetilamonio/PGMS/agua
Se siguió el método del Ejemplo 39, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por 3 partes de hidróxido de didecil dimetilamonio.
Ejemplo 49 Carbonato de didecil dimetilamonio/PGMS al 2,5%/agua
Se siguió el método del Ejemplo 39, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por 3 partes de carbonato de didecil dimetilamonio.
Ejemplo 50 Carbonato de didecil dimetilamonio/monolaurato de glicerol al 2,5% (GML, por sus siglas en inglés)/agua
Se siguió el método del Ejemplo 49, sustituyendo el PGMS por 2,5 partes de GML.
Ejemplo 51 Carbonato de didecil dimetilamonio/monoestearato de glicerol al 2,5% (GMS, por sus siglas en inglés)/agua
Se siguió el método del Ejemplo 50, sustituyendo el GML por 2,5 partes de GMS.
Ejemplo 52 Acetato de didecil dimetilamonio/PGMS/agua
Se siguió el método del Ejemplo 39, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por 3 partes de acetato de didecil dimetilamonio.
Ejemplo 53 Carboxilato de ácido graso de nuez de coco mixto de didecil dimetilamonio/PGMS/agua
Se siguió el método del Ejemplo 39, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por 5 partes de carboxilato de ácido graso de nuez de coco mixto de didecil dimetilamonio, el PGMS por 5 partes de PGMS y el agua por 90 partes de agua.
Ejemplo 54 Cloruro de didecil dimetilamonio/PGMS/agua
Se pesaron láminas de pino transversales y después se empaparon con un sistema preservador de la madera, impermeabilizante, preparado de acuerdo con el método del Ejemplo 39, hasta que se saturaron las muestras con la mezcla de tratamiento. Las muestras se secaron al aire después a peso constante para determinar la absorción del sistema preservador de la madera, impermeabilizante.
Se separaron las láminas tratadas, se secaron a peso constante y se pesaron periódicamente para determinar la resistencia a la lixiviación.
Se empaparon en agua las láminas tratadas, secadas, durante 30 minutos, para determinar el hinchamiento. Se midió el hinchamiento como el aumento en longitud de la muestra comparado con un control no tratado y se calculó el índice de hinchamiento para cada una.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2 y las Figuras 1A y 1B.
Ejemplo Comparativo 54A
Cloruro de didecil dimetilamonio
Se siguió el método del Ejemplo 54, sustituyendo el sistema preservador de la madera, impermeabilizante, por cloruro de didecil dimetilamonio.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2 y las Figuras 1A y 1B.
Ejemplo 55 CDDA/PGMS al 3%/alcoholes minerales
Se siguió el método del Ejemplo 54, sustituyendo el sistema preservador de la madera, impermeabilizante, por un sistema preservador de la madera, impermeabilizante, preparado de acuerdo con el método del Ejemplo 40.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2.
Ejemplo 56 CDDA/PGMS al 6%/alcoholes minerales
Se siguió el método del Ejemplo 54, sustituyendo el sistema preservador de la madera, impermeabilizante, por un sistema preservador de la madera, impermeabilizante, preparado de acuerdo con el método del Ejemplo 41.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2.
Ejemplo 57 CDDA/PGMS al 8%/alcoholes minerales
Se siguió el método del Ejemplo 81, sustituyendo el sistema preservador de la madera, impermeabilizante, por un sistema preservador de la madera, impermeabilizante, preparado de acuerdo con el método del Ejemplo 42.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2.
Ejemplo 58 CDDA/PGMS al 12%/alcoholes minerales
Se siguió el método del Ejemplo 54, sustituyendo el sistema preservador de la madera, impermeabilizante, por un sistema preservador de la madera, impermeabilizante, preparado de acuerdo con el método del Ejemplo 43.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2.
Ejemplo 59 CDDA/EGMS al 9%/agua
Se siguió el método del Ejemplo 54, sustituyendo el sistema preservador de la madera, impermeabilizante, por un sistema preservador de la madera, impermeabilizante, preparado de acuerdo con el método del Ejemplo 44.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2.
Ejemplo 60 CDDA/EGDS al 10%/agua
Se siguió el método del Ejemplo 54, sustituyendo el sistema preservador de la madera, impermeabilizante, por un sistema preservador de la madera, impermeabilizante, preparado de acuerdo con el método del Ejemplo 45.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2.
Ejemplo 61 CDDA/PEG 400-DS al 9%/agua
Se siguió el método del Ejemplo 54, sustituyendo el sistema preservador de la madera, impermeabilizante, por un sistema preservador de la madera, impermeabilizante, preparado de acuerdo con el método del Ejemplo 46.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2.
Ejemplo 62 CDDA/PEG 400-DS al 9%/alcoholes minerales
Se siguió el método del Ejemplo 54, sustituyendo el sistema preservador de la madera, impermeabilizante, por un sistema preservador de la madera, impermeabilizante, preparado de acuerdo con el método del Ejemplo 47.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2.
Ejemplo 63 Hidróxido de didecil dimetilamonio/PGMS/agua
Se siguió el método del Ejemplo 54, sustituyendo el sistema preservador de la madera, impermeabilizante, por un sistema preservador de la madera, impermeabilizante, preparado de acuerdo con el método del Ejemplo 48.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2 y las Figuras 1A y 1B.
Ejemplo Comparativo 63A
Hidróxido de didecil dimetilamonio
Se siguió el método del Ejemplo Comparativo 54A sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por hidróxido de didecil dimetilamonio.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2 y las Figuras 1A y 1B.
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Ejemplo 64 Carbonato de didecil dimetilamonio/PGMS al 2,5%/agua
Se siguió el método del Ejemplo 54, sustituyendo el sistema preservador de la madera, impermeabilizante, por un sistema preservador de la madera, impermeabilizante, preparado de acuerdo con el método del Ejemplo 49.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2 y las Figuras 1A y 1B.
Ejemplo Comparativo 64A
Carbonato de didecil dimetilamonio
Se siguió el método del Ejemplo Comparativo 54A, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por carbonato de didecil dimetilamonio para producir una solución clara.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2 y las Figuras 1A y 1B.
Ejemplo 65 Carbonato de didecil dimetilamonio/GML al 2,5%/agua
Se siguió el método del Ejemplo 64, sustituyendo el PGMS por 2,5 partes de GML.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2.
Ejemplo 66 Carbonato de didecil dimetilamonio/GMS al 2,5%/agua
Se siguió el método del Ejemplo 54, sustituyendo el PGMS por 2,5 partes de GMS.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2.
Ejemplo 67 Acetato de didecil dimetilamonio/PGMS/agua
Se siguió el método del Ejemplo 54, sustituyendo el sistema preservador de la madera, impermeabilizante, por un sistema preservador de la madera, impermeabilizante, preparado de acuerdo con el método del Ejemplo 52.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2 y las Figuras 1A y 1B.
Ejemplo Comparativo 67A
Acetato de didecil dimetilamonio
Se siguió el método del Ejemplo Comparativo 54A, sustituyendo el cloruro de didecil dimetilamonio por acetato de didecil dimetilamonio.
Los resultados se ilustran en las Figuras 1A y 1B.
Ejemplo 68 Carboxilato de ácido graso de nuez de coco mixto de didecil dimetilamonio/PGMS/agua
Se siguió el método del Ejemplo 54, sustituyendo el sistema preservador de la madera, impermeabilizante, por un sistema preservador de la madera, impermeabilizante, preparado de acuerdo con el método del Ejemplo 53 para producir una emulsión.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2.
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Ejemplo Comparativo 68A
Carboxilato de ácido graso de nuez de coco mixto de didecil dimetilamonio
Se siguió el método del Ejemplo Comparativo 54A, sustituyendo el sistema preservador de la madera, impermeabilizante, por 5 partes de carboxilato de ácido graso de nuez de coco mixto de didecil dimetilamonio y 95 partes de agua.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2.
Ejemplo 69 PGMS
Se siguió el método del Ejemplo 54, sustituyendo el sistema preservador de la madera, impermeabilizante, por una solución de 8 partes de PGMS y 92 partes de agua.
Los resultados se ilustran en la Tabla 2.
Ejemplo Comparativo 69A
Alcoholes minerales
Se siguió el método del Ejemplo 54, sustituyendo el sistema preservador de la madera, impermeabilizante, por un biocida a base de cera /solución a base de alcohol mineral, comercialmente disponible (Woodtreat MB* - KopCoat, Inc.).
Los resultados se ilustran en la Tabla 2.
La Tabla 2 ilustra las propiedades exaltadas de sistemas preservadores de la madera, impermeabilizantes, de la presente invención.
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(Tabla pasa a página siguiente)
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Propiedades de Sistemas Preservadores de la Madera, Impermeabilizantes 
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18 
\newpage
Propiedades de Sistemas Preservadores de la Madera, Impermeabilizantes
19
Se sugerirán por los expertos en la materia muchas variaciones de la presente invención a la luz de la descripción detallada anterior. Tales variaciones obvias están dentro del alcance total deseado de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (2)

1. Uso de una composición impermeabilizante para el tratamiento y la preservación de madera, en el que dicha composición impermeabilizante comprende:
(a)
un compuesto con la fórmula:
20
en la que X es hidrógeno o
R^{b} --- 
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}
,
R y R^{b} son independientemente un grupo C_{9}-C_{50} (saturado o insaturado),
R^{a} es hidrógeno o un grupo metilo y
n es un número entero de 1 a 10;
(b)
una cantidad biocida eficaz de, al menos, una composición de [alquil (C_{1}-C_{20}) o alquil (C_{1}-C_{20}) sustituido de arilo, alquil (C_{8}-C_{20})]amonio cuaternario y
(c)
opcionalmente un disolvente,
estando dicha composición sin metal.
2. Uso de una composición impermeabilizante según se definió en la reivindicación 1, en la que X es:
R^{b} --- 
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}
,
R y R^{b} son cada uno un grupo alquilo de 17 átomos de carbono, R^{a} es hidrógeno y n es 1.
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