ES2242434T3 - Composicion de revestimiento de el secado al aire basada en poliesteramida. - Google Patents
Composicion de revestimiento de el secado al aire basada en poliesteramida.Info
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Abstract
Composición de revestimiento de secado al aire que comprende una poliesteramida que contiene al menos dos grupos carboxialquilamida derivados de un ácido carboxílico de (C10-C28) insaturado por molécula, caracterizada porque la poliesteramida está representada por la fórmula (III): en la que: B = dirradical de arilo o (ciclo)alquilo alifático, opcionalmente sustituido, de (C2-C12).
Description
Composición de revestimiento de secado al aire
basada en poliesteramida.
La invención se refiere a un polímero y a una
composición de revestimiento de secado al aire que comprende este
polímero.
Los revestimientos de secado al aire están
descritos en las actas de la Conferencia Internacional en
Revestimientos Orgánicos del 7-11 de julio de 1997,
páginas 295-303. Las restricciones sobre la emisión
de disolventes en pinturas crea la necesidad se sistemas amistosos
con el medio ambiente importantes. Para aplicaciones industriales,
los revestimientos en polvo y los sistemas soportados en agua son
las alternativas más atractivas y ya están en uso. Para fines
arquitectónicos, hay una aceptación limitada de los sistemas
soportados en agua. En esta aplicación, los revestimientos que
tienen durabilidad aumentada se han hecho más y más aceptados como
alternativa a los sistemas tradicionales, no solo debido a su
comportamiento técnico y beneficios económicos sino también por sus
efectos medioambientales.
Es un objeto de la invención crear un polímero
que de cómo resultado revestimientos soportados en disolvente, de
alto contenido de sólidos o soportados en agua que tengan una
película suficientemente dura después del secado al aire y que
tengan además una combinación de propiedades deseables para
diferentes tipos de aplicación, tales como, por ejemplo,
flexibilidad, durabilidad al aire libre, adhesión, secado rápido,
alto contenido de sólidos y dureza temprana.
La invención se caracteriza porque el polímero es
una poliesteramida que contiene al menos dos grupos
carboxialquilamida derivados de un ácido carboxílico de
(C_{10}-C_{28}) insaturado por molécula.
El grupo carboxialquilamida se puede representar
como sigue:
---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- B ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} ---
\delm{N}{\delm{\para}{Y}} ---
\melm{\delm{\para}{R ^{2} }}{C}{\uelm{\para}{R ^{1} }}
--- \melm{\delm{\para}{H}}{C}{\uelm{\para}{R ^{3} }} ---
O --- \uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} ---
Z
en la
que:
Y =
\melm{\delm{\para}{R ^{5} }}{C}{\uelm{\para}{R ^{4} }}
--- \melm{\delm{\para}{H}}{C}{\uelm{\para}{R ^{6} }} ---
O --- \uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- Z, H,
(ciclo)alquilo de
(C_{1}-C_{20}) o arilo de
(C_{6}-C_{10}),
B= dirradical de arilo o (ciclo)alquilo
alifático, opcionalmente sustituido, de
(C_{2}-C_{24}), y
en la que ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- Z se deriva de un ácido
carboxílico de (C_{10}-C_{28}) insaturado,
R^{1}, R^{2}, R^{3}, R^{4}, R^{5} y
R^{6} pueden ser, independientemente entre sí, iguales o
diferentes, H, radical arilo de (C_{6}-C_{10})
o (ciclo)alquilo de (C_{1}-C_{8}), o
---
\uelm{C}{\uelm{\para}{H _{2} }} --- O ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- Z
---.
La poliesteramida tiene como resultado
revestimientos curados soportados en disolvente, de alto contenido
de sólidos o soportados en agua con un buen comportamiento en
términos de, por ejemplo, compatibilidad con disolventes orgánicos,
flexibilidad, durabilidad al aire libre, resistencia a los
disolventes, dureza temprana, dureza final alta y buen secado
completo en capas gruesas.
Estos revestimientos se pueden usar en una amplia
gama de aplicaciones.
Los revestimientos de imprimación que comprenden
el polímero según la invención muestran una alta dureza, una buena
adhesión, una buena flexibilidad, una buena triturabilidad y buenas
propiedades para ser recubiertos.
Las capas de acabado que comprenden el polímero
según la invención muestran, por ejemplo, una alta dureza, una
dureza temprana, una excelente durabilidad y flexibilidad.
Según una realización preferida de la invención,
el índice de yodo del polímero varía entre 30 y 210 g de I_{2}/100
gramos de polímero (según ASTM D-1059/85) y más
preferiblemente entre 50 y 120.
El índice de acidez varía generalmente entre 0 y
40 mg de KOH/gramo de resina y preferiblemente entre 5 y 10 mg de
KOH/gramo de resina para resinas con base de disolvente y
preferiblemente entre 5 y 40 mg de KOH/gramo de resina para
emulsiones con base de agua.
Preferiblemente, el índice de amina es menor que
3 mg de KOH/gramo de resina y preferiblemente menor que 1.
La dilución en aceite está generalmente entre 10
y 80% y preferiblemente entre 30 y 70%.
Según una realización preferida de la invención,
la poliesteramida es un polímero según la fórmula (I):
(I)A ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- B ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} ---
\delm{N}{\delm{\para}{Y}} ---
\melm{\delm{\para}{R ^{2} }}{C}{\uelm{\para}{R ^{1} }}
--- \melm{\delm{\para}{H}}{C}{\uelm{\para}{R ^{3} }} ---
O ---
X^{1}
en la
que:
Y =
\melm{\delm{\para}{R ^{5} }}{C}{\uelm{\para}{R ^{4} }}
--- \melm{\delm{\para}{H}}{C}{\uelm{\para}{R ^{6} }} ---
O --- X^{2}, H,
(ciclo)alquilo de
(C_{1}-C_{20}) o arilo de
(C_{6}-C_{10}),
A = ---
\delm{N}{\delm{\para}{Y}} ---
\melm{\delm{\para}{R ^{2} }}{C}{\uelm{\para}{R ^{1} }}
--- \melm{\delm{\para}{H}}{C}{\uelm{\para}{R ^{3} }} ---
O --- X^{2} u OH,
B = dirradical de arilo o (ciclo)alquilo
alifático, opcionalmente sustituido, de
(C_{2}-C_{24}),
X^{1} = ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- B ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} ---
\delm{N}{\delm{\para}{Y}} ---
\melm{\delm{\para}{R ^{2} }}{C}{\uelm{\para}{R ^{1} }}
--- \melm{\delm{\para}{H}}{C}{\uelm{\para}{R ^{3} }} ---
O --- X^{2}
X^{2} = H, X^{1} o ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- Z,
en la que ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- Z se deriva de un ácido
carboxílico de (C_{10}-C_{28}) insaturado,
R^{1}, R^{2}, R^{3}, R^{4}, R^{5} y
R^{6} pueden ser, independientemente entre sí, iguales o
diferentes, H, radical arilo de (C_{6}-C_{10})
o (ciclo)alquilo de (C_{1}-C_{8}), o
CH_{2}-OX^{2}.
La masa molecular promedio en peso del polímero
está generalmente entre 800 y 100.000 y preferiblemente entre 2000
g/mol y 60.000 g/mol.
La masa molecular promedio numérica está
generalmente entre 600 y 50.000 y preferiblemente entre 1000 y
20.000.
La funcionalidad de carboxialquilamida insaturada
derivada del ácido carboxílico insaturado está generalmente entre 2
y 250 y preferiblemente entre 2 y 50.
La funcionalidad de hidroxialquilamida es
generalmente menor que 50, más preferiblemente menor que 20.
La relación de grupos terminales de
hidroxi-alquilamida : grupos terminales de
carboxialquilamida está generalmente entre 0,001:1 y 10:1, y más
preferiblemente entre 0,01:1 y 1:1.
Se entiende que la funcionalidad es el número
promedio de grupos reactivos del tipo en cuestión por molécula en la
composición polimérica.
Los ácidos carboxílicos insaturados preferidos
son ácidos grasos monocarboxílicos insaturados.
Los ácidos grasos insaturados apropiados tienen
generalmente 10 hasta 28 átomos de carbono. Ejemplos de ácidos
grasos insaturados útiles son ácido graso de aceite de ricino
deshidratado, ácido linoleico y ácido linolénico. Ejemplos de ácidos
grasos de aceites naturales útiles son ácido graso de taloil, ácido
graso de aceite de girasol, ácido graso de aceite de maíz, ácido
graso de aceite de semilla de algodón, ácido graso de aceite de
cacahuete, ácido graso de aceite de linaza, ácido graso de aceite de
soja, ácido graso de aceite de colza, ácido graso de aceite de
cilindro de arroz, ácido graso de aceite de cártamo y ácido graso de
aceite de sésamo. También se pueden usar mezclas de ácidos grasos
insaturados.
También se pueden usar en cantidades menores
dímeros que tengan alrededor de 36 hasta alrededor de 44 átomos de
carbono y trímeros que tengan alrededor de 44 hasta alrededor de 66
átomos de carbono.
Generalmente, menos del 20% de los grupos
carboxialquilamida se pueden derivar de ácidos
\alpha,\beta-insaturados, ácidos aromáticos o
ácidos alifáticos saturados.
Ejemplos de ácidos
\alpha,\beta-insaturados son ácido
(met)acrílico, ácido crotónico y monoésteres o monoamidas de
ácido itacónico, ácido maleico y ácido fumárico y maleato de
dihidrodiclopentadienilo.
Los ácidos alifáticos saturados apropiados son,
por ejemplo, ácido 2-etilhexanoico, ácido láurico,
ácido versático y ácido esteárico.
Los ácidos aromáticos apropiados son, por
ejemplo, ácido benzoico y ácido
terc-butilbenzoico.
Z puede estar sustituido, por ejemplo, con grupos
éster, grupos éter, grupos amida y grupos alcohol.
Ejemplos de ácidos grasos con función hidroxilo
son ácido 12-hidroxiesteárico y ácido de aceite de
ricino.
Los grupos R pueden formar parte, juntos o con
átomos de carbono vecinos, de un grupo cicloalquilo.
Según otra realización preferida de la invención,
el polímero es un polímero según la fórmula (II):
(II)A ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- B ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} ---
\delm{N}{\delm{\para}{Y}} ---
\melm{\delm{\para}{H}}{C}{\uelm{\para}{H}} ---
\melm{\delm{\para}{H}}{C}{\uelm{\para}{R ^{3} }} --- O
---
X^{1}
en la
que:
Y = ---
\melm{\delm{\para}{H}}{C}{\uelm{\para}{H}} ---
\melm{\delm{\para}{R ^{6} }}{C}{\uelm{\para}{H}} --- O
--- X^{2},
H, (ciclo)alquilo de
(C_{1}-C_{20}) o arilo de
(C_{6}-C_{10}),
A = ---
\delm{N}{\delm{\para}{Y}} ---
\melm{\delm{\para}{H}}{C}{\uelm{\para}{H}} ---
\melm{\delm{\para}{H}}{C}{\uelm{\para}{R ^{3} }} --- O
--- X^{2} u OH,
B = dirradical de arilo o (ciclo)alquilo
alifático, opcionalmente sustituido, de
(C_{2}-C_{20}),
X^{1} = ---
\delm{N}{\delm{\para}{Y}} ---
\melm{\delm{\para}{H}}{C}{\uelm{\para}{H}} ---
\melm{\delm{\para}{R ^{3} }}{C}{\uelm{\para}{H}} --- O
--- X^{2},
X^{2} = H, X^{1} o ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- Z,
en la que ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- Z se deriva de un ácido
carboxílico de (C_{10}-C_{28}) insaturado,
R^{3} = H, radical arilo de
(C_{6}-C_{10}) o alquilo de
(C_{1}-C_{8}), y
R^{6} = H, radical arilo de
(C_{6}-C_{10}) o alquilo de
(C_{1}-C_{8}).
Según otra realización preferida de la invención,
la funcionalidad de la carboxialquilamida insaturada es \geq 5 y
el polímero se puede representar por la fórmula (III):
en la
que:
A = 2 u OH
B= dirradical de arilo o (ciclo)alquilo
alifático, opcionalmente sustituido, de
(C_{2}-C_{12}),
X^{1} = 3
X^{2} = H, X^{1} o ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- Z
en la que ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- Z se deriva de un ácido
carboxílico de (C_{10}-C_{28}) insaturado,
R^{3} = H o radical arilo de
(C_{6}-C_{10}) o (ciclo)alquilo de
(C_{1}-C_{8}), y
R^{6} = H o radical arilo de
(C_{6}-C_{10}) o (ciclo)alquilo de
(C_{1}-C_{8}).
Preferiblemente, R^{3} y R^{6} son alquilo de
(C_{1}-C_{4}).
Según otra realización preferida de la invención,
R^{3} y R^{6} son metilo o etilo.
B puede ser saturado o insaturado.
B puede estar sustituido con, por ejemplo, un
grupo alquilo de (C_{1}-C_{12}), que puede ser
saturado o insaturado. Preferiblemente se usa C_{1}.
B puede ser, por ejemplo, un radical
(metil-)1,2-etileno,
(metil-)1,2-etilideno,
1,3-propileno,
(metil-)1,2-ciclohexilo,
(metil-)1,2-fenileno, 1,3-fenileno,
1,4-fenileno, 2,3-norbornilo,
2,3-norbornen-5-ilo
y/o
(metil-)-1,2-ciclohex-4-enilo.
Dependiendo de los monómeros de partida elegidos,
las variables B, R^{1}, R^{2}, R^{3}, R^{4}, R^{5} y
R^{6} en la molécula o mezcla de moléculas se pueden elegir para
que sean iguales o diferentes por variable.
La composición polimérica aplicada en la
invención es generalmente una composición que comprende oligómeros
superiores e inferiores, que normalmente contiene menor que 50% en
peso, preferiblemente menor que 30% en peso, de oligómeros que
tienen un peso molecular menor que 600.
El polímero se puede obtener, por ejemplo, en un
procedimiento en dos etapas haciendo que un anhídrido cíclico
reaccione con una alcanolamina, a una temperatura entre, por
ejemplo, 20ºC y 150ºC, para formar una
\beta-hidroxialquilamida, tras lo cual, a
temperaturas entre, por ejemplo, 120ºC y 180ºC, se obtiene una
poliesteramida mediante policondensación siendo eliminada agua
mediante destilación. En la segunda etapa, se añaden ácidos grasos,
tras lo cual tiene lugar la esterificación con los grupos
\beta-hidroxialquilamida de la poliesteramida.
El polímero también se puede preparar en un
procedimiento en una etapa en el que el anhídrido, la amina y el
ácido graso se policondensan juntos hasta el producto deseado.
La reacción tiene lugar preferiblemente con un
disolvente orgánico, por ejemplo, xileno.
La separación de agua mediante destilación puede
tener lugar, por ejemplo, a 100 kPa, o azeotrópicamente.
El anhídrido cíclico es preferiblemente un
anhídrido según la fórmula (IV):
en la que B tiene el significado
especificado
anteriormente.
Ejemplos de anhídridos cíclicos apropiados son
anhídrido ftálico, anhídrido tetrahidroftálico, anhídrido
hexahidroftálico, anhídrido
5-norborneno-2,3-dicarboxílico,
anhídrido
norborneno-2,3-dicarboxílico, éster
de alquilo de C_{1}-C_{10} de ácidos grasos
insaturados maleinizado, anhídrido
2-dodecen-1-il-succínico,
anhídrido maleico, anhídrido (metil)succínico, anhídrido
alquenil(C_{6}-C_{18})succínico,
anhídrido glutárico, anhídrido 4-metilftálico,
anhídrido 4-metilhexahidroftálico, y anhídrido
4-metiltetrahidro-ftálico.
El alcanol es preferiblemente una alcanolamina
según la fórmula (V):
(V)H ---
\delm{N}{\delm{\para}{Y}} ---
\melm{\delm{\para}{R ^{2} }}{C}{\uelm{\para}{R ^{1} }}
--- \melm{\delm{\para}{H}}{C}{\uelm{\para}{R ^{3} }} ---
OH
en la
que:
Y = ---
\melm{\delm{\para}{R ^{5} }}{C}{\uelm{\para}{R ^{4} }}
--- \melm{\delm{\para}{H}}{C}{\uelm{\para}{R ^{6} }} ---
OH
o (ciclo)alquilo de
(C_{1}-C_{20}),
y
R^{1}, R^{2}, R^{3}, R^{4}, R^{5} y
R^{6} pueden ser, independientemente entre sí, iguales o
diferentes, H, radical arilo de (C_{6}-C_{10})
o (ciclo)alquilo de (C_{1}-C_{8}) o
CH_{2}OH.
La alcanolamina puede ser una monoalcanolamina,
una dialcanolamina, una trialcanolamina o una mezcla de las
mismas.
Si se usan monoalcanolaminas en una síntesis de
los posibles polímeros, se pueden obtener polímeros lineales con una
funcionalidad de 2. Dependiendo de la aplicación deseada, se puede
elegir un polímero lineal o uno completa o parcialmente ramificado,
en cuyo caso el grado de ramificación se puede establecer por medio
de las alcanolaminas elegidas.
Si se desea una estructura altamente ramificada
con una alta funcionalidad, se usan di- o trialcanolaminas como
compuesto de partida.
Ejemplos de monoalcanolaminas apropiadas son
etanolamina, 1-(m)etiletanolamina,
n-butiletanolamina,
1-(m)etilisopropanolamina, isobutanolamina,
\beta-ciclohexanol-amina,
n-butilisopropanolamina e isopropanolamina.
Ejemplos de dialcanolaminas apropiadas son
3-amino-1,2-propanodiol,
2-amino-1,3-propanodiol,
diisobutanolamina
(bis-2-hidroxi-1-butil)amina),
di-\beta-ciclohexanol-amina,
y diisopropanolamina
(bis-2-hidroxi-1-propil)amina).
Una trialcanolamina apropiada es, por ejemplo,
tris(hidroximetil)aminometano.
Preferiblemente, se hace uso de
\beta-hidroxialquil-amina
sustituida con alquilo en posición \beta. Ejemplos son
(di)isopropanolamina, ciclohexilisopropanolamina,
1-(m)etilisopropanolamina, (di)isobutanolamina,
di-\beta-ciclo-hexanolamina
y/o n-butilisopropanolamina.
Esto da como resultado composiciones poliméricas
con resistencia mejorada a la hidrólisis.
Lo más preferible, se aplican diisopropanolamina
y diisobutanolamina.
La relación de equivalentes de anhídrido :
alcanolamina está generalmente entre 1,0:1,0 y 1,0:1,8.
Preferiblemente, la relación está entre 1:1,02 y 1:1,5.
Además de los grupos
\beta-carboxialquilamida, el polímero también
puede contener grupos \beta-hidroxialquilamida y
carboxilo en cantidades entre 0,01 y 2,0 mg equivalente/gramo de
polímero. El número de grupos de ácido carboxílico y
\beta-hidroxialquilamida se puede controlar por la
relación de los diferentes materiales de partida y por medio del
grado de conversión.
Si están presentes grupos carboxilo, pueden
reaccionar en una etapa posterior con compuestos que contengan uno o
más grupos que puedan reaccionar con ácido carboxílico, tales como,
por ejemplo, grupos epóxido o grupos
\beta-hidroxialquilamida. La cantidad de ácido
carboxílico en la composición de secado al aire final está entre
0,01 y 0,5 mg equivalente/gramo de polímero y preferiblemente entre
0,05 y 0,25.
Si están presentes grupos OH, pueden reaccionar
en una etapa posterior con un compuesto que pueda reaccionar con
grupos hidroxilo, tales como, por ejemplo, isocianato y
anhídridos.
La relación de grupos terminales
hidroxialquilamida a grupos terminales carboxialquilamida varía
generalmente entre 1:1000 y 5:1, y preferiblemente entre 1:100 y
3:1.
Debido a las reacciones secundarias durante la
preparación del polímero, es posible que la composición según la
invención comprenda también, por ejemplo, grupos amina secundaria
que tengan la fórmula (VI):
(VI)---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- B ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- O ---
\melm{\delm{\para}{R ^{4} }}{C}{\uelm{\para}{R ^{3} }}
---
\melm{\delm{\para}{R ^{2} }}{C}{\uelm{\para}{R ^{1} }}
--- \delm{N}{\delm{\para}{H}} ---
Y
en la
que:
Y =
\melm{\delm{\para}{R ^{5} }}{C}{\uelm{\para}{R ^{4} }}
--- \melm{\delm{\para}{H}}{C}{\uelm{\para}{R ^{6} }} ---
O --- \uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- Z, H,
(ciclo)alquilo de
(C_{1}-C_{20}) o arilo de
(C_{6}-C_{10}),
y
R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} pueden ser,
independientemente entre sí, iguales o diferentes, H, radical arilo
de (C_{6}-C_{10}) o (ciclo)alquilo de
(C_{1}-C_{8}), y R^{5} y R^{6} pueden ser
además CH_{2}OH.
Si están presentes aminas, pueden reaccionar en
una etapa posterior con un compuesto que pueda reaccionar con grupos
amina, por ejemplo, isocianatos, epóxidos, ácidos carboxílicos o
anhídridos.
Preferiblemente, menos de 0,1 meq de amina/gramo
de resina están presentes después de la reacción de modificación
para obtener un polímero de secado al aire con buenas propiedades de
secado. Más preferiblemente, están presentes menos de 0,01 meq de
amina/gramo de resina.
El grado de ramificación y la funcionalidad del
polímero dependen de los materiales de partida y del peso molecular
del polímero. Pesos moleculares mayores que 5000 y el uso de di- y/o
trialcanolaminas conducen generalmente a estructuras altamente
ramificadas con una funcionalidad de carboxialquilo \geq 10.
El polímero se puede combinar con, por ejemplo,
secantes, disolventes, aditivos, pigmentos, diluyentes de reactivos,
extendedores y cargas.
Según otra realización preferida de la invención,
la poliesteramida se obtiene por reacción de un ácido carboxílico
polivalente y una alcanolamina para formar una hidroxialquilamida
tras lo cual se obtiene la poliesteramida mediante
policondensación.
Preferiblemente, el ácido carboxílico polivalente
es un ácido dicarboxílico.
Generalmente, el ácido carboxílico aplicado no es
capaz de formar un anhídrido cíclico.
Los ácidos carboxílicos apropiados incluyen, por
ejemplo, ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido cis- y
trans-hexahidrotereftálico, ácido
2,6-naftalen-dicarboxílico, ácido
4,4-oxibisbenzoico, ácido
3,6-dicloroftálico, ácido tetracloroftálico, ácido
tetrabromo-ftálico, ácido tetrahidroftálico, ácido
hexacloroendometilentetrahidroftálico, ácido ftálico, ácido
azelaico, ácido sebácico, ácido decanodicarboxílico, ácido adípico,
ácido diglicólico, ácido succínico, ácido fumárico, ácido glutárico,
ácido malónico, ácido dodecenilsuccínico, ácido nonaicodicarboxílico
y ácido maleico o sus mezclas, tales como, por ejemplo, una mezcla
que contenga ácido tereftálico, ácido isoftálico y/o ácido adípico.
Cantidad de ácidos de ácidos carboxílicos tri o
mayor-funcionales en combinación con una
dialcanolamina. También es posible aplicar, por ejemplo, más de 20%
en peso de la cantidad total de triácidos y superiores en
combinación con al menos 20% en peso (con relación a la cantidad
total de alcanolaminas) de monoalcanolamina. Los ácidos
tricarboxílicos apropiados incluyen, por ejemplo, ácido trimelítico,
ácido cítrico y ácido
1,3,5-bencenotricarboxílico.
La alcanolamina puede ser una alcanolamina
sustituida en posición \beta, por ejemplo, una alcanolamina
sustituida en posición \beta con alquilo.
Las alcanolaminas sustituidas en posición \beta
con alquilo apropiadas son, por ejemplo, diisopropanolamina,
ciclohexilisopropanolamina, N-(m)etilisopropanolamina,
di-isobutanolamina,
di-\beta-ciclohexanolamina y/o
n-butil-isopropanolamina. Lo más
preferiblemente, se aplican diisopropanolamina y/o
diisobutanolamina.
La relación de equivalentes de ácido
dicarboxílico : alcanolamina varía generalmente entre 1:1,3 y
1:2.
Dicho procedimiento se puede aplicar a una
temperatura entre 120ºC y 200ºC, una presión entre 0 y 5.10^{5}
Pa, y se puede aplicar en agua y/o un disolvente orgánico.
En una composición de revestimiento de secado al
aire, el polímero se puede usar como único componente ligante, y
también se puede usar en las cantidades deseadas junto con los
polímeros de la técnica anterior aplicados en composiciones de
revestimiento de secado al aire tales como, por ejemplo, resinas
alquídicas. La cantidad del polímero según la invención comparada
con el peso total de los polímeros ligantes usados cae normalmente
entre 1% y 80% en peso y preferiblemente entre 5% y 50% en peso.
Es posible, por ejemplo, obtener una composición
de secado al aire de alto contenido de sólidos con dureza aumentada
usando, por ejemplo, 5-20% de la presente
poliesteramida en combinación con una resina alquídica de alto
contenido de sólidos.
Las resinas de poliesteramida que tienen, por
ejemplo, grupos ácido graso insaturado, grupos maleato, grupos
fumarato y/o grupos (met)acrilato, también se pueden aplicar
en revestimientos curables con radiación. Son apropiadas para lacas
sobre madera, plásticos, metal y papel con adhesión mejorada.
También son apropiadas, por ejemplo, como agente humectante de
pigmento para tintas flexográficas UV.
Los revestimientos según la invención se pueden
aplicar, por ejemplo, sobre metal, madera, ladrillos, hormigón y
suelos.
Los documentos
US-A-5053463 y
US-A-5124433 describen resinas
alquídicas obtenidas con una reacción de alcohol-ácido, mientras que
la presente solicitud se dirige a una poliesteramida obtenida con
una reacción de amina-ácido. En la reacción de alcohol-ácido según
los documentos US-A-5053463 y
US-A-5124433, la amina está presente
sólo en una cantidad relativamente baja, mientras que en la reacción
de amina-ácido según la presente solicitud la amina está presente en
exceso. Los documentos US-A-5053463
y US-A-5124433 no describen la
dialcanolamina como compuesto de partida para el polímero. El
procedimiento según los documentos
US-A-5053463 y
US-A-5124433 no tiene como resultado
una poliesteramida según la presente solicitud y los documentos
US-A-5053463 y
US-A-5124433 no describen una
poliesteramida según la presente solicitud.
La invención se dilucidará con referencia a los
siguientes ejemplos no limitativos.
Experimento
1
Se introdujeron 254,7 g de anhídrido
cis-hexahidroftálico y 227,5 g de
diisopropanolamina en un reactor de vidrio de doble pared, que podía
ser calentado por medio de aceite térmico, equipado con un agitador
mecánico, una cabeza de destilación y conexiones para nitrógeno y
vacío.
La mezcla de reacción se calentó gradualmente,
con agitación, hasta aproximadamente 130ºC. Después de una hora a
130ºC, se añadieron 425 gramos de ácidos grasos de taloil, y después
se calentó gradualmente la mezcla hasta 160ºC.
El agua de reacción se separó por destilación
azeotrópica con xileno. Después de un tiempo de reacción total de 6
horas, el polímero contenía menos de 0,1 meq/g de ácido carboxílico
(determinado mediante valoración) y no se pudo separar más agua por
destilación azeotrópica. Se aplicó una hora de vacío para separar el
xileno. Después de enfriar hasta 100ºC, se diluyó el polímero con
trementina hasta un contenido de sólidos de alrededor de 70%
peso/peso.
A una temperatura de 80ºC, se añadieron a la
mezcla de reacción 18 gramos de monoisocianato de ciclohexilo.
Después de un tiempo de reacción de dos horas usando dilaurato de
dibutilestaño como catalizador, el polímero contenía <0,01% de
grupos isocianato libres (determinados por valoración).
Después de enfriar, se obtuvo la solución de
polímero como una masa viscosa amarilla.
Se determinó la masa molecular promedio numérico
con ayuda de GPC (calibración universal) y se encontró que era 3740
g/mol; la masa molecular promedio en peso era 52.400 g/mol. La
viscosidad a 70% de sólidos en trementina era de 27 Pa.s.
Experimento
2
Se introdujeron 245 g de anhídrido ftálico y 228
g de diisopropanolamina en un reactor de vidrio de doble pared, que
podía ser calentado por medio de aceite térmico, equipado con un
agitador mecánico, una cabeza de destilación y conexiones para
nitrógeno y vacío. La mezcla de reacción se calentó gradualmente,
con agitación, hasta aproximadamente 130ºC. Después de una hora a
130ºC, se añadieron 425 gramos de ácido graso de taloil, y después
se calentó gradualmente la mezcla hasta 160ºC.
El agua de reacción se separó por destilación
azeotrópica con xileno. Después de un tiempo de reacción total de 6
horas, el polímero contenía menos de 0,1 meq/g de ácido carboxílico
(determinado por valoración) y no se pudo separar más agua por
destilación azeotrópica. Se aplicó una hora de vacío para separar el
xileno.
Después de enfriar hasta 100ºC, se diluyó el
polímero con trementina hasta un contenido de sólidos de alrededor
de 70% peso/peso.
A una temperatura de 80ºC, se añadieron a la
mezcla de reacción 23 gramos de anhídrido ftálico. Después de un
tiempo de reacción de una hora, el polímero contenía 0,34 meq/g de
ácido carboxílico (determinados por valoración).
Después de enfriar, se obtuvo la solución de
polímero como una masa viscosa amarilla.
La viscosidad a 70% en trementina era mayor que
100 Pa.s; la viscosidad a 50% en trementina era de 4,3 Pa.s.
Se determinó la masa molecular promedio numérico
con ayuda de GPC (calibración universal) y se encontró que era 3100
g/mol; la masa molecular promedio en peso era 22.000 g/mol.
Ejemplo comparativo
1
Se compara un revestimiento que comprende una
resina según el Experimento 1 con un revestimiento que comprende una
resina alquídica de secado al aire (Uralac AD56
W-50® de DSM Resins) en composiciones de pintura
blanca de alto brillo.
Las características de la resina y de Uralac AD56
W-50® se dan en la tabla 1.
| Resina | "Experimento 1" | Uralac AD56 W-50® |
| Dilución en aceite (%) | 50 | 52 |
| Contenido de sólidos (% en peso) | 70 | 50 |
| Disolvente | Trementina | Trementina |
| I | A | |
| Resina "Experimento 1" | 142,8 | - - |
| Uralac AD56 W-50® | - - | 200,0 |
| Trementina | 57,2 | - - |
| Óxido de Ti TR92® | 80,0 | 80,0 |
| Bentone 38®, 10% en trementina (NL Chemicals) | 2,0 | 2,0 |
| Cobalto al 10% Nuodex® (Servo) | 0,50 | 0,50 |
| Calcio al 5% Nuodex® (Servo) | 2,00 | 2,00 |
| Circonio al 18% Nuodex® (Servo) | 2,70 | 2,70 |
| Exkin 2® (= oxima de MEK) | 0,60 | 0,60 |
| Trementina para obtener viscosidad de aplicación de 35 s (DIN 6) | 51 | 39 |
| I | A | |
| Viscosidad (segundos, copa 6 DIN a 21ºC) | 35 | 35 |
| Contenido de sólidos (% en peso) | 54 | 56 |
| Espesor de la capa (\mum) | 100 | 100 |
| SECADO^{1)} seco al polvo | 2 h 30 min | 2 h 30 min |
| \hskip1,7cm seco al tacto | 4 h 15 min | 3 h 00 min |
| DUREZA AL PÉNDULO^{2)} König (segundos) | ||
| 1 día | 50 | 23 |
| 1 semana | 105 | 56 |
| 1 mes | 118 | 78 |
| BRILLO^{3)} 20º | ||
| Inicial | 83 | 78 |
| CCA (Cámara de clima artificial) 1 ciclo | 66 | 53 |
| \hskip4,7cm 2 ciclos | 59 | 40 |
| \hskip4,7cm 3 ciclos | 56 | 6 |
| \hskip4,7cm 4 ciclos | 53 | 2 |
| ^{1)}DIN 53/150, vidrio | ||
| ^{2)}DIN 53/157, vidrio | ||
| ^{3)}ASTM D-523, aluminio |
La resina "Experimento" supera en
comportamiento a Uralac AD56 W-50® con respecto a la
dureza temprana, aumento de la dureza y durabilidad al aire
libre.
La dureza (temprana) es una importante propiedad
del revestimiento que está fuertemente relacionada tanto con la
sensibilidad hacia el deterioro (temprano) como con el poder
protector (temprano).
La durabilidad al aire libre es una importante
propiedad del revestimiento porque la durabilidad está directamente
unida a aspectos medioambientales porque los materiales duraderos
son más medioambientalmente amistosos.
Ejemplo comparativo
B
Se compara una composición de revestimiento de
imprimación que comprende una resina del Experimento 2 con un
revestimiento que comprende una resina alquídica de secado al aire
(Uralac AM181 W-60® de DSM Resins).
Las características de las resinas se dan en la
tabla 4.
| Resina | Experimento 2 | Uralac AM181 W-60 |
| Dilución en aceite (%) | 50 | 50 |
| Contenido de sólidos (% en peso) | 50 | 60 |
| Tipo de disolvente | Trementina | Trementina |
| II | B | |
| Resina "Experimento 2" | 144,0 | - - |
| Uralac AM181 W-60® | - - | 120,0 |
| Bayferrox® 130M | 45,0 | 45,0 |
| Microtalco AT Extra® | 27,0 | 27,0 |
| Millicarb® | 9,0 | 9,0 |
| Bentone 38®, 10% en trementina | 4,5 | 4,5 |
| Cobalto al 10% Nuodex® | 0,35 | 0,35 |
| Calcio al 5% Nuodex® | 1,45 | 1,45 |
| Circonio al 18% Nuodex® | 2,00 | 2,00 |
| Exkin 2® (= oxima de MEK) | 0,90 | 0,90 |
| Trementina para obtener viscosidad de aplicación de 35 s (DIN 6) | 16 | 26 |
| II | B | |
| Viscosidad (segundos, copa 6 DIN a 21ºC) | 35 | 35 |
| Contenido de sólidos (% en peso) | 62 | 66 |
| Espesor de la capa (\mum) | 100 | 100 |
| DUREZA AL PÉNDULO König (segundos) | ||
| 1 día | 50 | 28 |
| 1 semana | 93 | 91 |
| 1 mes | 94 | 96 |
| Espesor de la capa (\mum) | 200 | 200 |
| DUREZA AL PÉNDULO König (segundos) | ||
| 1 día | 25 | 20 |
| 1 semana | 55 | 28 |
| 1 mes | 73 | 63 |
| Espesor de la capa (\mum) | 300 | 300 |
| DUREZA AL PÉNDULO König (segundos) | ||
| 1 día | 18 | 15 |
| 1 semana | 32 | 18 |
| 1 mes | 67 | 32 |
| Espesor de la capa (\mum) | 400 | 400 |
| II | B | |
| DUREZA AL PÉNDULO König (segundos) | ||
| 1 día | 17 | 13 |
| 1 semana | 27 | 16 |
| 1 mes | 61 | 23 |
La resina "Experimento 2" supera en
comportamiento a la resina alquídica de secado al aire con respecto
a dureza temprana, aumento de la dureza y endurecimiento por todas
partes en capas gruesas.
Claims (6)
1. Composición de revestimiento de secado al aire
que comprende una poliesteramida que contiene al menos dos grupos
carboxialquilamida derivados de un ácido carboxílico de
(C_{10}-C_{28}) insaturado por molécula,
caracterizada porque la poliesteramida está representada por
la fórmula (III):
en la
que:
A = 6 u OH
B = dirradical de arilo o (ciclo)alquilo
alifático, opcionalmente sustituido, de
(C_{2}-C_{12}),
X^{1} = 7
X^{2} = H, X^{1} o ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- Zen la que ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- Z se deriva de un ácido
carboxílico de (C_{10}-C_{28}) insaturado,R^{3} = H, radical arilo de
(C_{6}-C_{10}) o (ciclo)alquilo de
(C_{1}-C_{8}), y
R^{6} = H, radical arilo de
(C_{6}-C_{10}) o (ciclo)alquilo de
(C_{1}-C_{8}).
2. La composición según la reivindicación 1,
caracterizada porque el índice de yodo del polímero está
entre 80 y 250 gramos de I_{2}/100 gramos de polímero.
3. La composición según una cualquiera de las
reivindicaciones 1-2, caracterizada porque la
poliesteramida también contiene grupos
\beta-hidroxialquilamida y carboxilo, en
cantidades entre 0,01 y 2,0 mg-equivalente/gramo de
polímero.
4. La composición según la reivindicación 1,
caracterizada porque la poliesteramida se obtiene por
reacción de un ácido carboxílico polivalente y una alcanolamina,
tras lo cual se obtiene la poliesteramida por policondensación.
5. Revestimiento obtenido curando una composición
según una cualquiera de las reivindicaciones
1-4.
6. Sustrato, completa o parcialmente revestido,
caracterizado porque se aplica como revestimiento un
revestimiento según la reivindicación 5.
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