ES2244475T3 - Dispersantes de pigmentos de copolimero de bloque acrilico que contienen grupos heterociclicos. - Google Patents
Dispersantes de pigmentos de copolimero de bloque acrilico que contienen grupos heterociclicos.Info
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Abstract
Una composición apropiada para su uso como dispersante de pigmentos que contiene un copolímero de bloque acrílico que posee un segmento A relativamente polar y un segmento B relativavente apolar, en la cual dicho segmento A contiene al menos un 2% en peso de un grupo heterocíclico seleccionados de entre el grupo consistente en un anillo de 5 y/o 6 miembros y/o un anillo de 5 o 6 miembros fusionado a otro anillo de 5 o 6 miembros que contiene al menos un átomo de nitrógeno no conectado a un átomo de hidrógeno.
Description
Dispersantes de pigmentos de copolímero de bloque
acrílico que contienen grupos heterocíclicos.
La presente invención trata sobre un dispersante
de pigmentos, en particular sobre un dispersante de pigmentos
formado por un copolímero de bloque acrílico, preparado mediante
polimerización por transferencia de grupo, en el cual uno de los
bloques se modifica con un grupo heterocílico polar para facilitar
su adhesión a la superficie del pigmento.
Los dispersantes de pigmentos de copolímero de
bloque acrílico preparados mediante polimerización por transferencia
de grupo (GTP) son conocidos. Típicamente, tales dispersantes son de
tipo AB, ABA o BAB. Todos tienen al menos un segmento polar conocido
como segmento A para facilitar la unión a la superficie del
pigmento, y al menos un segmento no polar conocido como segmento B
para mejorar la estabilización estérica de las partículas del
pigmento en dispersión y prevenir la floculación. Además, el bloque
A se puede modificar con grupos polares colgantes para incrementar
su efectividad, como se enseña por ejemplo en Hutchins et al.
U.S. Pat. No. 4,656,226, publicada el 7 de Abril de 1987. Tales
composiciones se pueden preparar también con grupos funcionales
hidroxilo en el segmento B para permitir el entrecruzamiento en la
composición de pintura termoendurecida de forma que el dispersante
forme parte de la estructura entrecruzada; sin embargo, las
propiedades dispersantes pueden verse influídas negativamente.
Se ha dedicado un esfuerzo continuado a la mejora
del rendimiento de los dispersantes de pigmentos, y en particular a
encontrar nuevos tipos de dispersantes de copolímero de bloque
acrílico que sean apropiados para dispersar pigmentos sólidos en
diversos medios líquidos, en particular sistemas de pintura de tipo
solvent-borne.
La presente invención proporciona una composición
para su uso como dispersante de pigmentos, que contiene un
copolímero de bloque acrílico, preparado mediante polimerización
GTP, que tiene al menos un segmento A relativamente polar y al menos
un segmento B relativamente no polar unidos el uno al otro, donde
cada segmento tiene un esqueleto que que consiste preferiblemente de
forma esencial en unidades monoméricas metacrílicas polimerizadas, y
dicho segmento A tiene unidos al menos un 2% en peso de uno o más
grupos heterocíclicos polares seleccionados de entre el grupo
consistente en un anillo de 5 y/o 6 miembros y/o un anillo de 5 o 6
miembros fusionado a otro anillo de 5 o 6 miembros que contenga uno
o más átomos de nitrógeno como parte del anillo y, opcionalmente, un
átomo de oxígeno y/o azufre, donde el anillo contiene al menos un
nitrógeno no unido a un átomo de hidrógeno.
La invención proporciona además tal composición,
siendo la composición una composición de copolímero en bloque AB
acrílico que contiene:
un 10-30% en peso, en base al
peso del copolímero, de un segmento A relativamente polar, y;
un 70-90% en peso, en base al
peso del copolímero, de un segmento B relativamente no polar que
contiene grupos hidroxilo;
teniendo cada segmento un esqueleto que consiste
esencialmente en unidades monoméricas metacrílicas
polimerizadas;
donde al menos el 50% en peso de los motivos
metacrílicos de dicho segmento A tienen unidos, bien directamente a
través de una cadena alquilo o indirectamente a través de una unión
de tipo uretano y/o urea, un grupo heterocíclico seleccionado de
entre el grupo consistente en un anillo de 5 y/o 6 miembros y/o un
anillo de 5 o 6 miembros fusionado a otro anillo de 5 o 6 miembros
que contenga al menos un átomo de nitrógeno no contectado a un átomo
de hidrógeno.
Los grupos heterocíclicos se presentan como
grupos colgantes unidos bien directamente al segmento A o
introducidos a través de uniones de tipo uretano y/o urea.
Preferiblemente, el copolímero de bloque contiene también grupos
funcionales tipo hidroxilo bien en el segmento A o en el segmento B,
o en ambos. También se prefiere que el copolíme-
ro de bloque sea de tipo AB, conteniendo preferiblemente sólo un segmento A y un segmento B unidos el uno al otro.
ro de bloque sea de tipo AB, conteniendo preferiblemente sólo un segmento A y un segmento B unidos el uno al otro.
La presente invención está basada en el
descubrimiento de que la incorporación de los grupos heterocíclicos
mencionados anteriormente en el segmento A proporcionan copolímeros
de bloque acrílicos con unas excelentes características como
dispersantes de pigmentos, incluso en presencia de grupos
funcionales de tipo hidroxilo en el esqueleto del polímero, que
normalmente se requieren para el entrecruzamiento y para mejorar la
compatibilidad con otros constituyentes aglutinantes presentes en la
composición de pintura final.
En particular, la presente invención se define a
través de las reivindicaciones dependientes 2 a 10 y
12-16.
Los grupos heterocíclicos preferidos son triazol,
pirimidina, imidazol, piridina, morfolina, pirrolidina, piperazina,
piperidina, benzimidazol, benzotiazol y/o triazina. Estos grupos
heterocíclicos pueden ser no sustituidos o pueden contener
sustituyentes como, por ejemplo, grupos alquilo, arilo, halógeno, y
alcoxilo.
Se utilizan preferiblemente técnicas GTP para
fabricar los copolímeros de bloque acrílicos de la presente
invención. Se sabe que las técnicas GTP producen copolímeros de
bloque acrílicos de bajo peso molecular, generalmente entre 1.300 y
20.000 en peso molecular promedio en número (Mn), con una
distribución de peso molecular y una distribución de composición
controladas con mayor precisión. Ello permite la formación de
bloques con una baja polidipersidad y una funcionalidad uniforme, y
proporciona una acción dispersante más eficiente. Las técnicas GTP
son suficientemente conocidas y se describen extensamente en
Hutchins et al. U.S. Pat. No. 4,656,226, publicada el 7 de
Abril de 1987.
De acuerdo con esa técnica, generalmente un
monómero insaturado se pone en contacto con un iniciador y un
sistema catalizador que contiene silicio, estaño o germanio, bajo
los cuales la polimerización se realiza de forma controlada, al
contrario que de forma aleatoria como sucede típicamente en las
reacciones de polimerización, de tal forma que se puede preparar un
polímero sustancialmente lineal que posee cadenas poliméricas
uniformes y del peso molecular deseado. Aquí, el peso molecular
deseado para el copolímero de bloque se halla dentro del rango
presentado anteriormente, aunque en la presente invención se
prefiere en particular por debajo de 13.000 Mn.
Los copolímeros de bloque acrílicos de la
presente invención fabricados mediante tales técnicas tienen
preferiblemente al menos un segmento A relativamente muy polar que
funciona como lugar de anclaje sobre la superficie del pigmento, y
al menos un segmento estabilizante B relativamente no polar,
normalmente de mayor peso molecular, que contiene preferiblemente
grupos funcionales para reaccionar en una composición de pintura
termoendurecida. El segmento A polar está diseñado para que se
absorba sobre la superficie de un pigmento mediante una interacción
ácido-base, mientras que el segmento B proporciona
una estabilización estérica a las partículas de pigmento frente a la
floculación.
En general, el segmento A debería ser: (1)
disponible para la interacción con la superficie del pigmento; y (2)
de un tamaño suficiente para proporcionar una absorción
irreversible, pero no tan grande como para cubrir completamente la
superficie del pigmento o provocar el colapso del segmento B
(típicamente Mn =300-5.000). El segmento B debería
ser: (1) de un tamaño suficiente para proporcionar estabilización
estérica (típicamente Mn =1.000 o mayor); y (2) compatible
(suficientemente soluble para prevenir una separación de fases) con
el medio de dispersión líquido (disolvente) y el polímero
aglutinante matriz.
Todos los pesos moleculares a los que se hace
referencia aquí se determinan mediante GPC (cromatografía de
permeación en gel) utilizando un estándar de poliestireno.
El segmento B, tal como se ha mencionado
anteriormente, contiene también preferiblemente grupos funcionales,
tales como, por ejemplo, grupos hidroxilo, para permitir el
entrecruzamiento en la composición de pintura termoendurecida final
que permitan que el dispersante pasa a formar parte de la estructura
entrecruzada y para conseguir una mejor compatibilidad con los otros
componentes aglutinantes. Para que estos grupos se hallen presentes,
el lugar de anclaje polar (segmento A) no debe ser desplazado por
estos otros grupos funcionales, ya que entonces la dispersión de
pigmento se desestabiliza.
Los presentes inventores han encontrado no sólo
que la introducción de los grupos heterocíclicos en los copolímeros
de bloque acrílicos de tipo general descritos anteriormente mejoran
su función como dispersantes de pigmentos, sino que también, incluso
de forma más inesperada, que tales grupos heterocíclicos actúan como
grupos de anclaje eficaces incluso en presencia de grupos hidroxilo
sobre el otro segmento y en presencia de disolventes polares que
podrían competir con adsorción sobre la superficie del pigmento.
En la presente invención, se ha encontrada
conveniente formar primero el copolímero de bloque acrílico básico
descrito anteriormente mediante técnicas GTP, y, a continuación,
unir el grupo heterocíclico requerido directa o indirectamente a
través de grupos funcionales posicionados en el segmento de anclaje
A utilizando las técnicas que se describen a continuación.
En la preparación de los copolímeros de bloque
básicos, los bloques se pueden preparar en cualquier orden. Es
decir, el segmento A o el bien segmento B pueden prepararse primero.
Además, mientras que en general se prefieren los copolímeros de
bloque AB, se pueden preparar también, si así se desea, tribloques
ABA y BAB. De cualquier modo, los esqueletos de cada segmento
consisten de forma esencial en al menos un éster de metacrilato o
acrilato polimerizado, aunque se prefieren especialmente los ésteres
de metacrilato. En el contexto de la presente invención, las
unidades de metacrilato y acrilato se denominan unidades monoméricas
metacrílicas y acrílicas.
De forma más específica, el segmento B se prepara
preferiblemente a partir de un metacrilato de alquilo o de una
mezcla de metacrilatos de alquilo, como metacrilato de metilo (MMA),
metacrilato de butilo (BMA) y metacrilato de
2-etilhexilo. Si se desea, se pueden introducir
grupos funcionales de tipo hidroxilo a través de monómeros de
metacrilato de hidroxialquilo, como metracrilato de hidroxietilo
(HEMA) y metacrilato de hidroxipropilo. Sin embargo, el grupo
hidroxilo debe bloquearse antes de la polimerización para evitar la
reacción con el iniciador utilizado en la GTP. Un posible modo de
bloquear el grupo hidroxilo es mediante trimetilsililo o sus
derivados. El grupo hidroxilo bloqueado puede desbloquearse después
de la formación del copolímero de bloque mediante hidrólisis.
Normalmente los grupos hidroxilo son necesarios en el copolímero de
bloque acrílico. El copolímero de bloque acrílico debería
generalmente tener un valor hidroxilo de entre 5 y 120. El segmento
A, por otra parte, requiere la presencia de grupos funcionales para
la unión de los grupos heterocíclicos polares. Tal como se describe
más ampliamente a continuación, se pueden utilizar para este
propósito metacrilatos con funciones epoxi, como metacrilato de
glicidilo (GMA), metacrilatos con funciones hidroxilo como
metacrilato de hidroximetilo (HEMA), y metacrilatos con funciones
amino como metacrilato de t-butilaminoetilo
(t-BAEMA).
En la presente invención, el segmento A
generalmente contiene alrededor de un 2 a un 60% en peso,
preferiblemente entre de un 10 a un 30% en peso, del copolímero de
bloque, y el segmento B contiene generalmente alrededor de un 40 a
un 98% en peso, preferiblemente alrededor de un 70 a un 90% en peso,
del copolímero de bloque.
También en la presente invención, para una
efectividad óptima, al menos alrededor de un 2% en peso, más
preferiblemente al menos un 50% en peso, de las unidades monoméricas
(met)acrílicas del segmento A se han unido a un grupo
heterocíclico. El grupo heterocíclico puede ser un anillo de cinco
y/o seis miembros o un anillo de 5 o 6 miembros fusionado a otro
anillo de 5 o 6 miembros que contiene uno o más átomos de nitrógeno
en el anillo y opcionalmente un átomo de oxígeno y/o de azufre en el
anillo, y que tiene al menos un átomo de nitrógeno en el anillo que
no contiene un átomo de hidrógeno. Los grupos heterocíclicos
preferidos son los grupos triazol, pirimidina, imidazol, piridina,
morfolina, pirrolidina, piperazina, piperidina, benzimidazol,
benzotiazol y/o triazina. Estos grupos también pueden ser no
sustituidos o pueden contener sustituyentes como, por ejemplo,
grupos alquilo, arilo, halógeno, y alcoxilo. Se prefieren
especialmente los derivados de imidazol sustituidos con alquilos
menores, con el 2-metil imidazol y
4-metil imidazol.
Los grupos heterocíclicos pueden unirse
directamente al segmento de anclaje A mediante la reacción del
derivado heterocíclico con los grupos funcionales presentes en el
segmento A. En uno de los ejemplos que se muestran a continuación,
los grupos heterocíclicos pueden colocarse como grupos colgantes del
segmento A de anclaje mediante la reacción del derivado
heterocíclico con los grupos funcionales epoxi. La síntesis de los
copolímeros de bloque a partir de las unidades monoméricas
(met)acrílicas polimerizadas en las cuales uno de los
segmentos producidos contiene grupos funcionales epoxi se ha
descrito adecuadamente en Hutchins et al., U.S. Pat. No.
4,656,226, publicada el 7 de Abril de 1987. Por ejemplo, el grupo
epoxi se puede obtener mediante la copolimerización de, por ejemplo,
metacrilato de glicidilo (Ejemplo 1). Seguidamente, el grupo epoxi
puede hacerse reaccionar en una reacción posterior con un compuesto
heterocíclico que tiene un átomo de hidrógeno activo como -NH-,
-NH_{2}, -COOH y -SH. En el caso de un compuesto con dos átomos de
H activos como -NH_{2}, la cantidad de grupos funcionales
glicidilo debe equilibrarse para evitar el reticulado y la
gelificación. En este caso, el grupo funcional amina primaria
-NH_{2} puede también modificarse primero a un grupo secundario
-NH- mediante la reacción con un derivado monoepoxi. A continuación
se muestran algunos ejemplos de compuestos heterocíclicos con un
átomo H activo.
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Otras posibilidades que permiten unir el derivado
heterocíclico directamente como un grupo colgante del copolímero de
bloque es a través de la reacción de un derivado heterocíclico de
tipo carboxilo con los grupos epoxi del segmento A.
El grupo heterocíclico puede también incorporarse
al copolímero de bloque acrílico de forma indirecta a través de
uniones de uretano y/o urea. En uno de los ejemplos que se muestran
a continuación, se puede hacer reaccionar
N-(3-aminopropil)imidazol con diisocianato de
isoforona mol a mol para formar una urea con una función imidazol
con un grupo funcional isocianato que no ha reaccionado, que en un
paso posterior se hace reaccionar con los grupos amino de uno de los
segmentos. Este grupo amino puede obtenerse mediante la
copolimerización de, por ejemplo, metacrilato de
t-butilaminoetilo (Ejemplo 2) o mediante la reacción
de un grupo funcional epoxi con una monoamina o con amoníaco.
Algunos ejemplos de monoaminas son etilamina, propilamina,
laurilamina, etanolamina, isopropanolamina, y
2-amino butanol. El intermedio de urea heterocíclica
con funcionalidad isocianato también puede hacerse reaccionar con un
grupo hidroxilo del esqueleto para formar una unión uretano. También
pueden formarse intermedios heterocíclicos con grupos funcionales
isocianato mediante la reacción de los derivados heterocíclicos con
funciones hidroxilo con di y/o poliisocianatos. Un ejemplo es la
2-hidroxietil morfolina. Tales intermedios con
funcionalidad hidroxilo pueden formarse también mediante la reacción
de un derivado heterocíclico con funcionalidades amino con un
carbonato cíclico como etilen carbonato, propilen carbonato, butilen
carbonato, glicerin carbonato. Otros ejemplos de diisocianatos
incluyen, pero no están limitados a, diisocianato de tolueno,
diisocianato de hexametileno, diisocianato de xilileno, diisocianato
de difenilmetano (MDI), MDI hidrogenado, hexametilendiisocianato de
trimetilo. Algunos posibles isocianatos polifuncionales son
ciclotrímeros y biurets, o productos de reacción de un exceso del
diisocianato con un precursos poliol.
La nueva clase de copolímero de bloque acrílicos
heterocíclicos de la presente invención muestran una excelente
prestación como dispersantes de pigmentos en medios líquidos, en
particular en sistemas de pintura de tipo
solvent-borne, como aquellos utilizados en el
acabado y reacabado en automóviles, que contienen además del
pigmento y el dispersante, un aglutinante o formador de películas,
un disolvente orgánico (es decir, el medio de dispersión líquido) y
otros aditivos convencionales. Los pigmentos y los dispersantes
pueden añadirse individualmente al medio de pintado líquido o en
forma de dispersión, forma que es más preferida. Si se utiliza una
dispersión, la dispersión generalmente contiene un pigmento y medio
de dispersión (disolvente) compatible con el medio de pintura
líquido.
La invención se describirá ahora en mayor detalle
mediante ejemplos específicos. Todas las partes y porcentajes son
basados en peso a menos que se indique de otra forma.
En los siguientes Ejemplos 1-2,
se describe el procedimiento de preparación de copolímeros de bloque
AB básicos, a los cuales se unieron los diversos grupos
heterocíclicos:
Todos los monómeros y disolventes se secaron
haciéndolos pasar a través de tamices moleculares 4A y se guardaron
bajo nitrógeno antes de ser utilizados.
Se equipó un matraz de cuatro bocas de fondo
redondo de tres litros con un tubo condensador/drierita, un
termómetro digital de tipo sonda y una entrada de N_{2}, un
agitador mecánico y un embudo de adición de monómero. A continuación
se purgó el matraz con N_{2} y se secó con una pistola de calor.
Mientras se purgaba el matraz con N_{2}, se añadieron 1016.4 g de
THF, 50.0 g de
1-metoxi-1-trimetisiloxi-2-metil
propeno a través del embudo de adición y se añadieron 2.5 g de
mesitileno con una jeringa. El matraz se enfrió en un baño de hielo
a 4.8ºC, y se inyectaron 2.5 mL de una solución 1M de
m-clorobenzoato de tetrabutilamonio en acetonitrilo.
Se añadió metacrilato de glicidilo (GMA) (203.8 g) a través del
embudo de adición durante un período de 30 min. La temperatura
aumentó hasta 34ºC en 25 min y se hizo continuar el enfriamiento
para mantener la temperatura por debajo de 35ºC durante el resto
del tiempo que duró la adición de GMA. Cuarenta minutos después de
empezar, la conversión de GMA era del 99.95%, se retiró el baño de
hielo y se empezó a añadir el segundo monómero (bloque B). Los
componentes primarios del bloque B fueron metacrilato de
n-butilo (nBMA) (407.8 g), metacrilato de metilo
(MMA) (287.4 g) y metacrilato de 2-[trimetilsiloxi] hidroxietilo
(TMS-HEMA) (116.2 g). A los 50 minutos se inyectaron
0.6 mL de catalizador para acelerar la reacción. La temperatura
aumentó hasta 70.2ºC al final de la adición (85 min). La conversión
de monómero (HPLC) a los 208 minutos fue al menos del 99.6%. A los
333 minutos del comienzo, se añadieron 7.7 g de agua y se dejó
enfriar el matraz a temperatura ambiente. Los sólidos del polímero
obtenidos realmente fueron 47.94%, Mn = 4139 (teor. 3500), D
(dispersión)=1.38.
Se equipó un matraz de cuatro bocas de fondo
redondo de tres litros con un tubo condensador/drierita, un
termómetro digital de tipo sonda y una entrada de N_{2}, un
agitador mecánico y un embudo de adición de monómero. A continuación
se purgó el matraz con N_{2} y se secó con una pistola de calor.
Mientras se purgaba el matraz con N_{2}, se añadieron 1100.9 g
THF, 50.0 g
1-metoxi-1-trimetisiloxi-2-metil
propeno a través del embudo de adición y se añadieron 2.5 g de
mesitileno con una jeringa. Se inyectaron 4.8 mL de una solución 1M
de m-clorobenzoato de tetrabutilamonio en
acetonitrilo (que aquí recibe el nombre de catalizador) a
temperatura ambiente y se inició la alimentación del primer
monómero. Los componentes primarios del bloque B, que se obtuvo
antes en este ejemplo, fueron metacrilato de
n-butilo (nBMA) (408.0 g), metacrilato de metilo
(MMA) (287.5 g) y metacrilato de 2-[trimetilsiloxi] hidroxietilo
(TMS-HEMA) (116.7 g) y se añadieron a través del
embudo de adición durante un período de 45 min. La temperatura
aumentó hasta 34.5ºC en 4 min y se utilizó un baño de enfriamiento
para mantener la temperatura por debajo de 40ºC. Después de 160
minutos del inicio, la conversión de monómero fue al menos del 99.6%
determinada mediante HPLC. Se retiró el baño de hielo y se inició la
introducción del segundo monómero a los 205 min. El componente
primario del bloque A fue metacrilato de tert-butil
aminoetilo (t-BAEMA) (160.1 g). La alimentación II
finalizó a los 235 min del inicio cuando la temperatura alcanzó en
valor máximo de 32.7ºC. A los 335 minutos, se añadió agua (32 g) y
se dejó que la composición de la reacción se enfriara hasta
temperatura ambiente. Los sólidos de polímero obtenidos realmente
fueron el 44.81%, Mn =3996 (teór. 3300), D=1.81.
En los siguientes Ejemplos 3-6,
se hicieron reaccionar copolímeros de bloque AB de los ejemplos
precedentes con un grupo heterocíclico para formar los dispersantes
AB de la presente invención. Sin embargo, en el Ejemplo Comparativo
1, los copolímeros de bloque AB indicados se hicieron reaccionar con
una amina alifática terciaria para dar una funcionalidad
t-amina colgante al copolímero en lugar de la
funcionalidad heterocíclica. En el Ejemplo Comparativo 2, no se
hicieron modificaciones al copolímero de bloque AB básico para
proporcionar una referencia.
Ejemplos 3, 4 y
5
En un matraz de fondo redondo de 2 litros
equipado con un condensador, se hicieron reaccionar 1000 gramos de
la solución de copolímero de bloque AB del ejemplo 1 con 55.5 gramos
de 2-metil imidazol (Ejemplo 3), 55.5 gramos de
4-metil imidazol (Ejemplo 4) y 58.8 gramos de
morfolina (Ejemplo 5) mediante reflujo durante 4 horas. A
continuación la solución de polímero se diluyó con acetato de
n-butilo hasta un 40% de sólidos.
El copolímero de bloque AB del Ejemplo 3 tuvo un
peso molecular de 3800 (Mn) (dispersión(D)=1.48), el del
Ejemplo 4 3700 (D=1.48) y el del Ejemplo 5 5800 (D=1.48).
Ejemplo Comparativo
1
El procedimiento de los Ejemplos 3, 4 y 5 se
repitió utilizando 50.7 gramos de 2-metil
etanolamina en lugar de los derivados heterocíclicos con propósitos
comparativos. Ello resultó en un copolímero de bloque AB con grupos
t-amina en un bloque de acuerdo con Hutchins et
al., U.S. Pat. No. 4,656,226.
Ejemplo Comparativo
2
Se utilizó el copolímero de bloque AB del Ejemplo
1 sin modificaciones con propósitos comparativos.
En un matraz de fondo redondo de 6 litros se
hicieron reaccionar 130 gramos (1 mol) de
n-3-aminopropil imidazol en 1000
gramos de n-butilacetato con 222 gramos (1 mol) de
diisocianato de isoforona disuelto en 387 gramos de
n-butilacetato mediante la agitación durante 10
minutos a temperatura ambiente para formar un intermedio
urea-imidazol con funcionalidad isocianato. Este
intermedio se hizo reaccionar a continuación con 2300 gramos del
copolímero de bloque del ejemplo 2. Ello resultó en un copolímero de
bloque AB con una modificación imidazol-urea con un
peso molecular promedio en número de 5600 y un peso molecular
promedio en peso de 10200.
En general, las cualidades dispersantes se miden
moliendo con arena una mezcla de pigmento, disolvente y dispersante
y determinando cuál es la proporción de dispersante (si la hay) que
dará una dispersión uniforme, con apariencia de cristal tintado a
una magnificación óptica de 250x. Por el contrario, un pigmento
floculado presenta islas de color intercaladas con áreas de
disolvente relativamente claro. El grado de dispersión se describe
mediante una escala arbitraria que se proporciona a
continuación.
\newpage
| \begin{minipage}{105mm}Se evaluaron los 5 pigmentos siguientes: marrón perilen r-6436 de Bayer, verde ftalocianina 264-0414 de Sun Chemical, azul ftalocianina bt-617-d de Clariant, negro carbón 5000 ii en polvo de Columbian Chemicals y magenta quinacridona rt-143-d de Ciba-Geigy. En la evaluación, se molieron 30 gramos de arena de ottawa con 3.38 gramos de una solución de polímero del 40% en sólidos (excepto en el caso del negro carbón, donde se utilizaron 11.25 gramos), 4.5 gramos de pigmento y 40 gramos de n-butilacetato (disolvente orgánico apolar) en un mezclador durante 15 minutos. A continuación se evaluó la floculación en las dispersiones de los pigmentos observando la floculación a través del microscopio. en una calificación de 0 a 10 (0 sin floculación, 10 altamente floculado), la puntuación promedio de los distintos copolímeros de bloque AB fue la siguiente para los 5 pigmentos mencionados anteriormente:\end{minipage} | Puntuación de Floculación |
| Resultados | |
| Dispersante AB | |
| Ejemplo Comparativo 2 (sin modificación) | 5.5 |
| Ejemplo 3 | 0.5 |
| Ejemplo 4 | 0.5 |
| Ejemplo 5 | 2 |
| Ejemplo Comparativo 1 (grupo t-amina) | 3.5 |
Los resultados anteriores muestran que los
copolímeros AB modificados con grupos heterocíclicos muestran unas
mejores características de humectación del pigmento y, en
consecuencia, una mejor dispersión con poca floculación.
Claims (16)
1. Una composición apropiada para su uso como
dispersante de pigmentos que contiene un copolímero de bloque
acrílico que posee un segmento A relativamente polar y un segmento B
relativamente apolar, en la cual dicho segmento A contiene al menos
un 2% en peso de un grupo heterocíclico seleccionados de entre el
grupo consistente en un anillo de 5 y/o 6 miembros y/o un anillo de
5 o 6 miembros fusionado a otro anillo de 5 o 6 miembros que
contiene al menos un átomo de nitrógeno no conectado a un átomo de
hidrógeno.
2. La composición de la reivindicación 1 en la
cual el copolímero de bloque se puede obtener mediante
polimerización por transferencia de grupo (GTP).
3. La composición de la reivindicación 1 en la
cual el copolímero de bloque se puede obtener a partir de monómeros
(met)acrílicos polimerizados.
4. La composición de la reivindicación 1 en la
cual el copolímero de bloque se puede obtener a partir de monómeros
metacrílicos polimerizados.
5. La composición de la reivindicación 1 en la
cual el segmento que contiene el grupo heterocíclico se obtiene
mediante la reacción de un grupo funcional epoxi sobre el segmento
con un compuesto heterocíclico que contiene un grupo funcional -NH-,
-NH_{2}, -COOH o -SH.
6. La composición de la reivindicación 1 en la
cual el grupo heterocíclico se halla conectado a el segmento A a
través de una unión urea y/o uretano.
7. La composición de la reivindicación 1 en la
cual el copolímero de bloque tiene un valor hidroxilo de 5 a 120 y
un peso molecular promedio en número total (Mn) de 1.300 a
13.000.
8. La composición de la reivindicación 1 en la
cual el grupo heterocíclico se selecciona de entre el grupo
consistente en triazol, pirimidina, imidazol, piridina, morfolina,
pirrolidina, piperazina, piperidina, benzimidazol, benzotiazol y
triazina, sustituidos o no sustituidos.
9. La composición de la reivindicación 1 en la
cual el grupo heterocíclico es un derivado de imidazol.
10. La composición de la reivindicación 1 de
configuración AB en la cual el copolímero contiene solamente un
segmento A y un segmento B unidos el uno al otro.
11. La composición de la reivindicación 1, en la
cual la composición es una composición de copolímero de bloque AB
acrílico, que contiene:
un 10-30% en peso, en base al
peso del copolímero, de un segmento A relativamente polar; y,
un 70-90% en peso, en base al
peso del copolímero, de un segmento B relativamente apolar que
contiene grupos hidroxilo;
cada segmento tiene un esqueleto que consiste de
forma esencial en unidades monoméricas metacrílicas
polimerizadas;
donde al menos un 50% en peso del los motivos
metacrílicos de dicho segmento A tienen unidos, bien directamente a
través de una cadena alquilo o indirectamente a través de una unión
uretano y/o urea, un grupo heterocíclico seleccionado de entre el
grupo consistente en un anillo de 5 y/o 6 miembros y/o un anillo de
5 o 6 miembros fusionado a otro anillo de 5 o 6 miembros que
contiene al menos un átomo de nitrógeno no conectado a un átomo de
hidrógeno.
12. La composición de la reivindicación 11 en la
cual el grupo heterocíclico se selecciona de entre el grupo
consistente en triazol, pirimidina, imidazol, piridina, morfolina,
pirrolidina, piperazina, piperidina, benzimidazol, benzotiazol y
triazina, sustituidos o no sustituidos.
13. La composición de la reivindicación 12 en la
cual el grupo heterocíclico es un derivado de imidazol.
14. La composición de la reivindicación 13 en la
cual el grupo heterocíclico es 2-metil imidazol o
4-metil imidazol.
15. Una dispersión de pigmento en un disolvente
orgánico dispersada mediante la utilización de una composición de la
reivindicación 1.
16. Una composición de recubrimiento que contiene
una dispersión de pigmento de la reivindicación 15, un formador de
películas y un medio líquido.
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