ES2248530T3 - Composiciones polimeras que comprenden telomeros y articulos o partes usando estas composiciones. - Google Patents

Composiciones polimeras que comprenden telomeros y articulos o partes usando estas composiciones.

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ES2248530T3 ES02714091T ES02714091T ES2248530T3 ES 2248530 T3 ES2248530 T3 ES 2248530T3 ES 02714091 T ES02714091 T ES 02714091T ES 02714091 T ES02714091 T ES 02714091T ES 2248530 T3 ES2248530 T3 ES 2248530T3
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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Abstract

Composición que comprende uno o más polímeros y una o más sustancias seleccionadas de sustancias A y de sustancias B, siendo, por un lado, el peso de la(s) sustancia(s) A más el peso de la(s) sustancia(s) B juntas con relación al peso de la composición mayor que 20% y siendo, por otro lado, el peso de la(s) sustancia(s) A con relación al peso de sustancias A más las sustancias B juntas mayor que 20%, siendo la sustancia A telómeros que tienen un número medio de grados de telomerización menor que o igual a 8, 0 y obtenidas por la reacción de (co)telomerización de uno o más telógenos y uno o más monómeros correspondientes a la fórmula I: en la cual R1, R2, R3 y R4 que son idénticos o diferentes, representan grupos los subíndices m independientemente entre sí son números enteros de 0 a 20, los subíndices n independientemente entre sí son 0 ó 1, la suma de los subíndices n es de1 a 3, cuando n = 0, los radicales R¿ independientemente entre sí son un átomo de hidrógeno, un átomo de halógeno o ungrupo fenilo, cuando n = 1, los radicales R¿ independientemente entre sí son alternativamente átomos de hidrógeno o átomos de metales alcalinos, grupos amonio, átomos de halógeno, o si no grupos hidrocarbonados, estando estos últimos opcionalmente sustituidos con uno o más átomos de halógeno o grupos -OH, -COOH, -NH2, -CONH2 o -N=C=O, siendo las sustancias B diésteres de ácidos ftálico, tereftálico e isoftálico, triésteres de ácido trimelítico, diésteres de ácidos a, W-dicarboxílicos alifáticos saturados, triésteres de ácido cítrico acetilados o no acetilados, triésteres de ácido fosfórico, y dibenzoatos de alquilenglicol y ésteres alquilsulfónicos de fenol.

Description

Composiciones polímeras que comprenden telómeros y artículos o partes usando estas composiciones.
La presente invención se refiere a composiciones y a artículos o partes de artículos fabricados usando estas composiciones.
Se conoce la preparación de composiciones polímeras, especialmente composiciones de polímeros de cloruro de vinilo, las cuales incluyen un alto nivel de diésteres de bajo peso molecular, tales como los diésteres de ácido ftálico y los diésteres de ácidos \alpha,\omega-dicarboxílicos alifáticos saturados, o también de otras sustancias de bajo peso molecular tales como parafinas cloradas CERECLOR®; dichas composiciones se usan comúnmente para fabricar artículos o partes de artículos que exhiben una alta flexibilidad. Sin embargo, estas composiciones polímeras tienen numerosas desventajas. Las composiciones que incluyen un alto nivel de diésteres de ácido ftálico son muy criticadas debido a la hipotética la toxicidad de estos diésteres. Las que incluyen un alto nivel de otras sustancias de bajo peso molecular, tales como parafinas cloradas CERECLOR® están sometidas a problemas de incompatibilidad entre sus diversos ingredientes o exhiben defectos de homogeneidad. Finalmente, más específicamente, las composiciones de plastisol, las cuales muy frecuentemente incluyen polímeros de cloruro de vinilo obtenidos por medio de procesos de polimerización en emulsión o en microsuspensión y diésteres de ácido ftálico, frecuentemente exhiben una combinación de propiedades inferior a la óptima; un defecto usual de estas composiciones es que son difíciles de desairear.
Se conoce también la fabricación de artículos o partes de artículos, usualmente flexibles, de composiciones polímeras (especialmente composiciones de polímeros de cloruro de vinilo) las cuales incluyen un alto nivel de diésteres o de otras sustancias de bajo peso molecular tales como las mencionadas anteriormente. No obstante, estos artículos o partes de artículos exhiben un gran número de propiedades deficientes: éstos artículos o partes de artículos muy frecuentemente tienen un alto nivel de emisiones, poca resistencia a la migración (con problemas de exudación), y poca resistencia a la extracción y a la tinción (cuando se ponen en contacto con un líquido tal como agua, leche, sangre, n-hexano o aceite).
Un primer objeto de la presente invención es una composición que no tenga las desventajas de las composiciones de la técnica anterior, mientras que retiene sus ventajas.
Por consiguiente, la invención proporciona una composición que comprende uno o más polímeros y una o más sustancias seleccionadas de sustancias A y, si se desea, de sustancias B, siendo, por un lado, el peso de la(s) sustancia(s) A más la(s) sustancia(s) B juntas con relación al peso de la composición mayor que 20% y siendo, por otro lado, el peso de la(s) sustancia(s) A con relación al peso de la(s) sustancia(s) A más la(s) sustancia(s) B juntas mayor que 20%, siendo las sustancias A telómeros que tienen un número medio de grados de telomerización menor que o igual a 8,0 y obtenida por reacción de (co)telomerización de uno o más telógenos y uno o más monómeros correspondientes a la fórmula I:
1
en la cual R_{1}, R_{2}, R_{3} y R_{4} las son idénticos o diferentes, representan grupos
2
los subíndices m independientemente entre sí son números enteros de 0 a 20,
los subíndices n independientemente entre sí son 0 ó 1,
la suma de los subíndices n es de 1 a 3,
cuando n = 0, los radicales R' independientemente entre sí son un átomo de hidrógeno, un átomo de halógeno o un grupo fenilo,
cuando n = 1, los radicales R' independientemente entre sí son alternativamente átomos de hidrógeno o átomos de metales alcalinos, grupos amonio, átomos de halógeno, o también grupos hidrocarbonados, estando estos últimos opcionalmente sustituidos con uno o más átomos de halógeno o grupos -OH, -COOH, -NH_{2}, -CONH_{2} o -N=C=O,
siendo las sustancias B diésteres de ácidos ftálico, tereftálico e isoftálico, triésteres de ácido trimelítico, diésteres de ácidos \alpha,\omega-dicarboxílicos alifáticos saturados, triésteres de ácido cítrico acetilados o no acetilados, triésteres de ácido fosfórico, y dibenzoatos de alquilenglicol y ésteres alquilsulfónicos de fenol.
El(los) polímero(s) son todos los polímeros que puedan estar presentes útilmente en composiciones que incluyen una o más sustancias seleccionadas de las sustancias A y, si se desea, de las sustancias B.
Como ejemplos de dichos polímeros se pueden mencionar polímeros de vinilo halogenados, poliésteres de vinilo, que incluyen polímeros de acetato de vinilo, polímeros (met)acrílicos, poliésteres, polisiloxanos, poliamidas, polisulfuros, poliuretanos, poliéteres, resinas epoxídicas, resinas alquídicas, colofonia, nitrocelulosa, acetatos de celulosa, poli(alcoholes vinílicos), polietilenos clorados, caucho natural, cauchos sintéticos, tales como copolímeros de estireno y butadieno, neopreno, isopreno, cloropreno, y polímeros de injerto preparados a base de un polímero de butadieno.
Preferiblemente, al menos 80% en peso de los polímeros de la composición de acuerdo con la invención son polímeros de vinilo halogenados.
Con preferencia particular, al menos 90% en peso de los polímeros de la composición de acuerdo con la invención son polímeros de vinilo halogenados.
Con preferencia muy particular, todos los polímeros de la composición de acuerdo con la invención son polímeros de vinilo halogenados.
La expresión polímeros de vinilo halogenados se pretende que signifique tanto los homopolímeros de monómeros etilénicamente insaturados que contienen al menos un átomo de halógeno y que no contienen heteroátomos diferentes de los átomos de halógenos, como los copolímeros formados por estos monómeros consigo mismos o con otros monómeros etilénicamente insaturados, tales como olefinas, amidas acrílicas y metacrílicas, nitrilos y ésteres, y ésteres de vinilo, tales como acetato de vinilo.
Como ejemplos de polímeros de vinilo halogenados, se pueden mencionar polímeros de vinilo halogenados que contienen cloro y polímeros de vinilo halogenados que contienen flúor, tales como polímeros de fluoruro de vinilideno, polímeros de hexafluoropropileno o polímeros de clorotrifluoroetileno.
Los polímeros de vinilo halogenados de la composición de acuerdo con la invención son preferiblemente polímeros de vinilo halogenados que contienen cloro.
Como ejemplos de polímeros de vinilo halogenados que contienen cloro se pueden mencionar polímeros de cloruro de vinilo o de cloruro de vinilideno o de clorotrifluoroetileno.
Con preferencia particular, los polímeros de vinilo halogenados de la composición de acuerdo con la invención son polímeros de cloruro de vinilo que contienen al menos 80% en peso de unidades de -(-CH_{2}-CHCl-)-.
Con preferencia muy particular, los polímeros de vinilo halogenados de la composición de acuerdo con la invención son homopolímeros de cloruro de vinilo.
Cuando las composiciones de acuerdo con la invención forman mezclas de compuestos o mezclas plastificadas del tipo "mezcla seca", los polímeros de vinilo halogenados más preferidos, de la composición de acuerdo con la invención son homopolímeros de cloruro de vinilo obtenidos por procesos de polimerización en suspensión o en masa.
Cuando las composiciones de acuerdo con la invención forman plastisoles, los polímeros de vinilo halogenados más preferidos de la composición de acuerdo con la invención son homopolímeros de cloruro de vinilo obtenidos por procesos de polimerización en microsuspensión o en emulsión.
Los polímeros de la composición de acuerdo con la invención, diferentes de los polímeros de vinilo halogenados son preferiblemente polímeros (met)acrílicos, poliésteres y polímeros de injerto preparados a base de un polímero de butadieno.
Como ejemplos de polímeros (met)acrílicos pueden mencionarse poli(metacrilato de metilo), poli(acrilato de n-butilo), y copolímeros de metacrilato de metilo y acrilato de n-butilo.
Como ejemplos de poliésteres, se pueden mencionar poliésteres obtenidos por reacción de condensación de ácido ftálico o un ácido \alpha,\omega-dicarboxílico alifático saturados y un diol.
Como ejemplos de polímeros de injerto preparados a base de un polímero de butadieno, se pueden mencionar los polímeros de injerto obtenidos por polimerización de metacrilato de metilo en presencia de polibutadieno o en presencia de un copolímero de butadieno y estireno, y polímeros de injerto obtenidos polimerizando estireno y acetonitrilo en presencia de polibutadieno.
Las sustancias A son telómeros que tienen un número medio de grados de telomerización menor que o igual a 8,0 y obtenidas por reacción de (co)telomerización de uno o más monómeros correspondientes a la fórmula I y uno o más telógenos.
La expresión "número medio de grados de telomerización" de los telómeros obtenidos por reacción de (co)telomerización de uno o más monómeros (en lo sucesivo denominados M_{1}.....M_{n}) y uno o más telógenos se pretende que signifique la proporción entre el número de moléculas de monómeros que forman los telómeros y el número de moléculas de telómeros.
DP_{n} = n(M_{1}) + n(M_{2}) + ...... + n(M_{n})
en donde n(M_{n}) representa la proporción entre el número de moléculas del monómero M_{n} que forman los telómeros y el número de moléculas de telómero.
Preferiblemente, las sustancias A tienen un número medio de grados de telomerización menor que o igual a 5,0 y, con preferencia particular, las sustancias A tienen un número medio de grados de telomerización menor que o igual a 3,0.
Adicionalmente se prefiere que las sustancias A tengan un número medio de grados de telomerización mayor que o igual a 1,2 y, con preferencia particular, las sustancias A tienen un número medio de grados de telomerización mayor que o igual a 1,3.
Las sustancias A usualmente ejercen un efecto plastificante sobre los polímeros de la composición.
El peso de la(s) sustancia(s) A con relación al peso de la composición de acuerdo con la invención es preferiblemente mayor que 20%; con particular preferencia, es mayor que 30%, y con muy particular preferencia, es mayor que 35%.
Las reacciones de (co)telomerización que conducen a las sustancias A que se obtienen se realizan con el empleo de uno o más monómeros correspondientes a la fórmula I.
Preferiblemente, los monómeros correspondientes a la fórmula I satisfacen al menos una de las siguientes condiciones:
- la suma de los subíndices m es de 0 a 2.
- la suma de los subíndices n es 1,
- cuando n = 0, R' representa un átomo de hidrógeno,
- cuando n = 1, los radicales R' independientemente entre sí son una cadena alquilo o alquenilo lineal o ramificada que contiene 1 a 20 átomos de carbono la cual está opcionalmente sustituida con uno o más átomos de halógeno o con grupos -OH, -COOH, -NH_{2}, -CONH_{2} o N=C=O.
Como ejemplos de dichos monómeros, se pueden mencionar:
-
monómeros correspondientes a la fórmula I que satisfacen las cuatro condiciones que se expusieron anteriormente.
-
monómeros para los cuales la suma de los subíndices m es mayor que 2, tales como trans-2-metil-2-pentenoatos de alquilo, trans-2-hexenoatos de alquilo, trans-3-hexenoatos de alquilo, 5-hexenoatos de alquilo, 2,2-dimetil-4-pentenoatos de alquilo y 6-heptenoatos de alquilo;
-
monómeros para los cuales la suma de los índices n es mayor que 1, tales como maleatos de dialquilo, fumaratos de dialquilo, itaconatos de dialquilo, citraconatos de dialquilo y cis y trans-aconitratos de trialquilo;
-
monómeros en los cuales al menos un R' para el cual n = 0 representa un átomo de halógeno o un grupo fenilo, tal como cloroacrilatos de alquilo, bromoacrilatos de alquilo, fluoroacrilatos de alquilo y cinamatos de alquilo;
\newpage
-
monómeros en los cuales un R' para el cual n = 1 representa un átomo de hidrógeno o un átomo de metal alcalino, tal como ácido acrílico, acrilato de sodio, acrilato de potasio, ácido metacrílico, metacrilato de sodio, metacrilato de potasio y ácido maleico.
Con preferencia particular, los monómeros correspondientes a la fórmula I satisfacen las cuatro condiciones expuestas anteriormente.
Como ejemplos de dichos monómeros, se pueden mencionar acrilatos de alquilo C_{1}-C_{20}, metacrilatos de alquilo C_{1}-C_{20}, vinil-acetatos de alquilo C_{1}-C_{20}, crotonatos de alquilo C_{1}-C_{20}, etacrilatos de alquilo C_{1}-C_{20}, tiglatos de alquilo C_{1}-C_{20}, 3,3-dimetilacrilatos de alquilo C_{1}-C_{20}, trans-2-pentenoatos de alquilo C_{1}-C_{20} y 4-pentenoatos de alquilo
C_{1}-C_{20}.
Con preferencia muy particular, los monómeros correspondientes a la fórmula I se seleccionan de acrilatos de alquilo C_{1}-C_{20} y de metacrilatos de alquilo C_{1}-C_{20}.
Como ejemplos de acrilatos o metacrilatos de alquilo C_{1}-C_{20}, se pueden mencionar acrilatos o metacrilatos de metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-butilo, isobutilo, terc.butilo, n-pentilo, isopentilo, neopentilo, n-hexilo, isohexilo, n-octilo, 2-etilhexilo, isodecilo e isotridecilo.
Los monómeros más preferidos correspondientes a la fórmula I son acrilatos de alquilo C_{1}-C_{8} o metacrilatos de alquilo C_{1}-C_{8}, con la condición de que éste sea empleado en presencia de uno o más acrilatos de alquilo C_{1}-C_{8}.
Algunos o todos de cada uno de los monómeros pueden introducirse en el medio de reacción antes de iniciar la reacción o durante el transcurso de la misma.
Cuando los monómeros son acrilatos de alquilo, todos ellos se introducen usualmente en el medio de reacción antes de que comience la reacción.
Las reacciones de (co)telomerización que conducen a las sustancias A que se obtienen, se llevan a cabo con la implicación de uno o más telógenos.
Como ejemplos de telógenos, se pueden mencionar:
-
mercaptanos de fórmula R''SH en la cual R'' es un grupo hidrocarbonado opcionalmente sustituido con uno o más átomos de halógeno o con grupos -OH, -COOH, -NH_{2}, -CONH_{2} o -N=CO=O
-
sustancias cloradas tales como tetracloruro de carbono, cloroformo o tricloroacetato de etilo
-
alcoholes de bajo peso molecular, tales como isopropanol.
Preferiblemente, los telógenos son mercaptanos de fórmula R''SH en la cual R'' es un grupo hidrocarbonado opcionalmente sustituido con uno o más átomos de halógeno o con grupos -OH, -COOH, -NH_{2}, -CONH_{2} o -N=C=O.
Como ejemplos de tales mercaptanos, se pueden mencionar 2-mercaptoetanol, 1-butanotiol, n-dodecil mercaptano y ácido mercaptoacético.
Se prefiere de manera particular, los telógenos 2-mercaptoetanol y 1-butanotiol.
La cantidad de telógeno(s) está usualmente entre 0,02 y 20 moles por mol de monómero(s). Está más frecuentemente entre 0,1 y 1 mol por mol de monómero(s).
Algunos o todos de cada uno de los telógenos pueden introducirse en el medio de reacción antes de que comience la reacción o durante el transcurso de la misma. Usualmente, todos los telógenos se introducen en el medio de reacción antes de que comience la reacción.
La reacción de telomerización se inicia usualmente de manera convencional por uno o más iniciadores. Estos son peróxidos orgánicos e inorgánicos o compuestos diazoicos (en el caso de reacción de simple telomerización por radicales) o si no, cuando el telógeno es una sustancia clorada, cationes metálicos reductores capaces de formar un complejo con el cloro (en el caso de la reacción de telomerización por radicales mediante catálisis redox).
Como ejemplos de peróxidos orgánicos, se pueden mencionar peróxido de acetilciclohexanosulfonilo, perpivalato de terc.amilo, peróxido de dilaurilo, peróxido de dibenzoilo, peroxidicarbonato de diisopropilo, perneodecanoato de terc.butilo, perbenzoato de terc.butilo, hidroperóxido de cumeno e hidroperóxido de terc.butilo.
Como ejemplos de peróxidos inorgánicos, se pueden mencionar peróxido de hidrógeno y persulfato de amonio.
Como ejemplos de compuestos diazoicos, se pueden mencionar azobisisobutironitrilo y azobis-2,4-dimetilvaleronitrilo.
Como ejemplos de cationes metálicos reductores capaces de formar un complejo con el cloro, se pueden mencionar cobre cuproso y hierro ferroso, en la forma de cloruro o de sulfato.
La cantidad de iniciador(es) está usualmente entre 1 y 100 mmoles por mol de monómeros. Está frecuentemente entre 2 y 50 mmoles por mol de monómeros.
Algunos o todos de cada uno de los iniciadores pueden introducirse en el medio de reacción antes de que comience la reacción o durante el transcurso de la misma. Usualmente, todos los iniciadores se introducen en el medio de reacción antes de que comience la reacción.
El medio de reacción puede comprender adicionalmente agentes reductores tales como ácido ascórbico o sulfoxilato de formaldehído sódico y agentes solubilizantes para las sales de cationes metálicos reductores, tales como acetonitrilo.
La temperatura de la reacción de telomerización depende principalmente de la naturaleza de los iniciadores; también depende, entre otras cosas, de la naturaleza de los monómeros y de los telógenos. La temperatura de reacción está usualmente entre 0ºC y 200ºC. En el caso de la reacción de telomerización por radicales sencillos, está más frecuentemente entre 30ºC y 130ºC, y en el caso de la reacción de telomerización por radicales mediante catálisis redox está más frecuentemente entre 80ºC y 180ºC. Como ejemplos, 60ºC es una temperatura de trabajo particularmente adecuada para la reacción de telomerización de acrilato de n-butilo en presencia de azobisisobutironitrilo (como iniciador) y 2-mercaptoetanol (como telógeno); 135ºC es una temperatura de trabajo particularmente adecuada para la reacción de telomerización de acrilato de n-butilo en presencia de cloruro cuproso (como iniciador) y tetracloruro de carbono (como telógeno).
La reacción de telomerización usualmente transcurre convencionalmente de acuerdo con un mecanismo por radicales que incluye una etapa de iniciación, una etapa de propagación, una etapa de transferencia y una etapa de terminación. En el caso de la reacción de telomerización por catálisis redox, el ion metálico, cuando se oxida y compleja durante la etapa de iniciación, se regenera durante la etapa de terminación.
Las sustancias B son diésteres de ácidos ftálico, tereftálico e isoftálico, triésteres de ácido trimelítico, diésteres de ácidos \alpha,\omega-dicarboxílico alifáticos saturados, triésteres de ácido cítrico acetilados o no acetilados, triésteres de ácido fosfórico, y dibenzoatos de alquilenglicol y ésteres alquilsulfónicos de fenol.
Como ejemplos de ésteres de ácidos ftálico, tereftálico e isoftálico se pueden mencionar ftalato de di-n-butilo, ftalato de di-n-hexilo, ftalato de diisoheptilo, ftalato de di-n-octilo, ftalato de di-2-etilhexilo, tereftalato de di-2-etilhexilo, isoftalato de di-2-etilhexilo, ftalato de diisononilo, ftalato de diisodecilo, ftalato de diisotridecilo, y ftalato de n-butilo y bencilo.
Como ejemplo de triésteres de ácido trimelítico, se pueden mencionar el trimelitato de tri-2-etilhexilo.
Preferiblemente, las sustancias B se seleccionan de diésteres de ácidos \alpha,\omega-dicarboxílicos alifáticos saturados, triésteres de ácido cítrico acetilados o no acetilados, triésteres de ácido fosfórico, y de dibenzoatos de alquilen glicol y ésteres alquilsulfónicos de fenol.
Como ejemplos de triésteres de ácido cítrico acetilados o no acetilados, se pueden mencionar el tri-citrato de tri-n-butilo y el citrato de tri-n-butilo acetilado.
Como ejemplos de triésteres de ácido fosfórico, se pueden mencionar el fosfato de tri-2-etilhexilo y el fosfato de tricresilo.
Como ejemplos de dibenzoatos de alquilenglicol, se pueden mencionar el dibenzoato de dipropilenglicol.
Como ejemplos de éster alquilsulfónico de fenol, se puede mencionar los ésteres alquilsulfónicos de fenol
MESAMOLL®.
De manera particular se prefiere que, las sustancias B se seleccionen de diésteres de ácidos \alpha,\omega-dicarboxílicos alifáticos saturados.
Como ejemplos de diésteres de ácidos \alpha,\omega-dicarboxílicos alifáticos saturados, se pueden mencionar sebacato de di-n-butilo, sebacato de di-2-etilhexilo, sebacato de dibencilo, adipato de di-2-etilhexilo, 2-etilhexiladipato de bencilo y azelato de di-2-etilhexilo.
Las sustancias B usualmente tienen un efecto plastificante sobre los polímeros de la composición.
El peso de la(s) sustancia(s) B con relación al peso de la composición de acuerdo con la invención es preferiblemente menor que 20%; con particular preferencia es menor que 10%; con muy particular preferencia, es menor que 5%. Las composiciones que se prefieren mayormente son las que no contienen sustancias B excepto posiblemente en cantidades trazas.
Las composiciones de acuerdo con la invención, en particular las composiciones de acuerdo con la invención que comprenden al menos un polímero de cloruro de vinilo, pueden comprender adicionalmente lo siguiente: cargas tales como carbonato de calcio precipitado o natural, dolomita, sílice; estabilizadores térmicos tales como sales orgánicas de estaño, de bario y zinc, de calcio y zinc, y de plomo; pigmentos tales como dióxido de titanio o negro de carbono; lubricantes internos tales como ácido esteárico; lubricantes externos, tales como parafinas; diluyentes tales como dodecilbenceno o queroseno; reguladores de viscosidad tales como condensados de óxido de etileno con ácido graso; agentes de expansión tales como azodicarbonamida; aceleradores de la descomposición del agente de expansión tales como óxido de zinc; retardadores de llama; fungicidas; bactericidas; y modificadores del olor.
Las composiciones de acuerdo con la invención pueden prepararse convencionalmente por cualquier técnica conocida de mezclamiento o de preparación de composiciones.
Un objeto adicional de la presente invención es el uso de composiciones que no tienen las desventajas de las composiciones de la técnica anterior para la fabricación de artículos o partes de artículos (compactos o celulares) los cuales asimismo ya no tienen las desventajas de los artículos o partes de artículos de la técnica anterior.
Por consiguiente la invención proporciona el uso de composiciones de acuerdo con la invención, como se definieron anteriormente, para fabricar artículos o partes de artículos.
Las composiciones de acuerdo con la invención usualmente se usan convencionalmente, empleando las técnicas de implementación conocidas.
Como ejemplos de técnicas de implementación, pueden mencionarse el calandrado (para fabricar, en particular; películas, láminas y placas), extrusión (para fabricar, en particular, tubos y perfiles), inyección (para fabricar, en particular, juntas y piezas), revestimientos (para fabricar en particular, capas compactas y capas celulares), pulverización con pistola pulverizadora (para fabricar, en particular, masillas), inmersión (para fabricar, en particular, guantes) y moldeo (para fabricar diversos objetos).
Las técnicas de calandrado, extrusión e inyección están particularmente bien adaptadas para la implementación de composiciones de acuerdo con la invención en las cuales al menos 80% en peso de los polímeros son polímeros de cloruro de vinilo que contienen al menos 80% en peso de unidades de -(CH_{2}-CHCl-)-, habiendo sido obtenidos estos polímeros por un proceso de polimerización en masa o en suspensión. Dichas composiciones usualmente forman mezclas de compuestos o mezclas plastificadas del tipo de "mezcla seca".
Las técnicas de revestimiento, pulverización con pistola pulverizadora, inmersión y moldeo están particularmente bien adaptadas para la implementación de composiciones de acuerdo con la invención en las cuales al menos 80% en peso de los polímeros son polímeros de cloruro de vinilo que contienen al menos 80% en peso de unidades de -(-CH_{2}-CHCl-)-, habiendo sido obtenidos estos polímeros preferiblemente por un proceso de polimerización en emulsión o en microsuspensión. Dichas composiciones usualmente forman plastisoles.
Un objeto final de la presente invención comprende artículos o partes de artículos (compactos o celulares) fabricados a partir de las composiciones, no teniendo dichos artículos o partes de artículos mencionados las desventajas de la técnica anterior, pero retienen sus ventajas.
Por consiguiente la invención proporciona artículos o partes de artículos fabricados usando las composiciones de acuerdo con la invención como se definieron anteriormente.
Como ejemplos de dichos artículos o partes de artículos, se pueden mencionar:
-
capas, películas, láminas y placas compactas y flexibles
-
tubos y conductos flexibles, vainas o fundas para cables
-
materiales selladores, juntas, sustitutos del corcho para tapones, masillas anti-corrosión y masillas anti-picadura por piedras
-
capas y espumas celulares
-
tintas
-
adhesivos
-
piezas flexibles, objetos o partes de objetos: guantes, muñecas, pelotas, etc.
Las composiciones de acuerdo con la invención, especialmente las composiciones de acuerdo con la invención que incluyen al menos un polímero de cloruro de vinilo, tienen una multiplicidad de ventajas. Aunque las composiciones de acuerdo con la invención incluyen un nivel muy alto de sustancias A, estas sustancias físicamente tienen una estabilidad muy alta; no son objeto de problemas de incompatibilidad entre sus diversos ingredientes, ni de defectos de homogeneidad que podrían resultar de los mismos. Además, las composiciones de acuerdo con la invención incluyen sustancias A que tienen acreditado un estatus toxicológico favorable. Finalmente, las composiciones de acuerdo con la invención incluyen al menos un polímero de cloruro de vinilo obtenido por medio del proceso de polimerización en emulsión o por medio del proceso de polimerización en microsuspensión forman composiciones de plastisoles que tienen una baja viscosidad; además, estas composiciones son muy fáciles de desairear.
Los artículos o partes de artículos de acuerdo con la invención, en particular los fabricados a partir de composiciones que incluyen al menos un polímero de cloruro de vinilo, también tienen una multiplicidad de ventajas. Tienen un alto nivel de flexibilidad; la mayor cantidad de dichas composiciones de acuerdo con la invención incluye un alto nivel de sustancias A, son los más flexibles de estos artículos. Además, los artículos o partes de artículos de acuerdo con la invención, igualmente los fabricados a partir de composiciones que incluyen un nivel muy alto de sustancias A, tienen un escaso nivel de emisiones y muy alta resistencia a la migración (no son objeto de problemas de exudación). Además, cuando los artículos o partes de artículos de acuerdo con la invención (que incluyen los que tienen un nivel muy alto de sustancias A) se ponen en contacto con un líquido tal como agua, leche, sangre, n-hexano o aceite, solamente una muy pequeña cantidad de material es extraída de ellos por medio del líquido e, inversamente, estos artículos o partes de artículos permiten muy poca penetración del líquido en ellos, dándoles así tanto una excelente resistencia a la extracción y una excelente resistencia a la tinción.
Los ejemplos que siguen están destinados a ilustrar la invención aunque sin limitar su alcance.
Ejemplo 1 Preparación y caracterización de las sustancias A Preparación de las sustancias A
Se introdujo acrilato de n-butilo y luego el telógeno a temperatura ambiente en las cantidades indicadas en la Tabla 1 que figura más adelante, en un reactor abierto de 300 ml equipado con una camisa conectada a un baño termostatizado.
El contenido del reactor se colocó bajo agitación y se llevó a 60ºC. Cuando el contenido del reactor hubo alcanzado 60ºC, se burbujeó nitrógeno a su través (a fin de expulsar el oxígeno).
Una hora después de que comenzó el burbujeo del nitrógeno, se introdujo una primera cantidad de 0,08 g de azobisisobutironitrilo, AIBN. El tiempo correspondiente a la introducción de esta primera cantidad se denominó t_{0}.
Cuando, además del acrilato de n-butilo, se empleó un metacrilato de alquilo (en el caso de la preparación de los telómeros identificados como A.4, A.5 y A.6 en la Tabla 1), este metacrilato se introdujo gota a gota desde t_{0} a t_{0} + 3 horas.
A t_{0} + 30 minutos, se introdujeron en el reactor 0,08 g de AIBN adicionales, y otra vez a t_{0} + 1 hora, a t_{0} + 1 hora 30 minutos, etc., y así sucesivamente hasta t_{0} + 3 horas 30 minutos, tiempo en el cual se llevó a cabo la octava y última introducción.
A t_{0} + 4 horas, se detuvo el burbujeo de nitrógeno, se enfrió el reactor y se detuvo la agitación.
La cantidad de monómero(s) residuale(s) se midió convencionalmente por cromatografía de gases. Usualmente fue menor que 2% y más frecuentemente menor que 1% en peso de los monómeros introducidos.
La Tabla 1, contiene los elementos específicos de las recetas para preparar seis telómeros identificados como A.1 a A.6, preparados de acuerdo con el procedimiento general descrito anteriormente.
Determinación del número medio de grados de telomerización
Los valores n(M_{i}) asociados con cada uno de los monómeros M_{i} empleados en la reacción de telomerización se determinaron convencionalmente por resonancia magnética nuclear de protones. El número medio de grados de telomerización, DP_{n}, se obtuvo sumando los valores n(M_{i}).
Los valores de DP_{n} de los telómeros preparados en este ejemplo están también contenidos en la Tabla 1.
TABLA 1
Condiciones de operación y caracterización de los telómeros
Sustancias A (telómeros que tienen un DP_{n} menor que o igual a 8,0)
Identificador Cantidad(es) de monómero(s) empleada(s) Telógeno (cantidad empleada) DP_{n}
A.1 Acrilato de n-butilo (50,0 g) 2-mercaptanol (15,2 g) 2,6
A.2 Acrilato de n-butilo (50,0 g) 2-mercaptoetanol (22,9 g) 1,5
A.3 Acrilato de n-butilo (50,0 g) 1-butanotiol (17,6 g) 2,3
A.4 Acrilato de n-butilo (30,0 g) + metacrilato 2-mercaptoetanol (16,9 g) 1,8
de metilo (20,0 g)
A.5 Acrilato de n-butilo (30,0 g) + metacrilato 2-mercaptoetanol (14,6 g) 2,3
de n-butilo (20,0 g)
A.6 Acrilato de n-butilo (30,0 g) + metacrilato 1-butanotiol (16,9 g) 2,0
de n-butilo (20,0 g)
(Telómeros que tienen un DP_{n} mayor que 8,0)
C.1 Acrilato de n-butilo (10,0 g) Isopropanol (47,7 g) >10
C.2 Acrilato de n-butilo (10,0 g) Isopropanol (95,4 g) 9,0
Ejemplo 2
(Ejemplo comparativo)
Preparación y determinación del número medio de grados de telomerización de telómeros diferentes a los de las sustancias A
Los telómeros identificados como C.1 y C.2 en la Tabla 1 son telómeros que tienen un número medio de grados de telomerización mayor que 8,0. Los telómeros C.1 y C.2 se prepararon como en el ejemplo 1 excepto que la cantidad de AIBN introducida cada media hora desde t_{0} a t_{0} + 3 horas 30 minutos fue 0,016 g (en vez de 0,08 g). El método usado para determinar el DP_{n} de estos telómeros fue el mismo que en el Ejemplo 1.
Ejemplo 3 Composición y placas de acuerdo con la invención Temperatura de disolución T_{d}
Se introdujeron 48 g de sustancias A en un vaso de precipitados en el cual había sumergido un termómetro de precisión. Se comenzó a agitar y luego se introdujeron en este vaso de precipitados 2 g del polímero de cloruro de vinilo SOLVIN® 271PC. Con agitación continua, la mezcla se calentó a aproximadamente 3ºC/min. Cuando subió la temperatura, la mezcla gradualmente se volvió transparente y los contornos de los granos del polímero SOLVIN® 271PC desaparecieron progresivamente. A una temperatura dada, desaparecieron completamente. Esta temperatura fue tomada como T_{d}.
Los resultados de las mediciones de la temperatura de disolución T_{d} se recogen en la Tabla 2.
Cuanto mayor es la temperatura de disolución T_{d} más baja mayor es la compatibilidad entre la sustancia A y el polímero de cloruro de vinilo de la composición.
Premezclamiento
Se cargó un recipiente con 100 g del polímero SOLVIN® 271PC (polímero de cloruro de vinilo obtenido por polimerización en suspensión), 56 g de sustancias A, 7 g de aceite de soja epoxidizado, 0,2 g del estabilizador térmico STAVINOR® CA31 y 0,4 g del estabilizador térmico STAVINOR® ZNE. Estos ingredientes se premezclaron manualmente durante aproximadamente 1 minuto usando un agitador de vidrio.
Amasadura
Después del premezclamiento, el contenido del recipiente se vertió sobre los dos rodillos de calentamiento, espaciados 0,3 mm, de un dispositivo amasador de dos rodillos COLLIN®, después de que los rodillos se habían estabilizado a una temperatura de 150ºC. El material que salió entre los dos rodillos se recogió en un depósito metálico colocado debajo de ellos y se vertió de nuevo entre los dos rodillos. Este procedimiento continuó hasta que el material formó una hoja delgada (esto es, el material permaneció pegado a uno de los rodillos). En este momento, el espaciado entre los rodillos se aumentó a 1,0 mm y la operación de amasadura continuó durante exactamente 5 minutos. Durante este período, una parte de la hoja, alternativamente la parte del lado derecho y la parte del lado izquierdo, se cortaron cada aproximadamente 20 segundos y la parte de la hoja así desprendida se reemplazó entre los rodillos de calentamiento para ser reamasadas. Después de que hubieron transcurrido 5 minutos, el espaciamiento entre los rodillos se aumentó a 1,5 mm. La hoja se retiró del amasador e inmediatamente se colocó sobre una superficie firme fría.
Prensado
Las hojas así formadas se prensaron usando una prensa LAFARGE® para dar placas con un espesor de 4 mm y un área superficial de 20 x 11,5 mm^{2}. Las condiciones de prensado fueron como sigue: la temperatura de prensado fue 160ºC; la presión de prensado fue 50 bares, el tiempo de prensado fue 1 minuto.
Ensayo de extracción
Se pesó con precisión una placa fabricada como la descrita anteriormente. Los resultados de esta medición se tomaron como m_{0}. La placa se sumergió en una caja para píldoras que contenía 10 ml de n-hexano. La caja para píldoras se cerró herméticamente y luego se colocó en un horno calentado a 40ºC. Después de 24 horas, la caja para píldoras se retiró del horno, se abrió y se retiró la placa humedecida con n-hexano. La superficie de la placa humedecida se frotó suavemente y la placa se pesó de nuevo. El resultado de esta medición se tomó como m_{1}. La placa se reemplazó en un horno calentado a 70ºC. Cuatro horas después, la placa se pesó de nuevo. Los resultados de esta medición se tomaron como m_{2}. La cantidad E_{02}=(m_{0}-m_{2})/m_{0} representa la fracción en peso de material extraído de la placa durante el ensayo de extracción. Además, la cantidad E_{12}=(m_{1}-m_{2})/m_{0} representa la fracción en peso de n-hexano absorbido a través de la placa durante el ensayo de extracción.
Los resultados de los ensayos de extracción están resumidos en la Tabla 2. Las sustancias A presentes en las composiciones fueron las del Ejemplo 1.
Ejemplo 4
(Ejemplo comparativo)
Se repitió el ejemplo 2 excepto que la sustancia A fue reemplazada peso por peso por el telómero C.1 o C.2 del ejemplo 2, o si no por otro ftalato de di-2-etilhexilo o adipato de di-2-etilhexilo.
Los resultados de las mediciones de la temperatura de disolución T_{d} y de los ensayos de extracción se resumen en la Tabla 2.
TABLA 2
Resultados de las evaluaciones de las composiciones y de las placas preparadas a partir de estas composiciones
Naturaleza de la composición Td(ºC) E_{02} E_{12}
Composiciones de conformidad con la invención
\hskip0.5cm Composición que comprende el telómero A.1 147 0,061 0,040
\hskip0.5cm Composición que comprende el telómero A.2 143 n.d. n.d.
\hskip0.5cm Composición que comprende el telómero A.3 135 n.d. n.d.
\hskip0.5cm Composición que comprende el telómero A.4 145 n.d. n.d
\hskip0.5cm Composición que comprende el telómero A.5 140 0,054 0,040
\hskip0.5cm Composición que comprende el telómero A.6 140 n.d. n.d
\hskip0.5cm Naturaleza de la composición n.d n.d n.d.
TABLA 2 (continuación)
Naturaleza de la composición Td(ºC) E_{02} E_{12}
Ejemplos comparativos
\hskip0.5cm Composición que comprende el telómero C.1 >190 n.d. n.d.
\hskip0.5cm Composición que comprende el telómero C.2 165 n.d. n.d.
\hskip0.5cm Composición que comprende ftalato de di-2-etilhexilo (DOP) 135 0,191 0,104
\hskip0.5cm Composición que comprende adipato de di-2-etilhexilo (DOA) 150 n.d. n.d.
n.d. - no determinado
Las composiciones que comprenden los telómeros A.1 a A.6 tienen una temperatura de disolución inferior a la de las composiciones que comprenden los telómeros C.1 y C.2, lo cual muestra que los telómeros A.1 a A.6 tienen mejor compatibilidad con los polímeros de cloruro de vinilo que la de los telómeros C.1 y C.2.
Además, las composiciones que comprenden los telómeros A.1 a A.6 tienen una temperatura de disolución que varía de 135ºC a 147ºC, el cual es un intervalo de temperatura de disolución similar al de las composiciones que comprenden ésteres de bajo peso molecular (de 135ºC a 150ºC), estando acreditado que dichos ésteres de bajo peso molecular que son considerados tienen muy buena compatibilidad con los polímeros de cloruro de vinilo.
Las placas fabricadas a partir de composiciones que comprenden los telómeros A.1 a A.6 tienen resistencia a la extracción y resistencia a la absorción marcadamente superiores que las placas fabricadas a partir de las composiciones que comprenden ftalato de di-2-etilhexilo o adipato de di-2-etilhexilo.
Ejemplo 5 Composiciones de plastisol de acuerdo con la invención Mezclamiento
Se introdujeron 66 g de sustancia A identificada como A.1 o A.5 y 2 g del estabilizador térmico IRGASTAB® BZ505, en un mezclador rápido DISPERMAT® equipado con una camisa conectada a un baño termostatizado. La mezcla se agitó a 500 rpm durante 20 segundos usando un agitador helicoidal. Con agitación continua, se introdujeron lentamente en el mezclador 100 g de un polímero de cloruro de vinilo obtenido por el proceso de polimerización en emulsión, SOLVIN® 373MH. Se continuó el mezclamiento a 500 rpm hasta que la composición adquirió la consistencia homogénea de una pasta (fase de "masilla"). Se usó una espátula para raspar las paredes del mezclador y el agitador, las cuales comúnmente se recubrieron por una capa pegajosa del polímero de cloruro de vinilo (que había escapado de la mezcla), y esta capa pegajosa se introdujo de nuevo en el centro de la composición de plastisol (etapa de "desincrustación"). La composición se agitó entonces a 200 rpm durante 5 minutos.
Desaireación
La composición de plastisol se colocó a vacío en un recipiente apropiado. La composición de plastisol se hinchó. A intervalos regulares de tiempo, se retiró el vacío a fin de evitar que la composición de plastisol rebosara del recipiente. A un tiempo dado, la composición de plastisol cayó de nuevo. Cuando se alcanzó este tiempo, continuó la aplicación de vacío por 10 minutos. El recipiente que retuvo la composición de plastisol desaireada se cerró entonces herméticamente con una tapadera, y este recipiente se colocó entonces en un baño termostatizado a 23ºC.
Ensayo del comportamiento en la desaireación
Se colocaron 10 ml de la composición de plastisol no desaireada, en una probeta graduada de 100 ml. El volumen ocupado por la composición de plastisol se tomó como V_{0}. La probeta graduada se colocó bajo vacío. La composición de plastisol se hinchó para ocupar un volumen máximo (V_{f}). La composición de plastisol cayó de nuevo. La velocidad máxima de expansión de la composición (\DeltaV_{max}) de plastisol se calculó por la siguiente relación:
\Delta V_{max} = 100-(V_{f}-V_{0})/V_{0} \ (en %).
Cuanto mayor es el valor de \DeltaV_{max} más difícil es desairear la composición de plastisol.
Mediciones de viscosidad
La viscosidad de la composición de plastisol desaireada se midió a varios regímenes de cizallamiento (D) después que había sido mantenida durante 1 hora en un baño termostatizado a 23ºC. Las mediciones se condujeron convencionalmente usando un viscosímetro rotacional ROTOVISCO® RV20. Los parámetros \eta_{1.4}, \eta_{12} y \eta_{36} designan respectivamente, las mediciones de viscosidad a D = 1,4, 12 y 36 s^{-1}.
Los resultados de las evaluaciones de las composiciones de plastisol se recogen en la Tabla 3.
Ejemplo 6
(Ejemplo comparativo)
Se repitió el procedimiento del Ejemplo 5 excepto que la sustancia A se reemplazó peso por peso por ftalato de di-2-etilhexilo.
Los resultados de las evaluaciones de esta composición de plastisol se recogen igualmente en la Tabla 3.
TABLA 3
Resultados de las evaluaciones de las composiciones de plastisol
Naturaleza de las composiciones de plastisol \DeltaV_{max} \eta_{1.4} \eta_{12} \eta_{36}
(%) (Pa.s) (Pa.s) (Pa.s)
Composiciones de plastisol de acuerdo con la invención
Composición que comprende el telómero A.1 650 7 5 4
Composición que comprende el telómero A.5 580 7 6 5
Ejemplo comparativo
Composición de plastisol que comprende ftalato de di-2-etilhexilo 950 7 6 5
Las composiciones de plastisol que comprenden los telómeros A.1 y A.5 se desairean mucho más fácilmente que la composición de plastisol que comprende ftalato de di-2-etilhexilo. Además, las composiciones de plastisol que comprenden los telómeros A.1 y A.5 son al menos tan fluidas como la composición de plastisol que comprende ftalato de di-2-etilhexilo.

Claims (13)

1. Composición que comprende uno o más polímeros y una o más sustancias seleccionadas de sustancias A y de sustancias B, siendo, por un lado, el peso de la(s) sustancia(s) A más el peso de la(s) sustancia(s) B juntas con relación al peso de la composición mayor que 20% y siendo, por otro lado, el peso de la(s) sustancia(s) A con relación al peso de sustancias A más las sustancias B juntas mayor que 20%, siendo la sustancia A telómeros que tienen un número medio de grados de telomerización menor que o igual a 8,0 y obtenidas por la reacción de (co)telomerización de uno o más telógenos y uno o más monómeros correspondientes a la fórmula I:
1
en la cual R_{1}, R_{2}, R_{3} y R_{4} que son idénticos o diferentes, representan grupos
2
los subíndices m independientemente entre sí son números enteros de 0 a 20,
los subíndices n independientemente entre sí son 0 ó 1,
la suma de los subíndices n es de1 a 3,
cuando n = 0, los radicales R' independientemente entre sí son un átomo de hidrógeno, un átomo de halógeno o un grupo fenilo,
cuando n = 1, los radicales R' independientemente entre sí son alternativamente átomos de hidrógeno o átomos de metales alcalinos, grupos amonio, átomos de halógeno, o si no grupos hidrocarbonados, estando estos últimos opcionalmente sustituidos con uno o más átomos de halógeno o grupos -OH, -COOH, -NH_{2}, -CONH_{2} o -N=C=O, siendo las sustancias B diésteres de ácidos ftálico, tereftálico e isoftálico, triésteres de ácido trimelítico, diésteres de ácidos \alpha,\omega-dicarboxílicos alifáticos saturados, triésteres de ácido cítrico acetilados o no acetilados, triésteres de ácido fosfórico, y dibenzoatos de alquilenglicol y ésteres alquilsulfónicos de fenol.
2. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque al menos 80% en peso de los polímeros son polímeros de vinilo halogenados.
3. Composición de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque los polímeros de vinilo halogenados son polímeros de cloruro de vinilo que contienen al menos 80% en peso de unidades de -(-CH_{2}-CHCl-)-.
4. Composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque las sustancias A tienen un número medio de grados de telomerización menor que o igual a 5,0.
5. Composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque las sustancias A tienen un número medio de grados de telomerización mayor que o igual a 1,2.
6. Composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el peso de sustancias A con relación al peso de la composición es mayor que 20%.
7. Composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque los monómeros correspondientes a la fórmula I satisfacen al menos alguna de las condiciones siguientes:
- la suma de los subíndices m es de 0 a 2,
- la suma de los subíndices n es 1,
- cuando n = 0, R' representa un átomo de hidrógeno,
- cuando n = 1, los radicales R' independientemente entre sí son cadenas de alquilo o alquenilo lineales o ramificadas que contienen 1 a 20 átomos de carbono los cuales están opcionalmente sustituidas con uno o más átomos de halógeno o grupos -OH, -COOH, -NH_{2}, -CONH_{2} o -N=C=O.
8. Composiciones de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque los monómeros correspondientes a la fórmula I se seleccionan de acrilatos de alquilo C_{1}-C_{20} y de metacrilatos de alquilo C_{1}-C_{20}.
9. Composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque las sustancias B se seleccionan de diésteres de ácidos \alpha,\omega-dicarboxílicos alifáticos saturados, triésteres de ácido cítrico acetilados o no acetilados, triésteres de ácido fosfórico, y de dibenzoatos de alquilenglicol y ésteres alquilsulfónicos de fenol.
10. Composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el peso de la(s) sustancia(s) B con relación al peso de la composición es menor que 20%.
11. Artículos o partes de artículos caracterizados porque se fabrican usando las composiciones de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
12. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque no contiene sustancia B, excepto posiblemente cantidades trazas.
13. Composición de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada porque no contiene sustancia B.
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