ES2591007T3 - Polímero y composiciones del mismo - Google Patents

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Abstract

Un polímero que comprende al menos 2 a 200 o 5 a 150 o 10 a 100 o 15 a 50 unidades de repetición, en el que las unidades de repetición se seleccionan del grupo de las estructuras (a), (b), (c) y (d) que comprenden: (a) una unidad de repetición representada por: **Fórmula** (b) una unidad de repetición representada por:**Fórmula** (c) una unidad de repetición representada por:**Fórmula** y (d) una unidad de repetición representada por:**Fórmula** en las que E1 es una unidad de repetición derivada de un monómero monovinílico con uno o más grupos ácido carboxílico separados por 2 a 5 o 2 a 3 átomos de carbono; E2 es una unidad de repetición derivada de una o dos unidades de repetición de monómero monovinílico que tiene uno o más grupos ácido carboxílico, en el que los grupos ácido carboxílico están separados por 2 a 5 o 2 a 3 átomos de carbono; u es mayor de 0; x es 0 a 50 o 0 a 40 o 3 a 30 o 5 a 25; y es 1 a 50 o 2 a 35 o 2 a 20 o 2 a 15 o 3 a 15; z es 1 a 100 o 3 a 75 o 5 a 50 o 7 a 30; Q es o bien**Fórmula** Hy es un grupo hidrocarbileno lineal o ramificado que contiene de 1 a 10 o 1 a 5 o 1 a 3 o 2 a 3 átomos de carbono; cada R1 es un grupo hidrocarbilo, generalmente un grupo hidrocarbilo C1-100, C1-30 o C6-24 o un grupo hidrocarbilo C7-18; cada R2 es -CH3, -CH2CH3 o un grupo aromático o un grupo aromático sustituido; cada R3 es un grupo hidrocarbilo, generalmente un grupo hidrocarbilo C1-30 o C6-24 o C8-18; cada R6 es R3 o un grupo (met)acrílico sustituido opcionalmente; W es o bien R1- o**Fórmula** y la suma de n + m es 5 a 80 o 7 a 77 u 8 a 75 o 10 a 70, generalmente n es un número entero que es mayor que m

Description

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DESCRIPCION
PoUmero y composiciones del mismo Campo de la invencion
La invencion se refiere a una composicion que contiene un poKmero obtenido por (1) polimerizacion de un monomero monovimlico con uno o mas grupos acido carbox^lico para formar un polfmero con al menos 2 a 200 o 5 a 150 o 10 a 100 o 15 a 50 unidades de repeticion y (2) reaccion del polfmero de (1) con una hidrocarbil amina primaria y una polioxialquilen amina primaria (generalmente polieteramina). La invencion se refiere ademas a una composicion que contiene un solido en partfculas, un medio lfquido y el polfmero. La invencion se refiere ademas al uso del polfmero como un dispersante.
Antecedentes de la invencion
Las pinturas, tintas y recubrimientos estan bien establecidos como un medio para proporcionar una capa de recubrimiento protector de materiales tales como metales, aleaciones, compuestos, plasticos, hormigon, ceramica, madera, papel, vidrio y textil. Las pinturas y tintas utilizan solidos en partfculas, tales como pigmentos y materiales de carga para proporcionar color. Las pinturas y tintas pueden ser organicos o de base acuosa. Una variedad de las divulgaciones han descrito dispersantes para pinturas y tintas, en particular, sistemas a base de agua o acuosos particulares. Estos se resumen a continuacion.
La Patente US-5.589.522 desvela un dispersante de pigmento a base de una cadena principal de acido poliacnlico hidrofilo de peso molecular promedio en peso entre 1.000 y 5.000 y cadenas laterales con segmentos hidrofobos, en una cantidad de una a diez cadenas laterales unidas a una cadena principal.
La Patente US-6.599.973 describe un copolfmero de injerto de peso molecular 5.000-100.000 con una cadena principal hidrofoba, cadenas laterales anionicas y cadenas laterales no ionicas. La Patente US-5.213.131 desvela un dispersante basado en la copolimerizacion de macromonomeros hidrofilos de peso molecular 1.000 y 30.000 con monomeros hidrofobos en donde los grupos acidos se neutralizan con una base inorganica o amina.
La Patente US-5.633.298 describe un aditivo de cemento sintetizado a partir de acido poliacnlico, Jeffamine y una amina heterodclica, por ejemplo, morfolina.
La Patente US-5.753.744 desvela copolfmeros de anhndrido maleico y metil vinil eter tras la reaccion con sulfonaminas.
La Patente US-5.725.657 desvela polfmeros acnlicos imidizados con sulfonaminas y sales de aminas.
La Patente US-5.703.174 desvela polfmeros acnlicos con cadenas laterales funcionales eliminadoras de aire de eteres de polioxialquileno.
La Patente US-5.840.114 desvela polfmeros acnlicos con grupos colgantes de oxialquileno (grupos amida e imida). Las Patentes US-5.393.343 y 5.583.183 desvelan un polfmero acnlico imidizado.
La Solicitud de patente de los EE.UU. 2002/0065358 devela un procedimiento para inhibir la formacion de incrustaciones usando polfmeros solubles en agua que tienen amidas derivatizadas colgantes.
La Solicitud de patente de los EE.UU 2008/0227894 desvela dispersantes de pigmentos a base de polfmeros acnlicos que contienen al menos un cromoforo pendiente unido covalentemente a una cadena principal polimerica.
La Solicitud de patente internacional WO96/29676 desvela acido poliacnlico que reacciona con aminas Sufonamine®. El documento EP0826751A2 desvela un dispersante de copolfmero de injerto de una tinta, que tiene una porcion de una cadena principal y al menos una porcion de la cadena lateral en la que ambas porciones se preparan a partir de monomeros etilenicamente insaturados y la cadena principal o la cadena lateral es hidrofila y la otra parte es hidrofoba, la porcion hidrofoba contiene al menos 50 % en peso, basado en el peso total de la porcion hidrofoba, de un monomero seleccionado del grupo que consiste en esteres de arilo del acido acnlico, esteres de arilo de acido metacnlico, acrilamida N-arilo, N-aril metacrilamida y aril vinil esteres.
El documento US 2003/0050404 desvela un procedimiento para la modificacion de polfmeros que contienen grupos acido mediante reaccion de
(a) polfmeros que comprenden al menos 5 % en peso de un monomero monoetilenicamente insaturado copolimerizado que contiene grupos acido y que tiene masas moleculares de 200 a 100.000, con
(b) polialquilenglicoles que estan protegidos terminalmente en un extremo, aminas alquilpolialquilenglicol o mezclas de los mismos, o mezclas de al menos uno de los dos compuestos especificados con hasta 30 % en peso, basado en las mezclas, de amomaco, aminas, alcoholes, acidos hidroxicarboxflicos o acidos aminocarboxflicos a hasta 250 °C.
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El documento US 2008/0021169 A1 desvela un procedimiento para la preparacion de un poKmero P que tiene grupos amida y ester, caracterizado por que, en una primera etapa, se hace reaccionar un homopoKmero o copoKmero PI de acido (met)acnlico con un compuesto monohidrcwlico E a una temperatura de hasta 200 °C a fin de formar grupos anlmdrido, ademas de grupos ester y, en una segunda etapa, los grupos anlmdrido formados en la primera etapa se hacen reaccionar con un compuesto monoamina A a temperaturas significativamente por debajo de 100 °C para dar la amida.
El documento EP0722994 desvela composiciones de tinta acuosas a base de copolfmeros de injerto como dispersantes de pigmentos. Dichos copolfmeros de injerto comprenden un residuo de acido acnlico y residuos alquil- acrilamida en los que el alquilo puede ser un alquilo lineal de cadena larga o un oxido de polialquileno. Dichos copolfmeros se obtienen mediante la reaccion de una amina en un polfmero de acido poliacnlico.
Sumario de la invencion
Los inventores de la presente invencion han descubierto que las composiciones desveladas en el presente documento son capaces de al menos una de aumentar la viscosidad de base en molino (por ejemplo, una viscosidad mas baja) y aumentar la estabilidad (coloidal) de dispersiones acuosas, mejorar la dispersion del pigmento, reducir la viscosidad de la tinta, aumentar la carga de pigmento y reducir el grado de dilucion por cizallamiento despues del envejecimiento. En algunas realizaciones, los polfmeros y composiciones desvelados en el presente documento reducen la obstruccion (frecuentemente conocido como atascamiento) de una impresora de inyeccion de tinta.
En una realizacion, el polfmero de la invencion puede obtenerse / es obtenible por un procedimiento que comprende:
(a) polimerizar (por ejemplo, con radicales libres) un monomero monovimlico con uno o mas grupos acido carboxflico, o sales del mismo para formar un polfmero con al menos 2 a 200, o 5 a 150, o 10 a 100, o 15 a 50 unidades de repeticion, y o bien (b) o (c), o ambos (b) y (c).
(b hacer reaccionar el (por ejemplo, grupo(s) acido carboxflico) del) polfmero de (1) con una hidrocarbil amina primaria y una polioxialquilen amina primaria (generalmente polieteramina) que forma un enlace amida o imida en dicho polfmero, o
(c) hacer reaccionar el (por ejemplo, grupo(s) acido carboxflico) del) polfmero de (1) con un polioxialquilen alcohol formando un enlace (s) ester.
El monomero monovimlico puede incluir acido acnlico, acido metacnlico, acido itaconico, acido crotonico, acido maleico, acido tfglico, acido mesaconico, acido citraconico o mezclas de los mismos. El monomero monovimlico puede incluir acido acnlico, acido metacnlico, acido itaconico o mezclas de los mismos. En una realizacion, el monomero monovimlico incluye acido acnlico.
Si el monomero monovimlico con uno o mas grupos acido carboxflico puede estar en forma de sal, la sal puede ser una sal de amonio, una sal de amina, una sal de metal alcalino o una sal de metal alcalinoterreo. La sal de metal alcalino puede ser una sal de sodio, litio o potasio (generalmente una sal de sodio). La sal de metal alcalinoterreo puede incluir una sal de magnesio o de calcio.
El producto de (1) puede tener un peso molecular promedio en numero de hasta 20.000 o 500 a 10.000 o 750 a
5.000 o 1.000 a 3.000. En una realizacion, el producto de (1) puede tener un peso molecular promedio en numero de
1.000 a 3.000.
El polfmero de la invencion puede tener un peso molecular promedio en numero de 3.000 a 70.000 o 3.000 a 20.000 o 5.000 a 12.000.
En una realizacion, el polfmero de la invencion puede obtenerse / es obtenible por un procedimiento que comprende:
(a) polimerizar un acido (met)acnlico (generalmente acido acnlico) o sales del mismo para formar un polfmero con al menos 2 a 200 o 5 a 150 o 10 a 100 o 15 a 50 unidades de repeticion, y
(b) hacer reaccionar el polfmero de (1) con una hidrocarbil amina primaria y una polioxialquilen amina primaria (generalmente polieteramina)
El polfmero de la invencion tambien puede obtenerse / es obtenible por un procedimiento que comprende:
(i) hacer reaccionar un monomero monovimlico que contiene uno o mas grupos acido carboxflico o sales del mismo, con una hidrocarbil amina primaria y una polioxialquilen amina primaria de forma individual u opcionalmente mezclados entre sf y
(ii) polimerizar el producto de (i) para formar un polfmero con al menos 2 a 200, o 5 a 150 o 10 a 100 o 15 a 50 unidades de repeticion.
La invencion proporciona un polfmero que comprende al menos 2 a 200, o 5 a 150 o 10 a 100 o 15 a 50 unidades de repeticion, en el que las unidades de repeticion se seleccionan del grupo de las estructuras (a), (b), (c) y (d) que comprenden:
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(a) una unidad de repeticion representada por:
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(b) una unidad de repeticion representada por:
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(c) una unidad de repeticion representada por:
imagen3
HN
Ri
y
(d) una unidad de repeticion representada por:
imagen4
en la que
E1 es una unidad de repeticion derivada de un monomero monovimlico con uno o mas grupos acido carboxflico separados por 2 a 5 o 2 a 3 atomos de carbono;
E2 es una unidad de repeticion derivada de una o dos unidades de repeticion de monomero monovimlico que tiene uno o mas grupos acido carboxflico, en el que los grupos acido carboxflico estan separados por 2 a 5 o 2 a 3 atomos de carbono; u es mayor de 0;
x es 0 a 50 o 0 a 40 o 3 a 30 o 5 a 25;
y es 1 a 50 o 2 a 35 o 2 a 20 o 2 a 15 o 3 a15;
z es 1 a 100 o 3 a 75 o 5 a 50 o 7 a 30;
Q es
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o
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Hy es un grupo hidrocarbileno lineal o ramificado que contiene de 1 a 10 o 1 a 5 o 1 a 3 o 2 a 3 atomos de carbono;
cada R1 es un grupo hidrocarbilo, generalmente un grupo hidrocarbilo C1-100, C1-30 o C6-24 o un grupo hidrocarbilo C7-18;
cada R2 es -CH3, -CH2CH3 o un grupo aromatico o un grupo aromatico sustituido; cada R3 es un grupo hidrocarbilo, generalmente un grupo hidrocarbilo C1-30 o C6-24 o C8-18; cada R6 es R3o un grupo (met)acrilico sustituido opcionalmente;
W es o R1- o
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y la suma de n + m es 5 a 80 o 7 a 77 u 8 a 75 o 10 a 70, generalmente n es un numero entero que es mayor que m.
Por lo tanto, la invencion proporciona un polfmero que comprende al menos 2 a 200 o 5 a 150 o 10 a 100 o 15 a 50 15 unidades de repeticion, en el que las unidades de repeticion pueden tener las estructuras (a), (b), (c) y (d) que comprenden:
(a) una unidad de repeticion representada por:
imagen8
(b) una unidad de repeticion representada por:
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Q
(c) una unidad de repeticion representada por:
imagen10
HN
R1
y
(d) una unidad de repeticion representada por:
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en la que
Ei y su grupo carboxflico y/o carbonilo colgante puede ser una unidad de repeticion derivada de la polimerizacion de un monomero monovimlico (tambien definido como un monomero monoetilenicamente insaturado) con uno o mas grupos acido carbox^lico separados por 2 a 5 o 2 a 3 atomos de carbono (generalmente, los atomos de carbono estan unidos para formar una cadena de alquileno;
E2 y sus dos grupos carbonilo colgantes pueden ser una unidad de repeticion derivada de la polimerizacion de una o dos unidades de repeticion de monomero vimlico que tiene uno o mas grupos acido carboxflico, en el que los grupos acido carboxflico estan separados por 2 a 5 o 2 a 3 atomos de carbono (generalmente, los atomos de carbono estan unidos para formar una cadena de alquileno); u es mayor que 0 y puede ser de hasta 150 o 110 o 70 o 45; x puede ser 0 a 50 o 0 a 40 o 3 a 30 o 5 a 25; y puede ser 1 a 50 o 2 a 35 o 2 a 20 o 2 a 15 o 3 a 15; z puede ser 1 a 100 o 3 a 75 o 5 a 50 o 7 a 30;
Q puede ser
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o
R3
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Hy puede ser un grupo hidrocarbileno lineal o ramificado que contiene de 1 a 10 o 1 a 5 o 1 a 3 o 2 a 3 atomos de carbono;
cada R1 puede ser un grupo hidrocarbilo, generalmente un grupo hidrocarbilo (generalmente un grupo alquilo o alcarilo, o arilo) C1-100, C1-30 o C6-24 o C7-18;
cada R2 puede ser -CH3, -CH2CH3 o un grupo aromatico (generalmente un grupo fenilo, un grupo naftilo) o un grupo aromatico sustituido;
cada R3 puede ser un grupo hidrocarbilo, generalmente un grupo hidrocarbilo (generalmente un grupo alquilo o alcarilo, o arilo) C1-30 o C6-24 o C8-18;
cada R6 puede ser R3 o un grupo (met)acrilico sustituido opcionalmente generalmente cada R6 puede ser R3 o un (met)acrilato de hidroxialquilo;
W puede ser R1 - o
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y la suma de n + m es 5 a 80 o 7 a 77 u 8 a 75 o 10 a 70, generalmente n puede ser un numero entero que puede ser mayor que m (n puede ser de 11 a 70 y m puede ser de 0 a 34). El polfmero puede ser al azar o de bloque si es un copolfmero.
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Si la unidad de repeticion (d) esta presente, la imida puede derivarse de una unidad de repeticion cuando el acido carbox^lico se deriva de anhndrido maleico o acido citraconico. Si la unidad de repeticion (d) esta presente, la imida se puede derivar a partir de dos unidades de repeticion cuando el acido carboxflico se deriva de un acido monocarboxflico.
En una realizacion, Q puede ser:
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en la que R3, R2, Ny m son lo definido anteriormente. El polfmero puede ser al azar o de bloque si es un copolfmero. En diferentes realizaciones, el polfmero puede tener:
x en el intervalo de 0 a 50; x en el intervalo de 0 a 40; x en el intervalo de 3 a 30; x en el intervalo de 5 a 25; x en el intervalo de 5 a 25
y en el intervalo de 1 a 50 y y en el intervalo de 2 a 35 y y en el intervalo de 2 a 20 y y en el intervalo de 2 a 15 y y en el intervalo de 3 a 15 y
z en el intervalo de 1 a 100, o z en el intervalo de 3 a 75, o z en el intervalo de 5 a 50, o z en el intervalo de 7 a 30, o z en el intervalo de 7 a 30.
En diferentes realizaciones, el polfmero puede tener:
x en el intervalo de 0 a 50; x en el intervalo de 0 a 40; x en el intervalo de 3 a 30; x en el intervalo de 5 a 25; x en el intervalo de 5 a 25
y en el intervalo de 1 a y en el intervalo de 2 a y en el intervalo de 2 a y en el intervalo de 2 a y en el intervalo de 3 a
50 y la suma de z+u en el 35 y la suma de z+u en el 20 y la suma de z+u en el 15 y la suma de z+u en el 15 y la suma de z+u en el
intervalo de 1 a 100, o intervalo de 3 a 75, o intervalo de 5 a 50, o intervalo de 7 a 30, o intervalo de 7 a 30.
En una realizacion, la invencion proporciona un polfmero que comprende al menos 2 a 200, o 5 a 150, o 10 a 100, o 15 a 50 unidades de repeticion, en el que las unidades de repeticion tienen estructuras (a), (b), (c ) y (d) que comprenden:
(a) una unidad de repeticion representada por:
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(b) una unidad de repeticion representada por:
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(c) una unidad de repeticion representada por:
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(d) una unidad de repeticion representada por:
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o
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en la que
Ei y su grupo carboxflico o carbonilo colgante puede ser una unidad de repeticion derivada de la polimerizacion de un monomero monovimlico con uno o mas grupos acido carboxflico separados por 2 a 5 o 2 a 3 atomos de carbono (generalmente, los atomos de carbono estan unidos para formar una cadena de alquileno);
E2 y sus grupos carbonilo colgantes pueden ser una unidad de repeticion derivada de la polimerizacion de una o dos unidades de repeticion de monomero monovimlico que tienen uno o mas grupos acido carboxflico, en el que los grupos acido carboxflico estan separados por 2 a 5 o 2 a 3 atomos de carbono (generalmente, los atomos de carbono estan unidos para formar una cadena de alquileno); u es mayor que 0 y puede ser de hasta 150, o 110, o 70, o 45; x puede ser 0 a 50 o 0 a 40 o 3 a 30 o 5 a 25; y puede ser 1 a 50 o2 a 35 o 2 a 20 o 2 a 15o 3 a15; z puede ser 1 a 100 o 3 a 75 o 5 a 50 o 7 a 30;
Q puede ser o
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o
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n1- Jm
Hy puede ser un grupo hidrocarbileno lineal o ramificado que contiene 1 a 10o 1 a 5o 1 a 3o 2 a 3 atomos de carbono;
cada R1 puede ser un grupo hidrocarbilo, generalmente un grupo hidrocarbilo (generalmente un grupo alquilo o alcarilo o arilo) C1-100, C1-30 o C6-24 o C7-18;
cada R2 puede ser -CH3, -CH2CH3 o un grupo aromatico (generalmente un grupo fenilo, un grupo naftilo) o un grupo aromatico sustituido;
cada R3 puede ser un grupo hidrocarbilo, generalmente un grupo hidrocarbilo (generalmente un grupo alquilo o alcarilo o arilo) C1-30 o C6-24 o C8-18;
cada R6 puede ser R3 o un grupo (met)acrilico sustituido opcionalmente (generalmente cada R6 puede ser R3 o un (met)acrilato de hidroxialquilo;
W puede ser R1- o
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y
la suma de n + m puede ser de 5 a 80, o 7 a 77, u 8 a 75, o 10 a 70, generalmente, n puede ser un numero entero que puede ser mayor que m (n puede ser de 11 a 70 y m puede ser de 0 a 34).
Cada Q o W pueden tener independientemente una estructura aleatoria o en bloque.
El polfmero de la invencion puede tener una mezcla de unidades de repeticion que comprenden amida, imida y grupos acido carboxflico sin reaccionar.
El polfmero de la invencion puede tener una mezcla de unidades de repeticion que comprenden ester, amida, imida y grupos acido carboxflico sin reaccionar. Los grupos ester se forman cuando se hacen reaccionar alcoholes de polioxialquileno.
En una realizacion, el polfmero de la invencion tiene []z unidades de repeticion presentes en una cantidad superior a []y unidades de repeticion. En algunos ejemplos, el polfmero de la invencion puede tener al menos el doble []z unidades de repeticion en comparacion con las []y unidades de repeticion. Por ejemplo, el polfmero de la invencion puede tener la suma de x + y + z igual a 30, con 8 []z unidades de repeticion y 4 []y unidades de repeticion. El polfmero puede ser aleatorio o de bloques.
En una realizacion, el polfmero de la invencion tiene []u unidades repetidas presentes en una cantidad igual o superior a []z unidades de repeticion. Por ejemplo, una relacion molar ente []u y [ ]z de 1:1 a 9:1 o 1,1:1 a 9:1 o 1,5:1 a 8:1. u es mayor que 0 y en una realizacion u es mayor que z.
El polfmero puede ser terminado por un grupo de terminacion de la polimerizacion tal como hidrogeno o alquilo, generalmente hidrogeno.
En una realizacion, la invencion proporciona una composicion que comprende un solido en partfculas (generalmente un pigmento o material de carga), un medio lfquido y un polfmero desvelado en este documento. Generalmente, el medio lfquido puede ser un lfquido organico polar.
En una realizacion, la invencion proporciona una pintura o tinta que comprende un solido en partfculas, un lfquido polar, una resina formadora de pelfcula y un polfmero desvelado en este documento.
En una realizacion, la invencion proporciona tinta de impresion por chorro de tinta que comprende un pigmento, un lfquido polar y un polfmero desvelado en este documento.
En una realizacion, la invencion proporciona un cartucho que contiene una tinta de impresion de chorro de tinta, en el que la tinta de impresion de chorro de tinta comprende un pigmento, un lfquido polar y un polfmero desvelado en este documento.
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En una realizacion, la invencion proporciona el uso de y un poUmero desvelado en el presente documento como un dispersante. En una realizacion, la invencion proporciona el uso de y un polfmero desvelado en el presente documento como un dispersante en las composiciones desveladas en este documento.
Descripcion detallada de la invencion
La presente invencion proporciona una composicion como se ha desvelado en el presente documento anteriormente.
El grupo Q puede ser un residuo de una polioxialquilen amina primaria (generalmente polieteramina). La polioxialquilen amina primaria puede estar disponible comercialmente como las aminas Surfonamine® de Huntsman Corporation. Ejemplos espedficos de aminas Surfonamine® son L-100 (relacion molar entre oxido de propileno y oxido de etileno de 3:19) y L-207 (relacion molar entre oxido de propileno y oxido de etileno de 10:32), L20o (relacion molar entre oxido de propileno y oxido de etileno de 3:41), L-300 (relacion molar entre oxido de propileno y oxido de etileno de 8:58). Las cifras entre parentesis son unidades de repeticion aproximadas de oxido de propileno y oxido de etileno, respectivamente.
R1-NH- puede ser derivable de una amina primaria de formula R1-NH2 a traves de la reaccion con un grupo carboxflico para formar un enlace amida. La amina primaria puede contener 1 a 5 o 1 a 3 o 1 a 2, grupos -NH2. Con el fin de reducir la reticulacion, generalmente, la amina primaria puede contener un grupo -NH2.
R1 puede ser un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado, generalmente, un grupo alquilo o alcarilo o arilo. R1-NH- se puede derivar de una amina primera lineal o ramificada (generalmente lineal) que tiene C1-30 o C6-24 o C7-18 atomos de carbono.
La amina primaria puede incluir metilamina, etilamina, propilamina, butilamina, pentilamina, hexilamina, heptilamina, octilamina, 2-etilhexilamina, nonilamina, decilamina, undecilamina, dodecilamina, tridecilamina, tetradecilamina, pentadecilamina, hexadecilamina, heptadecilamina, octadecilamina, nonadecilamina, eicosilamina, o mezclas de las mismas.
Cuando R1-NH- se puede derivar de una amina primaria de formula R1-NH2, en la que la amina tiene un grupo alcarilo, la amina puede incluir un grupo alquilo que tiene 1 a 10 o 1 a 6 o 1 a 4 o 1 a 2 atomos de carbono. La amina puede incluir bencilamina, 2-feniletanamina (a menudo referida como la feniletilamina), 3-fenilpropanamina, 4- fenilbutanamina o mezclas de las mismas. En una realizacion, la amina primaria de formula R1-NH2, puede incluir bencilamina o 2-feniletanamina. En una realizacion, la amina primaria de formula R1-NH2, puede incluir 2- feniletanamina.
R1-NH- se puede derivar de una amina primaria de formula R1-NH2, en la que la amina tiene uno o mas grupos arilo. El grupo(s) arilo puede estar sustituido o no sustituido. Si el grupo arilo esta sustituido un grupo sustituyente puede ser un grupo hidrocarbilo, un grupo de puente (tal como un ester, amida o imida) con otro grupo hidrocarbilo que puede ser lineal o aromatico.
R1-NH- Se puede derivar de una amina primaria preparada por reaccion de un anfndrido antramlico con una amina que contiene 1 o mas grupos amino primarios (generalmente un grupo amino primario).
El anfndrido antramlico puede ser un anfndrido antramlico sustituido o no sustituido. El anfndrido antramlico puede incluir anfndrido isatoico, anfndrido 8-metil isatoico, anfndrido 8-etil isatoico, anfndrido 8-propil isatoico, anfndrido 8- butil isatoico, anfndrido naftilantramlico o mezclas de los mismos. En una realizacion, el anfndrido antramlico es anfndrido isatoico. Una amina primaria a partir de anfndrido antramlico se puede preparar como se muestra en la PREP1 a PREP5 mostradas a continuacion.
Ejemplo de preparacion 1 (PREP1): Una solucion de 4-aminodifenilamina en tolueno se carga con anfndrido isatoico, de tal forma que la 4-aminodifenilamina y el anfndrido isatoico estan en una relacion 1:1, se calienta a temperatura de reflujo bajo una atmosfera de nitrogeno y se agita durante 6 horas. Despues de enfriar el producto resultante se afsla mediante filtracion produciendo un polvo de color azul oscuro. El producto resultante puede tener la estructura:
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Ejemplo de preparacion 2 (PREP 2): se prepara de una manera similar a la PREP1, excepto que se utiliza anilina como la amina reactiva. El producto resultante puede tener la estructura:
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Ejemplo de preparacion 3 (PREP3): se prepara de una manera similar a la PREP2, excepto que se utiliza N,N- dimetil-benceno-1,4-diamina como la amina reactiva. El producto resultante puede tener la estructura:
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Ejemplo de preparacion 4 (PREP4): Una solucion de bencilamina en tolueno se carga con anhndrido isatoico, de manera que la bencilamina y el anhfdrido isatoico estan en una relacion 1:1 y se agita a temperatura ambiente bajo una atmosfera de nitrogeno durante 2 horas. El producto se afsla mediante filtracion produciendo un polvo de color blanquecino. El producto resultante puede tener la estructura:
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Ejemplo de preparacion 5 (PREP5): se prepara de una manera similar a la PREP4, excepto que se utiliza fenetilamina como la amina reactiva. El producto resultante puede tener la estructura:
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En una realizacion, la amina primaria puede ser un producto de la PREP1 a PREP5. Por ejemplo, la amina primaria puede ser un producto de la PREP1, PREP4 o PREP5 (generalmente PREP5).
La amina primaria puede incluir tambien anilina, nitroanilina, o aminocarbazol.
La amina primaria puede ser una amina capaz de reticular es decir, que tiene dos o mas grupos -NH2 primarios o un compuesto que tiene un grupo amino primario en al menos un enlace doble capaz de polimerizar. Si un compuesto de reticulacion se puede usar para derivar R1, el porcentaje en moles puede ser de 0 a 5 o 0 a 2o 0.
La amina primaria, que tiene un grupo amino primario, puede tener al menos un enlace doble capaz de polimerizar. Una amina primaria de este tipo incluye acrilamida o metacrilamida.
Ejemplos de una amina primaria de reticulacion pueden incluir 4-aminodifenilamina (ADPA) y productos de acoplamiento de ADPA, o hexametilen diamina. En una realizacion, la amina puede ser 4-aminodifenilamina (ADPA) o productos de acoplamiento de ADPA. En una realizacion, la amina puede ser productos de acoplamiento de ADPA.
Los productos acoplados de ADPA se pueden representar por la formula:
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en la que cada variable de forma independiente,
R4 puede ser hidrogeno o un grupo alquilo C1-5 (generalmente hidrogeno);
R5 puede ser hidrogeno o un grupo alquilo C1-5 (generalmente hidrogeno);
U puede ser un grupo alifatico, alidclico o aromatico, con la condicion de que cuando U puede ser alifatico, el grupo alifatico puede ser un grupo alquileno lineal o ramificado que contiene 1 a 5 o 1 a 2 atomos de carbono y w puede ser 1 a 10 o 1 a 4o 1 a 2 (generalmente 1).
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El producto acoplado puede tener por ejemplo la formula:
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en la que las variables U, R4, R5 y W se han definido anteriormente.
Ejemplos de la ADPA acoplado incluyen bis[p-(p-aminoanilino) fenil]metano, 2-(7-amino-acridin-2-ilmetil)-N-4-{4-[4- (4-amino-fenilamino)-bencil]-fenil}-benceno-1,4-diamina, N-{4-[4-(4-amino-fenilamino)-bencil]-fenil}-2-[4-(4-amino- fenilamino)-ciclohexa-1,5-dienilmetil]-benceno-1,4-diamina, N-[4-(7-amino-acridin-2-ilmetil)-fenil]-benceno-1,4-
diamina o mezclas de los mismos.
El ADPA acoplado se puede preparar por un procedimiento que comprende la reaccion de la amina aromatica con un aldehndo. El aldehfdo puede ser alifatico, alidclico o aromatico. El aldelddo alifatico puede ser lineal o ramificado. Ejemplos de un aldehfdo aromatico adecuados incluyen benzaldelddo u o-vainillina. Ejemplos de un aldehfdo alifatico incluyen formaldehndo (o un equivalente reactivo del mismo, tal como formalina o paraformaldelddo), etanal o propanal. Generalmente, el aldehfdo puede ser formaldelddo o benzaldelddo.
Una descripcion mas detallada de los compuestos ADPA acoplados se puede proporcionar en [0019] a [0027] de la Solicitud de Patente de los Estados Unidos numero 61/346556, presentada el 20 de mayo de 2010.
El grupo dentro de []m puede ser derivado de un oxialquileno, tal como oxido de propileno u oxido de fenileno o mezclas de los mismos.
El grupo dentro de []n puede ser derivado de un oxialquileno, tal como oxido de etileno.
R3 puede ser derivable de un iniciador de la polimerizacion tal como un alcohol. El alcohol puede incluir metanol, etanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, 2-etilhexanol, nonanol, decanol, dodecanol, tridecanol, butadecanol, pentadecanol, hexadecanol, heptadecanol, octadecanol, nonadecanol, eicosanol, pentaeritritol, manitol, sorbitol, glicerol, di-glicerol, tri-glicerol, tetra-glicerol, eritritol, 2-hidroximetil-2-metil-1,3- propanodiol (trimetiloletano), 1,2,4-hexanotriol, 2-etil-2-( hidroximetil)-1,3-propanodiol (trimetilolpropano) o mezclas de los mismos.
Cuando se emplean mezclas de alcoholes para formar el grupo R3, el alcohol puede ser, por ejemplo, Oxo Alcohol® 7911, Oxo Alcohol® 7900 y Oxo Alcohol® 1100 de Monsanto; Alphanol® 79 de ICI; Nafol® 1620, Alfol® 610 y Alfol® 810 de Condea (ahora Sasol); Epal® 610 y Epal® 810 de Ethyl Corporation; Linevol® 79, Linevol® 911 y Dobanol® 25 L de Shell aG; Lial® 125 de Condea Augusta, Milan; Dehydad® y Lorol® de Henkel KGaA (ahora Cognis), asf como Linopol® 7-11 y Acropol® 91 de Ugine Kuhlmann.
El procedimiento para preparar el polfmero de la invencion puede tener una temperatura de reaccion en el intervalo de -80 °C a 250 °C o de 20 a 220 °C, 40 °C a 220 °C o 60 °C a 200 °C.
El procedimiento puede o no puede emplear un catalizador. Ejemplos de un catalizador adecuado incluyen butoxido de circonio, acido fosforico u octanoato de estano.
El procedimiento para preparar el polfmero de la invencion puede emplear una serie de tecnicas de polimerizacion conocidas. Las tecnicas de polimerizacion incluyen tecnicas de polimerizacion con radicales libres y tecnicas con radicales libres controladas. Las tecnicas con radicales libres controladas incluyen RAFT (Transferencia por adicion- fragmentacion reversible) o ATRP (Polimerizacion radical por transferencia de atomos). El procedimiento de polimerizacion tambien puede incluir polimerizacion anionica. Descripciones mas detalladas de los mecanismos de polimerizacion y la qrnmica relacionada se discuten en ATRP (Capttulo 11, paginas 523 a 628) y RAFT (Capftulo 12, paginas 629 a 690) en el Handbook of Radical Polymerization, editado por Krzysztof Matyjaszewski y Thomas P. Davis, 2002, publicado por John Wiley and Sons Inc. (en lo sucesivo denominado “Matyjaszewski et al.). Una descripcion detallada del procedimiento de polimerizacion anionico se da en Textbook of Polymer Science, edited by Fred W. Billmeyer Jr., Tercera Edicion, 1984, Capftulo 4, paginas 88-90.
El procedimiento puede llevarse a cabo en una atmosfera inerte o al aire. Si se puede usar una atmosfera inerte, la atmosfera puede ser nitrogeno o argon.
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La reaccion se puede llevar a cabo opcionalmente en presencia de un disolvente. Generalmente, puede no ser necesario un disolvente.
El disolvente puede incluir agua o medio lfquido desvelado en este documento. El disolvente puede incluir agua, pero el agua normalmente se elimina durante el procedimiento para permitir reacciones de amidacion o esterificacion que conducen hacia su finalizacion.
Aplicacion industrial
En una realizacion, el poKmero desvelado en el presente documento puede ser un dispersante, generalmente, un dispersante solido en partfculas.
Los solidos en partfculas presentes en la composicion pueden ser un material solido organico que puede ser sustancialmente insoluble en el medio lfquido. El medio lfquido es generalmente un lfquido polar y generalmente incluye disolventes funcionales hidroxi, tales como alcoholes y glicoles. En una realizacion, el medio lfquido es agua.
En una realizacion, la composicion de la invencion proporciona una pintura o tinta que incluye un medio en partfculas solido, lfquido, un aglutinante y un polfmero desvelado en este documento.
En una realizacion, el solido puede ser un pigmento organico de cualquiera de las clases reconocidas de pigmentos descritos, por ejemplo, en la Tercera Edicion del fndice de Color (1971) y posteriores revisiones de, y suplementos al mismo, bajo el capttulo titulado “Pigmentos”. En una realizacion, el solido es un pigmento organico de cualquiera de las clases reconocidas de pigmentos descritos, por ejemplo, en la Tercera Edicion del fndice de Color (1971) y posteriores revisiones de, y suplementos al mismo, bajo el capttulo titulado “Pigmentos”. Ejemplos de pigmentos organicos son los de las series azo, disazo, trisazo, azo condensado, lacas azo, pigmentos de naftol, antantrona, antrapirimidina, antraquinona, bencimidazolona, carbazol, dicetopirrolopirrol, flavantrona, pigmentos indigoides, indantrona, isodibenzantrona, isoindantrona, isoindolinona, isoindolina, isoviolantrona, pigmentos de complejos metalicos, oxazina, perileno, perinona, pirantrona, pirazoloquinazolona, quinacridona, quinoftalona, tiomdigo, pigmentos triarilcarbonio, trifendioxazina, xanteno y ftalocianina, especialmente ftalocianina de cobre y sus derivados halogenados nucleares y tambien lacas de colorantes acidos, basicos y mordientes. El negro de carbon, aunque estrictamente inorganico, se comporta mas como un pigmento organico en sus propiedades dispersantes. En una realizacion, los pigmentos organicos son ftalocianinas, especialmente ftalocianinas de cobre, monoazos, disazos, indantronas, antrantronas, quinacridonas, dicetopirrolopirroles, perilenos y negros de carbon.
Ejemplos de pigmentos inorganicos incluyen oxidos metalicos, tales como dioxido de titanio, dioxido de titanio rutilo y dioxido de titanio revestido superficialmente, oxidos de titanio de diferentes colores, tales como, oxidos de hierro amarillo y negro de diferentes colores, tales como amarillo, rojo, marron y negro, oxido de zinc, oxidos de circonio, oxido de aluminio, compuestos oximetalicos, tales como vanadato de bismuto, aluminato de cobalto, estannato de cobalto, zincato de cobalto, cromato de zinc y oxidos metalicos mixtos de dos o mas de manganeso, mquel, titanio, cromo, antimonio, magnesio, cobalto, hierro o aluminio, azul de Prusia, bermellon, azul de ultramar, fosfato de zinc, sulfuro de zinc, molibdatos y cromatos de calcio y zinc, pigmentos de efecto metalico, tales como escamas de aluminio, cobre y aleacion de cobre/zinc, escama de brillo perlado, tales como carbonato de plomo y oxicloruro de bismuto.
Ejemplos de solidos adecuados son pigmentos para tintas disolventes; pigmentos, extendedores y cargas para pinturas y materiales plasticos; colorantes dispersos; agentes abrillantadores opticos y auxiliares textiles para banos de tintura de disolvente, tintas y otros sistemas de aplicacion de disolvente; solidos para lodos a base de petroleo y perforacion de emulsion inversa; suciedad y partfculas solidas en fluidos de limpieza en seco, biocidas, productos agroqmmicos y farmaceuticos que se aplican como dispersiones en solidos organicos; materiales ceramicos en partfculas; materiales magneticos y soportes de grabacion magnetica; fibras, tales como vidrio, acero, carbono y boro para materiales compuestos.
Los solidos inorganicos incluyen: extendedores y cargas, tales como talco, caolm, sflice, baritas y tiza, cargas retardantes la de llama tales como trihidrato de alumina, o hidroxido de magnesio; materiales ceramicos en partfculas, tales como alumina, sflice, zirconia, titania, nitruro de silicio, nitruro de boro, carburo de silicio, carburo de boro, nitruros de silicio-aluminio mixtos y titanatos de metal; materiales magneticos en partfculas, tales como los oxidos magneticos de metales de transicion, especialmente hierro y cromo, por ejemplo, gamma-Fe2O3, Fe3O4 y oxidos de hierro dopados con cobalto, oxido de calcio, ferritas, especialmente ferritas de bario y partfculas metalicas, especialmente hierro metalico, mquel, cobalto, cobre y aleaciones de los mismos.
Con el termino “polar”, en relacion con el lfquido polar, se entiende un lfquido organico o medio capaz de formar enlaces fuertes a moderados a como se describe en el artfculo titulado, “A Three Dimensional Approach to Solubility”, de Crowley et al., in Journal of Paint Technology, Vol. 38, 1966, en la pagina 269. Tales medios organicos, generalmente, tienen un numero de enlace de hidrogeno de 5 o mas como se define en el artfculo antes mencionado.
Ejemplos de lfquidos organicos polares adecuados son aminas, eteres, eteres especialmente alquilo inferior, acidos organicos, esteres, cetonas, glicoles, alcoholes y amidas. Numerosos ejemplos especfficos de tales lfquidos con
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enlaces de hidrogeno moderados y fuertes se dan en el libro titulado, “Compatibility and Solubility”, por Ibert Mellan, (publicado en 1968 por Noyes Development Corporation) en la Tabla 2.14 en las paginas 39-40 y estos lfquidos entran todos dentro del alcance de la expresion lfquido organico polar tal como se utiliza en el presente documento. Generalmente, el Kquido polar es del tipo enlace de H fuerte.
Los lfquidos organicos polares incluyen alcoholes mono y polihidroxflicos. El Uquido organico puede contener hasta 6 atomos de carbono. Ejemplos de los lfquidos organicos polares Kquidos incluyen alcanoles, tales como metanol, etanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol y etilenglicol. En una realizacion, el lfquido polar es agua que puede contener hasta 50 % en peso de un lfquido organico polar soluble en agua o hasta 20 % de un lfquido organico polar soluble en agua.
Por lo tanto, de acuerdo con una realizacion de la invencion, se proporciona una base de molienda que comprende un solido en partfculas, un dispersante y una resina aglutinante formadora de pelfcula compatible con agua. La resina compatible con agua puede ser cualquier polfmero soluble en agua o insoluble en agua que se utiliza en la industria de recubrimiento de base acuosa. Ejemplos de polfmeros que se utilizan comunmente como la principal resina aglutinante formadora de pelfcula en recubrimientos de latex o reducibles en agua son acnlicos, ester de vinilo, poliuretano, poliester, epoxi y alquido.
La dispersion o base de molienda tambien pueden contener una variedad de otros ingredientes que se incorporan convencionalmente, tales como agentes antiespumantes y conservantes.
El lfquido organico puede ser un poliol, que puede ser decir, un lfquido organico con dos o mas grupos hidroxi. En una realizacion, los polioles incluyen dioles alfa-omega u oxialquilen diol alfa-omega.
Si se desea, las composiciones pueden contener otros ingredientes, por ejemplo, resinas (cuando estas no constituyen ya el medio organico), aglutinantes, agentes fluidizantes, agentes anti-sedimentacion, plastificantes, tensioactivos, antiespumantes, modificadores de reologfa, agentes de nivelacion, modificadores del brillo y conservantes.
Las composiciones contienen generalmente de 1 a 95 % en peso del solido en partfculas, dependiendo la cantidad exacta de la naturaleza del solido y dependiendo la cantidad de la naturaleza del solido y de las densidades relativas del solido y del lfquido organico polar. Por ejemplo, una composicion en la que el solido puede ser un material organico, tal como un pigmento organico, en una realizacion, contiene de 15 a 60 % en peso del solido mientras que una composicion en la que el solido puede ser un material inorganico, tal como un pigmento inorganico, carga o extendedor, en una realizacion contiene de 40 a 90 % en peso del solido basado en el peso total de la composicion.
La composicion se puede preparar por cualquiera de los procedimientos convencionales conocidos para preparar dispersiones. Por lo tanto, el solido, el medio lfquido y el dispersante se pueden mezclar en cualquier orden y despues someterse la mezcla a un tratamiento mecanico para reducir las partfculas del solido a un tamano apropiado, por ejemplo, por molienda con bolas, molienda con perlas, molienda con grava o molienda de plastico hasta que la dispersion se pueda formar. Como alternativa, el solido puede ser tratado para reducir su tamano de partfcula independientemente o en mezcla con cualquiera de los dos, el medio lfquido o el dispersante, anadiendose el otro ingrediente o ingredientes y agitando la mezcla para proporcionar la composicion.
En una realizacion, la composicion de la presente invencion puede ser adecuada para dispersiones lfquidas. La dispersion puede ser un nano-dispersion (generalmente, con un tamano medio de partfcula de 100 nm o menos), o una micro-dispersion (generalmente, con un tamano medio de partfcula superior a 100 nm a 3 micras). En una realizacion, tales composiciones de dispersion comprenden: (a) 0,5 a 40 partes de un solido en partfculas, (b) 0,5 a 30 partes de un polfmero desvelados en este documento y (c) 30 a 99 partes de un medio lfquido; en el que todas las partes son en peso y las cantidades (a) + (b) + (c) = 100.
En una realizacion, el componente a) incluye 0,5 a 40 partes de un pigmento y tales dispersiones son utiles como tintas lfquidas, pinturas y bases de molienda. En una realizacion, el componente a) incluye 0,5 a 40 partes de un pigmento y tales dispersiones son utiles como tintas lfquidas.
Si se puede requerir una composicion que incluye un solido en partfculas y un polfmero desvelado en este documento en forma seca, el lfquido organico puede ser generalmente volatil de modo que se puede eliminar facilmente del solido en partfculas por un medio de separacion sencillo, tal como la evaporacion. En una realizacion, la composicion incluye el lfquido organico.
Generalmente, la base de molienda contiene de 10 a 80 % en peso de solido en partfculas basado en el peso total de la base de molienda.
Cuando el solido en partfculas es un pigmento organico o un pigmento de negro de carbon estandar que tiene un area superficial inferior a 200 m2/g, la dispersion puede contener convenientemente de 20 % a 50 % en peso de pigmento pero, cuando el pigmento es inorganico, la dispersion puede contener convenientemente de 30 % a 80 % en peso de pigmento sobre la misma base. La dispersion contiene generalmente al menos 1 % hasta 100 %, ambos en peso con respecto al peso del pigmento, del dispersante. Cuando el pigmento es un pigmento organico o negro
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de carbon, la dispersion contiene mas generalmente de 5 % a 50 % y cuando el pigmento es un pigmento inorganico, la dispersion contiene generalmente de 1 % a 10 %, ambos en peso con respecto al peso de pigmento en la dispersion. Sin embargo, en el caso de un negro de carbon con area superficial alta a muy alta (con un area superficial > 200 m2/g), la dispersion puede contener tan solo 3 %, o de 5 % a 30 %, de pigmento sobre la misma base y la cantidad de dispersante es generalmente de 50 % a 100 % en peso basado en el peso del pigmento.
Como ya se ha desvelado, una base de molienda o dispersion tal es util para la preparacion de pinturas y tintas de base acuosa mediante la mezcla con mas cantidades de resina(s) compatible con agua (s) y/o agua y otros ingredientes que se incorporan convencionalmente en pinturas y tintas acuosas, tales como conservantes, estabilizantes, agentes antiespumantes, co-disolventes miscibles en agua y agentes coalescentes. Pinturas y tintas acuosas que comprenden una base de molienda o dispersion de acuerdo con la presente invencion son una caractenstica adicional de la presente invencion.
Los dispersantes, de acuerdo con la invencion, pueden ser usados tambien para revestir solidos en partfculas tales como pigmentos. Por lo tanto, de acuerdo con un aspecto adicional de la invencion, se proporciona una composicion que comprende un solido en partfculas y un polfmero de la presente invencion como dispersante. Tales solidos en partfculas recubiertas se pueden preparar a partir de las dispersiones, desveladas anteriormente en este documento, mediante la eliminacion del lfquido polar.
Las dispersiones y bases de molienda de acuerdo con la invencion, se pueden obtener por cualquier procedimiento conocido en la tecnica y comprenden generalmente molienda del solido en partfculas, lfquido polar y polfmero de la presente invencion en presencia de adyuvantes del desgaste hasta que se logra el tamano de partfcula deseado del solido en partfculas. Generalmente, el tamano medio de partfcula es inferior a 30 pm, o menos de 20 pm o menos de 10 pm.
El polfmero de la presente invencion, de acuerdo con la invencion, presenta cuando se utiliza como dispersantes en comparacion con los dispersantes de la tecnica anterior. Tales ventajas incluyen cargas de pigmento altas, menor viscosidad de pinturas, tintas y bases de molienda, un brillo superior, una intensidad de color mejorada obtenida a partir de pigmentos de color y “grado de oscuridad" de los pigmentos negros, generalmente pigmentos de negro de carbon. Estas ventajas se pueden obtener sin ningun efecto perjudicial sobre otras propiedades finales del revestimiento fina de revestimiento tales como la resistencia al agua.
La dispersion que contiene el pigmento, medio lfquido (generalmente, un medio lfquido polar) y el polfmero de la presente invencion se puede utilizar en impresion sin contacto, tal como las impresoras de gota a demanda o continuas, que pueden ser de tipo termico o piezoelectrico. El dispersante se puede utilizar en cualquier tinta de impresion de chorro de tinta e incluye tintes y pigmentos dispersos amarillo, magenta, cian y negro. El lfquido polar en la tinta de impresion sin contacto, por lo general, es el agua pero puede contener hasta 60 % en peso de un co- disolvente soluble en agua. Ejemplos de tales co-disolventes son dietilenglicol, glicerol, 2-pirrolidona, N- metilpirrolidona, ciclohexanol, caprolactona, caprolactama, pentano-1,5-diol, 2-(butoxietoxi)etanol y tiodiglicol, incluyendo mezclas de los mismos.
La tinta utilizada en la impresion sin contacto esta, generalmente, disponible en un cartucho reemplazable que contiene depositos separados como contenedores para las diferentes tintas de colores. Asf, de acuerdo con un aspecto adicional de la invencion, se proporciona un cartucho que contiene uno o mas de un colorantes y/o pigmentos dispersantes, un lfquido polar y un polfmero de la presente invencion como se ha descrito anteriormente en este documento.
Las dispersiones y bases de molienda fabricadas con la composicion de la invencion son adecuadas para uso en revestimientos y pinturas tanto a base de disolvente como a base de agua, en especial pinturas de alto contenido de solidos; tintas, especialmente procedimientos de tipo offset, flexografico, huecograbado, curable por radiacion y tintas de pantalla; procedimientos ceramicos no acuosos, especialmente procedimientos del tipo de cinta de recubrimiento, de rasqueta, extrusion y moldeo por inyeccion, materiales compuestos, cosmeticos, adhesivos y materiales plasticos. En una realizacion, las dispersiones y bases de molienda pueden estar fabricadas con la composicion de la invencion para tintas, especialmente de inyeccion de tinta (incluyendo tintas de chorro de tinta UV a base de agua), offset, flexografica, huecograbado, curable por radiacion y tintas de pantalla. En una realizacion, las dispersiones y bases de molienda fabricadas con la composicion de la invencion son adecuadas para su uso en aplicaciones de impresion acuosas, tales como tintas para impresoras de chorro de tinta.
En una realizacion, la composicion de la invencion incluye ademas uno o mas dispersantes conocidos adicionales.
Los siguientes ejemplos proporcionan ilustraciones de la invencion. Estos ejemplos no son exhaustivos y no pretenden limitar el alcance de la invencion. Todos los productos qrnmicos fueron adquiridos de Aldrich, excepto cuando se indique otra cosa. El polfmero se puede caracterizar por cromatograffa de exclusion de tamano en relacion con patrones de poliestireno.
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Ejemplos
Ejemplo comparativo 1 (EC1): un matraz de fondo redondo se cargo con una solucion al 50 % en agua de poli(acido acnlico) (86,7 partes, Carbosperse K732 de Lubrizol) y polieter amina (137.47 partes, Surfonamine™ L207 de Huntsman). La mezcla de reaccion se mantiene a 150 °C durante 16 horas. El agua se elimina por destilacion. El producto resultante se vuelve a disolver en agua para dar un producto con 50 % de principios activos.
Ejemplo 1 (EJ1): un matraz de fondo redondo se carga con una solucion al 50 % en agua de poli(acido acnlico) (86,7 partes, Carbosperse K732 de Lubrizol) y polieter amina (137,47 partes, Surfonamine™ L207 de Huntsman). La mezcla de reaccion se mantiene a 150 °C durante 16 horas. El agua se elimina por destilacion. Se hacen reaccionar 60 partes del producto con bencilamina (4,82 partes). La mezcla de reaccion se mantiene a 170 °C durante otras 16 horas. El analisis espectroscopico demostro la formacion de grupos amida e imida. El producto se vuelve a disolver en agua (64,82 partes). El producto resultante tema un contenido de solidos de 50 %.
Ejemplo 2 (EJ2): un matraz de fondo redondo se carga con poli(acido acnlico) (2,5 partes, Pm promedio = 1.800 de Aldrich), polieter amina (11,1 partes, Surfonamine™ L207 de Huntsman) y fenil etil amina (1,85 partes). La mezcla de reaccion se mantiene a 170 °C durante 1 hora y despues se elimina el agua por destilacion durante 2 horas. Despues, la mezcla de reaccion se deja durante 16 horas a 170 °C. El analisis espectroscopico demostro la formacion de grupos amida e imida. El producto resultante tema un contenido de solidos de 50 %.
Ejemplo 3 (EJ3): Un matraz de fondo redondo se carga con una solucion al 50 % en agua de poli(acido acnlico) (20 partes, Carbosperse® K732 de Lubrizol) y polieter amina (31,71 partes, Surfonamine™ L200 de Huntsman). La mezcla de reaccion se mantiene a reflujo a 150 °C durante 5 horas para eliminar el agua, a continuacion se carga octil amina (4,35 partes). La mezcla de reaccion se mantiene a reflujo a 170 °C durante 20 horas. El analisis espectroscopico demostro la formacion de grupos amida e imida. El producto se volvio a disolver en agua (56,06 partes). El producto resultante tema un contenido de solidos de 50 %.
Ejemplo 4 (EJ4): Un matraz de fondo redondo se carga con una solucion al 50 % en agua de poli(acido acnlico) (20 partes, Carbosperse® K732 de Lubrizol) y polieter amina (31,71 partes, Surfonamine™ L207 de Huntsman). La mezcla de reaccion se mantiene a 120 °C durante 30 minutos bajo reflujo. A continuacion se anade fenil etil amina (7,25 partes) y agua eliminada por destilacion durante 16 horas a 180 °C. El analisis espectroscopico demostro la formacion de grupos amida e imida. El producto resultante es 100 % activo.
Ejemplo 5 (EJ5): Un matraz de fondo redondo se carga con una solucion al 50 % en agua de poli(acido acnlico) (9,8 partes, Carbosperse® K732 de Lubrizol), polieter amina (15,51 partes, Surfonamine™ L207 de Huntsman) y 2- amino-N-(4-fenilaminofenil)benzamida (5 partes). La mezcla de reaccion se calienta a 60 °C durante 1 hora y luego se elimina el agua por destilacion a 120 °C durante 4 horas. La mezcla de reaccion se calienta a 180 °C durante 16 horas. El analisis espectroscopico demostro la formacion de grupos amida e imida. El producto resultante es 100 % activo.
Ejemplo 6 (EJ6): Un matraz de fondo redondo se carga con una solucion al 50 % en agua de poli(acido acnlico) (80,12 partes, Carbosperse® K732 de Lubrizol), polieter amina (39,61 partes, Surfonamine™ L100 de Huntsman) y fenil etil amina (19,29 partes). La mezcla de reaccion se calienta a 180 °C durante 4 horas y el agua se elimina por destilacion. La mezcla de reaccion se calienta a 180 °C durante 16 horas. El analisis espectroscopico demostro la formacion de grupos amida e imida. El producto resultante es 100 % activo.
Ejemplo 7 (EJ7): Un matraz de fondo redondo se carga con una solucion al 50 % en agua de poli(acido acnlico) (20 partes, Carbosperse® K732 de Lubrizol) y polieter amina (37.00 partes, Surfonamine™ L207 de Huntsman). El agua se elimina por destilacion durante 2 horas a 120 °C. A continuacion se anade fenil etil amina (4,48 partes) y la mezcla de reaccion se calienta a 120 °C durante 23 horas. El analisis espectroscopico demostro la formacion de grupos amida e imida con una mayor proporcion de grupos amida. El producto resultante es 100 % activo.
Ejemplo 8 (EJ8): un matraz de fondo redondo se carga con una solucion al 50 % en agua de poli(acido acnlico) (20 partes, Carbosperse® K732 de Lubrizol) y polieter amina (37.00 partes, Surfonamine™ L207 de Huntsman). El agua se elimina por destilacion durante 2 horas a 120 °C. A continuacion se anade fenil etil amina (4,48 partes) y la temperatura aumenta a 210 °C durante 23 horas. El analisis espectroscopico demostro la formacion de grupos amida e imida con una mayor proporcion de grupos imida. El producto resultante es 100 % activo.
Ejemplo 9 (EJ9): un matraz de fondo redondo se carga con una solucion al 50 % en agua de poli(acido acnlico) (20 partes, Carbosperse® K732 de Lubrizol) y polieter amina (37 partes, Surfonamine™ L207 de Huntsman). El agua se elimina mediante destilacion durante 4 horas a 150 °C. A continuacion se anade fenil etil amina (6,72 partes) y la temperatura aumenta a 170 °C durante 23 horas. El analisis espectroscopico demostro la formacion de grupos amida e imida. El producto resultante se diluyo con agua (71,2 partes) hasta 43 % de agente activo.
Composicion de evaluacion de la dispersion 1: Se preparan bases de molienda disolviendo el EC1 y los Ejemplos 1-3 (1,8 partes, 50 % activo) en agua (7,7 partes). Se anaden perlas de vidrio de 3 mm de diametro (17 partes) y pigmento rojo 122 (1,5 partes, Inkjet Magenta™ EO2 de Clariant) y el contenido se muele en un agitador horizontal durante 16 horas. Cada base de molienda exhibfa fluidez. Las bases de molienda se dejan luego
envejecer a 70 °C en un horno durante 5 dfas. El tamano de partfcula (TP) de las bases de molienda se determina a continuacion en un analizador del tamano de partfculas Nanotrac® NPA251. El diametro equivalente promedio D90 se ha utilizado para comparar el tamano de partfcula de las dispersiones. Las dispersiones formadas se resumen como sigue:
Dispersante en base de molienda
TP de la base de molienda D90 (nm)
EC1
2200
1
430
2
460
3
380
Nota al pie: el EC1 es una base de molienda que no contiene un producto del ejemplo 1 al ejemplo 3.
5
Composicion de evaluacion de la dispersion 2: Se preparan bases de molienda disolviendo el EC2 y los Ejemplos 4-6 (0,9 partes, 100 % activo) en agua (7,6 partes). Se anaden perlas de vidrio de 3 mm de diametro (17 partes) y pigmento violeta 19 (1,5 partes, Inkjet Magenta™ E5B02 de Clariant) y el contenido se muele en un agitador horizontal durante 16 horas. Las bases de molienda exhibfa fluidez salvo el EC1. Las bases de molienda se 10 dejan luego envejecer a 70 °C en un horno durante 5 dfas. El tamano de partfcula (TP) de las bases de molienda se determina a continuacion en un analizador del tamano de partfculas Nanotrac® NPA251. El diametro equivalente promedio D90 se ha utilizado para comparar el tamano de partfcula de las dispersiones. Las dispersiones formadas se resumen como sigue:
Dispersante en base de molienda
TP de la base de molienda D90 (nm)
EC1
>1000
4
350
5
460
6
730
Nota al pie: el EC4 es una base de molienda que no contiene un producto del ejemplo 4 al ejemplo 6.
15 Las bases de molienda de las evaluaciones de dispersion 1 y 2 (5 partes) se dejan en suspension en una solucion de agua (16 partes), 2-pirrolidinona (0,5 partes), 1,5 pentano diol (1,25 partes) y glicerol (2,5 partes) y Tego™ humedo (0,125 parte de TEGO). El tamano de partfcula de la dispersion del pigmento en las soluciones de tinta resultantes se evalua antes y despues del almacenamiento a 70 °C durante cinco dfas. El diametro equivalente promedio D90 se ha utilizado para comparar el tamano de partfcula de las dispersiones. Las dispersiones formadas 20 se resumen como sigue:
Dispersante en base de molienda
TP de la base de molienda D90 (nm)
EC1
>2000
1
610
2
600
3
330
EC2
2800
4
360
5
650
6
880
Composicion de evaluacion de la dispersion 3: Se preparan bases de molienda disolviendo los Ejemplos 7, 8, 9 (0,9 partes, 100 % activo) en agua (7,6 partes). A continuacion se anade antiespumante (0,005 partes, Byk, ®- 024). Se anaden perlas de vidrio de 3 mm de diametro (17 partes) y Pigmento Violeta 19 (1,5 partes, Inkjet Magenta™ 25 E5B02 de Clariant) y el contenido se muele en un agitador horizontal durante 16 horas. Cada base de molienda
exhibfa fluidez. Las bases de molienda se dejan luego envejecer a 70 °C en un horno durante 3 semanas. El tamano de partfcula (TP) de las bases de molienda se determina a continuacion en un analizador del tamano de partfculas Nanotrac® NPA251. El diametro equivalente promedio D90 se ha utilizado para comparar el tamano de partfcula de las dispersiones. Las dispersiones formadas se resumen como sigue:
Ejemplo
TP de base de molienda semana 0 TP de base de molienda semana 1 TP de base de molienda semana 2 TP de base de molienda semana 3
D50 D90 D50 D90 D50 D90 D50 D90
7
190 268 238 396 268 451 278 527
8
156 352 171 368 182 304 183 306
9
182 314 179 275 186 277 188 314
Composicion de evaluacion de la dispersion 4: Se prepara una dispersion disolviendo el Ejemplo 9 (34.88 partes), agua (97,05 partes), propilenglicol (7,5 partes), antiespumante (0,3 partes DF1396 de Echem) y se carga Pigmento Azul 15:4 (30 partes, Irgalite Blue GVLO de BASF) en un recipiente Dispermat™ F1. A continuacion se 5 anaden perlas de vidrio (190 partes) con agitacion y la mezcla se muele en un molino Dispermat™ F1 durante 60 minutos a 1500 rpm. La base de molienda resultante se filtra para eliminar las perlas. A la base de molienda (115 partes) se anade agua (36,34 partes) y propilenglicol (1,92 partes) y antiespumante (0,08 partes de DF1396 de eChem). La dispersion resultante se molio a 4500 rpm durante 120 minutos a 20 °C en un molino WAB™ (un molino de laboratorio de Willy A. Bachofen Research) usando 0,1 mm de perlas de circonio (185 partes) en la camara de 10 molienda. Las dispersiones se dejan madurar a 50 °C durante un penodo de tres semanas. El tamano de partfcula se mide a continuacion usando un analizador de tamano de partfculas Nanotrac™. El tamano de partfcula (TP) medida para cada dispersion se muestra a continuacion. Normalmente, se obtienen mejores resultados para las dispersiones con tamanos de partfcula inferiores despues de tres semanas. Los resultados obtenidos son los siguientes:
Ejemplo
TP de la solucion de tinta Semana 0 TP de la solucion de tinta Semana 3
D50 D90 D50 D90
Ej 9
166 242 167 288
15
Los datos obtenidos de los ensayos anteriores indican que las composiciones de la invencion tienen al menos uno de mayor viscosidad de la base de molienda o viscosidad de la tinta y mayor estabilidad de las dispersiones acuosas respecto a las composiciones que contienen un dispersante ejemplo comparativo.
A menos que se indique lo contrario, cada producto qrnmico o composicion referida en el presente documento debe 20 interpretarse como un material de calidad comercial que puede contener los isomeros, subproductos, derivados, y otros materiales que normalmente se entiende que estar presentes en la calidad comercial. Sin embargo, la cantidad de cada componente qrnmico se presenta excluyendo cualquier disolvente o aceite diluyente, que puede estar habitualmente presente en el material comercial, a menos que se indique lo contrario. Es de entenderse que la cantidad, el alcance y los lfmites de relacion superior e inferior establecidos en este documento se pueden combinar 25 de forma independiente. Del mismo modo, los intervalos y cantidades para cada elemento de la invencion se pueden usar junto con intervalos o cantidades de cualquiera de los otros elementos.
Tal como se utiliza en la presente memoria, la expresion “sustituyente hidrocarbilo” o “grupo hidrocarbilo” se usa en su sentido ordinario, que es bien conocido por los expertos en la tecnica. Espedficamente, se refiere a un grupo que tiene un atomo de carbono directamente unido al resto de la molecula y que tiene caracter predominantemente 30 hidrocarburo. Ejemplos de grupos hidrocarbilo incluyen:
(i) sustituyentes hidrocarburo, es decir, sustituyentes alifaticos (por ejemplo, alquilo o alquenilo), alidclicos (por ejemplo, cicloalquilo, cicloalquenilo) y sustituyentes aromaticos sustituidos con grupos aromaticos, alifaticos y alidclicos, asf como sustituyentes dclicos en los que el anillo se completa a traves de otra porcion de la molecula (por ejemplo, dos sustituyentes forman juntos un anillo);
35 (ii) sustituyentes hidrocarburo sustituidos, es decir, sustituyentes que contienen grupos no hidrocarburo que, en
el contexto de esta invencion, no alteran la naturaleza predominantemente hidrocarburo del sustituyente (por ejemplo, halo (especialmente cloro y fluor), hidroxi, alcoxi, mercapto, alquilmercapto, nitro, nitroso, y sulfoxi) y (iii) heterosustituyentes, esto es, sustituyentes que, aunque tienen un caracter predominantemente hidrocarburo, en el contexto de esta invencion, contienen otro distinto a carbono en un anillo o cadena compuesto por lo demas 40 por atomos de carbono y abarcan sustituyentes como piridilo, furilo, tienilo e imidazolilo. Los heteroatomos
incluyen azufre, oxfgeno y nitrogeno. En general, no mas de dos, o no mas de un sustituyente no hidrocarburo estara presente por cada diez atomos de carbono en el grupo hidrocarbilo; generalmente, no habra sustituyentes no hidrocarburo en el grupo hidrocarbilo.

Claims (17)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un poKmero que comprende al menos 2 a 200 o 5 a 150 o 10 a 100 o 15 a 50 unidades de repeticion, en el que las unidades de repeticion se seleccionan del grupo de las estructuras (a), (b), (c) y (d) que comprenden:
    (a) una unidad de repeticion representada por:
    imagen1
    5
    HO
    (b) una unidad de repeticion representada por:
    imagen2
    (c) una unidad de repeticion representada por:
    imagen3
    HN
    Ri
    10 y
    (d) una unidad de repeticion representada por:
    imagen4
    N
    W
    en las que
    E1 es una unidad de repeticion derivada de un monomero monovimlico con uno o mas grupos acido carboxflico separados por 2 a 5 o 2 a 3 atomos de carbono;
    E2 es una unidad de repeticion derivada de una o dos unidades de repeticion de monomero monovimlico que tiene uno o mas grupos acido carboxflico, en el que los grupos acido carboxflico estan separados por 2 a 5 o 2 a 3 atomos de carbono; u es mayor de 0;
    x es 0 a 50 o 0 a 40 o 3 a 30 o 5 a 25; y es 1 a 50 o 2 a 35 o 2 a 20 o 2 a 15 o 3 a 15; z es 1 a 100 o 3 a 75 o 5 a 50 o 7 a 30;
    Q es o bien
    15
    imagen5
    5
    10
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    20
    25
    30
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    o
    imagen6
    Hy es un grupo hidrocarbileno lineal o ramificado que contiene de 1 a 10 o 1 a 5 o 1 a 3 o 2 a 3 atomos de carbono;
    cada R1 es un grupo hidrocarbilo, generalmente un grupo hidrocarbilo C1-100, C1-30 o C6-24 o un grupo hidrocarbilo C7-18;
    cada R2 es -CH3, -CH2CH3 o un grupo aromatico o un grupo aromatico sustituido; cada R3 es un grupo hidrocarbilo, generalmente un grupo hidrocarbilo C1-30 o C6-24 o C8-18; cada R6 es R3 o un grupo (met)acnlico sustituido opcionalmente;
    W es o bien R1- o
    R2
    imagen7
    n m
    y la suma de n + m es 5 a 80 o 7 a 77 u 8 a 75 o 10 a 70, generalmente n es un numero entero que es mayor que m.
  2. 2. El polfmero de la reivindicacion 1, en el que x es 0 a 50, y es 1 a 50 y z es 1 a 100 o mas preferentemente x es 0 a 50, y es 1 a 50 y la suma de z + u es 1 a 100.
  3. 3. El polfmero de la reivindicacion 1, en el que x es 0 a 40, y es 2 a 35 y z es 3 a 75 o mas preferentemente x es 0 a 40, y es 2 a 35 y la suma de z + u es 3 a 75.
  4. 4. El polfmero de la reivindicacion 1, en el que x es 3 a 30, y es 2 a 20 y z es 5 a 50 o mas preferentemente x es 3 a 30, y es 2 a 20 y la suma de z + u es 5 a 50.
  5. 5. El polfmero de la reivindicacion 1, en el que x es 5 a 25, y es 3 a 15, y z es 7 a 30 o mas preferentemente x es 5 a 25, y es 3 a 15 y la suma de z + u es 7 a 30.
  6. 6. El polfmero de cualquier reivindicacion precedente, en el que el monomero monovimlico con uno o mas grupos acido carboxflico es acido acnlico, acido metacnlico, acido itaconico, acido crotonico, acido maleico, acido tfglico, acido mesaconico, acido citraconico o mezclas de los mismos.
  7. 7. El polfmero de cualquier reivindicacion precedente, en el que el monomero monovimlico con uno o mas grupos acido carboxflico es acido acnlico, acido metacnlico, acido itaconico o mezclas de los mismos.
  8. 8. El polfmero de cualquier reivindicacion precedente, en el que el monomero monovimlico con uno o mas grupos acido carboxflico es el acido acnlico.
  9. 9. El polfmero de cualquier reivindicacion precedente, en el que el polfmero tiene un peso molecular promedio en numero de 3.000 a 70.000, o 3.000 a 20.000 o 5.000 a 12.000.
  10. 10. El polfmero de cualquier reivindicacion precedente, en el que el polfmero tiene []u unidades de repeticion presentes en una cantidad superior a []z unidades de repeticion.
  11. 11. Una composicion que comprende un solido en partfculas, un medio lfquido y un polfmero de cualquier reivindicacion precedente 1 a 10.
  12. 12. La composicion de la reivindicacion 11, en la que el pigmento es una quinacridona o mezclas de la misma.
  13. 13. La composicion de cualquier reivindicacion precedente 11 a 12, en la que el polfmero esta presente en un intervalo seleccionado de 0,1 a 50 % en peso o 0,25 a 35 % en peso y 0,5 a 30 % en peso.
  14. 14. Una pintura o tinta que comprende un solido en partfculas, un lfquido polar, una resina formadora de pelfcula y un polfmero de cualquier reivindicacion precedente 1 a 11.
  15. 15. Una tinta de impresion por chorro de tinta que comprende un pigmento, un Ifquido polar y un poKmero de cualquier reivindicacion precedente 1 a 11.
  16. 16. El uso de un polfmero de cualquier reivindicacion precedente 1a 11 como un dispersante.
  17. 17. El uso de la reivindicacion 16 en una tinta o pintura.
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