ES2946473T3 - Recubrimientos acuosos de fraguado rápido - Google Patents

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Abstract

Se describen composiciones de revestimiento acuosas de dos partes, así como métodos de uso de las mismas. El primer componente de recubrimiento puede comprender uno o más polímeros y el segundo componente de recubrimiento puede comprender un floculante. El primer componente de revestimiento y el segundo componente de revestimiento se pueden proporcionar como composiciones acuosas separadas. El primer componente de revestimiento y un segundo componente de revestimiento que se pueden coaplicar (p. ej., simultánea o secuencialmente) a una superficie forman un revestimiento de fraguado rápido. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Recubrimientos acuosos de fraguado rápido
Antecedentes
La formación de recubrimientos duraderos y de alta calidad en superficies exteriores plantea numerosos retos. En concreto, los recubrimientos de superficies exteriores suelen permanecer expuestos a la intemperie durante su aplicación y secado. En consecuencia, las condiciones meteorológicas durante la aplicación y el secado del recubrimiento pueden afectar a la calidad de los recubrimientos exteriores. Por ejemplo, la lluvia caída durante y/o después de la aplicación del recubrimiento puede arrastrar parte o la totalidad del recubrimiento, provocando su rotura. Al acortar el tiempo de fraguado de los recubrimientos, se pueden minimizar los casos de rotura del recubrimiento, tales como los debidos a lluvias imprevistas. Además, los recubrimientos acuosos normalmente no pueden aplicarse en una sola capa para conseguir el grosor de película deseado debido al agrietamiento de la película tras el curado y, como resultado, dichos recubrimientos a menudo se aplican en varias capas, lo que supone un aumento de los costes de mano de obra. En determinadas aplicaciones, se emplean procedimientos externos para acelerar el curado de los recubrimientos, tales como secadores para acelerar el proceso de curado, lo que se traduce en un aumento de los costes energéticos.
El documento US 5219914 se refiere a composiciones de masilla para tejados en las que se aplica una emulsión y se pone en contacto con un segundo material que hace que la emulsión flocule y fragüe rápidamente, aunque el documento no divulga una composición que comprenda un primer polímero derivado de dos o más monómeros que incluyen un monómero de (met)acrilato y un monómero ácido, teniendo dicho primer polímero una Tg de al menos -30 °C.
El documento EP0811663B1 se refiere a composiciones de pintura de tráfico que comprenden una mezcla de un aglutinante polimérico estabilizado aniónicamente, un polímero de amina polifuncional que tiene una amina y una funcionalidad ácida en el mismo y una cantidad de base volátil suficiente para elevar el pH de la composición hasta un punto en el que fundamentalmente todo el polímero de amina polifuncional está en un estado no iónico. No se divulga explícitamente ningún floculante.
El documento US 2007/186813 se refiere a un recubrimiento que comprende una solución de resina que incluye una solución de látex de neopreno y una emulsión de asfalto líquido y una solución acelerante que incluye una solución acuosa de polvo de sulfato de cinc y agua. Indica que la solución de resina incluye preferentemente un látex de neopreno líquido de base acuosa, tal como policloropreno, combinado con una emulsión de asfalto líquido de base acuosa. En la proporción en peso óptima de 1:1 se obtiene una solución de resina de baja viscosidad de aproximadamente 30 a 50 centipoise. Id. La solución acelerante incluye preferentemente una solución acuosa de polvo de sulfato de cinc disuelto en agua. Sin embargo, el documento no divulga una composición que comprenda un primer polímero derivado de dos o más monómeros que incluyan un monómero de (me)a(met)acrilato y un monómero ácido, y mucho menos que dicho primer polímero tenga una Tg de al menos -30 °C, ni divulga o sugiere una composición en la que el primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento, cuando se aplican conjuntamente como una película, tengan una resistencia a la tracción de al menos 1172,11 kPa (170 psi) después de 14 días, como se describe en la norma ASTM D-2370.
Sumario
Se describen composiciones acuosas de recubrimiento de dos componentes, así como procedimientos de uso de las mismas. Las composiciones acuosas de recubrimiento de dos componentes pueden comprender un primer componente de recubrimiento y un segundo componente de recubrimiento que pueden aplicarse conjuntamente (por ejemplo, de forma simultánea o secuencial) para formar un recubrimiento de fraguado rápido. El primer componente de recubrimiento comprende un primer polímero, que tiene una Tg de al menos -30 °C y se deriva de dos o más monómeros que incluyen un monómero de (met)acrilato y un monómero ácido, y el primer componente de recubrimiento tiene una viscosidad de 50 a 40000 cP (medida utilizando un viscosímetro Brookfield RV con el husillo n.° 3 a 2 rpm a 20 °C).
El segundo componente de recubrimiento puede comprender un floculante. En algunas realizaciones, el primer componente de recubrimiento puede tener una viscosidad de 500 a 30000 cP, de 1000 a 12000 cP, de 2000 a 12000 cP, de 2000 a 8000 cP, o de 2000 a 5000 cP
El primer polímero del primer componente de recubrimiento puede producirse por polimerización en emulsión. En algunas realizaciones, el primer polímero se deriva de uno o más monómeros que incluyen estireno y butadieno. En algunas realizaciones, el primer polímero se deriva de uno o más monómeros que incluyen un monómero de (met)acrilato y, opcionalmente, estireno. En algunas realizaciones, el primer polímero se deriva de un monómero ácido. Por ejemplo, el monómero ácido puede seleccionarse del grupo que consiste en ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacónico, ácido maleico, ácido fumárico y combinaciones de los mismos. En algunas realizaciones, el primer polímero puede derivarse de al menos un monómero de baja temperatura de transición vítrea (Tg) seleccionado del grupo que consiste en acrilato de butilo y acrilato de 2-etilhexilo, de al menos un monómero de alta Tg seleccionado del grupo que consiste en metacrilato de metilo y estireno, o de un monómero de baja Tg y un monómero de alta Tg. En algunas realizaciones, el primer polímero puede derivarse de la (met)acrilamida. En algunas realizaciones, el primer polímero puede derivarse de un monómero reticulable. Por ejemplo, el monómero reticulable puede seleccionarse del grupo que consiste en acrilamida de diacetona (DAAM), un monómero que comprende grupos 1,3-diceto, un reticulante de silano o una combinación de los mismos.
En algunas realizaciones, el primer polímero puede producirse por polimerización en emulsión y derivarse de dos o más monómeros que incluyen un monómero de (met)acrilato y un monómero ácido. Por ejemplo, el primer polímero puede ser un polímero derivado de un monómero de (met)acrilato, un monómero ácido y un monómero reticulable (por ejemplo, acrilamida de diacetona (DAAM), un monómero que comprende grupos 1,3-diceto, tal como el metacrilato de acetoacetoxietilo (AAEM), un reticulante de silano o una combinación de los mismos).
En algunas realizaciones, el primer componente de recubrimiento puede comprender un primer polímero y un segundo polímero. El primer polímero puede producirse por polimerización en emulsión y derivarse de dos o más monómeros que incluyen un monómero de (met)acrilato y un monómero ácido. El primer polímero tiene una Tg de al menos -30 °C, y puede estar presente en el primer componente de recubrimiento en una cantidad del 10-90 % en peso, sobre el contenido total de polímero del primer componente de recubrimiento. En determinadas realizaciones, el primer polímero puede estar presente en el primer componente de recubrimiento en una cantidad del 10-50 % o del 20-40 % en peso, sobre el contenido total de polímero del primer componente de recubrimiento. El segundo polímero puede producirse por polimerización en emulsión y derivarse de dos o más monómeros que incluyen un monómero de (met)acrilato y un monómero ácido. El segundo polímero puede tener una Tg de -15 °C a 50 °C (por ejemplo, unaTg de -12 °C a 25 °C) y puede estar presente en el primer componente de recubrimiento en una cantidad del 10-90 % en peso (por ejemplo, del 50-90 % o del 60-80 % en peso), sobre el contenido total de polímero del primer componente de recubrimiento. En algunas realizaciones, la Tg del primer polímero es inferior a la Tg del segundo polímero. En algunos ejemplos, al menos uno del primer polímero y del segundo polímero puede ser un polímero acrílico con estireno. En determinados ejemplos, el primer polímero y el segundo polímero son acrílicos puros. El primer polímero y el segundo polímero pueden derivarse cada uno de al menos un monómero de baja Tg seleccionado del grupo que consiste en acrilato de butilo y acrilato de 2-etilhexilo. Opcionalmente, al menos uno del primer polímero y el segundo polímero se derivan además de al menos un monómero de alta Tg seleccionado del grupo que consiste en metacrilato de metilo y estireno. Al menos uno del primer polímero y del segundo polímero puede derivarse de un monómero reticulable. Los monómeros ácidos del primer polímero y del segundo polímero pueden seleccionarse entre los enumerados anteriormente. En algunos casos, al menos uno del primer polímero y del segundo polímero puede derivarse además de la (met)acrilamida. En determinadas realizaciones, el primer polímero puede tener una Tg de al menos -30 °C y puede derivarse de uno o más monómeros que incluyen uno o más de acrilato de butilo y acrilato de 2-etilhexilo, uno o más monómeros ácidos, un monómero reticulable y, opcionalmente, estireno y/o metacrilato de metilo. En determinadas realizaciones, el segundo polímero puede tener una Tg de -12 °C a 0 °C y puede derivarse de uno o más monómeros que incluyen uno o más de acrilato de butilo y acrilato de 2-etilhexilo, uno o más monómeros ácidos, un monómero reticulable y, opcionalmente, estireno y/o metacrilato de metilo. El primer polímero y el segundo polímero pueden dispersarse en un medio acuoso.
En algunas realizaciones, el primer componente de recubrimiento puede tener un volumen en sólidos superior al 40 %. En algunas realizaciones, el primer componente de recubrimiento puede tener un peso en sólidos superior al 50 %. En algunas realizaciones, la proporción en peso del peso seco del floculante en el segundo componente de recubrimiento con respecto al peso seco del polímero en el primer componente de recubrimiento es de 0,1:16 a 5:16 o de 0,5:16 a 3:16.
En algunas realizaciones, el primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento, cuando se aplican como una película (por ejemplo, cuando se aplican simultáneamente a una superficie), se secan y se envejecen durante 1000 horas, pueden superar la prueba de curvatura con mandril establecida en la norma ASTM D 6083-05 a -26 °C, pueden superar la prueba de curvatura con mandril establecida en la norma ASTM D 6083-05 a -18 °C y/o pueden presentar una resistencia a la tracción de al menos 1172,11 kPa (170 psi) medida según los procedimientos normalizados descritos en la norma ASTMD-2370.
En el presente documento se describen además procedimientos para formar un recubrimiento sobre una superficie. El procedimiento puede incluir la aplicación a una superficie del primer componente de recubrimiento y del segundo componente de recubrimiento de las composiciones acuosas de recubrimiento de dos componentes descritas en el presente documento. La superficie puede ser una superficie arquitectónica, tal como la superficie de un tejado y/o una pared. En algunas realizaciones, el primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento pueden aplicarse simultáneamente a la superficie. En determinadas realizaciones, el primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento pueden aplicarse simultáneamente a la superficie utilizando una máquina configurada para pulverizar tanto el primer componente de recubrimiento como el segundo componente de recubrimiento sobre la superficie. La combinación del primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento en la composición acuosa de recubrimiento de dos componentes produce un recubrimiento sobre la superficie.
Los detalles de una o más realizaciones se exponen en la descripción siguiente. Otras características, objetos y ventajas se desprenderán de la descripción y de las reivindicaciones.
Descripción detallada
Tal como se usan en el presente documento, "(met)acrilo" incluye acrilo, metacrilo, diacrilo y dimetacrilo, por ejemplo, la expresión "monómero de (met)acrilato" incluye monómeros de acrilato, metacrilato, diacrilato y dimetacrilato.
Se proporcionan composiciones acuosas de recubrimiento de dos componentes. Las composiciones acuosas de recubrimiento de dos componentes pueden incluir un primer componente de recubrimiento y un segundo componente de recubrimiento. Los dos componentes del recubrimiento pueden aplicarse conjuntamente a una superficie (por ejemplo, de modo simultáneo o secuencial) para formar un recubrimiento de fraguado rápido.
El primer componente de recubrimiento puede comprender un primer polímero. El primer polímero puede ser un homopolímero o un copolímero. El primer polímero puede ser un polímero acrílico puro (es decir, un polímero derivado exclusivamente de monómeros de (met)acrilato), un polímero acrílico con estireno (es decir, un polímero derivado de estireno y uno o más monómeros de (met)acrilato), un polímero de estireno y butadieno (es decir, un polímero derivado de monómeros de butadieno y estireno), un polímero acrílico con vinilo (es decir, un polímero derivado de uno o varios monómeros de éster vinílico y uno o varios monómeros de (met)acrilato), un polímero de cloruro de vinilo (es decir, un polímero derivado de uno o más monómeros de cloruro de vinilo), un polímero de fluoruro de vinilideno (es decir, un polímero derivado de uno o más monómeros de fluoruro de vinilideno), un polímero de silicona (es decir, un polímero derivado de uno o más monómeros de silicona), un polímero de poliuretano, un polímero híbrido acrílico con poliuretano, un polímero de alcanoato de vinilo (es decir, un polímero derivado de uno o más monómeros de alcanoato de vinilo, tal como el poli(acetato de vinilo) o un copolímero derivado de monómeros de etileno y acetato de vinilo), o una combinación de los mismos. En algunas realizaciones, el primer polímero puede ser un polímero estabilizado aniónicamente, tal como un polímero de base acrílica estabilizado aniónicamente. Los polímeros de base acrílica incluyen polímeros derivados de uno o más monómeros de (met)acrilato, tales como los acrílicos puros, los acrílicos con estireno y los acrílicos con vinilo. En algunas realizaciones, el polímero se produce por polimerización en emulsión.
En algunas realizaciones, el primer polímero puede tener una temperatura de transición vítrea (Tg), medida por calorimetría diferencial de barrido (DSC) utilizando la temperatura de punto intermedio empleando el procedimiento descrito, por ejemplo, en la norma ASTM 3418/82, de al menos -30 °C, al menos -25 °C, al menos -20 °C, al menos -15 °C, al menos -10 °C, al menos 5 °C, al menos 0 °C, al menos 5 °C, al menos 10 °C, al menos 15 °C, al menos 20 °C, al menos 25 °C, al menos 30 °C, al menos 35 °C, al menos 40 °C o al menos 45 °C). En algunas realizaciones, el primer polímero puede tener una Tg, medida por DSC, de 50 °C o menos (por ejemplo, 45 °C o menos, 40 °C o menos, 35 °C o menos, 30 °C o menos, 25 °C o menos, 20 °C o menos, 15 °C o menos, 10 °C o menos, 5 °C o menos, 0 °C o menos, -5 °C o menos, -10 °C o menos, -15 °C o menos, -20 °C o menos, -25 °C o menos, -30 °C o menos).
El primer polímero puede tener una Tg , medida por DSC, que oscila entre cualquiera de los valores mínimos descritos anteriormente y cualquiera de los valores máximos descritos anteriormente.
En algunas realizaciones, el primer componente de recubrimiento puede comprender además un segundo polímero. El segundo polímero puede ser un polímero como los descritos anteriormente con respecto al primer polímero. En algunas realizaciones, el segundo polímero puede ser un polímero de base acrílica estabilizado aniónicamente (por ejemplo, un polímero acrílico, un polímero acrílico con estireno o un polímero acrílico con vinilo). En determinados ejemplos, el segundo polímero puede ser un polímero producido por polimerización en emulsión y derivado de dos o más monómeros que incluyen un monómero de (met)acrilato y un monómero ácido.
El segundo polímero puede tener una Tg , medida por DSC, de al menos -15 °C (por ejemplo, al menos -10 °C, al menos -5 °C, al menos 0 °C, al menos 5 °C, al menos 10 °C, al menos 15 °C, al menos 20 °C, al menos 25 °C, al menos 30 °C, al menos 35 °C, al menos 40 °C o al menos 45 °C). En algunas realizaciones, el segundo polímero puede tener una Tg, medida por DSC, de 50 °C o menos (por ejemplo, 45 °C o menos, 40 °C o menos, 35 °C o menos, 30 °C o menos, 25 °C o menos, 20 °C o menos, 15 °C o menos, 10 °C o menos, 5 °C o menos, 0 °C o menos, -5 °C o menos o -10 °C o menos).
El segundo polímero puede tener una Tg, medida por DSC, que oscila entre cualquiera de los valores mínimos descritos anteriormente y cualquiera de los valores máximos descritos anteriormente. Por ejemplo, el segundo polímero puede tener una Tg, medida por DSC, de -15 °C a 50 °C (por ejemplo, unaTg de -15 °C a 25 °C, una Tg de -15 °C a 10 °C, o una Tg de -15 °C a 0 °C).
Cuando el primer componente de recubrimiento comprende un primer polímero y un segundo polímero, el primer polímero y el segundo polímero pueden estar presentes en el primer componente de recubrimiento en cantidades variables para proporcionar un recubrimiento resultante con las propiedades deseadas para una aplicación concreta. Por ejemplo, el primer polímero puede estar presente en el primer componente de recubrimiento en una cantidad de al menos el 10 % en peso (por ejemplo, al menos el 20 % en peso, al menos el 30 % en peso, al menos el 40 % en peso, al menos el 50 % en peso, al menos el 60 % en peso, al menos el 70 % en peso, al menos el 80 % en peso o al menos el 90 % en peso), sobre el contenido total de polímero del primer componente de recubrimiento. En algunas realizaciones, el primer polímero puede estar presente en el primer componente de recubrimiento en una cantidad del 90 % o menos en peso (por ejemplo, el 90 % o menos en peso, el 80 % o menos en peso, el 70 % o menos en peso, el 60 % o menos en peso, el 50 % o menos en peso, el 40 % o menos en peso, el 30 % o menos en peso o el 20 % o menos en peso), sobre el contenido total de polímero del primer componente de recubrimiento.
El primer polímero puede estar presente en el primer componente de recubrimiento en una cantidad que oscila entre cualquiera de los valores mínimos descritos anteriormente y cualquiera de los valores máximos descritos anteriormente. Por ejemplo, el primer polímero puede estar presente en el primer componente de recubrimiento en una cantidad del 10 % al 90 % en peso (por ejemplo, del 10 % al 50 % o del 20 % al 40 % en peso), sobre el contenido total de polímero del primer componente de recubrimiento.
El segundo polímero puede estar presente en el primer componente de recubrimiento en una cantidad de al menos el 10 % en peso (por ejemplo, al menos el 20 % en peso, al menos el 30 % en peso, al menos el 40 % en peso, al menos el 50 % en peso, al menos el 60 % en peso, al menos el 70 % en peso, al menos el 80 % en peso o al menos el 90 % en peso), sobre el contenido total de polímero del primer componente de recubrimiento. En algunas realizaciones, el segundo polímero puede estar presente en el primer componente de recubrimiento en una cantidad del 90 % o menos en peso (por ejemplo, el 90 % o menos en peso, el 80 % o menos en peso, el 70 % o menos en peso, el 60 % o menos en peso, el 50 % o menos en peso, el 40 % o menos en peso, el 30 % o menos en peso o el 20 % o menos en peso), sobre el contenido total de polímero del primer componente de recubrimiento.
El segundo polímero puede estar presente en el primer componente de recubrimiento en una cantidad que oscila entre cualquiera de los valores mínimos descritos anteriormente y cualquiera de los valores máximos descritos anteriormente. Por ejemplo, el segundo polímero puede estar presente en el primer componente de recubrimiento en una cantidad del 10 % al 90 % en peso (por ejemplo, del 50 % al 90 % o del 60 % al 80 % en peso), sobre el contenido total de polímero del primer componente de recubrimiento
En determinadas realizaciones en las que el primer componente de recubrimiento comprende un primer polímero y un segundo polímero, el primer polímero y el segundo polímero pueden presentar valores de Tg diferentes. En algunos casos, la Tg del primer polímero, medida por DSC, puede ser menor (por ejemplo, al menos 5 °C menor, al menos 10 °C menor, al menos 15 °C menor, al menos 20 °C menor o al menos 25 °C menor) que la Tg del segundo polímero. Por ejemplo, en algunos casos, la Tg del primer polímero, medida por DSC, puede ser de -40 °C a -25 °C, de -30 °C a -25 °C, , y la Tg del segundo polímero, medida por DSC, puede ser de -12 °C a 25 °C, de -12 °C a 0 °C, de -10 °C a -2 °C, de -12 °C a 0 °C, de -9 °C a 5 °C, o de -5 °C a 0 °C.
El primer polímero y/o el segundo polímero pueden ser polímeros de base acrílica pueden derivarse de más del 55 % en peso o superior de uno o más monómeros de (met)acrilato (por ejemplo, el 65 % en peso o superior, el 75 % en peso o superior, el 80 % en peso o superior, el 85 % en peso o superior, el 88 % en peso o superior, el 90 % en peso o superior, el 91 % en peso o superior, el 92 % en peso o superior, el 93 % en peso o superior, el 94 % en peso o superior o el 95 % en peso o superior del monómero de (met)acrilato) sobre el peso total de los monómeros de los que se deriva el polímero. En algunas realizaciones, los monómeros de (met)acrilato pueden incluir ésteres de ácidos monocarboxílicos y dicarboxílicos a,p-monoetilénicamente insaturados que tengan de 3 a 6 átomos de carbono con alcanos que tengan de 1 a 12 átomos de carbono (por ejemplo, ésteres del ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maleico, ácido fumárico o ácido itacónico, con alcanoles C1-C20, C1-C12, Ci-Cs o C1-C4). En algunos ejemplos, dichos uno o más (met)acrilatos para preparar el primer polímero y/o el segundo polímero se seleccionan entre acrilato de butilo, acrilato de 2-etilhexilo, metacrilato de metilo y combinaciones de los mismos.
El primer polímero y/o el segundo polímero pueden derivarse además de un monómero ácido. Los monómeros ácidos adecuados pueden incluir ácidos mono- y dicarboxílicos a,p-monoetilénicamente insaturados (por ejemplo, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacónico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido crotónico, ácido dimetacrílico, ácido etilacrílico, ácido alilacético, ácido vinilacético, ácido mesacónico, ácido metilenmalónico o ácido citracónico). En algunos ejemplos, los monómeros ácidos en el primer polímero y/o el segundo polímero pueden seleccionarse cada uno del grupo que consiste en ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacónico, ácido maleico, ácido fumárico y mezclas de los mismos.
Opcionalmente, el primer polímero y/o el segundo polímero se derivan de al menos un monómero de baja Tg. Tal como se utiliza en el presente documento, un monómero de baja Tg se refiere a un monómero que, cuando se homopolimeriza, forma un polímero que tiene una temperatura de transición vítrea, medida mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC), de -40 °C o inferior. Los ejemplos de monómeros adecuados de baja Tg incluyen, por ejemplo, acrilato de butilo (acrilato de n-butilo, Tg = -54 °C), acrilato de n-hexilo (Tg = -45 °C), acrilato de 2-etilhexilo (Tg = -85 °C), acrilato de isodecilo (Tg = -55 °C), metacrilato de dodecilo (Tg = -65 °C), acrilato de 2-etoxietilo (Tg = -50 °C), 2-metoxiacrilato (Tg = -50 °C) y acrilato de 2-(2-etoxietoxi)etilo (Tg = -70 °C). En determinadas realizaciones, el primer polímero y/o el segundo polímero pueden derivarse cada uno de al menos un monómero de baja Tg seleccionado del grupo que consiste en acrilato de butilo y acrilato de 2-etilhexilo.
Opcionalmente, el primer polímero y/o el segundo polímero se derivan de al menos un monómero de alta Tg. Tal como se utiliza en el presente documento, un monómero de alta Tg se refiere a un monómero que, cuando se homopolimeriza, forma un polímero que tiene una Tg , medida mediante DSC, de más de 40 °C. Los ejemplos de monómeros adecuados de alta Tg incluyen, por ejemplo, metacrilato de metilo (Tg = 120 °C), metacrilato de etilo (Tg = 65 °C), metacrilato de terc-butilo (Tg = 118 °C), metacrilato de isobutilo (Tg = 53 °C), metacrilato de hidroxietilo (Tg = 57 °C), metacrilato de ciclohexilo (Tg = 92 °C), metacrilato de 2-fenoxietilo (Tg = 54 °C), metacrilato de bencilo (Tg = 54 °C), metacrilato de hidroxipropilo (Tg = 76 °C), estireno (Tg = 100 °C), 4-acetoestireno (Tg = 116 °C), acrilonitrilo (Tg = 125 °C), 4-bromoestireno (Tg = 118 °C), 4-terc-butilestireno (Tg = 127 °C), 2,4-dimetilestireno (Tg = 112 °C), 2,5-dimetilestireno (Tg = 143 °C), 3,5-dimetilestireno (Tg = 104 °C), acrilato de isobornilo (Tg = 94 °C), metacrilato de isobornilo (Tg = 110 °C), 4-metoxiestireno (Tg = 113 °C), 4-metilestireno (Tg = 97 °C), 3-metilestireno (Tg = 97 °C) y 2,4,6-trimetilestireno (Tg = 162 °C). En determinadas realizaciones, el primer polímero y/o el segundo polímero pueden derivarse cada uno de al menos un monómero de alta Tg seleccionado del grupo que consiste en metacrilato de metilo y estireno.
En algunas realizaciones, al menos uno del primer polímero y del segundo polímero se deriva además de una acrilamida o de una acrilamida sustituida con alquilo. Los ejemplos adecuados son la N-terc-butilacrilamida y la N-metil(met)acrilamida. En algunas realizaciones, al menos uno del primer polímero y del segundo polímero se deriva además de la (met)acrilamida.
Opcionalmente, al menos uno del primer polímero y del segundo polímero se deriva de un monómero reticulable. Por ejemplo, el monómero reticulable puede incluir acrilamida de diacetona (DAAM) o un monómero autorreticulante, tal como un monómero que comprende grupos 1,3-diceto o un reticulante de silano. Los ejemplos de monómeros que comprenden grupos 1,3-diceto incluyen (met)acrilatos de acetoacetoxialquilo, tales como (met)acrilato de acetoacetoxietilo (AAEM), (met)acrilato de acetoacetoxipropilo, (met)acrilato de acetoacetoxibutilo y (met)acrilato de 2,3-di(acetoacetoxi)propilo; acetoacetato de alilo; acetoacetato de vinilo; y combinaciones de los mismos. Los ejemplos de reticulantes de silano adecuados son 3-metacriloxipropiltrimetoxisilano, 3-mercaptopropiltrimetoxisilano, viniltrimetoxisilano y oligómeros de polivinilsiloxano, tales como DYNASYLAN 6490, un oligómero de polivinilsiloxano derivado del viniltrimetoxisilano, y DYNASYLAN 6498, un oligómero de polivinilsiloxano derivado del viniltrietoxisilano, ambos disponibles en el mercado en Evonik Degussa GmbH (Essen, Alemania). El oligómero de polivinilsiloxano puede tener la siguiente estructura:
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en la que n es un número entero de 1 a 50 (por ejemplo, 10). Los monómeros reticulables descritos en el presente documento pueden incluir además monómeros, tales como divinilbenceno; diacrilato de 1,4-butanodiol; anhídrido del ácido metacrílico; y monómeros que contienen grupos urea (por ejemplo, (met)acrilato de ureidoetilo, ácido acrilamidoglicólico y metacrilamidoglicolato metil éter. Otros ejemplos de monómeros reticulables incluyen N-alquilolamidas de ácidos carboxílicos a,p-monoetilénicamente insaturados que tienen de 3 a 10 átomos de carbono y ésteres de los mismos con alcoholes que tienen de 1 a 4 átomos de carbono (por ejemplo, N-metilolacrilamida y N-metilmetacrilamida); reticulantes basados en glioxal; monómeros que contienen dos radicales vinilo; monómeros que contienen dos radicales vinilideno; y monómeros que contienen dos radicales alquenilo. Entre los ejemplos de monómeros reticulables se incluyen diésteres o triésteres de alcoholes dihidroxílicos y trihidroxílicos con ácidos monocarboxílicos a,p-monoetilénicamente insaturados (por ejemplo, di(met)acrilatos, tri(met)acrilatos), de los cuales pueden emplearse a su vez ácido acrílico y ácido metacrílico. Los ejemplos de tales monómeros que contienen dos dobles enlaces etilénicamente insaturados no conjugados son los diacrilatos y dimetacrilatos de alquilenglicol, tales como diacrilato de etilenglicol, diacrilato de 1,3-butilenglicol, diacrilato de 1,4-butilenglicol y diacrilato de propilenglicol, metacrilato de vinilo, acrilato de vinilo, metacrilato de alilo, acrilato de alilo, maleato de dialilo, fumarato de dialilo y metilenbisacrilamida. En algunos ejemplos, el primer polímero y/o el segundo polímero pueden incluir del 0 al 5 % en peso de uno o más monómeros reticulables.
El primer polímero y/o el segundo polímero pueden incluir además monómeros adicionales. Otros ejemplos de monómeros adicionales incluyen monómeros aromáticos de vinilo, tales como a- y p-metilestireno, a-butilestireno, 4-n-butilestireno, 4-n-decilestireno y viniltolueno; dienos conjugados (por ejemplo, isopreno); anhídridos de ácidos monoy dicarboxílicos a,p-monoetilénicamente insaturados (por ejemplo, anhídrido maleico, anhídrido itacónico y anhídrido metilmalónico); (met)acrilonitrilo; haluros de vinilo y vinilideno (por ejemplo, cloruro de vinilo y cloruro de vinilideno); ésteres vinílicos de ácidos mono- o dicarboxílicos C1-C18 (por ejemplo, acetato de vinilo, propionato de vinilo, n-butirato de vinilo, laurato de vinilo y estearato de vinilo); ésteres de hidroxialquilo Ci-C4 de ácidos mono- o dicarboxílicos C3-C6 , en especial de ácido acrílico, ácido metacrílico o ácido maleico, o sus derivados alcoxilados con 2 a 50 moles de óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno o sus mezclas, o ésteres de estos ácidos con alcoholes C1-C18 alcoxilados con 2 a 50 moles de óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno o sus mezclas (por ejemplo, (met)acrilato de hidroxietilo, (met)acrilato de hidroxipropilo y acrilato de metilpoliglicol); y monómeros que contengan grupos glicidilo (por ejemplo, metacrilato de glicidilo).
Otros ejemplos de monómeros o comonómeros adicionales que pueden utilizarse incluyen 1-olefinas lineales, 1-olefinas de cadena ramificada u olefinas cíclicas (por ejemplo, eteno, propeno, buteno, isobuteno, penteno, ciclopenteno, hexeno y ciclohexeno); vinil y alil alquil éteres con 1 a 40 átomos de carbono en el radical alquilo, en los que el radical alquilo puede portar otros sustituyentes, tales como un grupo hidroxilo, un grupo amino o dialquilamino, o uno o más grupos alcoxilados (por ejemplo, metil vinil éter, etil vinil éter, propil vinil éter, isobutil vinil éter, 2-etilhexil vinil éter, vinil ciclohexil éter, vinil 4-hidroxibutil éter, decil vinil éter, dodecil vinil éter, octadecil vinil éter, 2-(dietilamino)etil vinil éter, 2-(di-n-butilamino)etil vinil éter, metildiglicol vinil éter y los correspondientes alil éteres); monómeros sulfofuncionales (por ejemplo, ácido alilsulfónico, ácido metalilsulfónico, estirensulfonato, ácido vinilsulfónico, ácido aliloxibencenosulfónico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico y sus correspondientes sales de metales alcalinos o de amonio, acrilato de sulfopropilo y metacrilato de sulfopropilo); monómeros que contienen fósforo (por ejemplo, ésteres de dihidrogenofosfato de alcoholes, en los que el alcohol contiene un grupo vinilo u olefénico polimerizable, fosfato de alilo, fosfoalquil(met)acrilatos, tales como 2-fosfoetil(met)acrilato (PEM), 2-fosfopropil(met)acrilato, 3-fosfopropil(met)acrilato y fosfobutil(met)acrilato, 3-fosfo-2-hidroxipropil(met)acrilato, monoo difosfatos de bis(hidroximetil)fumarato o itaconato; fosfatos de hidroxialquil(met)acrilato, 2-hidroxietil(met)acrilato, 3­ hidroxipropil(met)acrilato, condensados de óxido de etileno de (met)acrilatos, H2C=C(CHa)COO(CH2CH2O)nP(O)(OH)2, y condensados análogos de óxido de propileno y butileno, siendo n una cantidad de 1 a 50, crotonatos de fosfoalquilo, maleatos de fosfoalquilo, fumaratos de fosfoalquilo, (met)acrilatos de fosfodialquilo, crotonatos de fosfodialquilo, ácido vinilfosfónico, ácido alilfosfónico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropanofosfínico, a-fosfonoestireno, ácido 2-metilacrilamido-2-metilpropanofosfínico, (hidroxi)fosfinilalquil(met)acrilatos, (hidroxi)fosfinilmetacrilato de metilo y combinaciones de los mismos); alquilaminoalquil(met)acrilatos o alquilaminoalquil(met)acrilamidas o productos de cuaternización de los mismos (por ejemplo, (met)acrilato de 2-(N,N-dimetilamino)etilo, 3-(met)acrilato de (N,N-dimetilamino)propilo, cloruro de (met)acrilato de 2-(N,N,N-trimetilamonio)etilo, 2-dimetilaminoetil(met)acrilamida, 3-dimetilaminopropil(met)acrilamida y cloruro de 3-trimetilamoniopropil(met)acrilamida); ésteres alílicos de ácidos monocarboxílicos C1-C30; compuestos de N-vinilo (por ejemplo, N-vinilformamida, N-vinil-N-metilformamida, N-vinilpirrolidona, N-vinilimidazol, 1 -vinil-2-metilimidazol, 1-vinil-2-metilimidazolina, N-vinilcaprolactama, vinilcarbazol, 2-vinilpiridina y 4-vinilpiridina).
El primer polímero y el segundo polímero pueden ser independientemente acrílicos puros, acrílicos con estireno o acrílicos con vinilo. En algunas realizaciones, el primer polímero es un polímero acrílico con estireno (es decir, el primer polímero es un polímero acrílico con estireno, el segundo polímero es un polímero acrílico con estireno, o tanto el primer polímero como el segundo polímero son polímeros acrílicos con estireno). En otras realizaciones, al menos uno del primer polímero y del segundo polímero es un acrílico puro (es decir, el primer polímero es un acrílico puro, el segundo polímero es un acrílico puro, o tanto el primer polímero como el segundo polímero son acrílicos puros).
En algunas realizaciones, el primer polímero puede tener una Tg de -36 °C a -23 °C, y puede derivarse de uno o más monómeros, incluidos uno o más de acrilato de butilo y acrilato de 2-etilhexilo, uno o más monómeros ácidos, un monómero reticulable y, opcionalmente, estireno y/o metacrilato de metilo. En determinadas realizaciones, el primer polímero comprende un polímero de base acrílica derivado de:
(i) del 10-18 % en peso de metacrilato de metilo;
(ii) del 55-70 % en peso de acrilato de butilo;
(iii) del 15-30 % en peso de acrilato de 2-etilhexilo;
(iv) más del 0 al 5 % en peso de monómeros ácidos; y
(v) más del 0 al 5 % en peso de monómeros reticulables.
En algunas realizaciones, el segundo polímero puede tener una Tg de -12 °C a 0 °C y puede derivarse de uno o más monómeros, incluidos uno o más de acrilato de butilo y acrilato de 2-etilhexilo, uno o más monómeros ácidos, un monómero reticulable y, opcionalmente, estireno y/o metacrilato de metilo. En determinadas realizaciones, el segundo polímero comprende un polímero de base acrílica derivado de:
(i) del 40-55 % en peso de acrilato de butilo;
(ii) del 10-20 % en peso de acrilato de 2-etilhexilo;
(iii) del 25-40 % en peso de metacrilato de metilo;
(iv) más del 0 al 5 % en peso de monómeros ácidos; y
(v) más del 0 al 5 % en peso de monómeros reticulables.
El primer polímero y el segundo polímero (cuando estén presentes) pueden prepararse polimerizando los monómeros mediante polimerización en emulsión por radicales libres. Los monómeros para el primer polímero y el segundo polímero (cuando estén presentes) pueden prepararse como dispersiones acuosas. La temperatura de la polimerización en emulsión es normalmente de 10 °C a 95 °C, de 30 °C a 95 °C, o de 75 °C a 90 °C. El medio de polimerización puede incluir agua sola o una mezcla de agua y líquidos miscibles en agua, tales como el metanol. En algunas realizaciones, sólo se utiliza agua. La polimerización en emulsión puede llevarse a cabo como proceso discontinuo, semicontinuo o continuo. Normalmente, se utiliza un proceso semicontinuo. En algunas realizaciones, una parte de los monómeros puede calentarse hasta la temperatura de polimerización y polimerizarse parcialmente, y el resto del lote de polimerización puede introducirse posteriormente en la zona de polimerización de forma continua, por etapas o con superposición de un gradiente de concentración.
La polimerización en emulsión por radicales libres puede llevarse a cabo en presencia de un iniciador de la polimerización por radicales libres. Los iniciadores de la polimerización por radicales libres que pueden utilizarse en el proceso son todos aquellos capaces de iniciar una polimerización en emulsión acuosa por radicales libres, incluidos los peroxidisulfatos de metales alcalinos y el H2O2, o los compuestos azoicos. También pueden utilizarse sistemas combinados que comprendan al menos un agente reductor orgánico y al menos un peróxido y/o hidroperóxido, por ejemplo, hidroperóxido de terc-butilo y la sal metálica de sodio del ácido hidroximetanosulfínico o peróxido de hidrógeno y ácido ascórbico. También pueden utilizarse sistemas combinados que contengan además una pequeña cantidad de un compuesto metálico soluble en el medio de polimerización y cuyo componente metálico puede existir en más de un estado de oxidación, por ejemplo ácido ascórbico/sulfato de hierro(II)/peróxido de hidrógeno, en los que el ácido ascórbico puede sustituirse por la sal metálica de sodio del ácido hidroximetanosulfínico, sulfito de sodio, hidrógenosulfito de sodio o bisulfito metálico de sodio y el peróxido de hidrógeno puede sustituirse por hidroperóxido de terc-butilo o peroxidisulfatos de metales alcalinos y/o peroxidisulfatos de amonio. En los sistemas combinados, el compuesto derivado de carbohidrato también puede utilizarse como componente reductor. En general, la cantidad de los sistemas iniciadores por radicales libres empleados puede ser del 0,1 al 2 %, sobre la cantidad total de los monómeros que se van a polimerizar. En algunas realizaciones, los iniciadores son peroxidisulfatos de amonio y/o de metales alcalinos (por ejemplo, persulfato de sodio), solos o como constituyentes de sistemas combinados. La forma en que el sistema iniciador por radicales libres se añade al reactor de polimerización durante la polimerización en emulsión acuosa por radicales libres no es crítica. Puede introducirse por completo en el reactor de polimerización al principio o añadirse de forma continua o escalonada a medida que se consume durante la polimerización en emulsión acuosa por radicales libres. En detalle, tal como conocen los expertos en la materia, esto depende tanto de la naturaleza química del sistema iniciador como de la temperatura de polimerización. En algunas realizaciones, una parte se introduce al principio y el resto se añade a la zona de polimerización a medida que se consume. También es posible llevar a cabo la polimerización en emulsión acuosa por radicales libres bajo presión superatmosférica o reducida.
El primer polímero o el segundo polímero (cuando estén presentes) pueden producirse independientemente mediante polimerización en una sola etapa o polimerización en varias etapas. En algunas realizaciones, el primer polímero y el segundo polímero se polimerizan cada uno por separado para producir una primera dispersión que incluye una pluralidad de partículas poliméricas que incluyen el primer polímero, y una segunda dispersión que comprende una pluralidad de partículas poliméricas que incluyen el segundo polímero. La primera y segunda dispersión pueden entonces reunirse para proporcionar una dispersión que incluya el primer y el segundo polímero. En algunas realizaciones, el primer polímero y el segundo polímero se proporcionan en la misma partícula polimérica mediante polimerización en varias etapas, de forma que uno de los primeros polímeros y el segundo polímero pueden estar presentes como polímero de primera etapa de un polímero de varias etapas (por ejemplo, como una núcleo en una partícula polimérica de núcleo/envuelta) y uno de los primeros polímeros y el segundo polímero pueden estar presente como polímero de segunda etapa de un polímero de varias etapas (por ejemplo, como una envuelta en una partícula polimérica de núcleo/envuelta).
Pueden incluirse uno o más tensioactivos en las dispersiones acuosas para mejorar determinadas propiedades de las dispersiones, incluida la estabilidad de las partículas. Por ejemplo, podrían utilizarse ácido oleico, laureth sulfato de sodio y ácido alquilbencenosulfónico o tensioactivos de sulfonato. Los ejemplos de tensioactivos disponibles en el mercado son Calfoam® ES-303, un laurilsulfato de sodio, y Calfax® DB-45, un disulfonato de óxido de dodecildifenilo de sodio, ambos disponibles en Pilot Chemical Company (Cincinnati, OH). En general, la cantidad de tensioactivos empleados puede ser del 0,01 al 5 %, sobre la cantidad total de los monómeros que se van a polimerizar.
Opcionalmente, pueden utilizarse pequeñas cantidades (por ejemplo, del 0,01 al 2 % en peso sobre el peso total del monómero) de reguladores del peso molecular, tales como un mercaptano. Dichas sustancias se añaden preferentemente a la zona de polimerización en una mezcla con los monómeros que se van a polimerizar y se consideran parte de la cantidad total de monómeros insaturados utilizados en los polímeros.
En el caso de polímeros derivados de estireno y butadieno, el polímero puede producirse por polimerización a alta temperatura (por ejemplo, polimerización a una temperatura de 40 °C o superior, tal como a una temperatura de 40 °C a 100 °C) o por polimerización a baja temperatura (por ejemplo, polimerización a una temperatura inferior a 40 °C, tal como a una temperatura de 5 °C a 25 °C). Como tales, los polímeros derivados de estireno y butadieno pueden incluir proporciones variables de unidades de cis-1,4 butadieno a unidades de trans-1,4 butadieno.
Tal como se ha descrito anteriormente, los polímeros derivados de estireno y butadieno pueden polimerizarse en un proceso continuo, semicontinuo o discontinuo. Una vez alcanzado el nivel de conversión deseado, la reacción de polimerización puede terminarse añadiendo un baño de corte al reactor. El baño de corte reacciona rápidamente con los radicales libres y los agentes oxidantes, destruyendo así cualquier resto de radicales libres del iniciador y del polímero e impidiendo la formación de nuevos radicales libres. Entre los ejemplos de baños de corte se incluyen compuestos orgánicos que poseen una estructura quinonoide (por ejemplo, quinona) y compuestos orgánicos que pueden oxidarse a una estructura quinonoide (por ejemplo, hidroquinona), opcionalmente combinados con sulfuros hidrosolubles, tales como sulfuro de hidrógeno, sulfuro de amonio, o sulfuros o hidrosulfuros de metales alcalinos o alcalinotérreos; ditiocarbamatos N-sustituidos; productos de reacción de alquilenpoliaminas con azufre, que contienen presumiblemente sulfuros, disulfuros, polisulfuros y/o mezclas de estos y otros compuestos; dialquilhidroxilaminas; N,N'-dialquil-N,N'-metilenbisidroxilaminas; dinitroclorobenceno; sulfuro de dihidroxidifenilo; sulfuro de dinitrofenilbenzotiazilo; y mezclas de los mismos. En el caso de polimerizaciones a alta temperatura, puede permitirse que la polimerización continúe hasta la conversión completa del monómero, es decir, superior al 99 %, en cuyo caso puede no emplearse un baño de corte.
Una vez finalizada la polimerización (en el proceso continuo, semicontinuo o discontinuo), los monómeros sin reaccionar pueden eliminarse de la dispersión polimérica. Por ejemplo, los monómeros de butadieno pueden eliminarse por destilación ultrarrápida a presión atmosférica y después a presión reducida. Los monómeros de estireno pueden eliminarse mediante extracción con vapor en una columna.
Si se desea, los polímeros derivados del estireno y el butadieno pueden aglomerarse, por ejemplo, mediante aglomeración química, por congelación o por presión, y eliminarse el agua para producir un contenido en sólidos superior a entre el 50 % y el 75 %.
Puede añadirse un antioxidante a los polímeros derivados del estireno y el butadieno para evitar la oxidación de los dobles enlaces del polímero, y el antioxidante puede añadirse antes o después de la vulcanización del polímero. Los antioxidantes pueden ser, por ejemplo, fenoles sustituidos o aminas aromáticas secundarias. También se pueden añadir antiozonantes a los polímeros derivados del estireno y el butadieno para evitar que el ozono presente en la atmósfera agriete el polímero al romper los dobles enlaces del polímero. También pueden añadirse inhibidores de la prevulcanización a los polímeros derivados del estireno y el butadieno para evitar la vulcanización prematura o el quemado del polímero.
Si se desea, los polímeros derivados del estireno y el butadieno pueden vulcanizarse o curarse para reticular el polímero y aumentar así la resistencia a la tracción y el alargamiento del caucho calentando el polímero, normalmente en presencia de agentes vulcanizantes, acelerantes de la vulcanización, agentes antirreversión y, opcionalmente, agentes reticulantes. Entre los ejemplos de agentes vulcanizantes se incluyen diversos tipos de azufre, tales como polvo de azufre, azufre precipitado, azufre coloidal, azufre insoluble y azufre altamente dispersable; haluros de azufre, tales como monocloruro de azufre y dicloruro de azufre; donantes de azufre, tales como 4,4'-ditiodimorfolina; selenio; telurio; peróxidos orgánicos, tales como peróxido de dicumilo y peróxido de di-terc-butilo; dioximas de quinona, tales como p-quinona dioxima y p,p'-dibenzoilquinona dioxima; compuestos orgánicos de poliamina, tales como trietilentetramina, carbamato de hexametilendiamina, carbamato de 4,4'-metilen-bis(ciclohexilamina) y 4,4'-metilenbis-o-cloroanilina; resinas de alquilfenol con un grupo metilol; y mezclas de los mismos. En algunos ejemplos, los agentes vulcanizantes incluyen dispersiones de azufre o donantes de azufre. El agente vulcanizante puede estar presente del 0,1 al 15 %, del 0,3 al 10 %, o del 0,5 al 5 % en peso sobre el peso del polímero.
Los ejemplos de acelerantes de la vulcanización incluyen acelerantes de la vulcanización de tipo sulfenamida, tales como N-ciclohexil-2-benzotiazol sulfenamida, N-t-butil-2-benzotiazol sulfenamida, N-oxietilen-2-benzotiazol sulfenamida, N-oxidietilen-2-benzotiazol sulfenamida, N-oxidietilentiocarbamil-N-oxidietileno sulfenamida, N-oxidietilen-2-benzotiazol sulfenamida y N,N'-diisopropil-2-benzotiazol sulfenamida; acelerantes de la vulcanización de tipo guanidina, tales como difenilguanidina, di-o-tolilguanidina y di-o-tolilbiguanidina; acelerantes de la vulcanización de tipo tiourea, tales como tiocarboanilida, di-o-toliltiourea, etilentiourea, dietilentiourea, dibutiltiourea y trimetiltiourea; acelerantes de la vulcanización de tipo tiazol, como 2-mercaptobenzotiazol, disulfuro de dibenzotiazilo, sal de cinc de 2-mercaptobenzotiazol, sal de sodio de 2-mercaptobenzotiazol, sal de ciclohexilamina de 2-mercaptobenzotiazol, disulfuro de 4-morfolinil-2-benzotiazol y 2-(2,4-dinitrofeniltio)benzotiazol; acelerantes de la vulcanización de tipo tiadiazina, tales como tiadiazina activada; acelerantes de la vulcanización de tipo tiuram, como monosulfuro de tetrametiltiuram, el disulfuro de tetrametiltiuram, el disulfuro de tetraetiltiuram, disulfuro de tetrabutiltiuram y tetrasulfuro de dipentametilentiuram; acelerantes de la vulcanización de tipo ácido ditiocarbámico, tales como dimetilditiocarbamato de sodio, dietilditiocarbamato de sodio, di-n-butilditiocarbamato de sodio, dimetilditiocarbamato de plomo, diamilditiocarbamato de plomo, diamilditiocarbamato de cinc, dimetilditiocarbamato de cinc, dietilditiocarbamato de cinc, di-n-butilditiocarbamato de cinc, pentametilenditiocarbamato de cinc, etilfenilditiocarbamato de cinc, dietilditiocarbamato de telurio, dimetilditiocarbamato de bismuto, dimetilditiocarbamato de selenio, dietilditiocarbamato de selenio, dietilditiocarbamato de cadmio, dimetilditiocarbamato de cobre, dimetilditiocarbamato de hierro, dietilditiocarbamato de dietilamina, pentametilenditiocarbamato de piperidinio y pentametilenditiocarbamato de pipecolina; acelerantes de la vulcanización de tipo ácido xantogénico, tales como isopropilxantogenato de sodio, isopropilxantogenato de cinc y butilxantogenato de cinc; acelerantes de la vulcanización de tipo isoftalato, tales como hidrógenoisoftalato de dimetilamonio; acelerantes de la vulcanización de tipo aldehído de amina, tales como productos de la condensación de butiraldehído y amina y productos de la condensación de butiraldehído y monobutilamina; y mezclas de los mismos. El acelerante de la vulcanización puede estar presente dentro de un intervalo del 0,1 al 15 %, del 0,3 al 10 %, o del 0,5 al 5 %, en peso sobre el peso del polímero.
También pueden incluirse agentes antirreversión en el sistema de vulcanización para evitar la reversión, es decir, una disminución indeseable de la densidad de reticulación. Los agentes antirreversión adecuados incluyen sales de cinc de ácidos carboxílicos alifáticos, sales de cinc de ácidos aromáticos monocíclicos, bismaleimidas, biscitraconimidas, bisitaconimidas, ácidos aril-bis-citraconámicos, bisuccinimidas y polisulfuros de bisuccinimidas poliméricas (por ejemplo, N,N'-xilenodicitraconamidas). El agente antirreversión puede estar presente en un intervalo del 0 al 5 %, del 0,1 al 3 %, o del 0,1 al 2 % en peso sobre el peso del polímero.
En algunas realizaciones, el primer polímero y el segundo polímero (cuando estén presentes) pueden dispersarse en un medio acuoso para formar una dispersión acuosa. La dispersión acuosa puede utilizarse para formar el primer componente de recubrimiento. El primer componente de recubrimiento puede incluir además una carga, un pigmento, un agente dispersante, un espesante, un antiespumante, un tensioactivo, un biocida, un agente coalescente, un pirorretardante, un estabilizante, un agente de curado, un agente de flujo, un agente de nivelación, un endurecedor o una combinación de los mismos.
En algunas realizaciones, el primer componente de recubrimiento puede incluir además al menos una carga, tal como un pigmento o extensor. El término "pigmento", tal como se utiliza en el presente documento, incluye compuestos que proporcionan color u opacidad al componente de recubrimiento. Algunos ejemplos de pigmentos adecuados son los óxidos metálicos, tales como el dióxido de titanio, el óxido de cinc, el óxido de hierro o combinaciones de los mismos. Dicho al menos un pigmento puede seleccionarse del grupo que consiste en TO 2 (en forma de anastasa y rutilo), arcilla (silicato de aluminio), CaCO (en forma molida y precipitada), óxido de aluminio, dióxido de silicio, óxido de magnesio, talco (silicato de magnesio), barita (sulfato de bario), óxido de cinc, sulfito de cinc, óxido de sodio, óxido de potasio y mezclas de los mismos. Los ejemplos de pigmentos de dióxido de titanio disponibles en el mercado son KRONOS®2101, KRONOS®2310, disponibles en Kronos WorldWide, Inc., TI-PURE® R-900, disponible en DuPont, oTIONA®AT1 disponible en el mercado en Millennium Inorganic Chemicals. El dióxido de titanio también está disponible en forma de dispersión concentrada. Un ejemplo de dispersión de dióxido de titanio es KRONOS® 4311, también disponible en Kronos WorldWide, Inc. Las mezclas de pigmentos adecuadas de óxidos metálicos se comercializan con las marcas Minex® (óxidos de silicio, aluminio, sodio y potasio disponibles en el mercado en Unimin Specialty Minerals), Celite® (óxido de aluminio y dióxido de silicio disponibles en el mercado en Celite Company) y Atomite® (disponible en el mercado en Imerys Performance Minerals). Los ejemplos de cargas también incluyen arcillas, tales como la atapulgita y el caolín, incluidas las que se comercializan con las marcas Attagel®y Ansilex® (disponibles en el mercado en BASF Corporation). Otras cargas son la nefelina sienita (un 25 % de nefelina, un 55 % de feldespato de sodio y un 20 % de feldespato de potasio), el feldespato (un aluminosilicato), la tierra de diatomeas, la tierra de diatomeas calcinada, el talco (silicato de magnesio hidratado), los aluminosilicatos, el sílice (dióxido de silicio), la alúmina (óxido de aluminio), la mica (silicato de potasio y aluminio hidratado), la pirofilita (hidróxido de silicato de aluminio), la perlita, la baritina (sulfato de bario), la wollastonita (metasilicato de calcio) y combinaciones de los mismos. Más preferentemente, dicha al menos una carga incluye TiO2, CaCO3 y/o una arcilla.
En general, el tamaño medio de partícula de la carga oscila entre 0,01 y 50 micrómetros. Por ejemplo, las partículas de TiO2 utilizadas en la composición acuosa de recubrimiento suelen tener un tamaño medio de partícula de entre 0,15 y 0,40 micrómetros. La carga puede añadirse al componente de recubrimiento acuoso como un polvo o en forma de suspensión espesa. Preferiblemente, la carga está presente en el componente de recubrimiento acuoso en una cantidad comprendida entre aproximadamente el 5 % y aproximadamente el 50 % en peso, más preferiblemente entre aproximadamente el 10 % y aproximadamente el 40 % en peso (es decir, el porcentaje en peso de la carga sobre el peso total del componente de recubrimiento).
Algunos ejemplos de agentes dispersantes de pigmentos adecuados son los dispersantes de poliácidos y los dispersantes de copolímeros hidrófobos. Los dispersantes de poliácidos suelen ser ácidos policarboxílicos, tales como el poli(ácido acrílico) o el poli(ácido metacrílico), que están parcial o totalmente en forma de sus sales de amonio, metal alcalino, metal alcalinotérreo, amonio o amonio cuaternario de alquilo inferior. Los dispersantes de copolímeros hidrófobos incluyen copolímeros del ácido acrílico, ácido metacrílico o ácido maleico con monómeros hidrófobos. En determinadas realizaciones, la composición incluye un agente dispersante de tipo poli(ácido acrílico), tal como Pigment Disperser N, disponible en el mercado en BASF SE.
Los ejemplos de espesantes adecuados incluyen polímeros de uretano de óxido de etileno modificado hidrofóbicamente (HEUR), polímeros en emulsión solubles en álcalis modificados hidrofóbicamente (HASE), hidroxietilcelulosas modificadas hidrofóbicamente (HMHEC), poliacrilamida modificada hidrofóbicamente y combinaciones de los mismos. Los polímeros HEUR son productos lineales de la reacción de diisocianatos con poli(óxido de etileno) con extremos cerrados con grupos hidrocarbonados hidrófobos. Los polímeros HASE son homopolímeros del ácido (met)acrílico o copolímeros del ácido (met)acrílico, ésteres de (met)acrilato o ácido maleico modificados con monómeros de vinilo hidrófobos. Los HMHEC incluyen la hidroxietilcelulosa modificada con cadenas alquílicas hidrófobas. Las poliacrilamidas modificadas hidrofóbicamente incluyen copolímeros de acrilamida con acrilamida modificada con cadenas alquílicas hidrofóbicas (N-alquilacrilamida). En determinadas realizaciones, la composición de recubrimiento incluye un espesante de hidroxietilcelulosa modificado hidrofóbicamente.
Los antiespumantes actúan para minimizar la formación de espuma durante la mezcla y/o la aplicación del componente de recubrimiento. Los antiespumantes adecuados incluyen antiespumantes orgánicos, tales como aceites minerales, aceites de silicona y antiespumantes a base de sílice. Los ejemplos de aceites de silicona incluyen polisiloxanos, polidimetilsiloxanos, polisiloxanos modificados con poliéter y combinaciones de los mismos. Algunos ejemplos de antiespumantes son BYK®-035, disponible en BYK USA Inc, la serie de antiespumantes TEGO®, disponible en Evonik Industries, la serie de antiespumantes DREWPLUS®, disponible en Ashland Inc, y FOAMASTER® NXZ, disponible en BASF Corporation.
Los tensioactivos adecuados incluyen tensioactivos no iónicos y tensioactivos aniónicos. Los ejemplos de tensioactivos no iónicos son los alquilfenoxipolietoxietanoles con grupos alquilo de entre 7 y 18 átomos de carbono y con entre 6 y 60 unidades de oxietileno; derivados de óxido de etileno de ácidos carboxílicos de cadena larga; condensados análogos de óxido de etileno de alcoholes de cadena larga, y combinaciones de los mismos. Los ejemplos de tensioactivos aniónicos incluyen sales de amonio, de metal alcalino, de metal alcalinotérreo y sales de amonio cuaternario de alquilo inferior de sulfosuccinatos, sulfatos de alcohol graso superior, sulfonatos de arilo, sulfonatos de alquilo, sulfonatos de alquilarilo y combinaciones de los mismos. En determinadas realizaciones, la composición comprende un tensioactivo de alquilpolietilenglicol no iónico, tal como LUTENSOL®TDA 8 o LUTENSOL® AT-18, disponibles en el mercado en BASF SE. En determinadas realizaciones, la composición comprende un tensioactivo de alquil éter sulfato aniónico, tal como DISPONIL® FES 77, disponible en el mercado en BASF SE. En determinadas realizaciones, la composición comprende un tensioactivo de disulfonato de óxido de difenilo aniónico, tal como CALFAX® DB-45, disponible en el mercado en Pilot Chemical.
Otros aditivos adecuados que pueden incorporarse opcionalmente en el primer componente de recubrimiento incluyen agentes coalescentes (coalescentes), agentes modificadores del pH, biocidas, codisolventes y plastificantes, agentes reticulantes (por ejemplo, aditivos de fraguado rápido, por ejemplo, una poliamina, tal como la polietilenimina), agentes dispersantes, modificadores reológicos, agentes humectantes y esparcidores, agentes niveladores, aditivos de conductividad, promotores de la adherencia, agentes antibloqueo, agentes antimicroabrasiones y agentes antireptación, agentes anticongelantes, inhibidores de la corrosión, agentes antiestáticos, pirorretardantes y aditivos intumescentes, colorantes, blanqueadores ópticos y aditivos fluorescentes, absorbentes de UV y estabilizantes a la luz, agentes quelantes, aditivos de limpieza, agentes de alisado, humectantes, insecticidas, lubricantes, odorizantes, aceites, ceras y antideslizantes, repelentes de la suciedad, agentes antimanchas y combinaciones de los mismos.
Entre los coalescentes adecuados, que ayudan a la formación de la película durante el secado, se incluyen el éter monometílico de etilenglicol, éter monobutílico de etilenglicol, acetato de éter monoetílico de etilenglicol, acetato de éter monobutílico de etilenglicol, éter monobutílico de dietilenglicol, acetato de éter monoetílico de dietilenglicol, éter monometílico de dipropilenglicol, monoisobutirato de 2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol y combinaciones de los mismos.
Los ejemplos de agentes modificadores del pH adecuados incluyen bases, tales como hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, aminoalcoholes, monoetanolamina (MEA), dietanolamina (DEA), 2-(2-aminoetoxi)etanol, diisopropanolamina (DIPA), 1-amino-2-propanol (AMP), amoníaco y combinaciones de los mismos.
Pueden incorporarse biocidas adecuados para inhibir el crecimiento de bacterias y otros microbios en la composición de recubrimiento durante el almacenamiento. Algunos ejemplos de biocidas son 2-[(hidroximetil)amino]etanol, 2-[(hidroximetil) amino]-2-metil-1-propanol, o-fenilfenol, sal de sodio, 1,2-benzoisotiazolin-3-ona, 2-metil-4-isotiazolin-3-ona (MIT), 5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona (CIT), 2-octil-4-isotiazolin-3-ona (OIT), 4,5-dicloro-2-n-octil-3-isotiazolona, así como sus sales aceptables y sus combinaciones. Los biocidas adecuados también incluyen biocidas que inhiben el crecimiento de moho, hongos y sus esporas en el recubrimiento. Los ejemplos de mohicidas incluyen 2-(tiocianometiltio)benzotiazol, carbamato de 3-yodo-2-propinilbutilo, 2,4,5,6-tetracloroisoftalonitrilo, 2-(4-tiazolil)bencimidazol, 2-N-octil-4-isotiazolin-3-ona, diyodometil p-tolil sulfona, así como sus sales aceptables y sus combinaciones. En determinadas realizaciones, la composición de recubrimiento contiene 1,2-benzoisotiazolin-3-ona o una sal de la misma. Entre los biocidas de este tipo se incluye PROXEL® BD20, disponible en el mercado en Arch Chemicals, Inc. Como alternativa, el biocida puede aplicarse en forma de película sobre el recubrimiento, y un biocida formador de película disponible en el mercado es Zinc Omadine®, disponible en el mercado en Arch Chemicals, Inc.
Algunos ejemplos de codisolventes y humectantes incluyen etilenglicol, propilenglicol, dietilenglicol y combinaciones de los mismos.
Los ejemplos de agentes reticulantes incluyen dihidrazidas (por ejemplo, dihidrazidas del ácido adípico, ácido succínico, ácido oxálico, ácido glutámico o ácido sebástico). Las dihidrazidas pueden utilizarse, por ejemplo, para reticular la acrilamida de diacetona u otros monómeros reticulables.
En algunas realizaciones, el primer componente de recubrimiento puede incluir los siguientes componentes (sobre el peso total del primer componente de recubrimiento): agua al 6,8-17,2 % en peso, propilenglicol al 0,5-2,5 % en peso, agente dispersante de pigmentos al 0,4-0,85 % en peso, una o más dispersiones poliméricas (al 55-65 % en peso del polímero o polímeros) al 37,8-41,3 % en peso, plastificante al 0-1,0 % en peso, antiespumante al 0,3-1,4 % en peso, tensioactivo no iónico al 0-0,1 % en peso, espesante al 0,1-0,4 % en peso, dióxido de titanio al 3,0-11,2 % en peso, óxido de cinc al 0-3,4 % en peso, carbonato de calcio al 27,7-33,7 % en peso, talco o caolín al 0-18,3 % en peso, biocida al 0,1-0,3 % en peso y amoníaco al 0,1-0,3 % en peso.
El porcentaje de volumen en sólidos del primer componente de recubrimiento puede ser de al menos el 40 %. Por ejemplo, el porcentaje de volumen en sólidos del primer componente de recubrimiento puede ser de al menos el 45 %, al menos el 50 %, al menos el 55 %, al menos el 60 %, al menos el 65 %, al menos el 70 % o al menos el 75 %.
El porcentaje de peso en sólidos del primer componente de recubrimiento puede ser de al menos el 50 %. Por ejemplo, el porcentaje de peso en sólidos del primer componente de recubrimiento puede ser de al menos el 55 %, al menos el 60 %, al menos el 65 %, al menos el 70 %, al menos el 75 % o al menos el 80 %.
El segundo componente de recubrimiento puede comprender un floculante. Por ejemplo, el segundo componente de recubrimiento puede ser una solución acuosa o una suspensión de un floculante. Los floculantes, a veces denominados coagulantes, son sustancias que precipitan los sólidos o semisólidos de una solución, tales como las partículas poliméricas de una dispersión de látex o las impurezas del agua. En la técnica se conocen ejemplos de floculantes e incluyen polímeros cargados (véase, por ejemplo, la patente de EE. UU. n.° 5219914 de Warburton que se incorpora por referencia en el presente documento en su totalidad) y sales metálicas multivalentes, incluidas sales adecuadas de cinc, hierro, calcio y aluminio (véase, por ejemplo, las patentes de EE. UU. n.os 3 823024 de Cogliano, 4386992 de Kunishiga et al., 4571 415 de Jordan y 5403393 de Dubble, así como la publicación de solicitud de patente de EE. UU. n.° 2004/0000329 de Albu et al., todos los cuales se incorporan al presente documento por referencia en su totalidad). En algunas realizaciones, el floculante puede comprender CaCh.
El segundo componente de recubrimiento puede comprender una cantidad eficaz de un floculante, de tal manera que cuando el segundo componente de recubrimiento se combina con el primer componente de recubrimiento, la adición del floculante disminuye la estabilidad de la dispersión de uno o más polímeros en el primer componente de recubrimiento, haciendo que el recubrimiento fragüe más rápidamente.
El primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento pueden proporcionarse como composiciones acuosas separadas (por ejemplo, en un kit como primer y segundo componentes de una composición acuosa de recubrimiento de dos componentes). El primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento pueden aplicarse conjuntamente (por ejemplo, simultánea o secuencialmente) a un sustrato (por ejemplo, una película) y dejarse secar para formar un recubrimiento seco. El primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento pueden no formar un recubrimiento si se aplican solos, pero la combinación del primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento produce un recubrimiento sobre la superficie.
En general, los recubrimientos se forman aplicando el primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento de las composiciones acuosas de recubrimiento de dos componentes descritas en el presente documento a una superficie, y permitiendo que el recubrimiento se seque para formar un recubrimiento seco. La superficie puede ser, por ejemplo, una tubería de PVC, hormigón, ladrillo, mortero, asfalto, una lámina asfáltica granulada, moqueta, un granulado, pavimento, una placa para techos, una superficie deportiva, un sistema de aislamiento y acabado exterior ("exterior insulation and finish system", EIFS), un vehículo, una superficie de espuma de poliuretano pulverizada, un metal, una superficie de poliolefina termoplástica, una superficie de monómero de etileno propileno dieno ("ethylene-propylene diene monomer", EPDM), una superficie de asfalto modificado, un tejado, una pared, un depósito de almacenamiento y otra superficie de recubrimiento (en el caso de aplicaciones de recubrimiento sobre otro recubrimiento existente). En algunas realizaciones, la superficie puede ser una superficie arquitectónica. En algunas realizaciones, la superficie puede ser una superficie sustancialmente horizontal, tal como la superficie de un tejado. En algunas realizaciones, la superficie puede ser una superficie sustancialmente vertical, tal como una pared. En algunas realizaciones, la composición de recubrimiento puede aplicarse a suelos para controlar la humedad y proporcionar propiedades de puenteado de grietas.
El primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento pueden aplicarse a una superficie mediante cualquier técnica de recubrimiento adecuada, incluida la pulverización, la aplicación con rodillos, el cepillado o el extendido. El primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento pueden aplicarse en una sola capa o en múltiples capas secuenciales (por ejemplo, en dos capas o en tres capas) según se requiera para una aplicación concreta. En general, la composición de recubrimiento se deja secar en condiciones ambientales. Sin embargo, en determinadas realizaciones, la composición de recubrimiento puede secarse, por ejemplo, calentándola y/o haciendo circular aire sobre el recubrimiento. El primer componente de recubrimiento puede aplicarse en combinación con la segunda composición de recubrimiento para formar un recubrimiento de fraguado rápido. El segundo componente de recubrimiento puede aplicarse a una superficie antes de aplicar el primer componente de recubrimiento, aplicarse a una superficie simultáneamente con el primer componente de recubrimiento o aplicarse a un recubrimiento del primer componente de recubrimiento después de que se haya aplicado a una superficie, pero antes del secado.
En determinadas realizaciones, el primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento se aplican simultáneamente a la superficie que se va a revestir (por ejemplo, a una superficie arquitectónica, tal como un tejado o una pared). Por ejemplo, el primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento pueden pulverizarse como corrientes convergentes o superpuestas que se mezclan a medida que se aplican a la superficie. En estas realizaciones, el primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento pueden aplicarse simultáneamente utilizando una máquina configurada para pulverizar tanto el primer componente de recubrimiento (por ejemplo, una dispersión polimérica) como el segundo componente de recubrimiento (por ejemplo, un floculante) sobre una superficie de manera que las superficies de pulverización se solapen. Las máquinas adecuadas incluyen sistemas de aplicación que incluyen dos pistolas pulverizadoras separadas reguladas de tal forma que las superficies de pulverización de las dos pistolas pulverizadoras separadas se solapan, así como sistemas de aplicación que incluyen una sola pistola pulverizadora que tiene dos boquillas pulverizadoras separadas que tienen superficies de pulverización solapadas (por ejemplo, pistolas pulverizadoras configuradas para mezcla externa disponibles en Binks Manufacturing Co., Franklin Park, Illinois). Como alternativa, el primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento pueden aplicarse simultáneamente utilizando un único pulverizador configurado para mezclar internamente el primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento antes de la aplicación.
En determinadas realizaciones, el primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento se aplican simultáneamente a una superficie utilizando un sistema de pulverización que incluye una única pistola de pulverización con una primera y una segunda boquilla, una primera bomba en conexión fluida entre la primera boquilla y un primer depósito de solución para suministrar el primer componente de recubrimiento a la primera boquilla a una primera presión de fluido, y una segunda bomba en conexión fluida entre la segunda boquilla y un segundo depósito de solución para suministrar el segundo componente de recubrimiento a la segunda boquilla a una segunda presión de fluido. Los sistemas de pulverización de este tipo son conocidos en la técnica. Véase, por ejemplo, las publicaciones de solicitud de patente de EE. UU. n.os 2007/0186813 y 2010/0173089 de Smith, que se incorporan en el presente documento por referencia en su totalidad.
En algunas realizaciones, el primer componente de recubrimiento puede aplicarse a una viscosidad de al menos 50 cP (por ejemplo, al menos 100 cP, al menos 500 cP, al menos 1000 cP, al menos 2000 cP, al menos 5000 cP, al menos 10 000 cP, al menos 12000 cP, al menos 15000 cP, al menos 20000 cP, al menos 25000 cP, al menos 30000 cP o al menos 35000 cP) medida usando un viscosímetro Brookfield RV con husillo n.°1 3 a 2 rpm a 20 °C. En algunas realizaciones, el primer componente de recubrimiento puede aplicarse a una viscosidad de 40000 cP o menos (por ejemplo, 35000 cP o menos, 30000 cP o menos, 25000 cP o menos, 20000 cP o menos, 15000 cP o menos, 12000 cP o menos, 10000 cP o menos, 5000 cP o menos, 2000 cP o menos, 1000 cP o menos, 500 cP o menos o 100 cP o menos) medida usando un viscosímetro Brookfield RV con husillo n.° 3 a 2 rpm a 20 °C.
El primer componente de recubrimiento puede aplicarse a una viscosidad que oscile entre cualquiera de los valores mínimos descritos anteriormente y cualquiera de los valores máximos descritos anteriormente. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el primer componente de recubrimiento puede tener y puede aplicarse a una viscosidad de 50 cP a 40000 cP medida usando un viscosímetro Brookfield RV con husillo n.° 3 a 2 rpm a 20 °C. En algunas realizaciones, el primer componente de recubrimiento puede tener una viscosidad de 500 a 30000 cP, de 1000 a 12 000 cP, de 2000 a 12000 cP, de 2000 a 8000 cP, o de 2000 a 5000 cP.
En algunas realizaciones, la proporción en peso del peso seco de floculante en el segundo componente de recubrimiento con respecto al peso seco de polímero en el primer componente de recubrimiento es de 0,1:16 a 5:16. La proporción en peso del polímero se basa en el peso seco total del polímero en el primer componente, y es el peso seco total del primer polímero y del segundo polímero en los casos en que el primer componente de recubrimiento incluye dos polímeros. En algunas realizaciones, la proporción en peso puede ser de 0,1:16 o mayor, 0,3:16 o mayor, 0,5:16 o mayor, 1:16 o mayor, 1:8 o mayor, 3:16 o mayor o 1:4 o mayor. En algunas realizaciones, la proporción en peso puede ser 5:16 o inferior, 1:4 o inferior, 3:16 o inferior, 1:8 o inferior, 1:16 o inferior, 0,5:16 o inferior o 0,3:16 o inferior. En algunas realizaciones, la proporción en peso puede ser de 0,1:16 a 5:16, de 0,3:16 a 4:16, de 0,5:16 a 3:16, o de 1:16 a 3:16. En algunas realizaciones, la proporción en peso puede ser de 1:16 a 5:16.
El espesor de los recubrimientos resultantes puede variar en función de la aplicación del recubrimiento. Por ejemplo, el recubrimiento puede tener un espesor seco de al menos 0,254 mm (10 mils) (por ejemplo, al menos 0,381 mm (15 mils), al menos 0,508 mm (20 mils), al menos 0,635 mm (25 mils), al menos 0,762 mm (30 mils) o al menos 1,016 mm (40 mils)). En algunos casos, el recubrimiento tiene un espesor en seco inferior a 2,54 mm (100 mils) (por ejemplo, inferior a 2,286 mm (90 mils), inferior a 2,032 mm (80 mils), inferior a 1,905 mm (75 mils), inferior a 1,524 mm (60 mils), inferior a 1,27 mm (50 mils), inferior a 1,016 mm (40 mils), inferior a 0,889 mm (35 mils) o inferior a 0,762 mm (30 mils)). En algunas realizaciones, el recubrimiento tiene un espesor seco de entre 10 mils y 100 mils. En determinadas realizaciones, el recubrimiento tiene un espesor seco de entre 0,254 mm (10 mils) y 1,016 mm (40 mils).
El primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento pueden aplicarse como una película, secarse, someterse a un proceso de envejecimiento acelerado para simular una exposición prolongada en el campo durante 1000 horas o más y, a continuación, someterse a la prueba de curvatura con mandril establecida en la norma ASTMD 6083-05 a -26 °C (o -18 °C). En algunas realizaciones, el primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento descritos en el presente documento, cuando se aplican en combinaciones como una película, se secan y se envejecen, superan la prueba de curvatura con mandril establecida en la norma ASTM D 6083-05 a -26 °C. En algunas realizaciones, el primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento descritos en el presente documento, cuando se aplican en combinaciones como una película, se secan y se envejecen, superan la prueba de curvatura con mandril establecida en la norma ASTM D 6083-05 a -18 °C.
El alargamiento de rotura de los recubrimientos formados a partir del primer componente de recubrimiento y del segundo componente de recubrimiento descritos en el presente documento puede medirse según la norma ASTM D-2370. En general, los recubrimientos presentan un alargamiento de rotura tras un periodo de secado de al menos 14 días, medido según la norma ASTM D-2370, de al menos el 90 % (por ejemplo, al menos el 95 %, al menos el 100 %, al menos el 110 %, al menos el 120 %, al menos el 130 %, al menos el 140 %, al menos el 150 %, al menos el 160 %, al menos el 170%, al menos el 180%, al menos el 190% o al menos el 200 %). En algunas realizaciones, los recubrimientos muestran un alargamiento de rotura después de 1000 h de intemperie acelerada, medido según la norma ASTM D-2370, de al menos el 90 % (por ejemplo, al menos el 95 %, al menos el 100 %, al menos el 110 %, al menos el 120 %, al menos el 130 %, al menos el 140 %, al menos el 150 %, al menos el 160 %, al menos el 170 %, al menos el 180 %, al menos el 190 % o al menos el 200 %).
La resistencia a la tracción de los recubrimientos formados a partir del primer componente de recubrimiento y del segundo componente de recubrimiento descritos en el presente documento puede medirse según la norma ASTM D-2370. En general, los recubrimientos muestran una resistencia a la tracción tras un periodo de secado de al menos 14 días, medida según la norma ASTM D-2370 de al menos 965,26 kPa (140 psi) (por ejemplo, al menos 1034,21 kPa (150 psi), al menos 1103,16 kPa (160 psi), al menos 1172,11 kPa (170 psi), al menos 1241,06 kPa (180 psi), al menos 1310 kPa (190 psi), al menos 1378,95 kPa (200 psi), al menos 1447,9 kPa (210 psi), al menos 1516,85 kPa (220 psi) o al menos 1551,32 kPa (225 psi)). En algunas realizaciones, los recubrimientos muestran una resistencia a la tracción después de 1000 h de intemperie acelerada, medida según la norma ASTM D-2370 de al menos 1172,11 kPa (170 psi) (por ejemplo, al menos 1241,06 kPa (180 psi), al menos 1310 kPa (190 psi), al menos 1378,95 kPa (200 psi), al menos 1447,9 kPa (210 psi), al menos 1516,85 kPa (220 psi) o al menos 1551,32 kPa (225 psi)).
En determinadas realizaciones, el recubrimiento formado a partir del primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento es un recubrimiento elastomérico para techados. En determinadas realizaciones, el recubrimiento cumplirá en general los requisitos de la norma ASTM D6083-05, titulada "Standard Specification for Liquid Applied Acrylic Coating Used in Roofing" (Especificación estándar para recubrimientos acrílicos de aplicación líquida utilizados en techos). En determinadas realizaciones, el recubrimiento tiene una resistencia a la tracción superior a 1378,95 kPa (200 psi), y un alargamiento de rotura superior al 100%, según la norma ASTM D-2370, después de 1000 horas de intemperie acelerada.
Los ejemplos que figuran a continuación tienen por objeto ilustrar con mayor detalle determinados aspectos de los procedimientos y composiciones descritos en el presente documento y no pretenden limitar el alcance de las reivindicaciones.
Ejemplos
Composiciones de recubrimiento de curado rápido de dos componentes
Antes del ensayo, se prepararon por separado el primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento de una composición de recubrimiento de dos componentes.
El primer componente de recubrimiento se preparó utilizando los ingredientes enumerados en la siguiente tabla 1. En concreto, se combinaron un 11,13-15,55 % en peso de agua, un 1,11-1,55 % en peso de coalescente, un 0,38-0,61 % en peso de dispersante, un 0,11-0,16 % en peso de biocida, un 5,56-7,77 % en peso de dióxido de titanio y un 13,35­ 13,94 % en peso de trihidrato de aluminio, y se mezclaron a alta velocidad hasta obtener una mezcla homogénea.
A esta mezcla se le añadieron un 42,66 -59,60 % en peso de la dispersión polimérica, un 0,10-0,14 % en peso de amoníaco, un 0,37-0,52 % en peso de antiespumante y una suspensión premezclada de un 0,04-0,07 % en peso de espesante y un 0,16-0,28 % en peso de propilenglicol. Los ingredientes se mezclaron hasta obtener una mezcla homogénea. La dispersión polimérica era una mezcla 2:1 en peso de una dispersión acuosa de un primer polímero acrílico y una dispersión acuosa de un segundo polímero acrílico. El primer polímero acrílico era un polímero acrílico con una Tg de -6 °C derivado de metacrilato de metilo, n-butilacrilato, 2-etilhexilacrilato, ácido metacrílico, acrilamida de diacetona y dihidrazida adípica. El segundo polímero acrílico era (i) un polímero acrílico con una Tg de -28 °C derivado de metacrilato de metilo, n-butilacrilato, 2-etilhexilacrilato, ácido metacrílico, acrilamida de diacetona y dihidrazida adípica); o (ii) un polímero acrílico con una Tg de -28 °C derivado de metacrilato de metilo, n-butilacrilato, 2-etilhexilacrilato, ácido acrílico y metacrilato de acetoacetoxietilo (AAEM).
El primer componente de recubrimiento resultante tenía un 59 % en peso de sólidos y un pH de 8,5-9,0. La viscosidad del primer componente de recubrimiento, determinada con un viscosímetro Brookfield (husillo n.° 3 a 50rpm), era de 330-378 cP
Tabla 1
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Un segundo componente de recubrimiento era una solución de floculante preparada mezclando 192 g de un floculante con 1 l de agua.
El primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento se pulverizaron conjuntamente sobre una pieza de polietileno de alta densidad orientada verticalmente utilizando un atomizador de boquilla doble. La proporción entre el componente A y el componente B era de 10:1 en base húmeda. El sistema de dos componentes se pulverizó hasta un espesor de 2,032 milímetros (80 mils). El sistema de dos componentes se adhirió a la superficie del sustrato sin que se produjera escorrentía visible del recubrimiento. Además, el recubrimiento podía tocarse ligeramente en cuestión de minutos sin que se transfiriera el recubrimiento (sólo agua) ni se produjeran daños en la superficie del recubrimiento. Las propiedades de los recubrimientos resultantes se detallan en la siguiente tabla 2. El espesor habitual de estos recubrimientos era de 0,508-1,27 mm (20-50 mils) (espesor de película seca).
La resistencia a la tracción y el alargamiento de rotura de las películas formadas por el sistema de dos componentes descrito anteriormente se midieron después de catorce días y después de 1000 horas de intemperie acelerada en una cámara climática de arco de xenón según con los procedimientos descritos en la norma ASTM D-2370-98(2010), titulada "Standard Test Method for Tensile Properties of Organic Coatings" (Prueba estándar para propiedades de tracción de recubrimientos orgánicos), que se incorpora por referencia en su totalidad.
La adherencia en húmedo y la adherencia en seco de las películas formadas por el sistema de dos componentes descrito anteriormente tanto a sustratos de acero como de espuma se midieron utilizando una versión modificada de los procedimientos descritos en la ASTM C-794(2010), titulada "Standard Test Method for Adhesion-in-Peel of Elastomeric Joint Sealants" (Procedimiento de prueba estándar para la adherencia al pelado de selladores de juntas elastoméricos), que se incorpora por referencia en su totalidad. Los procedimientos descritos en la norma ASTm C-794 se modificaron de la siguiente manera para adaptarse a la naturaleza de fraguado rápido de los sistemas de dos componentes. En concreto, estos procedimientos emplean una malla insertada entre dos capas de un material sometido a prueba. El protocolo descrito en la norma ASTM C-794 se modificó de modo que la primera capa del material sometido a ensayo (la capa en contacto con el sustrato) se formó pulverizando el sistema de dos componentes sobre el sustrato, mientras que la segunda capa del material sometido a ensayo (la capa aplicada sobre la malla) se formó pulverizando únicamente el primer componente de recubrimiento sobre la malla insertada. Todos los demás aspectos del procedimiento coincidían con los descritos en la norma ASTM C-794.
La permeabilidad al vapor de agua de las películas formadas por el sistema de dos componentes descrito anteriormente se midió según con los procedimientos descritos en la norma ASTM D1653-13 titulada "Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Organic Coating Films" (Procedimientos de prueba estándar para la transmisión de vapor de agua de películas de revestimiento orgánico), que se incorpora al presente documento por referencia en su totalidad, así como los dos procedimientos descritos en la norma ASTM E96/E96M-14 titulada "Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials" (Procedimientos de prueba estándar para la transmisión de vapor de agua de materiales), que se incorpora al presente documento como referencia en su totalidad. Los valores indicados para la norma ASTM D1653 se generaron utilizando copas de permeabilidad invertidas (procedimiento de ensayo B). Los valores indicados para la norma ASTM E96, procedimiento A, se generaron utilizando el procedimiento de copa seca/desecante. Los valores indicados para la norma ASTM E96, procedimiento B, se generaron utilizando el procedimiento de copa húmeda/agua.
La flexibilidad de las películas formadas por el sistema de dos componentes descrito anteriormente se ensayó después de catorce días y después de 1000 horas de intemperie acelerada en una cámara climática de arco de xenón según los procedimientos descritos en la norma ASTM D522/D522M-13 titulada "Standard Test Methods for Mandrel Bend Test of Attached Organic Coatings" (Procedimientos de prueba estándar para el ensayo de curvatura con mandril de los revestimientos orgánicos adheridos), que se incorpora por referencia en su totalidad. Tras 1000 horas de exposición acelerada a la intemperie, las películas superaron el ensayo de flexibilidad (curvatura con mandril de 12,7 mm (0,5 pulgadas) a una temperatura de -18 °C) establecido en la norma ASTM D522.
Tabla 2
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Las composiciones, los productos y los procedimientos de las reivindicaciones adjuntas no están limitados en su alcance por las composiciones, los productos y los procedimientos específicos descritos en el presente documento, que pretenden ser ilustraciones de algunos aspectos de las reivindicaciones, y cualquier composición, producto y procedimiento que sea funcionalmente equivalente pretende estar dentro del alcance de las reivindicaciones. Las diversas modificaciones de las composiciones, los productos y los procedimientos, además de las que se muestran y describen en el presente documento, están incluidas en el ámbito de las reivindicaciones adjuntas. Además, aunque en el presente documento sólo se describen específicamente determinados materiales de las composiciones y etapas de los procedimientos representativos, también se pretende que otras combinaciones de los materiales de las composiciones y etapas de los procedimientos entren dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas, aunque no se mencionen específicamente. Así, una combinación de etapas, elementos, componentes o constituyentes puede mencionarse explícitamente en el presente documento; sin embargo, se incluyen otras combinaciones de etapas, elementos, componentes y constituyentes, aunque no se indiquen explícitamente. La expresión "que comprende" y sus variaciones, tal como se utilizan en el presente documento, son sinónimos de la expresión "que incluye" y sus variaciones, y son expresiones abiertas y no limitantes. Aunque las expresiones "que comprende" y "que incluye" se han utilizado en el presente documento para describir diversas realizaciones, las expresiones "que consiste fundamentalmente en" y "que consiste en" pueden utilizarse en lugar de "que comprende" y "que incluye" para proporcionar realizaciones más específicas y también se divulgan.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Una composición acuosa de recubrimiento de dos componentes que comprende:
un primer componente de recubrimiento que comprenda un primer polímero con una Tg de al menos -30 °C y derivado de dos o más monómeros que incluyen un monómero de (met)acrilato y un monómero ácido, teniendo dicho primer componente de recubrimiento una viscosidad de 50 a 40000 cP medida utilizando un viscosímetro Brookfield RV con husillo n.° 3 a 2 rpm a 20 °C; y
un segundo componente de recubrimiento que comprende un floculante,
en la que el primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento, cuando se aplican conjuntamente como una película, tienen una resistencia a la tracción de al menos 1172,11 kPa (170 psi) después de 14 días, tal como se describe en la norma ASTM D-2370.
2. La composición de la reivindicación 1, en la que el primer componente de recubrimiento tiene una viscosidad de 2000 a 15000 cP medida utilizando un viscosímetro Brookfield RV con el husillo n.° 3 a 2 rpm a 20 °C.
3. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en la que el primer polímero se deriva de al menos un monómero de baja Tg seleccionado del grupo que consiste en acrilato de butilo y acrilato de 2-etilhexilo, al menos un monómero de altaTg seleccionado del grupo que consiste en metacrilato de metilo y estireno y, opcionalmente, un monómero reticulable.
4. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el primer componente de recubrimiento comprende:
un primer polímero producido por polimerización en emulsión y derivado de dos o más monómeros que incluyen un monómero de (met)acrilato y un monómero ácido, dicho primer polímero tiene una Tg de al menos -30 °C a -5 °C y está presente en el primer componente de recubrimiento en una cantidad del 10-90 % en peso, sobre el contenido total de polímero del primer componente de recubrimiento; y
un segundo polímero producido por polimerización en emulsión y derivado de dos o más monómeros que incluyen un monómero de (met)acrilato y un monómero ácido, dicho segundo polímero tiene unaTg de -15 °C a 50 °C y superior a la Tg del primer polímero, estando el segundo polímero presente en el primer componente de recubrimiento en una cantidad del 10-90% en peso, sobre el contenido total de polímero del primer componente de recubrimiento.
5. La composición de la reivindicación 4, en la que el primer polímero tiene unaTg de al menos -30 °C a -23 °C.
6. La composición de un cualquiera de las reivindicaciones 4 a 5, en la que el segundo polímero tiene una Tg de -12 °C a 25 °C.
7. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en la que el primer polímero y el segundo polímero se derivan cada uno de al menos un monómero de bajaTg seleccionado del grupo que consiste en acrilato de butilo y acrilato de 2-etilhexilo.
8. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en la que al menos uno del primer polímero y el segundo polímero se deriva además de al menos un monómero de alta Tg seleccionado del grupo que consiste en metacrilato de metilo y estireno.
9. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, en la que al menos uno del primer polímero y el segundo polímero se deriva además de un monómero reticulable seleccionado del grupo que consiste en acrilamida de diacetona, un monómero que comprende grupos 1,3-diceto, un reticulante de silano y una combinación de los mismos.
10. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, en la que el primer componente de recubrimiento comprende:
un primer polímero producido por polimerización en emulsión y derivado de dos o más monómeros que incluyen uno o más de acrilato de butilo y acrilato de 2-etilhexilo, uno o más monómeros ácidos, un monómero reticulable y, opcionalmente, estireno o metacrilato de metilo, y dicho primer polímero tiene una Tg de al menos -30 °C a -23 °C; y
un segundo polímero producido por polimerización en emulsión y derivado de uno o más monómeros que incluyen uno o más de acrilato de butilo y acrilato de 2-etilhexilo, uno o más monómeros ácidos, un monómero reticulable y, opcionalmente estireno o metacrilato de metilo, y dicho segundo polímero tiene una Tg de -12 °C a 0 °C.
11. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que la proporción en peso del peso seco del floculante en el segundo componente de recubrimiento con respecto al peso seco del polímero en el primer componente de recubrimiento es de 0,1:16 a 5:16.
12. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en la que el primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento, cuando se aplican conjuntamente como una película, se secan y se envejecen durante 1000 horas, superan la prueba de curvatura con mandril establecida en la norma ASTM D 6083-05 a -18 °C.
13. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en la que el primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento, cuando se aplican conjuntamente como una película, se secan y se envejecen durante 1000 horas, tal como se describe en ASTm D-2370, tienen una resistencia a la tracción de más de 965,26 kPa (140 psi).
14. Un procedimiento de recubrimiento de una superficie que comprende aplicar simultáneamente a la superficie el primer componente de recubrimiento y el segundo componente de recubrimiento de la composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
15. La composición de la reivindicación 1, en la que el floculante incluye cloruro de calcio.
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