ES2966633T3

ES2966633T3 - Composiciones de recubrimiento acuosas y métodos para mejorar la estabilidad de congelación/descongelación de composiciones de recubrimiento acuosas

Info

Publication number: ES2966633T3
Application number: ES19713284T
Authority: ES
Inventors: Cheng Shen; Jing Ji; Qi Jiang
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2024-04-23
Anticipated expiration: 2039-03-11
Also published as: JP2021515836A; CA3093474A1; EP3765572A1; EP3765572B1; US20210214572A1; BR112020018526A2; WO2019177920A1; CN111836861B; WO2019174021A1; US11680183B2; CN111836861A; JP7279060B2

Abstract

Las realizaciones de la presente invención se refieren a composiciones de revestimiento acuosas y a métodos para mejorar la estabilidad frente a congelación/descongelación de composiciones de revestimiento acuosas. En un aspecto, una composición de recubrimiento acuosa comprende una dispersión polimérica acuosa y un compuesto según la Fórmula (1) como se describe en el presente documento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Composiciones de recubrimiento acuosas y métodos para mejorar la estabilidad de congelación/descongelación de composiciones de recubrimiento acuosas

Campo

La presente invención se refiere a composiciones de recubrimiento acuosas y a métodos para mejorar la estabilidad de congelación/descongelación de composiciones de recubrimiento acuosas.

Introducción

Los fabricantes de pinturas y recubrimientos están desarrollando nuevos aglutinantes de látex que no requieren el uso de disolventes volátiles y agentes coalescentes en respuesta a las normativas medioambientales que limitan el uso de compuestos orgánicos volátiles (COV). Uno de los principales retos a la hora de eliminar los disolventes de una formulación de pintura o recubrimiento está relacionado con la estabilidad de la formulación frente a la congelación y descongelación.

Las pinturas y recubrimientos suelen estar sometidos a ciclos de congelación y descongelación durante el almacenamiento y el transporte debido a la falta de control de la temperatura. En dichas condiciones, la estabilidad coloidal de las partículas de resina de látex se ve comprometida, y puede dar lugar a cambios en la consistencia de la pintura o el recubrimiento debido a cambios drásticos en la viscosidad de la formulación. Esto puede hacer que en muchos casos la pintura o el recubrimiento quede inutilizable.

Los disolventes como los glicoles se han utilizado históricamente para proteger las pinturas y recubrimientos frente a los problemas de estabilidad de congelación y descongelación. Sin embargo, los disolventes de glicol suelen tener altas concentraciones de COV.

Sería deseable disponer de nuevos aditivos para mejorar la estabilidad de congelación y descongelación de las pinturas y otros recubrimientos, pero con concentraciones reducidas de COV.

Resumen

La presente invención proporciona aditivos para pinturas y otros recubrimientos que pueden mejorar la estabilidad de congelación-descongelación de las pinturas/recubrimientos. En algunas realizaciones, dichos aditivos pueden proporcionar a las pinturas o recubrimientos una buena protección contra la coalescencia y la congelacióndescongelación. En algunas realizaciones, dichos aditivos tienen un contenido de COV bajo o casi nulo.

El objeto de la presente invención se define en las reivindicaciones 1-7 adjuntas.

En un aspecto, la presente invención proporciona una composición de recubrimiento acuosa, tal como pintura, que comprende una dispersión polimérica acuosa y un compuesto según la fórmula 1:

en donde la suma de los valores de x es 5, la suma de los valores de y es 12, z es 0, R1 es hidrógeno, R2 es un grupo etilo, y R4 es hidrógeno,

en donde x tiene un valor promedio de 0 a 10, en donde y tiene un valor promedio en el intervalo de 0 a 10, en donde x+y+z es de 3 a 20, y en donde la composición de recubrimiento comprende del 0,1 al 10,0 por ciento en peso de los compuestos según la fórmula 1 basándose en el peso de los sólidos de la dispersión polimérica.

En otro aspecto, la presente invención proporciona un método para mejorar la estabilidad de congelación/descongelación de una composición de recubrimiento acuosa que comprende una dispersión polimérica, comprendiendo el método añadir el compuesto de fórmula 1 a la composición de recubrimiento acuosa:

en donde la suma de los valores de x es 5, la suma de los valores de y es 12, z es 0, Ri es hidrógeno, R2 es un grupo etilo, y R4 es hidrógeno,

en donde x tiene un valor promedio de 0 a 10, en donde y tiene un valor promedio en el intervalo de 0 a 10, en donde x+y+z es de 3 a 20. En algunas realizaciones, se añade a la composición de recubrimiento del 0,1 al 10,0 por ciento en peso de los compuestos según la fórmula 1 basándose en el peso de los sólidos de la dispersión polimérica. Estas y otras realizaciones se describen con más detalle en la descripción detallada.

Descripción detallada

Tal como se usa en el presente documento, “ un” , “ uno/a” , “el/la” , “al menos uno” , y “ uno o más” se usan indistintamente. Los términos “comprende” , “ incluye” y sus variaciones no tienen un significado limitativo cuando estos términos aparecen en la descripción y las reivindicaciones. Por tanto, por ejemplo, una composición acuosa que incluye partículas de “ un” polímero hidrófobo puede interpretarse en el sentido de que la composición incluye partículas de “ uno o más” polímeros hidrófobos.

También en el presente documento, las recitaciones de intervalos numéricos por puntos finales incluyen todos los números englobados en ese intervalo (por ejemplo, de 1 a 5 incluye 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4, 5, etc.). Para los fines de la invención, debe entenderse, consistente con lo que un experto en la técnica entendería, que un intervalo numérico pretende incluir y soportar todos los subintervalos posibles que se incluyen en ese intervalo. Por ejemplo, el intervalo de desde 1 hasta 100 está destinado a expresar de desde 1,01 hasta 100, desde 1 hasta 99,99, desde 1,01 hasta 99,99, desde 40 hasta 60, desde 1 hasta 55, etc.

Algunas realizaciones de la presente invención se refieren a composiciones de recubrimiento acuosas, como pinturas u otros recubrimientos. Las composiciones de recubrimiento acuosas comprenden una dispersión polimérica acuosa y el compuesto de fórmula 1:

en donde la suma de los valores de x es 5, la suma de los valores de y es 12, z es 0, R<1>es hidrógeno, R<2>es un grupo etilo, y R<4>es hidrógeno,

en donde x tiene un valor promedio de 0 a 10, en donde y tiene un valor promedio en el intervalo de 0 a 10, en donde x+y+z es de 3 a 20, y en donde la composición de recubrimiento comprende del 0,1 al 10,0 por ciento en peso de los compuestos según la fórmula 1 basándose en el peso de los sólidos de la dispersión polimérica. En algunas realizaciones, la composición de recubrimiento comprende del 0,2 al 5,0 por ciento en peso de compuestos según la fórmula 1, basándose en el peso de los sólidos de la dispersión polimérica. En algunas realizaciones, la composición de recubrimiento comprende del 0,4 al 3,0 por ciento en peso de compuestos según la fórmula 1, basándose en el peso de los sólidos de la dispersión polimérica. En algunas realizaciones, el compuesto tiene un peso molecular de 500 a 6000. En algunas realizaciones, la composición de recubrimiento comprende además un coalescente. En algunas realizaciones, la composición de recubrimiento comprende además un aglutinante. En algunas realizaciones, la composición polimérica acuosa comprende un polímero acrílico.

Algunas realizaciones de la presente invención se refieren a métodos para mejorar la estabilidad de congelación/descongelación de una composición de recubrimiento acuosa que comprende una dispersión polimérica acuosa, como una pintura o un recubrimiento. El método comprende la adición del compuesto de fórmula 1 a la composición de recubrimiento acuosa:

en donde x tiene un valor promedio de 0 a 10, en donde y tiene un valor promedio en el intervalo de 0 a 10, en donde x+y+z es de 3 a 20. En algunas realizaciones, se añade a la composición de recubrimiento del 0,1 al 10,0 por ciento en peso de los compuestos según la fórmula 1 basándose en el peso de los sólidos de la dispersión polimérica. En algunas realizaciones, se añade a la composición de recubrimiento del 0,2 al 5,0 por ciento en peso de los compuestos según la fórmula 1 basándose en el peso de los sólidos de la dispersión polimérica. En algunas realizaciones, se añade a la composición de recubrimiento del 0,4 al 3,0 por ciento en peso de los compuestos según la fórmula 1 basándose en el peso de los sólidos de la dispersión polimérica. En algunas realizaciones, la composición polimérica acuosa comprende un polímero acrílico. En algunas realizaciones, la composición de recubrimiento comprende uno o más coalescentes y/o uno o más aglutinantes.

Los compuestos de fórmula 1 que se utilizarán en la presente invención pueden prepararse como se describe en la sección de ejemplos más adelante. Por ejemplo, un etoxilato iniciado con pentaeritritol puede alcoxilarse adicionalmente haciéndolo reaccionar con óxido de butileno. El producto de reacción (compuestos de fórmula 1) obtenido puede purificarse según métodos conocidos por los expertos en la materia, como por enfriamiento y purgado con nitrógeno.

La reacción puede llevarse a cabo de forma discontinua o continua. Como se ha indicado anteriormente, puede utilizarse un catalizador alcalino, como hidróxido de sodio o hidróxido de potasio, para activar la reacción. Es posible eliminar el catalizador de la mezcla de reacción para que la mezcla de reacción esté sustancialmente libre de catalizador, y en una realización de la invención, el catalizador se elimina de la mezcla de reacción. En algunas realizaciones, el catalizador se neutraliza en la mezcla de reacción añadiendo un ácido, como ácido fosfórico o ácido acético.

Los compuestos de fórmula 1 tienen la siguiente estructura:

en donde R<1>, R<2>y R<3>son cada uno independientemente hidrógeno o uno de un grupo alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono, en donde R<4>es hidrógeno, un grupo alquilo lineal, ramificado o cíclico que tiene 1 a 8 átomos de carbono, SO<3>M o PO<3>M, en donde M es sodio, potasio, amonio o una amina orgánica, en donde x tiene un valor promedio de 0 a 10, en donde y tiene un valor promedio en el intervalo de 0 a 10, en donde z tiene un valor promedio de 0 a 10, en donde x+y+z es de 3 a 20. Según la invención, en los compuestos según la fórmula 1, la suma de los valores de x es 5, la suma de los valores de y es 12, z es 0, R<1>es hidrógeno, R<2>es un grupo etilo, y R<4>es hidrógeno. También se divulgan, pero no forman parte de la invención, compuestos según la fórmula 1, en donde la suma de los valores de x es 5, la suma de los valores de y es 8, z es 0, y R<1>, R<2>y R<4>son cada uno hidrógeno. También se divulgan, pero no forman parte de la invención, compuestos según la fórmula 1, en donde la suma de los valores x es 5, la suma de los valores de y es 12, z es 0, y R<1>y R<2>son cada uno hidrógeno, y R<4>es PO<3>Na. Los compuestos según la fórmula 1 utilizados en algunas realizaciones de la presente invención tienen un peso molecular en el intervalo de 500 a 6.000.

En un aspecto, los compuestos de fórmula 1 pueden añadirse a una composición de recubrimiento acuosa para mejorar la estabilidad de congelación/descongelación de la composición de recubrimiento acuosa según los métodos de la presente invención. Un ejemplo de este tipo de composición de recubrimiento acuosa es una pintura.

En un aspecto de la presente invención, se proporciona una composición de recubrimiento acuosa que comprende una dispersión polimérica acuosa y del 0,1 al 10,0 % en peso, basándose en el peso de los sólidos de la dispersión polimérica, del compuesto de fórmula 1 descrito en el presente documento. En algunas realizaciones, la composición de recubrimiento acuosa comprende del 0,2 al 5,0 % en peso, basándose en el peso de los sólidos de la dispersión polimérica, del compuesto de fórmula 1 descrito en el presente documento. En algunas realizaciones, la composición de recubrimiento acuosa comprende del 0,4 al 3,0 % en peso, basándose en el peso de los sólidos de la dispersión polimérica, del compuesto de fórmula 1 descrito en el presente documento.

En algunas realizaciones, la composición de recubrimiento acuosa puede comprender además uno o más coalescentes. Por “coalescente” se entiende un ingrediente que facilita la formación de película de una dispersión polimérica acuosa, en particular una composición de recubrimiento acuosa que incluye una dispersión de polímero en un medio acuoso como, por ejemplo, un polímero preparado mediante técnicas de polimerización en emulsión. Una indicación de la facilitación de la formación de película es que la temperatura mínima de formación de película (“ MFFT” ) de la composición que incluye la dispersión polimérica acuosa se reduce de forma medible mediante la adición del coalescente. En otras palabras, los valores de MFFT son indicativos de la eficacia de un coalescente para una dispersión polimérica acuosa determinada; es deseable lograr la MFFT más baja posible con la menor cantidad de coalescencia. Las MFFT de las composiciones de recubrimiento acuosas se miden utilizando la norma ASTM D 2354 y una barra de MFFT de 127 micrómetros (5 mil) como se describe en la sección de ejemplos.

En algunas realizaciones, una composición de recubrimiento acuosa de la presente invención comprende del 2 al 12 % en peso de un coalescente, basándose en el peso de los sólidos de la dispersión polimérica acuosa. En algunas realizaciones, una composición de recubrimiento acuosa de la presente invención comprende del 6 al 8 % en peso de un coalescente, basándose en el peso de los sólidos de la dispersión polimérica acuosa.

El coalescente, en algunas realizaciones, comprende al menos uno de los siguientes: éter fenílico de propilenglicol, éter fenílico de etilenglicol, éter n-butílico de dipropilenglicol, benzoato de éter n-butílico de etilenglicol, éter n-butílico de tripropilenglicol, monoisobutirato de 2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol, bis-2-etilhexanoato de trietilenglicol y/o citrato de tributilo. Dichos coalescentes están disponibles comercialmente de The Dow Chemical Company (por ejemplo, UCAR™ Filmer IBT), Eastman Chemical Company (por ejemplo, Eastman Optifilm Enhancer 400), y otros.

Como se describe a continuación, el compuesto de fórmula 1 y uno o más coalescentes pueden proporcionarse como parte de una composición de recubrimiento acuosa. Sin embargo, en algunas realizaciones, una composición que comprende el compuesto de fórmula 1 y uno o más coalescentes puede prepararse como una composición, y dichas composiciones pueden proporcionarse a terceros. Dichos terceros podrían ser, por ejemplo, fabricantes de composiciones de recubrimiento acuosas que pueden incorporar la composición que comprende el compuesto de fórmula 1 y el coalescente o coalescentes en sus composiciones de recubrimiento. Por tanto, algunas realizaciones de la presente invención se refieren a composiciones que comprenden el compuesto de fórmula 1 y uno o más coalescentes.

Con respecto a las dispersiones poliméricas acuosas que pueden incluirse en las composiciones de recubrimiento acuosas de la presente invención, la dispersión polimérica acuosa puede ser una dispersión que comprende un polímero, oligómero, prepolímero o una combinación de los mismos en un medio acuoso. En algunas realizaciones, la dispersión polimérica acuosa forma una película al evaporarse el agua y no es reactiva. Por “ medio acuoso” se entiende en el presente documento un medio que incluye al menos un 50 % en peso de agua, basándose en el peso del medio. El polímero, oligómero, prepolímero o combinación en la dispersión polimérica acuosa suele denominarse aglutinante. La elección del aglutinante no es particularmente crítica, y el aglutinante puede seleccionarse de entre todo tipo de aglutinantes conocidos en la técnica, incluidos, por ejemplo, los aglutinantes poliméricos estireno-acrílicos, totalmente acrílicos, acrílico vinílicos, acetato de vinilo acrílicos, de acetato de vinilo etileno y de acetato de vinilo, e híbridos de estas y otras químicas. En algunas realizaciones, el aglutinante es un aglutinante adecuado para pintura de paredes para interiores. En algunas realizaciones, el aglutinante es un aglutinante adecuado para su uso en pintura para exteriores.

El diámetro medio de las partículas de polímero en la dispersión no es particularmente crítico, y ventajosamente es de 40 nm a 1000 nm, preferiblemente de 40 nm a 300 nm. Los diámetros de las partículas del presente documento son los medidos por un Zetasizer Nano ZS de Malvern Panalytical Ltd.

En algunas realizaciones, la invención incluye una composición de recubrimiento acuosa que comprende: (a) un aglutinante polimérico; (b) opcionalmente, un pigmento; (c) agua; (d) el compuesto de fórmula 1 descrito anteriormente en el presente documento; y (e) al menos un coalescente como se ha descrito anteriormente en el presente documento. En algunas realizaciones, la invención incluye una composición de recubrimiento acuosa que comprende: (a) un aglutinante polimérico; (b) opcionalmente, un pigmento; (c) agua; (d) el compuesto de fórmula 1 descrito anteriormente en el presente documento; (e) al menos un coalescente como se ha descrito anteriormente en el presente documento; y uno o más tensioactivos no iónicos. Diversas realizaciones de dicha composición de recubrimiento acuosa pueden emplearse en usos tales como, por ejemplo, pinturas de pared, recubrimientos de suelos, pinturas de techos, pinturas para exteriores y recubrimientos de marcos de ventanas.

La composición de recubrimiento acuosa de la invención puede prepararse mediante técnicas bien conocidas en la técnica de los recubrimientos. En primer lugar, los pigmentos, si los hay, se dispersan bien en un medio acuoso sometido a un alto cizallamiento, como el que ofrece un mezclador COWLES™ o se utilizan colorantes predispersados, o mezclas de los mismos. A continuación, se añade la dispersión polimérica acuosa bajo agitación de bajo cizallamiento junto con el compuesto de fórmula 1 descrito anteriormente, al menos un coalescente y otros aditivos de recubrimiento según se desee. La composición de recubrimiento acuosa puede incluir, además de la dispersión polimérica acuosa y el pigmento o pigmentos opcionales, coadyuvantes de recubrimiento convencionales como, por ejemplo, diluyentes, emulsionantes, plastificantes, agentes de curado, tampones, neutralizantes, modificadores reológicos, tensioactivos, humectantes, biocidas, agentes antiespumantes, absorbentes de UV, abrillantadores fluorescentes, estabilizadores de la luz y/o el calor, biocidas, agentes quelantes, dispersantes, colorantes, ceras e hidrofugantes.

El pigmento puede seleccionarse entre una amplia gama de materiales conocidos por los expertos en la técnica de los recubrimientos, incluidos, por ejemplo, pigmentos de color orgánicos e inorgánicos. Entre los ejemplos de pigmentos y extensores adecuados se incluyen el dióxido de titanio, como los dióxidos de titanio de anatasa y rutilo; óxido de cinc; óxido de antimonio; óxido de hierro; silicato de magnesio; carbonato de calcio; aluminosilicatos; sílice; diversas arcillas como el caolín y la arcilla deslaminada; y óxido de plomo. También se contempla que la composición de recubrimiento acuosa también puede contener partículas de polímero opaco, como, por ejemplo, ROPAQUE™ Opaque Polymers (disponible de The Dow Chemical Company). También se contemplan partículas pigmentarias opacificantes encapsuladas o parcialmente encapsuladas; y polímeros o emulsiones poliméricas que adsorben o se adhieren a la superficie de pigmentos como el dióxido de titanio, como, por ejemplo, los polímeros EVOQUE™ (disponibles de The Dow Chemical Company); y pigmentos huecos, incluidos los pigmentos que tienen uno o más huecos.

El dióxido de titanio es el principal pigmento utilizado para lograr la cubrición en las pinturas arquitectónicas. Este pigmento es caro y escaso. Una forma de conseguir la ocultación disminuyendo la cantidad de TiO<2>es incluir polímeros de emulsión multietapa, conocidos comúnmente como “polímeros opacos” , que añaden opacidad a la película de pintura. Estos polímeros son partículas poliméricas en emulsión llenas de agua con una T<g>elevada, como las partículas polimerizadas utilizando estireno como monómero predominante. Estas partículas se llenan de aire durante la formación de la película y dispersan la luz, creando así opacidad.

Las cantidades de pigmento y diluyente en la composición de recubrimiento acuosa varían de una concentración de volumen de pigmento (PVC) de 0 a 85 y, por lo tanto, abarcan recubrimientos descritos de otro modo en la técnica, por ejemplo, como recubrimientos transparentes, tintes, recubrimientos planos, recubrimientos satinados, recubrimientos semibrillantes, recubrimientos brillantes, imprimaciones, recubrimientos texturados y similares. La composición de recubrimiento acuosa descrita en el presente documento incluye expresamente recubrimientos arquitectónicos, de mantenimiento e industriales, masillas, selladores y adhesivos. La concentración en volumen de pigmento se calcula mediante la siguiente fórmula:

PVC (%) = (Volumen de pigmento(s), extensor(es) de volumen x 100)/(Volumen de secado total de pintura)

El contenido en sólidos de la composición de recubrimiento acuosa puede ser del 10 % al 70 % en volumen. La viscosidad de la composición de recubrimiento acuosa puede ser de 50 centipoise a 50.000 centipoise, medida con un viscosímetro Brookfield; las viscosidades apropiadas para los distintos métodos de aplicación varían considerablemente, como es sabido por los expertos en la materia.

En uso, la composición de recubrimiento acuosa se aplica típicamente a un sustrato como, por ejemplo, madera, metal, plástico, sustratos marinos y de ingeniería civil, superficies previamente pintadas o imprimadas, superficies desgastadas y sustratos cementosos como, por ejemplo, hormigón, estuco y mortero. La composición de recubrimiento acuosa puede aplicarse a un sustrato utilizando métodos convencionales de aplicación de recubrimientos como, por ejemplo, brocha, rodillo, aplicador de masilla, recubrimiento con rodillo, rodillo de huecograbado, recubridor de cortina y métodos de pulverización como, por ejemplo, pulverización atomizada por aire, pulverización asistida por aire, pulverización sin aire, pulverización de alto volumen a baja presión y pulverización sin aire asistida por aire.

El secado de la composición de recubrimiento acuosa para obtener un recubrimiento puede realizarse en condiciones ambientales como, por ejemplo, entre 5°Cy 35 °C, o el recubrimiento puede secarse a temperaturas elevadas como, por ejemplo, entre más de 35 °C y 50 °C.

Algunas realizaciones de la invención se describirán ahora en detalle en los siguientes Ejemplos.

Ejemplos

Los siguientes ejemplos se dan para ilustrar la invención y no deben interpretarse como limitativos de su alcance. Todas las partes y los porcentajes son en peso, salvo que se indique lo contrario.

Síntesis de compuestos de fórmula 1

Los compuestos de fórmula 1 para su uso en las realizaciones de la presente invención se preparan como sigue. Se precalientan 560 gramos de un etoxilato de pentaeritritol (Polyol 4640, disponible comercialmente de The Perstorp Group) a 40°Cen un horno y luego se añaden a un reactor agitado con agitación a 250 rpm. Se añaden 6 gramos de hidróxido de potasio (solución acuosa al 50 %, de Sigma-Aldrich) al reactor para que sirva de catalizador.

Antes de introducir el óxido de alquileno, se realiza una prueba de presión del sistema. Se introduce nitrógeno en el reactor, se cierran todas las válvulas y se controla la presión durante 15 minutos. Se observa una fluctuación de presión inferior a 70 milibares durante 15 minutos y se considera aceptable.

El agua se elimina del reactor agitando al vacío a 50-60 qC. A continuación, se calienta el reactor a 120°Cy se sigue agitando a 250 rpm.

Mientras se mantiene el reactor a 120 °C y se agita a 250 rpm, se introduce en el reactor un total de 460 gramos de óxido de butileno (disponible comercialmente de The Dow Chemical Company) de manera que se mantenga la presión máxima del reactor por debajo de 4 bar. Después de que la presión en el reactor sea estable durante más de 2 horas para indicar que la reacción se ha completado, la temperatura se reduce a aproximadamente 60 °C, seguido de una purga con nitrógeno tres veces para eliminar todo el óxido de butileno sin reaccionar del reactor a un sistema depurador.

Se enfría el reactor a 40 qC, se recogen 990 gramos de productos de reacción que comprenden compuestos de fórmula 1. Los compuestos de fórmula 1 tienen la siguiente estructura (designada como fórmula 2) con la suma de los valores x = 5 y la suma de los valores y = 12:

la suma de los valores de x es 5, la suma de los valores de y es 12, z es 0, R1 es hidrógeno, R2 es un grupo etilo, y R4 es hidrógeno. A efectos de los siguientes ejemplos, los compuestos de fórmula 2 se denominarán “estabilizador de congelación-descongelación de la invención” o “estabilizador de C-D de la invención” .

Para su evaluación, el estabilizador de C-D de la invención se compara con un estabilizador de etoxilato fenolinizado de tristirilo (Rhodoline FT-100 disponible comercialmente de Solvay) (denominado en lo sucesivo “estabilizador de C D comparativo”). Se consideró otro estabilizador de congelación-descongelación popular, el propilenglicol, pero no se evaluó; no es un buen candidato para formulaciones de pintura arquitectónica de bajo COV debido a su bajo punto de ebullición.

Temperatura mínima de formación de la película

Se mide la temperatura mínima de formación de película (MFFT) del estabilizador de C-D de la invención y se compara con la temperatura mínima de formación de película del estabilizador de C-D comparativo y de un coalescente popular, UCAR™ Filmer IBT (The Dow Chemical Company). Se evalúa la capacidad de estos compuestos para reducir la temperatura mínima de formación de película de un aglutinante de base estireno-acrílica (PRIMAL™ DC-420).

Se mide la MFFT según la norma ASTM D2354. Para la prueba de MFFT, se utiliza un MFFT-Bar.90 con un intervalo de temperatura de -10 a 90 0C. La muestra especificada se coloca en la barra y, a continuación, se retrae la muestra con una barra de retracción de 75 pm. Tras 2 horas en el instrumento, las películas se inspeccionan visualmente (MFFT visual) y, a continuación, se retira manualmente la cinta de la barra para observar el fallo mecánico de la película (MFFT mecánica). Los resultados se muestran en la tabla 1:

Tabla 1

Como se muestra en la tabla 1, el estabilizador de C-D de la invención ayuda a reducir la MFFT del aglutinante de 34,0 0C a 19,7 0C. Muy notablemente, cuando se utiliza el estabilizador de C-D de la invención, la cantidad del coalescente UCAR™ Filmer IBT puede reducirse del 5 por ciento en peso al 4 por ciento en peso a la vez que se consigue una MFFT inferior a 6 0C. Por el contrario, el estabilizador de C-D comparativo no es capaz de reducir la cantidad de coalescente, de tal forma que sigue siendo necesario un 5 por ciento en peso del coalescente para conseguir una MFFT de -7 0C. Por tanto, el uso del estabilizador de C-D de la invención para reducir la cantidad de coalescente puede ser útil para minimizar el contenido de COV de las composiciones de recubrimiento acuosas, como las pinturas arquitectónicas.

Preparación de formulaciones de pintura

Se preparan tres formulaciones de pintura (tipos de composiciones de recubrimiento acuosas) para evaluar el rendimiento del estabilizador de C-D de la invención en relación con el estabilizador de C-D comparativo. Las fórmulas de pintura diferían en la concentración en volumen de pigmento (“ PVC” ), en el intervalo del 40 % al 80 %. Además, dos de las formulaciones son para pinturas arquitectónicas de interiores y una para pinturas arquitectónicas de exteriores. Las tres formulaciones se proporcionan en las tablas 2-4 a continuación. El estabilizador de congelacióndescongelación (estabilizador de C-D) es el estabilizador de C-D de la invención para las composiciones de recubrimiento de la invención, y el estabilizador de C-D comparativo para las composiciones de recubrimiento comparativas.

Tabla 2

Tabla 3

Tabla 4

Cada una de las composiciones de recubrimiento de la invención y comparativa se preparan como se indica a continuación. Se añade agua a un bidón de acero inoxidable de dos litros, seguido del espesante y el regulador de pH especificados. La mezcla se agita mediante una placa de dispersión a -450 rpm, y la mezcla se espesa gradualmente. A continuación, se añaden al bote el dispersante, el agente humectante y el antiespumante (en ese orden), y la mezcla se agita continuamente durante 10 minutos. A continuación, se añaden a la mezcla dióxido de titanio y cargas (por ejemplo, caolín calcinado, caolín, carbonato cálcico y/o talco) mientras se aumenta gradualmente la velocidad de dispersión hasta 1800 rpm con viscosidad creciente. Esta mezcla se mantiene en dispersión durante 30 minutos o más hasta que no se observe ninguna partícula con un tamaño superior a 50 pm, a fin de asegurar la homogeneidad de la mezcla. Las tablas 2-4 representan las cantidades indicadas en una única composición de recubrimiento. Dado que la mezcla que se prepara según el procedimiento descrito en este párrafo se divide en tres volúmenes aproximadamente iguales antes de añadir los componentes de la fase de acabado, las cantidades indicadas en las tablas 2-4 para preparar esta mezcla deben triplicarse para preparar la composición de recubrimiento. En otras palabras, el presente procedimiento se utiliza para preparar tres muestras de la composición de recubrimiento especificada.

La mezcla se divide en tres volúmenes aproximadamente iguales. La placa de dispersión se cambia por un agitador y la mezcla se agita a 1800 rpm. A continuación, se añaden a cada pieza el aglutinante, el coalescente, el biocida y el espesante especificados (en ese orden). A continuación, la velocidad de agitación se reduce a 700-800 rpm gradualmente con la disminución de la viscosidad. La mezcla se agita a 700-800 rpm durante -10 minutos. A continuación, se añade a cada mezcla el estabilizador de congelación-descongelación especificado y se agita la mezcla a 1800 rpm durante 10 minutos.

Estabilidad de congelación-descongelación

Las estabilidades de congelación-descongelación de las pinturas arquitectónicas para interiores de las tablas 2 y 4 se miden según la norma GB/T-9268-2008. Se coloca una muestra de pintura en un congelador a -5 0C (±2 0C) durante 18 horas. A continuación, se retira la muestra de pintura y se deja a temperatura ambiente durante 6 horas. Este procedimiento se repite durante tres ciclos para cada muestra de pintura. Las muestras se cizallan a mano con un sujetalenguas durante 100 agitaciones y la viscosidad (Unidad de Krebs o KU) se mide después del 3.er o 5o ciclo. El KU objetivo es de 95-105 para estas composiciones de recubrimiento, por lo que si el KU de una composición de recubrimiento está fuera de este intervalo durante la noche, el KU se ajusta añadiendo agua o un espesante antes de la prueba. Los resultados de esta prueba se muestran en las tablas 5 y 6. La tabla 5 proporciona los resultados para las pinturas arquitectónicas para interiores al 40 % de PVC (fabricadas a partir de las composiciones de recubrimiento según la tabla 2), y la tabla 6 proporciona los resultados para las pinturas arquitectónicas para interiores al 80 % de PVC (fabricadas a partir de las composiciones de recubrimiento según la tabla 4).

Tabla 5

Tabla 6

La tabla 5 muestra que la estabilidad de congelación-descongelación de la composición de recubrimiento de la invención (preparada con el estabilizador de C-D de la invención) al 40 % de PVC es mejor que la composición de recubrimiento comparativa (preparada con el estabilizador de C-D comparativo) después de 3 ciclos. La tabla 6 muestra que la estabilidad de congelación-descongelación de la composición de recubrimiento de la invención (preparada con el estabilizador de F-T de la invención) al 80 % de PVC es de nuevo mejor que la composición de recubrimiento comparativa (fabricada con el estabilizador de F-T comparativo) después de 3 ciclos. Las tablas 5 y 6 muestran que el estabilizador de F-T de la invención proporciona una estabilidad de congelación-descongelación ligeramente mejor de una composición de recubrimiento acuosa que el estabilizador de F-T comparativo en formulaciones de pintura con bajo y alto contenido de PVC.

Resistencia al frotamiento

También se evalúa la resistencia al frotamiento de las composiciones de recubrimiento. La resistencia al frotamiento es un indicador global de densificación y antipulverización de las capas de pintura. La resistencia al frotamiento se mide utilizando el método de ensayo D de la norma ASTM 2486-74A. Se aplica una capa de pintura con un aplicador de película de 150 micrómetros sobre una tablilla de frotado de vinilo negro. La tablilla se deja secar a 23 0C (±2 0C) con una humedad relativa del 50 % (±5 %) durante 7 días. La tablilla se coloca en la máquina de frotado y se frota utilizando un medio de frotado abrasivo de tipo SC-2. Se registran los ciclos hasta el primer corte y hasta el corte completo.

La resistencia al frotamiento del estabilizador de C-D de la invención se compara con la del estabilizador de C-D comparativo. Además, aunque no es un buen candidato para las formulaciones de pintura arquitectónica con bajo contenido en COV debido a su bajo punto de ebullición, el propilenglicol es otro popular estabilizador de congelacióndescongelación y también se evalúa su resistencia al frotamiento. La tabla 7 proporciona los resultados para las pinturas arquitectónicas para interiores al 40 % de PVC (fabricadas a partir de las composiciones de recubrimiento según la tabla 2) siendo los números de frotamiento valores medios tras 2 mediciones. La composición de recubrimiento comparativa 2 es la composición de recubrimiento según la tabla 2 preparada usando propilenglicol como estabilizador de congelación-descongelación.

Tabla 7

La tabla 7 muestra claramente que el estabilizador de C-D de la invención mejora la resistencia a la abrasión en comparación con el estabilizador de C-D comparativo y el propilenglicol.

Estabilidad del almacenamiento térmico

También se evalúa la estabilidad de almacenamiento a largo plazo de las pinturas fabricadas con el estabilizador de C-D de la invención. Para evaluar la estabilidad al almacenamiento térmico, la pintura se introduce en un horno a 50 0C durante 10-14 días. Se comprueba el aspecto de la pintura. Además, se mide la viscosidad.

La Tabla 8 proporciona las medidas de viscosidad (en unidades de Krebs o KU) para pinturas arquitectónicas para interiores al 60 % de PVC (preparadas a partir de las composiciones de recubrimiento según la tabla 3) con la composición de recubrimiento de la invención preparada con el estabilizador de C-D de la invención y la composición de recubrimiento comparativa preparada con el estabilizador de C-D comparativo.

Tabla 8

La Tabla 8 muestra que tras un almacenamiento de 11 días a 50 0C, ambas composiciones de recubrimiento presentaron valores de AKU inferiores a 5, lo que confirma la buena estabilidad al almacenamiento térmico de ambas.

Además, cuando ambas composiciones de recubrimiento se sacan del horno, se observa claramente la aparición de una exudación de agua significativa (separación de la capa de agua) en la parte superior de la pintura con la composición de recubrimiento comparativa. Se observa una exudación de agua mucho menor en la composición de recubrimiento de la invención. Esta observación puede ser indicativa de que la composición de recubrimiento de la invención tiene una buena capacidad de dispersión y una fuerte interacción con las partículas de relleno y aglutinantes de la composición de recubrimiento y, en consecuencia, una mayor estabilidad de la pintura.

Los resultados anteriores indican que el estabilizador de C-D de la invención puede ser ventajosamente un estabilizante de congelación-descongelación competitivo, exento de etoxilato de alquil fenol (APE) y de alto rendimiento en pinturas arquitectónicas de bajo COV.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Una composición de recubrimiento acuosa que comprende una dispersión polimérica acuosa y un compuesto según la fórmula 1:

en donde la suma de los valores de x es 5, la suma de los valores de y es 12, z es 0, R1 es hidrógeno, R2 es un grupo etilo, y R4 es hidrógeno, en donde x tiene un valor promedio de 0 a 10, en donde y tiene un valor promedio en el intervalo de 0 a 10, en donde x+y+z es de 3 a 20, y en donde la composición de recubrimiento comprende del 0,1 al 10 por ciento en peso de los compuestos según la Fórmula 1 basándose en el peso de los sólidos de la dispersión polimérica.
2. La composición de recubrimiento de la reivindicación 1, en donde el compuesto tiene un peso molecular de 500 a 6000.
3. La composición de recubrimiento de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que además comprende al menos un coalescente.
4. La composición de recubrimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la dispersión polimérica acuosa comprende un polímero acrílico.
5. La composición de recubrimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende uno o más aglutinantes.
6. Un método para mejorar la estabilidad de congelación/descongelación de una composición de recubrimiento acuosa que comprende una dispersión polimérica, comprendiendo el método añadir el compuesto de fórmula 1 a la composición de recubrimiento acuosa:

(Fórmula 1) en donde la suma de los valores de x es 5, la suma de los valores de y es 12, z es 0, R1 es hidrógeno, R2 es un grupo etilo, y R4 es hidrógeno, en donde x tiene un valor promedio de 0 a 10, en donde y tiene un valor promedio en el intervalo de 0 a 10, en donde x+y+z es de 3 a 20.
7. El método según la reivindicación 6, en donde se añade del 0,1 al 10 por ciento en peso de Fórmula 1, basándose en el peso de los sólidos de la dispersión polimérica.