MX2008014995A

MX2008014995A - Polimeros dispersantes.

Info

Publication number: MX2008014995A
Application number: MX2008014995A
Authority: MX
Inventors: Hong Ding; Weilin Tang
Original assignee: Sherwin Williams Co
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2008-12-09
Also published as: CA2652223A1; BRPI0711727A2; ES2563310T3; JP2009538969A; CN101460576A; US20080011197A1; CN101460576B; US20100093918A1; CA2652223C; EP2024449B1; EP2024449A2; WO2007142992A3; US7638577B2; BRPI0711727B1; JP5546241B2; WO2007142992A2

Abstract

Un polímero dispersante de pigmento que comprende una cadena principal con uno o más grupos urea y de la cual se derivan cadenas poliméricas laterales. El polímero dispersante se puede obtener a partir de la reacción entre un compuesto que tiene uno o más grupos carbodiimida y resinas con función ácido, por ejemplo, poliésteres con función ácido, resinas acrílicas con función ácido, poliéteres con función ácido, y grasos.

Description

POLÍMEROS DISPERSANTES REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama la prioridad de la solicitud provisional copendiente de los Estados Unidos Núm. 60/803,573 presentada el 31 de mayo de 2006, la cual en su totalidad se considera parte de la presente, como referencia .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En general, las composiciones de recubrimiento comprenden un liquido portador, un polímero formador de película, un agente de reticulación (agente de curado) , pigmentos, extensores y varios aditivos que incluyen, pero no se limitan a, agentes dispersantes de pigmento, etc. Los pigmentos son partículas insolubles que dispersas en el líquido portador imparten propiedades tales como color, opacidad, dureza, durabilidad y resistencia a la corrosión. Los pigmentos pueden ser partículas naturales, sintéticas, inorgánicas u orgánicas, que puedes estar finamente divididas, por ejemplo, en forma de polvo. Los extensores son cargas de la composición de recubrimiento que se usan mucho para reducir costos, aumentar la durabilidad, modificar la apariencia y controlar la reología y también pueden influir en otras propiedades de la composición de recubrimiento. En el sentido que se utiliza en la presente, el término "pigmento" incluye partículas de pigmentos y de extensores . La acción de recubrir la superficie de una partícula de pigmento con líquido portador se conoce como "humectar" o "dispersar" el pigmento. La mezcla resultante de partículas de pigmento suspendidas en el líquido portador, en términos generales, se denomina "dispersión de pigmento" . Si el pigmento no se dispersa de manera adecuada, es posible que se formen agregados de partículas de pigmento debido a las fuerzas superficiales. Este fenómeno se conoce comúnmente como "aglomeración" . Los agregados de partículas de pigmento se pueden disgregar mediante la aplicación de fuerzas mecánicas y estabilizarse con la adición de dispersantes de pigmentos . Los dispersantes de pigmentos también conocidos simplemente como dispersantes, aumentan la estabilidad de una suspensión de pigmentos en un medio líquido. Los dispersantes de pigmentos también afectan la interfaz entre el líquido portador y la partícula de pigmento y en consecuencia reducen la " floculación" es decir la formación de agregados de partículas de pigmentos después de que las partículas se han dispersado.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Esta invención se relaciona con un nuevo dispersante polimérico y dispersiones de pigmentos y también con composiciones pigmentadas o de recubrimiento en las que se incorpora el dispersante. El dispersante se acondiciona para dispersar pigmentos en un líquido portador y es compatible con una amplia diversidad de polímeros formadores de película. La presente invención se relaciona con un polímero dispersante de pigmento que tiene la fórmula general : En general, el polímero dispersante de pigmento de la presente invención está formado por una cadena principal que comprende al menos un grupo urea y una o más cadenas laterales. El polímero dispersante de la presente invención se puede obtener a partir de cualquier reacción que forme una cadena principal que contenga uno o más grupos urea y de la cual se deriven cadenas laterales . En una modalidad, el polímero dispersante se puede formar a partir de la reacción entre un compuesto que contiene una carbodiimida (A) y una resina con grupo funcional ácido (B) . La resina con grupo funcional ácido forma la cadena lateral (Rj del polímero dispersante. Las resinas con función ácido pueden ser polímeros que incluyen pero so se limitan a poliésteres, ácidos grasos, poliéteres y acrílicos. La cadena principal del polímero dispersante de pigmento se obtiene a partir de un polímero que contiene al menos un grupo carbodiimida reactivo. En la presente, se pueden usar compuestos que contengan uno o más grupos carbodiimida. En una modalidad de la invención, una carbodiimida que es útil, contiene varios grupos carbodiimida que se repiten. Por ejemplo, en una modalidad de la invención, el número de grupos carbodiimida es mayor o igual a 4, conforme a lo cual, en la Fórmula 1, X puede ser mayor o igual a 4. Ejemplos de compuestos carbodiimida comerciales incluyen los productos Zoldine XL-29SE de Dow Chemical y Carbodilite V-02, V-04, E-01 y E-02 de Nissinbo. Las carbodiimidas reaccionan con ácidos carboxílieos y forman grupos acil-urea. Para formar el dispersante de pigmento, el polímero que contiene grupos carbodiimida se puede hacer reaccionar con cualquier resina que tenga grupos funcionales carboxílieos , por ejemplo, poliésteres con grupo funcional ácido, ácidos grasos, poliéteres con grupo funcional ácido y polímeros acrílicos con grupo funcional ácido. Las resinas con grupo funcional ácido aportan las cadenas laterales (Rx) al polímero dispersante de pigmento. Por ejemplo, las cadenas laterales (R pueden incluir poliésteres como: Fórmula 2 en donde R2 es H, cualquier grupo alquilo o una cadena éster. Y, puede ser un entero, por ejemplo, entre 1 y 20, aproximadamente. Las cadenas laterales (R también pueden incluir poliéteres como: CH3 R4 Fórmula 3 ¦C— R3-C— O— CHCH2-†-OCHCH2 -OCH3 Fórmula 4 -C-R3-C-N-CHCH2†OCHCH2†-OCH, o ácidos grasos. R3 puede ser cualquier grupo alquilo y Z un entero, por ejemplo, entre 5 y 60 aproximadamente. R4 puede ser H o CH3 o combinaciones de éstos . En la presente invención se deberá entender que el polímero dispersante de pigmento puede incluir mezclas de polímeros que contienen una o más de las cadenas laterales ya mencionadas u otras cadenas laterales.

Los poliésteres con grupo funcional ácido usados en la preparación del dispersante de pigmento, se pueden obtener por medio de varios métodos conocidos. En una modalidad útil, los poliésteres con grupo funcional ácido son ácidos monofuncionales , es decir, contienen sólo un grupo de ácido carboxílico. Son muy conocidos los métodos para la preparación de resinas poliéster. Por lo general, un componente poliol y un componente ácido o anhídrido se someten juntos a calentamiento, en ciertos casos con un catalizador, usualmente se elimina el agua generada como subproducto para impulsar la reacción a su término. En general, el componente poliol puede contener alcoholes monofuncionales , difuncionales , trifuncionales y con funcionalidad mayor. En una modalidad, se pueden usar dioles. En otra modalidad, cuando se pretenden algunas ramificaciones en el poliéster, se pueden usar alcoholes con funcionalidad mayor. Los ejemplos ilustrativos incluyen, entre otros, alquilenglicoles y polialquilenglicoles como etilenglicol , propilenglicol , dietilenglicol , trietilenglicol y neopentilglicol , 1 , 4 -butanodiol , 1 , 6-hexanodiol , 1,4-ciclohexandimetanol , glicerina, trimetilolpropano , trimetiloletano, pentaeritritol , 2, 2, 4-trimetil-l, 3-pentanodiol, bisfenol A hidrogenado, bisfenoles hidroxialquilados , poliéter polioles, policaprolactona polioles y polioles saturados e insaturados . Los diluyentes poliol representativos incluyen dioles como etilenglicol , dipropilenglicol , 2,2, 4-trimetil-l , 3 -pentanodiol , neopentilglicol , 1, 2-propanodiol, 1 , 4 -butanodiol , 1,3-butanodiol, 2 , 3 -butanodiol , 1 , 5 -pentanodiol , 1,6-hexanodiol, 2, 2-dimetil-l , 3 -propanodiol , 1,4-ciclohexandimetanol , 1 , 2 -ciclohexandimetanol , 1,3-ciclohexandimetanol , 1, 4-bis (2-hidroxietoxi) ciclohexano, trimetilenglicol , tetrametilenglicol , pentametilenglicol , hexametilenglicol , decametilenglicol , dietilenglicol , trietilenglicol , tetraetilenglicol , norbornilenglicol , 1,4-bencendimetanol , 1, 4-bencendietanol, 2 , 4-dimetil-2-etilhexano-1, 3-diol, 2-buteno-l, 4-diol y polioles como trimetiloletano, trimetilolpropano, trimetilolhexano, trietilolpropano, 1 , 2 , 4 -butanotriol , glicerol, pentaeritritol , dipentaeritritol , etc. El componente ácido y/o anhídrido puede comprender compuestos que tienen en promedio al menos dos grupos ácido y/o anhídrido de ácido. En algunas modalidades, se pueden usar ácidos o anhídridos de ácidos dicarboxílieos . Sin embargo, también se pueden usar ácidos y anhídridos con mayor grado de funcionalidad cuando se pretende cierta ramificación en el poliéster. Los compuestos de ácido o anhídrido policarboxílico incluyen, entre otros, los que tienen aproximadamente entre 3 y 20 átomos de carbono. Ejemplos ilustrativos de compuestos adecuados incluyen, entre otros, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido hexahidroftálico, ácido tetrahidroftálico, ácido piromelitico, ácido succínico, ácido azelaico, ácido adípico, ácido 1,4-ciclohexandicarboxílico, ácido dodecan-1 , 12 -dicarboxilico, ácido cítrico, ácido trimelítico y anhídridos de los mismos . Los poliésteres con grupo funcional ácido que pueden ser útiles en la presente invención, se pueden obtener al hacer reaccionar un ácido dibásico (dicarboxilico) (cuya fórmula química es por lo general HOOC-R-COOH) con un diol para formar poliésteres con grupo funcional ácido que pueden ser monoácidos o diácidos. En una modalidad de la invención, se hace reaccionar un equivalente molar de ácidos dibásicos y dioles para formar poliésteres con función monoácido. En una modalidad alternativa, se puede hacer reaccionar un exceso molar de un ácido dibásico para formar poliésteres con función diácido. En una modalidad así, para obtener un poliéster con función monoácido, se pueden hacer reaccionar poliésteres con función diácido con un alcohol monofuncional , por ejemplo, hexanol, ciclohexanol , alcohol bencílico, alcohol estearílico, alcohol oleílico, undecanol y éter butílico de etilenglicol para bloquear uno de los grupos ácido del poliéster con función diácido. Otra manera de obtener un poliéster con función ácido es hacer reaccionar un ácido dibásico con un equivalente molar de dioles, mientras se monitorea el índice de acidez del producto en el reactor. La reacción se puede detener cuando el producto tiene un índice de acidez deseado. En una modalidad, el índice de acidez deseado indica alta concentración de la resina con función ácido. Otro método para obtener poliéster con función monoácido incluye la polimerización por apertura de un anillo lactona o policaprolactona iniciada por medio de ácido con función hidroxilo. En general, estos poliésteres también tienen uno o más grupos hidroxilo terminales. Por ejemplo, la polimerización por apertura de un anillo caprolactona que se inicia por medio del ácido 2,2'-bis (hidroximetil) propiónico (conocido también como ácido dimetilol propiónico o DMPA) es una forma útil de obtener un poliéster con función monoácido. Otra reacción útil es la que se da entre el ácido dimetilolbutírico y la caprolactona para formar una policaprolactona modificada con carboxilos, en particular, una policaprolactona poliéster diol con un grupo funcional carboxílico. También se pueden usar otros ácidos carboxílicos con función hidroxilo y lactonas para formar poliésteres con función ácido útiles para preparar el dispersante de pigmento. Sin limitarlo a una teoría en particular, se cree que el grado de modificación de caprolactona más útil es el que corresponde a un peso molecular promedio numérico superior de 500 aproximadamente, por ejemplo, entre 1000 y 6000 aproximadamente, determinado por cromatografía de permeación en gel (GPC) utilizando poliestireno como estándar. El uso de estos poliésteres tiene la ventaja de aportar grupos hidroxilo en las cadenas laterales para posteriores reacciones con reticulantes de melamina, isocianato o anhídrido. Ejemplos de policaprolactona poliéster dioles comerciales incluyen los CAPA poliéster dioles de Solvay y los DICAP poliéster dioles de . GEO Specialty Chemicals. También pueden ser útiles en la presente invención, los poliésteres de caprolactona que usan 2-etiletanol como alcohol iniciador y laurato de dibutilo estaño como catalizador y se hacen reaccionar con un anhídrido cíclico para formar un grupo ácido terminal. En otra modalidad útil, una policaprolactona poliéster diol con función ácido se puede modificar bloqueando uno o los dos grupos hidroxilo como uno o más ácido monofuncionales, R-COOH. En una modalidad útil, R puede tener aproximadamente de 4 a 18 átomos de carbono, por ejemplo, aproximadamente de 11 a 12. Ejemplos de ácidos carboxílicos monofuncionales útiles incluyen ácido láurico, ácido caprílico, ácido capricho, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oleico, ácido elaidico (ácido 9 -octadecenoico) , ácido linoleico, ácido linolénico, ácido estealorico, ácidos grasos de soya u otros ácidos grasos. Así, se obtiene un poliéster que corresponde a la fórmula 2, en donde R2 es una cadena éster (0=C-R) de cualquiera de los ácidos mencionados en lo anterior. En una modalidad útil, dos moles de uno de estos ácidos monofuncionales puede reaccionar con los grupos hidroxilo del poliéster y formar un poliéster con función monoácido, en donde los dos grupos hidroxilo están bloqueados por cadenas de éster. También los epoxi ésteres con función ácido pueden ser útiles en la presente invención. En una modalidad, se pueden obtener epoxi ésteres útiles mediante la reacción de una mol de un epoxi monofuncional , como el producto CARDURA E10 de Hexion Specialty Chemicals, Inc. con una mol de un diácido. En otra modalidad de la presente invención, se pueden usar ácidos grasos. Por ejemplo, los ácidos grasos que tienen entre 12 y 18 átomos de carbono aproximadamente, como el ácido caprílico, ácido caprico, ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oleico, ácido elaidico (ácido 9-octadecenoico) , ácido linoleico, ácido linolénico, ácido stealoric, o mezclas de los mismos, por ejemplo, ácidos grasos de soya u otros ácidos grasos, pueden ser útiles para reaccionar con grupos carbodiimida y formar el dispersante de pigmento de la presente invención. En otra modalidad, se pueden preparar resinas con función ácido útiles, mediante la reacción de un anhídrido con poliéteres con función monohidroxi o poliéteres con función monoamina, como los monoéteres de polipropilenglicoles , polietilenglicoles , y sus copolímeros, las monoaminas JEFFA INE® de Huntsman. Los anhídridos adecuados incluyen, entre otros, anhídrido succínico, anhídrido maleico, anhídrido itálico, anhídrido hexahidroftálico y anhídrido trimelítico, y lo similar. Esta reacción produce un glicol con función monoácido que puede reaccionar con un grupo carbodiimida. El índice de acidez de las resinas con función ácido útiles, es por lo general, entre aproximadamente 5 y 100, por ejemplo, entre 20 y 60 aproximadamente, también de aproximadamente 30. Para formar el polímero dispersante de la presente invención, se combinan el compuesto de carbodiimida y la resina con función ácido y pueden reaccionar a temperatura ambiente o calentarse a una temperatura aproximada entre 80°C y 120°C, por ejemplo, entre aproximadamente 85°C y 90°C, en presencia de solvente. Los solventes típicos que se pueden usar son cetonas, como metil etil cetona, metil propil cetona, metil isobutil cetona, metil amil cetona y acetona; alcoholes como metanol, etanol, isopropanol y butanol; ásteres como acetato de etilo y acetato de butilo; glicoles como etilenglicol y propilenglicol ; éteres como tetrahidrofurano, éter monobutílico de etilenglicol y éter metílico de propilenglicol; y acetatos de éteres mixtos como acetato del éter metílico de propilenglicol, acetato del éter monobutílico de dietilenglicol , y lo similar. También se pueden usar solventes aromáticos como tolueno, xileno, nafta y mezclas de los solventes aquí enunciados. La reacción entre el compuesto carbodiimida y la resina con función ácido puede tardar aproximadamente entre 3 y 7 horas para completarse. Se considera que la reacción termina cuando el índice de acidez llega a la fase de meseta (ya no disminuye) al determinarlo por titulación. La carbodiimida y la resina con función ácido se puede combinar a una relación molar aproximada de carbodiimida y ácido carboxílico de aproximadamente 0.5:1 a 5:1, por ejemplo, aproximadamente 1:1 a 2:1. En una modalidad útil, el índice de acidez del polímero dispersante de pigmento es entre 0 y 50 aproximadamente, por ejemplo, entre 0 y 10 aproximadamente. El peso molecular promedio numérico determinado por GPC del polímero dispersante de pigmento es por lo menos de aproximadamente 500 a 50,000, por ejemplo, aproximadamente 2000 a 20,000, también de 3000 a 12,000 aproximadamente y de 3000 a 6000 aproximadamente. Sin limitarlo a ninguna teoría en particular, se cree que los polímeros dispersantes de la presente invención tienen una estructura de peine que comprende la cadena principal de urea y las cadenas laterales que se derivan de ésta. Se cree que la cadena principal de urea aporta varios sitios de anclaje para los pigmentos mientras que las cadenas laterales poliméricas proporcionan una capa elástica alrededor de los pigmentos. El polímero dispersante de la presente invención se puede usar para formar una dispersión de pigmento que se utilice en diversas aplicaciones tales como pinturas y tintas. En una modalidad, los pigmentos se pueden adicionar a un líquido portador que contiene el dispersante y los pigmentos se dispersan en el líquido portador mediante las técnicas convencionales, por ejemplo, con mezcladora de alta velocidad, molinos de bolas o molinos continuos. La dispersión de pigmento resultante tiene una relación en peso de dispersante a pigmento de aproximadamente 1% a 200%. Cualquiera de los pigmentos convencionales utilizados en pinturas se pueden usar para preparar la dispersante de pigmento de la presente invención, que incluyen, entre otros, varios pigmentos orgánicos e inorgánicos como dióxido de titanio, negro de humo, negro de grafito, óxidos de fierro rojos y amarillos transparentes y opacos, amarillos de titanato de níquel, amarillos de vanadato de bismuto, rojos, magentas y morados de quinacridona, azules y verdes de ftalocianina de cobre, amarillo de naftenolato de cobre, amarillo isoindolina, amarillos y naranjas de bencimidazolona, naranjas y rojos de diceto pirrólo pirrol, rojo antraquinona, violeta oxazina, azul indantrona, pigmentos metálicos como aluminio y paliocromos, y pigmentos opalescentes como micas y xirallics . Los pigmentos metálicos también incluyen, entre otros, aluminios finos y gruesos, aluminios en hojuelas o pasta y aluminios coloreados. Otros pigmentos útiles incluyen, por ejemplo, sílice, arcilla, talco, carbonato de calcio, sulfato de bario y pigmentos anticorrosivos como fosfato de zinc. Es posible que se requiera adicionar otros ingredientes opcionales a la dispersión de pigmento, por ejemplo, antioxidantes, agentes de control de flujo, agentes de control reológico como sílice pirogénica, microgeles, fotoestabilizantes UV, filtros, inactivadores y absorbentes . Los dispersantes de pigmentos de esta invención se pueden usar en una diversidad de composiciones de recubrimiento, base agua y base solventes, tales como recubrimientos primarios o de fondo (pri ers) , primarios de superficie {primer surfacers) , recubrimientos de acabado (topcoats) que pueden ser monocapa o capa base (monocoats o jasecoats) de acabado transparente y/o de base. Estas composiciones pueden tener resinas acrílicas, poliéster, epoxi , dispersiones de poliuretano, dispersión acrílico-poliuretano híbridas, alquídicas, aquídicas modificadas o una mezcla de estos tipos de vehículos de recubrimiento, como el constituyente formador de película y también pueden contener reticulantes como isocianatos, melaminas, resinas amínicas, y lo similar. Es deseable tener en el polímero dispersante grupos funcionales que reaccionen con el reticulante o endurecedor. Por ejemplo, los grupos funcionales hidroxilo en las cadenas laterales del dispersante de pigmento pueden reaccionar con endurecedores como las melaminas o los isocianatos. El polímero de la presente invención también puede ser útil como un compatibilizador para mezclar sistemas de resinas distintas o incompatibles, por ejemplo, resinas de poliolefinas cloradas y resinas con función hidroxilo . Los ejemplos siguientes ilustran la invención: Ejemplo de resina Rl En un reactor de tres litros equipado con agitador, condensador, termopar y entrada de nitrógeno, se depositaron 1024.8 gramos de una policaprolactona diol con función ácido monocarboxílico (DICAP 2020 de GEO Specialty Chemicals) y se calentó a 80°C en atmósfera de nitrógeno. Luego se adicionaron al reactor 660.6 gramos de una policarbodiimida con 4.5 unidades de carbodiimida de repetición (Zoldine XL-29SE de Dow Chemical) . Después de que la mezcla de reacción de mantuvo a 90°C durante tres horas, se agregaron 986.0 gramos de xileno y 328.7 gramos de propilenglicol metil acetato y la solución se transfirió. La solución de reacción tenía un contenido de sólidos de 44.3% en peso, color Gardner de 1, densidad de 0.986 kg/1, índice de acidez de 2.17 mg KOH/g, viscosidad Gardner de 5018 y PM de 16343 determinado por GPC.

Ejemplo de resina R2 En un reactor de tres litros equipado con agitador, condensador, termopar y entradas de nitrógeno y de muestra, se depositaron 218.9 gramos de anhídrido hexahidroftálico y se calentó a 130°C en atmósfera de nitrógeno. Luego en forma gradual se adicionaron al reactor 781.1 gramos de metoxipolietilenglicol (Carbowax 550). Esta mezcla de reacción "A" se mantuvo a 130°C durante otras dos horas y se transfirió. Por separado, se adicionaron a un reactor de un litro equipado con agitador, condensador, termopar y entrada de nitrógeno, 224.4 gramos de la mezcla de reacción "A" y 379.1 gramos .de Zoldine XL-29SE y se calentaron a 85°C en atmósfera de nitrógeno durante tres horas antes de transferir la mezcla. La solución de reacción tenía un contenido de sólidos de 67.9% en peso, color Gardner de 3.1, densidad de 1.07 kg/1, índice de acidez de 4.0 mg KOH/g, viscosidad Gardner de M, Mn 2378 y PM de 5646 determinado por GPC .

Ejemplo de resina R3 A un reactor de cinco litros equipado con agitador, termopar, columna empacada, receptor Dean-Stark, condensador y entrada de nitrógeno, se le adicionaron 534.0 gramos de neopentaglicol , 605.0 gramos de 1 , 6 -hexanodiol , 1272.5 gramos de ácido adípico, 586.5 gramos de dímero de ácidos grasos y 1.9 gramos de ácido butil estanoico. La mezcla de reacción se calentó en forma gradual hasta 210°C, mientras se mantenía en la columna empacada una temperatura de salida máxima de 100 °C hasta que se obtuvo un índice de acidez de 25 mg KOH/g. Después de enfriar a 130 °C, se le adicionaron 557.4 de acetato de n-butilo y esta mezcla de reacción "B" se transfirió. Por separado, a un reactor de un litro equipado con agitador, condensador, termopar y entrada de nitrógeno, se le adicionaron 389.6 gramos de la mezcla de reacción "B" y 118.8 gramos de Zoldine XL-29SE y se calentó a 85 °C en atmósfera de nitrógeno durante tres horas antes de transferir la mezcla. La solución de reacción tenía un contenido de sólidos de 71.5% en peso, color Gardner de 1.9, densidad de 1.01 kg/1, índice de acidez de 7.8 mgKOH/g, viscosidad Gardner de W, Mn 3550 y PM de 8829 determinado por GPC.

Ejemplo de resina R4 A un reactor de un litro equipado con agitador, condensador termopar y entrada de nitrógeno, se le adicionaron 94.5 gramos de ácidos grasos de soya y 438.5 de Zoldine XL-29SE y se calentaron a 85°C en atmósfera de nitrógeno durante cinco horas antes de transferir la mezcla. La solución de reacción tenía un contenido de sólidos de 58.3% en peso, color Gardner de 4.0, densidad de 1.005 kg/1, índice de acidez de 10.7 mgKOH/g, viscosidad Gardner de G, Mn 2070 y PM de 5081 determinado por GPC.

Ejemplo de resina R5 A un reactor de un litro equipado con agitador, condensador, termopar y entrada de nitrógeno, se le adicionaron 255.5 gramos de una policaprolactona diol con función monoácido (DICAP 1000 de GEO Specialty Chemicals) y se calentó a 90°C en atmósfera de nitrógeno. Luego se le adicionaron al reactor 216.2 gramos de Zoldine XL-29SE. Después, la mezcla de reacción se mantuvo a 90 °C durante cuatro horas. Luego se adicionaron 528.3 gramos de propilenglicol metil acetato y la solución se transfirió. La solución de reacción tenía un contenido de sólidos de 36.1% en peso, color Gardner de 1.4, densidad de 1 kg/1, índice de acidez de 13.0 mg KOH/g, viscosidad Gardner de Al, Mn 2843 y PM de 6105 determinado por GPC.

Ejemplo de resina R6 A un reactor de tres litros equipado con agitador, condensador, termopar y entrada de nitrógeno, se le adicionaron 422.1 gramos de una policaprolactona diol con función monoácido (DICAP 2020) y se calentó a 80°C en atmósfera de nitrógeno. Luego, se adicionaron al reactor 362.8 gramos de Zoldine XL-29SE. Después de que la mezcla de reacción se mantuvo a 90 °C durante cuatro horas, se le adicionaron 414.4 gramos de xileno y 138.1 gramos de propilenglicol metil acetato y la solución se transfirió. La solución de reacción tenía un contenido de sólidos de 44.5% en peso, color Gardner de 1.1, densidad de 0.989 kg/1, índice de acidez de 0.4 mg KOH/g, viscosidad Gardner de G, Mn 4898 y PM de 18049 determinado por GPC.

Ejemplo de resina R7 A un reactor de tres litros equipado con agitador, condensador, terraopar y entrada de nitrógeno, se le adicionaron 418.8 gramos de una policaprolactona diol con función monoácido (DICAP 1000) y se calentó a 90°C en atmósfera de nitrógeno. Luego, se adicionaron al reactor 581.2 gramos de Zoldine XL-29SE. Después de que la mezcla de reacción se mantuvo a 90 °C durante cuatro horas, se adicionaron 432.0 gramos de xileno y 144.0 gramos de propilenglicol metil acetato y la solución se transfirió. La solución de reacción tenía un contenido de sólidos de 44.9% en peso, color Gardner de 1.6, densidad de 0.997 kg/1, índice de acidez de 0.3 mgKOH/g, viscosidad Gardner de E-D, Mn 3638 y PM de 10482 determinado por GPC.

Ejemplo de resina R8 A un reactor de cinco litros equipado con agitador, termopar, condensador horizontal, receptor y entrada de nitrógeno, se le adicionaron 175.2 gramos de ácido láurico, 835.8 gramos de una policaprolactona diol con función monoácido (DICAP 2020 ) y 1.1 gramos de Fastcat 4100. La mezcla de reacción se calentó en forma gradual a 180°C y esta temperatura se mantuvo hasta que se obtuvo un índice de acidez de 25 mg KOH/g. Después de enfriar a 90°C, se adicionaron 589.0 gramos de Zoldine XL-29SE. La solución de reacción tenía un contenido de sólidos de 32.7% en peso, color Gardner de 3.4, densidad de 0.952 kg/1, índice de acidez de 1.6 mg KOH/g, viscosidad Gardner de A3 , Mn 5063 y PM de 14775 determinado por GPC .

Ejemplo de resina R9 A un reactor de dos litros equipado con agitador, condensador, termopar y entradas de nitrógeno, se le adicionaron 249.9 gramos de Jeffamine M-2070 y 18.5 gramos de anhídrido hexahidroftálico y se calentó a 50°C en atmósfera de nitrógeno. La solución de reacción se dejo durante 2 horas antes de adicionarle 100.9 gramos de ácidos grasos de soya. Después de que la mezcla se calentó a 80°C se le adicionaron 630.6 gramos de Zoldine XL-29SE y se mantuvo a 80°C en atmósfera de nitrógeno durante tres horas. Luego, se adicionaron 140.0 gramos de agua DI antes de transferir la mezcla. La solución de reacción tenía un contenido de sólidos de 60.5% en peso, color Gardner de 8, densidad de 1.042 kg/l, índice de acidez de 15.0 mgKOH/g, viscosidad Gardner de V+, Mn 2839 y PM de 7156 determinado por GPC.

Ejemplo de pintura Pl A una lata metálica de 470 mL equipada con un mezclador de aire con paleta Cowles, se le adicionaron 169.74 gramos de polímero acrílico con función hidroxilo (patentado por la cesionaria de la presente solicitud) , 22.46 gramos de resina dispersante obtenida en el Ejemplo 1 y 60.73 gramos de acetato de n-butilo y se mezclaron durante 10 minutos. A esta solución de resina se le adicionaron 554.77 gramos de dióxido de titanio (R-706 de DuPont) lentamente a través de un tamiz y se aplicó esfuerzo cortante. Cuando se incorporó todo el pigmento, se accionó la paleta Cowles a esfuerzo cortante elevado durante 60 minutos. Luego, se adicionaron 138.88 gramos del polímero acrílico con función hidroxilo y después 53.43 gramos de acetato de n-butilo. La mezcla se sometió a esfuerzo cortante durante 30 minutos después de la última adición. Se registró la viscosidad Brookfield de la pintura y se presenta en el Cuadro I .

Ejemplo de pintura P2 A una lata metálica de 470 mL equipada con un mezclador de aire con paleta Cowles, se le adicionaron 257.40 gramos de polímero acrílico con función hidroxilo (patentado por la cesionaria de la presente solicitud) , 38.39 gramos de resina dispersante obtenida en el Ejemplo 1 y 132.19 gramos de acetato de n-butilo y se mezclaron durante 10 minutos. A esta solución de resina se le adicionaron 346.81 gramos de talco (BT2004 de IMI FABI, LLC) lentamente a través de un tamiz y se aplicó esfuerzo cortante. Cuando se incorporó todo el pigmento, se accionó la paleta Cowles a esfuerzo cortante elevado durante 60 minutos. Luego, se adicionaron a esta suspensión 171.60 gramos del polímero acrílico con función hidroxilo y 53.60 gramos de acetato de n-butilo y se aplicó esfuerzo cortante durante 30 minutos. Se registró la viscosidad Brookfield de la pintura y se presenta en el Cuadro I.

Ejemplo de pintura P3 A una lata metálica de 470 mL equipada con un mezclador de aire con paleta Cowles, se le adicionaron 267.39 gramos de polímero acrílico con función hidroxilo (patentado por la cesionaria de la presente solicitud) , 39.88 gramos de resina dispersante obtenida en el Ejemplo 1 y 120.99 gramos de acetato de n-butilo y se mezclaron durante 10 minutos. A esta solución de resina se le adicionaron 344.41 gramos de arcilla (Burgess Pigment Company) lentamente a través de un tamiz y se aplicó esfuerzo cortante. Cuando se incorporó todo el pigmento, se accionó la paleta Cowles a esfuerzo cortante elevado durante 60 minutos. Luego, se adicionaron a esta suspensión 178.26 gramos del polímero acrílico con función hidroxilo y 49.06 gramos de acetato de n-butilo y se aplicó esfuerzo cortante durante 30 minutos. Se registró la viscosidad Brookfield de la pintura y se presenta en el Cuadro I .

Ejemplo comparativo Cl A una lata metálica de 470 mL equipada con un mezclador de aire con paleta Cowles, se le adicionaron 169.31 gramos de polímero acrílico con función hidroxilo (patentado por la cesionaria de la presente solicitud) , 36.56 gramos de Disperbyk- 161 (de Byk Chemie) y 54.39 gramos de acetato de n-butilo y se mezclaron durante 10 minutos. A esta solución de resina se le adicionaron 553.37 gramos de dióxido de titanio (R-706 de DuPont) lentamente a través de un tamiz y se aplicó esfuerzo cortante. Cuando se incorporó todo el pigmento, se accionó la paleta Cowles a esfuerzo cortante elevado durante 60 minutos. Luego, se adicionaron a esta suspensión 138.53 gramos del polímero acrílico con función hidroxilo y 47.85 gramos de acetato de n-butilo y se aplicó esfuerzo cortante durante 30 minutos. Se registró la viscosidad Brookfield de la pintura y se presenta en el Cuadro I .

Ejemplo comparativo C2 A una lata metálica de 470 mL equipada con un mezclador de aire con paleta Cowles, se le adicionaron 256.29 gramos de polímero acrílico con función hidroxilo (patentado por la cesionaria de la presente solicitud) , 62.40 gramos de Disperbyk-161 (de Byk Chemie) y 117.49 gramos de acetato de n-butilo y se mezclaron durante 10 minutos. A esta solución de resina se le adicionaron 345.31 gramos de talco (BT2004 de IMI FABI, LLC) lentamente a través de un tamiz y se aplicó esfuerzo cortante. Cuando se incorporó todo el pigmento, se accionó la paleta Cowles a esfuerzo cortante elevado durante 60 minutos. Luego, se adicionaron a esta suspensión 170.86 gramos del polímero acrílico con función hidroxilo y 47.64 gramos de acetato de n-butilo y se aplicó esfuerzo cortante durante 30 minutos.

Se registró la viscosidad Brookfield de la pintura y se presenta en el Cuadro I .

Ejemplo comparativo C3 A una lata metálica de 470 mL equipada con un mezclador de aire con paleta Cowles, se le adicionaron 266.19 gramos de polímero acrílico con función hidroxilo (patentado por la cesionaria de la presente solicitud) , 64.81 gramos de Disperbyk-161 (de Byk Chemie) y 105.78 gramos de acetato de n-butilo y se mezclaron durante 10 minutos. A esta solución de resina se le adicionaron 342.87 gramos de arcilla (de Burgess Pigment Company) lentamente a través de un tamiz y se aplicó esfuerzo cortante. Cuando se incorporó todo el pigmento, se accionó la paleta Cowles a esfuerzo cortante elevado durante 60 minutos. Luego, se adicionaron a esta suspensión 117.46 gramos del polímero acrílico con función hidroxilo y 42.89 gramos de acetato de n-butilo y se aplicó esfuerzo cortante durante 30 minutos. Se registró la viscosidad Brookfield de la pintura y se presenta en el Cuadro I. Cuadro I La baja viscosidad de las pinturas de los Ejemplos 8 a 10, indica que el dispersante de resina del Ejemplo 1 es más eficaz como dispersante que el dispersante comercial de la técnica anterior, para cada uno de los pigmentos individuales evaluados.

Ejemplo de pintura P4 A una lata metálica de 470 mL se le adicionaron 66.34 gramos de acetato de n-butilo, 5.11 gramos de resina del Ejemplo 2, 52.35 gramos de polímero acrílico con función hidroxilo (patentado por la cesionaria de la presente solicitud) . La mezcla se mantuvo en agitación durante 5 minutos. Luego se adicionaron 88.05 gramos de sulfato de bario, 79.97 gramos de dióxido de titanio, 35.99 gramos de talco, 32.68 gramos de caolín y 1.2 gramos de negro de humo. Después de agitar la suspensión durante 5 minutos con un agitador para pinturas, se adicionaron a la lata 160 mL de medio de molienda (steel media) con 2 mm de diámetro. El pigmento molido se mantuvo en agitación durante 60 minutos más. Después de filtrar el medio de molienda (steel media), se adicionaron a la pintura 52.35 gramos de polímero acrílico con función hidroxilo y 30.74 gramos de resina poliéster y se mezcló hasta homogenización . Las propiedades de la pintura se presentan en el Cuadro II.

Ejemplos de pinturas P5 a P9 Las pinturas P5 a P9 se prepararon de la misma forma que la pintura del Ejemplo 4 utilizando los dispersantes que se presentan en el Cuadro II. Las propiedades de la pintura se presentan en el Cuadro II.

Ejemplo comparativo C4 La pintura comparativa del ejemplo C4 se preparó de la misma forma que la pintura del Ejemplo 4 utilizando el dispersante que se presenta en el Cuadro II. Las propiedades de la pintura se presentan en el Cuadro II.

Cuadro II Ejemplo de pintura P4 P5 P6 P7 P8 P9 C4 Acetato de n-butilo 66.34 66.59 65.55 62.55 63.93 63.87 59.99 Dispersante de la resina del Byk- R2 R3 R4 R5 R6 R7 Ejemplo 161 Cantidad 5.11 4.56 5.70 9.09 7.45 7.55 12.19 Acrílico con función hidroxilo1 52.35 52.35 52.35 52.35 52.34 52.35 52.35 Sulfato de bario2 88.05 88.05 88.05 88.05 88.04 88.05 88.05 Dióxido de titanio R-7063 79.97 79.97 79.97 79.96 79.96 79.96 79.97 Talco1 35.99 35.99 35.99 35.99 35.98 35.99 35.99 Arcilla caolín5 32.68 32.68 32.68 32.68 32.68 32.68 32.68 Negro de humo6 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 Acrílico con función hidroxilo1 52.35 52.35 52.35 52.35 52.34 52.35 52.35 Poliéster Poliol1 30.74 30.74 30.74 30.74 30.73 30.74 30.74 Dispersante/pigmento 4.5% 4.5% 4.5% 4.5% 4.5% 4.5% 4.5% (volumen/volumen) Contenido de no 51.0% 51.0% 51.0% 51.0% 51.0% 51.0% 51.0% volátiles en volumen Concentración de pigmento en 46.5% 46.5% 46.5% 46.5% 46.5% 46.5% 46.5% volumen Viscosidad, cps, #3 a 50 rpm 426 1418 272 312 242 226 340 Tamaño de partícula promedio, 3.07 3.66 2.83 2.82 2.73 2.84 3.68 mieras % de capa líquida en la parte superior del tubo de 11.8 5.6 11.8 7.1 5.6 7.1 28.6 sedimentación después de 8 semanas a 48.9°C 1Patentado por la cesionaria de la presente solicitud 2De Sachtleben Corporation 3R-706 de Du Pont "BT2004 de IMI FABI , LLC . 5De Burgess Pigment Company 6De Cabot Corporation Aun cuando la presente invención se ha ilustrado por medio de la descripción de sus modalidades y aun cuando las modalidades se hayan descrito con bastante detalle, no es intención de los solicitantes restringir ni limitar en forma alguna, a tal detalle, el alcance de las reivindicaciones adjuntas. Otras ventajas y modificaciones serán muy evidentes para el experto en la técnica. Por lo tanto, la invención en sus aspectos más generales no se limita a los detalles específicos, los aparatos representativos y los ejemplos ilustrativos que se presentan y describen. En consecuencia, es posible desviarse de esos detalles sin desviarse del espíritu o alcance del concepto de la actividad inventiva general de los solicitantes.

Claims

REIVINDICACIONES ; 1. Un polímero adecuado para utilizarse como dispersante de pigmento, la composición comprende el producto de reacción de: (a) una resina con función ácido; y (b) un compuesto que incluye al menos un grupo reactivo carbodiimida, en donde la relación molar entre los grupos reactivos carbodiimida y los grupos ácido en la resina funcional es aproximadamente 0.5:1 a aproximadamente 5:1.
2. El polímero según la reivindicación 1, caracterizado además porque la resina con función ácido es un poliéster con función monoácido.
3. El polímero según la reivindicación 1, caracterizado además porque la resina con función ácido es una policaprolactona con función ácido.
4. El polímero según la reivindicación 3, caracterizado además porque la policaprolactona con función ácido es el producto de polimerización por apertura del anillo de la caprolactona, iniciada por medio del ácido dimetilolpropiónico .
5. El polímero según la reivindicación 1, caracterizado además porque la resina con función ácido es el producto de reacción entre una policaprolactona diol con función ácido y un ácido carboxílico monofuncional .
6. El polímero según la reivindicación 1, caracterizado además porque la resina con función ácido es el producto de reacción entre un poliéter con función hidroxilo o amina y un anhídrido.
7. El polímero según la reivindicación 1, caracterizado además porque la resina con función ácido es un ácido graso.
8. El polímero según la reivindicación 1, caracterizado además porque la resina con función ácido se selecciona a partir de poliésteres con función monoácido, policaprolactonas con función ácido, ácidos grasos, el producto de reacción entre un poliéter con función hidroxilo o amina y anhídrido, ácidos grasos, o mezclas de los mismos .
9. El polímero según la reivindicación 1, caracterizado además porque el compuesto que incluye al menos un grupo carbodiimida reactivo comprende al menos 4 grupos carbodiimida reactivos.
10. El polímero según la reivindicación 1, caracterizado además porque el peso molecular promedio en número es al menos de aproximadamente 500.
11. El polímero según la reivindicación 1, caracterizado además porque el peso molecular promedio en número es al menos de aproximadamente 3000 a 12,000.
12. El polímero según la reivindicación 1, caracterizado además porque la relación molar entre los grupos carbodiimida reactivos y los grupos ácido en la resina con función ácido, es aproximadamente de 1:1 a 2:1.
13. Un polímero de fórmula: en donde R es cualquier grupo alquilo; y R2 es uno o más entre un ácido graso o — C— R3— C — N — CHCH2~ "OCHCH2-— OCH3 en donde R2 es H, cualquier grupo alquilo o una cadena éster, en donde R3 es cualquier grupo alquilo y en donde R4 es H o CH3 o una combinación de los mismos; y en donde el polímero tiene la capacidad de dispersar pigmentos en un líquido portador.
14. El polímero dispersante de pigmento según la reivindicación 13, caracterizado además porque X es mayor o igual a 4.
15. El polímero dispersante de pigmento según la reivindicación 13, caracterizado además porque Y es aproximadamente 1 a aproximadamente 20.
16. El polímero dispersante de pigmento según la reivindicación 13, caracterizado además porque Z es aproximadamente 5 a aproximadamente 60.
17. Un polímero, caracterizado porque comprende: una cadena principal que comprende grupos acil urea repetidos; una o más cadenas laterales unidas a la cadena principal ; en donde el polímero dispersante de pigmento se obtiene a partir de la reacción entre un compuesto que tiene grupos funcionales carbodiimida repetidos y una o más resinas con función ácido y en donde el polímero dispersa al pigmento en un líquido portador.
18. El polímero según la reivindicación 17, caracterizado además porque al menos una de las resinas con función ácido es una policaprolactona con función ácido.
19. El polímero según la reivindicación 18, caracterizado además porque la policaprolactona con función ácido es el producto de reacción entre una mol de una policaprolactona diol con función ácido y dos moles de un ácido monofuncional .
20. Una dispersión, caracterizada porque comprende : (a) al menos un pigmento; (b) un líquido portador; y (c) un polímero dispersante de pigmento cuya fórmula es: en donde R es cualquier grupo alquilo; y Rx es uno o más entre un ácido graso o ~R3-C— O— CHCH2- j-OCHCH2- -OCH3 C— R3-C— N— CHCH2-^-OCHCH2^-OCH3 en donde R2 es H, cualquier grupo alquilo o una cadena éster, en donde R3 es cualquier grupo alquilo y en donde R4 es H o CH3 o una combinación de los mismos.
21. La dispersión según la reivindicación 20, caracterizada además porque X es mayor o igual a 4
22. Una dispersión, caracterizada porque comprende : al menos un pigmento; y un polímero dispersante de pigmento que comprende el producto de reacción entre un compuesto que comprende uno o más grupos funcionales carbodiimida y una resina con función ácido o una mezcla de resinas con función ácido.
23. La dispersión según la reivindicación 22, caracterizada además porque la resina con función ácido es un poliéster con función monoácido.
24. La dispersión según la reivindicación 22, caracterizada además porque la resina con función monoácido es el producto de reacción de la polimerización por apertura del anillo de caprolactona iniciada por ácido dimetilolpropiónico .
25. La dispersión según la reivindicación 22, caracterizada además porque dicho compuesto que comprende uno o más grupos carbodiimida reactivos comprenden al menos 4 grupos carbodiimida reactivos.
26. La dispersión según la reivindicación 22, caracterizada además porque el polímero dispersante de pigmento comprende una cadena principal que comprende al menos un grupo acil urea y al menos una cadena lateral polimérica.
27. La dispersión según la reivindicación 26, caracterizada además porque la o las cadenas poliméricas laterales tienen función hidroxilo.
28. Una composición de recubrimiento para superficies, caracterizada porque comprende: (a) un dispersante polimérico cuya fórmula es: en donde R es cualquier grupo alquilo; y Rx es uno o más entre un ácido graso o O en donde R2 es H, cualquier grupo alquilo o una cadena éster, en donde R3 es cualquier grupo alquilo y en donde R4 es H o CH3 o una combinación de los mismos; (b) un pigmento; y (c)un polímero formador de película .
29. La composición de recubrimiento para superficies según la reivindicación 28, caracterizada además porque comprende adicionalmente: un reticulante seleccionado entre melamina, isocianato y anhídrido o combinaciones de los mismos.
30. Un método para dispersar partículas de pigmento en un líquido portador, caracterizado porque comprende : proporcionar un polímero dispersante cuya fórmula es: en donde R es cualquier grupo alquilo; y Rx es uno o más entre un ácido graso o C-R3-C-0-CHCH2 -OCHCH2- -OCH3 en donde R2 es H, cualquier grupo alquilo o una cadena éster, en donde R3 es cualquier grupo alquilo y en donde R4 es H o CH3 o una combinación de los mismos; mezclar el polímero dispersante y las partículas de pigmento en el líquido portador.