MX2013008618A - Composiciones a base de monomeros de acido sulfonico. - Google Patents

Composiciones a base de monomeros de acido sulfonico.

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Abstract

La presente invención se refiere a una composición que comprende una dispersión acuosa estable de partículas poliméricas separadas y un dispersante soluble e agua adsorbido sobre las superficies de las partículas de pigmento, en donde las partículas poliméricas comprenden unidades estructurales de un monómero de ácido sulfónico o una sal del mismo. La presente invención se dirige a la necesidad en la técnica al proporcionar una forma para mejorar la eficiencia de encubrimiento de composiciones que contienen un pigmento tal como TiO2 y modificadores de reología asociativos.

Description

COMPOSICIONES A BASE DE MONÓMEROS DE ÁCIDO SULFÓNICO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una composición polimérica útil en formulaciones de revestimientos. Las pinturas que contienen modificadores de reologia asociativos tales como espesantes de uretano de óxido de etileno hidrófobamente modificado (HEUR) , emulsión soluble alcalina hidrófobamente modificada (HASE) e hidroxietil celulosa hidrófobamente modificada (H HEC) hacen que las partículas de látex se auto-asocien, lo cual ocasiona que las partículas de dióxido de titanio (T1O2) se auto-asocien (se aglomeren) , lo cual reduce la eficiencia de encubrimiento en comparación con composiciones espesadas con espesantes no asociativos. Este efecto de aglomeración se presenta debido a que los modificadores de reologia asociativos crean una red con el aglutinante en el sistema de pintura, impulsando así a las partículas de Ti02 a juntarse más estrechamente. En consecuencia, sería deseable descubrir una forma de mejorar la eficiencia de encubrimiento de revestimientos formulados con modificadores de reologia asociativos.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a la necesidad en la técnica al proporcionar una composición que comprende una dispersión acuosa estable de partículas poliméric s separadas - - y un dispersante soluble en agua adsorbido sobre las superficies de las partículas de pigmento; en donde el dispersante soluble en agua comprenda unidades estructurales de un monómero de ácido sulfónico o una sal del mismo y menos del 30 por ciento en peso de unidades estructurales de un monómero de ácido acrílico o ácido metacrílico, en base al peso del dispersante; y en donde las partículas poliméricas contienen una sustancial ausencia de unidades estructurales de un monómero de ácido fosforoso.
La presente invención aborda la necesidad en la técnica proporcionando una forma para mejorar la eficiencia de encubrimiento de composiciones que contienen TÍO2 y modificadores de reología asociativos.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una composición que comprende una dispersión acuosa estable de partículas poliméricas separadas y un dispersante soluble en agua adsorbido sobre las superficies de las partículas de pigmento; en donde el dispersante soluble en agua comprende unidades estructurales de un monómero de ácido sulfónico o una sal del mismo y menos del 30 por ciento en peso de unidades estructurales de un monómero de ácido acrílico o ácido metacrílico en base al peso del dispersante; y en donde las partículas poliméricas contienen una sustancial ausencia de unidades estructurales de un monómero de ácido fosforoso.
- - El término "unidades estructurales" se utiliza en la presente para referirse a los grupos formados por la polimerización del polímero correspondiente. Por tanto, se ilustra a continuación una unidad estructural de ácido 2-(met) -acrilamido-2-metil propanosulfónico: en donde las líneas punteadas indican el punto de unión a la estructura polimérica.
El dispersante soluble en agua comprende preferentemente al menos 30%, más preferentemente al menos 50%, hasta 100% más preferentemente hasta 80% por peso de unidades estructurales de un monómero de ácido sulfónico o una sal del mismo, en base al peso del dispersante. Ejemplos de monómeros de ácido sulfónico adecuados incluyen ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfónico, ácido vinil sulfónico, 2-sulfoetil acrilato, 2-sulfoetil metacrilato, 3-sulfopropil acrilato, 3-sulfopropil metacrilato, sulfonato de estireno de sodio, y ácido 2-propeno-l-sulfónico, y sus sales, y combinaciones de los mismos.
El dispersante soluble en agua comprende preferentemente unidades estructurales de otro co-monómero, cuyos ejemplos incluyen acrilatos y metacrilatos tales como - - metil metacrilato, etil acrilato, butil acrilato, y etil exhil acrilato; acrilatos y metacrilatos de dialquilaminoalquilo incluyendo metacrilato de 2-(N,N-dimetilamino) etilo (D AEMA) , acrilato de 2-(N,N-dimetilamino) etilo, metacrilato de 2, (?,?-dietilamino) etilo, acrilato de 2- (N, N-dietilamino) etilo, metacrilato de 2-(t-butilamino) etilo, acrilato de 3- (dimetilamino) propilo, metacrilato de 2-diisopropilaminoetilo y acrilato de 3-dimetilaminoneopentilo; acrilatos y metacrilatos de polialquilenglicol incluyendo metacrilato de poli (etilenglicol) , acrilato de poli (etilenglicol) y lauril-O- (CH2CH20) 23-metacrilato; acrilamidas y metacrilamidas de dialquilaminoalquilo incluyendo N-[2-(N,N-dimetilaminoetil] metacrilamida, N- [3- (N, -dimetilamino) propil] acrilamida, y N-[3-(N,N-dimetilamino) propil] metacrilamida; haluros de acrilamidotrialquilamonio incluyendo cloruro de [2- (acriloxi) etil] trimetilamonio, cloruro de [2- (metacriloxi) etil] trimetilamonio y cloruro de (3-metacrilamidopropil ) trimetilamonio .
Otros monómeros adecuados incluyen acrilatos y metacrilatos de alquilamino (óxido de polialquileno) , más particularmente acrilatos y metacrilatos de mono- y dialquilamino (óxido de polietileno) , tales como CH2=CCH3- (OCH2CH2) i-30NR1R2 en donde R1 es H o alquilo Cx-C^, R2 es - - alquilo C3-Ci2; acrilatos y metacrilatos de alquilamonio (óxido de polietileno) , más particularmente acrilatos y metacrilatos de mono-, di- y trialquilamonio (óxido de polietileno) tales como CH2=CCH3- (OCH2CH2) N+R1R2R3, en donde R1 y R3 son independientemente cada uno hidrógeno o alquilo Ci~ C12; R2 es alquilo C3-C12 y X~ es un contraión.
Aún otros ejemplos de monómeros adecuados incluyen vinil piridinas; vinil pirrolidonas, estírenos, acrilatos y metacrilatos de hidroxialquilo tales como hidroxietil metacrilato e hidroxipropil acrilato.
El dispersante se caracteriza por contener una sustancial ausencia de unidades es ructurales de monómeros de ácido fosforoso y sales de los mismos. El término "sustancial ausencia de unidades estructurales de monómeros de ácido fosforoso y sales de los mismos" se utiliza para referirse a un dispersante que tiene menos de 0.1, más preferentemente menos de 0.01, y de mayor preferencia 0 por ciento en peso de unidades estructurales de un monómero de ácido fosforoso tal como metacrilato de fosfoetilo o una sal del mismo.
Un ejemplo de un dispersante preferido comprende de 30 a 95 por ciento en peso de unidades estructurales de un monómero de ácido sulfónico o una sal del mismo y dé 5, más preferentemente de 10, hasta más preferentemente de 10, hasta 30 más preferentemente hasta 25 por ciento en peso de - - unidades estructurales de un metacrilato de dialquilaminoalquilo, en base al peso del dispersante. Preferentemente, el dispersante contiene menos del 10 por ciento en peso de unidades estructurales de un monómero de ácido acrilico o ácido metacrilico, en base al peso del dispersante. Un metacrilato de dialquilaminoalquilo particularmente preferido es DMAEMA. Un monómero de ácido sulfónico particularmente preferido es ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfónico (AMPS) .
Otro ejemplo de un dispersante preferido comprende de 50 a 99 por ciento en peso de unidades estructurales de un monómero de ácido sulfónico o una sal del mismo y de 10 a 30 por ciento en peso de unidades estructurales de un acrilato o metacrilato, en base al peso del dispersante. Un acrilato particularmente preferido es butil acrilato; un metacrilato particularmente preferido es metil metacrilato.
Aún en otro ejemplo, el dispersante comprende de 30 a 99 por ciento en peso de unidades estructurales de un monómero de ácido sulfónico o una sal del mismo y de 10 a 50 por ciento en peso de unidades estructurales de un metacrilato de un metacrilato de polietilenglicol, en base al peso del dispersante.
En otro ejemplo, las unidades estructurales del monómero de ácido sulfónico o una sal del mismo comprenden al menos el 30 por ciento en peso del peso del dispersante con - - la salvedad de que el dispersante incluya además de 5 a 25 por ciento en peso de unidades estructurales de un metacrilato de dialquilaminoalquilo y de 5 a 50 por ciento en peso de unidades estructurales de un metacrilato de dialquilamino (óxido de polietileno) , cada uno en base al peso del dispersante.
El dispersante tiene preferentemente un peso molecular promedio en peso (Mw) de 1000, más preferentemente de 2000 Daltones, hasta 25,000, más preferentemente hasta 15,000, y de mayor preferencia hasta 8,000 Daltones. Las partículas de pigmentos particularmente preferidas son las partículas de TÍO2.
La composición de la presente invención es particularmente adecuada para formulaciones de revestimiento que contienen un espesante asociativo (e.g., espesantes de HEUR, HASE y HMHEC) , aunque puede utilizarse para espesantes no asociativos tales como los espesantes de HEC. Aunque sin vincularse a una teoría, se cree que el dispersante es efectivo en la promoción de la rápida adsorción de partículas de látex a la superficie de partículas de pigmento tales como las partículas de Ti02 para formar compuestos. Consecuentemente, el dispersante crea partículas de Ti02 idealmente más separadas con la concurrente mejora en el encubrimiento.
La composición de la presente invención incluye - - ventajosamente un modificador de reologia, cuyos ejemplos incluyen los espesantes asociativos (e.g., HEURs, HASEs y HMHECs) ; espesantes no asociativos (e.g., emulsiones solubles alcalinas (ASEs) ; celulósicos tales como hidroxietilcelulosas (HECs), hidroximetiletilcelulosas (H ECs) e hidroxipropilcelulosas (HPCs) ; y arcillas sintéticas tales como laponita. La composición acuosa también puede incluir cualquiera de numerosos materiales incluyendo polímeros opacos; rellenadores; pigmentos y colorantes, incluyendo pigmentos encapsulados o parcialmente encapsulados y pigmentos opacos; otros dispersantes; auxiliares de humectación; auxiliares de dispersión; adyuvantes dispersantes; otros modificadores de reologia; surfactantes ; co-solventes ; agentes de coalescencia y plastificadores ; des-espumantes; conservadores; aditivos anti-rayado; agentes de flujo; agentes de nivelado; aditivos resbalantes; y agentes neutralizadores .
Ej emplos Los siguientes ejemplos son solamente para propósitos ilustrativos y no pretenden limitar el alcance de la invención.
Los dispersantes poliméricos se prepararon cada uno utilizando un reactor de polimerización de alto rendimiento comercialmente disponible, ScPPR, disponible a través de Freeslate. En cada ejemplo y ejemplo comparativo, se utilizó - - solución de dispersante de polímero al 10% por peso con un pH ajustado a 9.
Intermediario 1-: Preparación de monómero de dibutilamino-polietilenóxido (4) -metacrilato Se agregó anhídrido metacrílico (10 g, 65 mmol) , (4-hidroxi-2, 2, 6, 6-tetrametilpiperidin-l-il ) oxidanil (4-hidroxi TEMPO, 0.005 g, 0.03 mmol) y dibutilamino-polietilenóxido (4 ) -alcohol (19.8- g, 65 mmol) a un frasco de vidrio de 2 onzas y se mezcló. El contenido del frasco se calentó a' 50°C durante 1 hora. El análisis por espectroscopia de 1H NMR mostró una conversión de 80% a dibutilamino-polietilenóxido ( ) -metacrilato .
Ejemplo 1: Composición de pintura espesada con HEUR con Ti02 A. Síntesis del Dispersante de Polímero Las cantidades y la concentración de las cargas incluyeron agua DI (0.62 g) ; solución de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfónico (A PS) en agua (7.5 g, solución al 40% por peso) / 3-mercapto-l-propanol en dimetilformamida (DMF) (0.33 g, solución al 9.1% por peso); y dihidrocloruro de 2, 2-azobis (2-metilpropionamidina) en agua (0.33 g, solución al 9.2% por peso). La celda del reactor se purgó con nitrógeno seguido por una carga inicial de agua y cargas de 10% de monómero, agente de transferencia de cadena e iniciador. La temperatura se incrementó a 80°C, la agitación - - se ajustó a 400 rpm y 10 psig de presión de nitrógeno. El 90% restante de las cargas de monómero, agente de transferencia de cadena e iniciador se cargaron en una serie de etapas automatizadas durante un periodo de 100 minutos. Se agregó una segunda carga de iniciador, dihidrocloruro de 2, 2-azobis (2-metilpropionamidina) (0.165 g, solución acuosa al 9.1% por peso) en una dosis y la temperatura del reactor se elevó a 85°C. Continuó la agitación durante otros 30 minutos seguida por el enfriamiento del reactor a temperatura ambiente. El pH del vial de reacción se ajustó a un pH de 8 a 9 con solución de hidróxido de amonio al 28%. El polímero se precipitó en THF y se secó in vacuo a 60°C durante 4 días.
B. Ejemplo de pintura 1 con espesante de HEUR conteniendo dispersión de T1O2 La dispersión de Ti02 se preparó combinando agua DI (1.10 g) , solución de dispersante de polímero (0.70 g) y Ti02 Ti-Pure R-706 (4.69 g) en una sopa Flack-Tec SpeedMixer de 50 g, seguido por mezclado a 2200 rpm durante un tiempo de mezclado combinado de 6 minutos. La adición de HEUR (18.72 g) pintura de descenso (agua DI (18.95% por peso), Texanol (2.98% por peso), modificador de reología ACRYSOL™ RM-2020 NPR (3% por peso), modificador de reología ACRYSOL™ RM-825 (0.08% por peso), aglutinante RHOPLEX™ SG-10M (74.45% por peso) y surfactante no iónico TERGITOL 15-S-9 (0.57% por peso) a la dispersión y el mezclado a 2200 rpm durante 3 - - minutos con el Flack-Tec Speed ixer proporcionó la pintura formulada que se utilizó para la prueba.
Ejemplo 2; Síntesis del Dispersante de Polímero Las cantidades y la concentración de las cargas incluyeron agua DI (0.69 g) ; solución de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfónico (A PS) en agua (6.03 g, solución al 40% por peso); metacrilato de 2- (dimetilamino) etilo (DMAEMA) en agua (1.18 g, solución al 50% por peso); 3-mercapto-l-propanol en dimetilformamida (DMF) (0.33 g, solución al 9.1% por peso); y dihidrocloruro de 2 , 2-azobis (2-metilpropionamidina) en agua (0.33 g, solución al 9.1% por peso) . La reacción de polimerización se llevó a cabo bajo las mismas condiciones descritas en el Ejemplo 1A. Se preparó un compuesto de TiC>2-dispersante seguido por la preparación de una formulación de pintura (Ejemplo de Pintura 2), como se describió en el Ejemplo IB.
Ejemplo 3: Síntesis del Dispersante de Polímero Las cantidades y la concentración de las cargas incluyeron agua DI (0.125 g) ; solución de ácido 2-ac.rilamido-2-metilpropano sulfónico (AMPS) en agua (6.49 g, solución al 35.29% por peso); solución de dibutilamino-polietilenóxido (4 ) -metacrilato (intermediario 1) en DMF (0.48 g, solución al 54.02% por peso); metacrilato de 2- (dimetilamino) etilo (DMAEMA) en agua- (0.83 g, solución al 54.02% por peso); 3-mercapto-l-propanol en DMF (0.33 g, - - solución al 9.1% por peso); y dihidrocloruro de 2, 2-azobis (2-metilpropionamidina) en agua (0.33 g, solución al 9.1% por peso) . La reacción de polimerización se llevó a cabo sustancialmente bajo las mismas condiciones descritas en el Ejemplo 1A. Se preparó un compuesto de Ti02-dispersante seguido por la preparación de una formulación de pintura (Ejemplo de Pintura 3), como se describió en el Ejemplo IB.
Ejemplo 4: Síntesis del Dispersante de Polímero Las cantidades y la concentración de las cargas incluyeron agua DI (1.25 g) ; solución de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfónico (AMPS) en agua (5.27 g, solución al 40% por peso); solución de lauril-polietilenóxido ( 23 ) -metacrilato (Lauril E023 MA) en DMF (0.78 g, solución al 55% por peso); metacrilato de 2- (dimetilamino) etilo (DMAEMA) en agua (1.18 g, solución al 50% por peso); hidrocloruro de cisteamina en agua (0.16 g, solución al 9.1% por peso); y dihidrocloruro de 2, 2-azobis (2-metilpropionamidiha)'" en agua (0.33 g, solución al 9.1% por peso) . La reacción de polimerización se llevó a cabo sustancialmente bajo las mismas condiciones descritas en el Ejemplo 1A. Se preparó un compuesto de Ti02-dispersante seguido por la preparación de una formulación de pintura (Ejemplo de Pintura 4), como se describió en el Ejemplo IB.
Ejemplo 5: Síntesis del Dispersante de Polímero Las cantidades y la concentración de las cargas - - incluyeron agua DI (0.86 g) ; solución de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfónico (A PS) en agua (4.82 g, solución al 40% por peso); metacrilato de 2- (dimetilamino) etilo (DMAEMA) en agua (0.94 g, solución al 40% por peso); metacrilato de polietilenglicol ( PEGMA) en agua (1.2 g, solución al 50% por peso); 3-mercapto-l-propanol en DMF (0.33 g, solución al 9.1% por peso); y dihidrocloruro de 2, 2-azobis (2-metilpropionamidina) en agua (0.33 g, solución al 9.1% por peso) . La reacción de polimerización se llevó a cabo sustancialmente bajo las mismas condiciones descritas en el Ejemplo 1A. Se preparó un compuesto de Ti02-dispersante seguido por la preparación de una formulación de pintura (Ejemplo de Pintura 5), como se describió en el Ejemplo IB.
Ejemplo 6: Síntesis del Dispersante de Polímero Las cantidades y la concentración de las cargas incluyeron agua DI (0.89 g) ; solución de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfónico (AMPS) en agua (3.01 g, solución al 40% por peso); metacrilato de 2- (dimetilamino) etilo (DMAEMA) en DMF (0.59 g, solución al 50% por peso); metacrilato de polietilenglicol (PEGMA) en agua (1.20 g, solución al 50% por peso); acrilato de n-butilo (BA) en DMF (1.80 g, solución al 50% por peso); 3-mercapto-l-propanol en DMF (0i.33 g, solución al 9.1% por peso); y dihidrocloruro de 2, 2-azobis (2-metilpropionamidina) en agua (0.33 g, solución al" 9.1% por peso) . La reacción de polimerización se llevó a cabo - - sustancialmente bajo las mismas condiciones descritas en el Ejemplo 1A. Se preparó un compuesto de Ti02~dispersante seguido por la preparación de una formulación de pintura (Ejemplo de Pintura 6), como se describió en el Ejemplo IB.
Ejemplo 7: Síntesis del Dispersante de Polímero Las cantidades y la concentración de las cargas incluyeron agua DI (3.86 g) ; solución de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfónico (AMPS) en agua (3.5 g, solución al 40% por peso); acrilato de n-butilo (BA) en DMF (1.2 g, solución al 50% por peso); hidrocloruro de cisteamina en agua (0.22 g, solución al 9.1% por peso); y dihidrocloruro de 2,2-azobis ( 2-metilpropionamidina ) en agua (0.221 g, solución al 9.1% por peso). La reacción de polimerización se llevó a cabo sustancialmente bajo las mismas condiciones descritas en el Ejemplo 1A. Se preparó un compuesto de Ti02-dispersante seguido por la preparación de una formulación de pintura (Ejemplo de Pintura 7) , como se describió en el Ejemplo IB.
Ejemplo 8: Síntesis del Dispersante de Polímero Las cantidades y la concentración de las cargas incluyeron agua DI (2.07 g) ; sulfonato de estireno de sodio (SSS) en agua (5.25 g, solución al 20% por peso); metacrilato de polietilehglicol (PEGMA) en agua (1.19 g, solución al 40% por peso); hidrocloruro de cisteamina en agua (0.16 g, solución al 9.1% por peso); y dihidrocloruro de 2 , 2-azobis ( 2-metilpropionamidina) en agua (0.168 g, solución al 9.1% por - - peso) . La reacción de polimerización se llevó a cabo sustancialmente bajo las mismas condiciones descritas en el Ejemplo 1A. Se preparó un compuesto de Ti02-dispersante seguido por la preparación de una formulación de pintura (Ejemplo de Pintura 8), como se describió en el Ejemplo IB.
Ejemplo 9: Síntesis del Dispersante de Polímero Las cantidades y la concentración de las cargas incluyeron agua DI (3.92 g) ; sal de acrilato de potasio de 3-sulfopropilo (SPA) en agua (3.5 g, solución al 40% por peso); acrilato de n-butilo (BA) en DMF (1.2 g, solución al 50% por peso); hidrocloruro de cisteamina en agua (0.22 g, solución al 9.1% por peso); y dihidrocloruro de 2 , 2-azobis ( 2-metilpropionamidina) en agua (0.221 g, solución al 9.1% por peso) . La reacción de polimerización se llevó a cabo sustancialmente bajo las mismas condiciones descritas en el Ejemplo 1A. Se preparó un compuesto de Ti02-dispersante seguido por la preparación de una formulación de pintura (Ejemplo de Pintura 9) , como se describió en el Ejemplo IB.
Ejemplo 10: Síntesis del Dispersante de Polímero Las cantidades y la concentración de las cargas incluyeron agua DI (0.704 g) ; solución de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfónico en agua (4.5 g, solución al 40% por peso); metil metacrilato (MMA) en DMF (2.25 g, solución al 40% por peso); ácido metacrílico (MAA) en agua (0.75 g, solución al 40% por peso); hidrocloruro de cisteamina (0.33 - - g, solución al 9.1% por peso); y dihidrocloruro de 2,2-azobis ( 2-metilpropionamidina ) en agua (0.33 g, solución al 9.1% por peso). La reacción de polimerización se llevó a cabo sustancialmente bajo las mismas condiciones descritas en el Ejemplo 1A. Se preparó un compuesto de Ti02-dispersante seguido por la preparación de una formulación de pintura (Ejemplo de Pintura 10), como se describió en el Ejemplo IB.
Ejemplo Comparativo 1: Síntesis del Dispersante de Polímero En este ejemplo se utilizó una muestra del dispersante de polímero comercialmente disponible, dispersante de poliácido TAMOL™ 1254 (un dispersante de acrilato de ácido carboxílico y/o metacrilato) . Se preparó un compuesto de Ti02~dispersante seguido por la preparación de una formulación de pintura (Ejemplo Comparativo de Pintura 1), como se describió en el Ejemplo IB.
Ejemplo Comparativo 2: Síntesis del Dispersante de Polímero Las cantidades y la .concentración de las cargas incluyeron agua DI (0.176 g) ; ácido 2-propenoico, éster de 2-metil-2- (fosfonooxi) etilo (PE ) en agua (7.5 g, solución al 40% por peso); hidrocloruro de cisteamina en agua (0.33 g, solución al 9.1% por peso); y dihidrocloruro de 2 , 2-azobis ( 2-metilpropionamida) en agua (0.33 g, solución al 9.1% .por peso). Se preparó un compuesto de TiC>2-dispersante seguido - - por la preparación de una formulación de pintura (Ejemplo Comparativo de Pintura 2), como se describió en el Ejemplo IB.
Ejemplo Comparativo 3: Síntesis del Dispersante de Polímero La polimerización se efectuó en un reactor de polimerización de alto rendimiento comercialmente disponible (reactor ScPPR) . Las cantidades y la concentración de las cargas incluyeron agua DI (0.91 g) ; solución de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfónico en agua (5.25 g, solución al 40% por peso); ácido metacrílico (???) en agua (2.25 g, solución al 40% por peso) ; hidrocloruro de cisteamina en agua (0.33 g, solución al 9.1% por peso); y dihidrocloruro de 2,2-azobis (2-metilpropionamidina) en agua (0.33 g, solución al 9.1% por peso). Se preparó un compuesto de Ti02-dispersante seguido por la preparación de una formulación de pintura (Ejemplo Comparativo de Pintura 3), como se describió en el Ejemplo IB.
Método dé Prueba Kubelka-Munk S/mil Los revestimientos para encubrimiento se prepararon en una estación de revestimiento Synyx en paneles negros de papel de liberación (Leneta gráficas RC-B-1) utilizando una separación de 3 milímetros con una racleta de 2". Los revestimientos se secaron en un laboratorio a temperatura/humedad constante durante un , día.. La - - reflectancia Y se midió en el módulo Synyx de color-brillo-grosor (CGT) utilizando una esfera de integración Ocean Optics ISP-REF con una abertura de muestra de 0.4" conectada a un espectrómetro Ocean Optics USB 4000. Se cortó un rectángulo de 1" x 2" desde el centro de la muestra de revestimiento utilizando una prensa cortadora Naef y Clicker. Se calculó el peso de las muestras rectangulares en un balance analítico. Se utilizó cinta eléctrica para desprender limpiamente todo el revestimiento seguido por la medición del rectángulo no revestido en un balance analítico. Para cada muestra de pintura, se probaron 4 revestimientos duplicados y se calculó el coeficiente promedio S Kubelka/Munk (utilizado para caracterizar la propiedad de encubrimiento), utilizando la Ecuación 1.
Ecuación 1: en donde X es el grosor de película promedio, R es la reflectancia estimada de la película gruesa (R = 0.94) y RB es la reflectancia promedio sobré negro de la película delgada (igual a Y medida a partir del experimento de color) . X puede calcularse a partir del peso de la película de pintura (Wpf) , la densidad (D) de la película seca, y el área de película (A), como se describe en la Ecuación 2.
Ecuación 2 : - - Método de Prueba de Adsorción por Centrifugación agregó agua DI (24.59 g) a cada mezcla compuesto (15.41 g) y se mezcló en un rodillo a 15 rpm durante 15 minutos. Cada muestra se centrifugó entonces a 7000 rpm a 25°C durante 15 minutos utilizando una centrifuga Sorvall Legend X1R equipada con un rotor de ángulo fijo Fiberlite F15-8x50cy Se prepararon muestras de control utilizando la misma carga de látex acrilico RHOPLEX SG-10M (5.41 g) en agua DI (27.21) sin el dispersante ni el TÍO2.
El porcentaje de sólidos del sobrenadante de cada muestra se determinó por medio del pipeteo de una solución de aproximadamente 3 g en un plato de aluminio tarado y del secado en un horno a 105°C durante 1 hora y registrando el peso en seco de la muestra. La cantidad de adsorción del látex se calculó utilizando la Ecuación 3: Ecuación 3: en donde Wi(S es el peso inicial del sobrenadante de la muestra, Wf(S es el peso inicial del sobrenadante de la - - muestra seca, Wi(C es el peso inicial del sobrenadante del control, y WfiC es el peso final del sobrenadante del control seco .
Siguiendo el método de prueba ubelka- unk S/mil y utilizando la Ecuación 1,' se calculó el S/mil para cada pintura; los resultados pueden encontrarse en la Tabla 1.
Tabla 1: S/mil de Pinturas con espesante de HEUR PVC Ti02 - - La Tabla 1 muestra que la pintura modificada con HEUR conteniendo el dispersante de la presente invencióOn muestra una marcada mejoría en el encubrimiento sobre la pintura espesada con el mismo HEUR pero conteniendo un dispersante fuera del alcance de la presente invención.
Medición de la Adsorción del Dispersante al TiQ2 Los compuestos de Ti02-dispersante de los Ejemplos 1, 2, 3, 5 y del Ejemplo Comparativo 1 (190.00 g, 43 PVC) , se combinaron por separado con látex acrílico RHOPLEX SG-10M (5.41 g) ; después cada muestra se mezcló en un rodillo a 15 rpm durante la noche en un «tubo centrífugo de 40 mi.
Siguiendo el método de prueba de adsorción por centrifugación del látex y utilizando la Ecuación 3, se calculó el porcentaje del látex adsorbido para los compuestos de Ti02-dispersante y se muestra en la Tabla 2. La cantidad del látex adsorbido es el porcentaje total por peso del látex presente dentro de la muestra extraído durante la centrifugación y se asume que se adsorbió sobre el pigmento.
- - Tabla 2: Adsorción del Látex de Compuestos de Ti02-dispersante a 43 PVC Ti02 La Tabla 2 muestra que las composiciones que contienen el dispersante de la presente invención muestran una marcada mejoría en la adsorción del látex sobre la composición con el mismo látex y Ti02 pero conteniendo un dispersante que no incluye unidades estructurales de un ácido sulfónico tal como AMPS.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Una composición que comprende una dispersión acuosa estable de partículas poliméricas separadas y un dispersante soluble en agua adsorbido sobre las superficies de las partículas de pigmento; en donde el dispersante soluble en agua comprende unidades · estructurales de un monómero de ácido sulfónico o una sal del mismo y menos del 30 por ciento en peso de unidades estructurales de un monómero de ácido acrílico o ácido metacrílico, en base al peso del dispersante; y en donde las partículas poliméricas contienen una sustancial ausencia de unidades estructurales de un monómero de ácido fosforoso.
2. La composición de la reivindicación 1, en donde el monómero de ácido sulfónico se selecciona del grupo que consiste de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfónico, ácido vinil sulfónico, 2-sulfoetil acrilato, 2-sulfoetil metacrilato, acrilato de sulfopropilo, metacrilato de sulfopropilo, sulfonato de estireno de sodio, y ácido 2-propeno-l-sulfónico, y sus sales, y combinaciones de los mismos.
3. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en donde el dispersante contiene además unidades estructurales de un acrilato, un metacrilato, un acrilato de dialquilaminoalquilo, metacrilato de dialquilaminoalquilo, un acrilato de polietilenglicol, un metacrilato de polietilenglicol , un acrilato de dialquilamino (óxido de polietileno) , un metacrilato de dialquilamino (óxido de polietileno), una acrilaraida de dialquilaminoalquilo, una metacrilaraida de dialquilaminoalquilo, un haluro de acrilamidotrialquilamonio, una vinil piridina, una vinil pirrolidona, un estireno, un metacrilato de hidroxialquilo, un acrilato de hidroxialquilo o una amina etoxilada, o una combinación de los mismos, en donde el peso molecular promedio en peso del dispersante es de 1000 a 25,000 Daltones.
4. La composición de cualquiera de las rei indicaciones 1 a 3, en donde las unidades estructurales del monómero de ácido sulfónico o una sal del mismo, comprenden al menos 30 por ciento en peso del peso del dispersante con la salvedad de que el dispersante comprende además de 5 a 25 por ciento en peso de unidades estructurales de un metacrilato de dialquilaminoalquilo y en donde el dispersante comprende menos del 10 por ciento en peso de unidades estructurales de un monómero de ácido acrilico o metacrilico.
5. La composición de la reivindicación 4, en donde el monómero de ácido sulfónico es ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfónico o 3-sulfopropil acrilato o una sal de los mismos; y el metacrilato de dialquilaminoalquilo es metacrilato de dimetilaminoetilo, en donde el dispersante comprende de 10 a 20 por ciento en peso de unidades estructurales de metacrilato de dimetilaminoetilo en base al peso del dispersante, en donde el peso molecular promedio en peso del dispersante es de 2000 a 8,000 Daltones.
6. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde las unidades estructurales del monómero de ácido sulfónico o una sal del mismo comprenden al menos 50 por ciento en peso del peso del dispersante con la salvedad de que el dispersante comprende además de 10 a 30 por ciento en peso de unidades estructurales de un acrilato o metacrilato en base al peso del dispersante, en donde el peso molecular promedio en peso del dispersante es de 2000 a 8,000 Daltones.
7. La composición de la reivindicación 6, en donde el acrilato o metacrilato es acrilato de n-butilo o metil metacrilato o una combinación de los mismos.
8. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 6 o 7 en donde el dispersante comprende además de 5 a 25 por ciento en peso de un metacrilato de dimetilaminoetilo, en base al peso del dispersante.
9. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en donde las unidades estructurales del monómero de ácido sulfónico o una sal del mismo comprenden al menos 30 por ciento en peso del peso del dispersante con la salvedad de que el dispersante comprende además de 10 a 50 por ciento en peso de unidades estructurales de un metacrilato de 'polietilenglicol .
10. Las composiciones de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en donde las unidades estructurales del monómero de ácido sulfónico o una sal del mismo comprenden al menos 30 por ciento en peso del peso del dispersante con la salvedad de que el dispersante incluye además de 5 a 25 por ciento en peso de unidades estructurales de un metacrilato de dialquilaminoalquilo y de 5 a 50 por ciento en peso de unidades estructurales de un metacrilato de dialquilamino (óxido de polietileno), cada uno en base al peso del dispersante.
11. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde las partículas poliméricas · son polímeros acrílicos, estireno-acrílieos , vinil acetato acrílicos o de látex de vinilo acetato etileno y las partículas de pigmento son partículas de Ti02.
12. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 que comprende además al menos un espesante que es un modificador de reología HEUR, HECr HASE o H HEC.
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