MX2014009820A

MX2014009820A - Monobenzoato util como un plastificante/coalescente en dispersiones polimericas.

Info

Publication number: MX2014009820A
Application number: MX2014009820A
Authority: MX
Inventors: William D Arendt; Emily Mcbride
Original assignee: Emerald Kalama Chemical Llc
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2014-09-25
Also published as: CA2863431A1; US20150038625A1; BR112014020199A8; JP2016188372A; US20140275376A1; JP2015518057A; US20150025187A1; SG11201403068VA; AU2013221582A1; WO2013123188A3; BR112014020080A8; JP5985660B2; KR20140126374A; AU2013221560B2; KR101626123B1; CN104704077A; MX2014009821A; CA2864252C; EP2814894A2; SG11201404897TA

Abstract

Un monobenzoato único útil como un plastificante o coalescente para dispersiones poliméricas, que incluye, sin limitación, recubrimientos arquitectónicos y otros, pinturas, recubrimientos OEM, recubrimientos para uso especial, barnices de sobreimpresión, tintas, esmalte de uñas, ceras para piso y similares. El monobenzoato comprende el benzoato de 3-fenil propilo, un éster de benzoato previamente conocido como un agente saborizante y de fragancias, pero no previamente utilizado como un plastificante o coalescente en aplicaciones poliméricas. El monobenzoato de la invención proporciona un plastificante o coalescente alternativo sin ftalatos, de bajo contenido de VOC, que es compatible con una amplia variedad de polímeros. Dependiendo de la aplicación, las ventajas ofrecidas por el uso del benzoato de la invención incluye, entre otras cosas, excelentes propiedades de solvatación, estabilidad de viscosidad, reología mejorada, buena formación de película y brillo comparable o superior, dureza, adherencia, resistencia al agua y álcali, resistencia a la tracción y al lijado, resistencia al pegado entre sí, densidad de color, tiempo de secado al tacto, tiempo abierto y MFFT, comparado a las alcanzadas por plastificantes o coalescentes tradicionales.

Description

MONOBENZOATO ÚTIL COMO UN PLASTIFICANTE/COALESCENTE EN DISPERSIONES POLIMERICAS CAMPO DE LA INVENCIÓN.

Esta invención se refiere a un monobenzoato sin ftalato útil como un plastificante o coalescente en una variedad de aplicaciones poliméricas , incluyendo, pero no limitadas a, recubrimientos arquitectónicos, recubrimientos industriales, recubrimientos OEM (manufactura de equipo original, por sus siglas en inglés), pinturas, tintas, barnices de sobreimpresión (OPV, por sus siglas en inglés), otros revestimientos, esmaltes y similares. En particular, esta invención está dirigida al uso de un éster de monobenzoato, el 3-fenilpropilbenzoato, en aplicaciones de recubrimientos, para proporcionar compatibilidad, bajo contenido de VOC (compuestos orgánicos volátiles, por sus siglas en inglés) y excelentes propiedades formadora de película. Dependiendo de la aplicación de recubrimiento, la invención proporciona composiciones que tienen una reología, estabilidad de viscosidad, y procesabilidad, brillo, dureza y resistencia a la tracción, resistencia al agua a los álcalis, adhesión, densidad de color y formación de película, entre otras ventajas comparables o mejores, sobre píastíficantes tradicionales o coalescentes .

La invención está también dirigida a composiciones poliméricas que comprenden el monobenzoato de la invención, como recubrimientos arquitectónicos e industriales, pinturas, recubrimientos OEM, recubrimientos de uso especial, OPV's, tintas, barnices de unas, cera de pulido de pisos y otros recubrimientos poliméricos .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN.

En las composiciones de recubrimiento basadas en polímeros, el auxiliar para la formación de película, es decir, coalescente, es un componente muy importante. Los coalescentes permiten que se produzca la formación de la película a temperaturas más bajas que las que lograría el polímero sin el coalescente. Típicamente, alrededor de 4°C es la temperatura a la que un coalescente debe reducir la temperatura mínima de formación de película (MFFT, por sus siglas en inglés) de un polímero. En el caso de un polímero que tiene una ya baja MFFT, el coalescente ofrece formación de una película con propiedades mejoradas en comparación con una película sin el coalescente. En el caso de polímeros que tienen altas temperaturas de transición vitrea (Tg) , los coalescentes permiten que la formación de película se produzca en las condiciones de ambiente deseadas, mientras que una película continua no se formaría con tales polímeros sin el coalescente.

La partición de los coalescentes hacia el polímero en la emulsión y suavizado de partículas dispersas les permite fusionan o formar una película continua. El coalescente entonces se volatilizará parcial o totalmente fuera de la película, dependiendo del coalescente, permitiendo que la película recupere sus propiedades físicas originales. Los plastificantes utilizados como coalescentes son menos volátiles y son más lentos para salir de la película.

Además de facilitar la formación de película continua a temperaturas más bajas, los coalescentes son seleccionados para mejorar las propiedades de la película de pintura/revestimiento, tales como brillo, resistencia a la tracción y resistencia al pegado entre sí. Los coalescentes también son seleccionados basándose en una variedad de propiedades, incluyendo, sin limitación, la volatilidad, miscibilidad, la estabilidad, compatibilidad, facilidad de uso, y el costo.

Los plastificantes han sido conocidos y utilizados durante años en las pinturas de látex y otros revestimientos, principalmente por sus excelentes propiedades coalescentes. En algunos casos, también son deseados por su función plastificante en niveles de uso más altos. Un plastificante típico suaviza a un polímero y hace que sea más trabajable. También es bien conocido que los plastificantes pueden mejorar las características de rendimiento de la pintura, tales como agrietamiento, borde (capa límite) húmedo y tiempo abierto (intervalo de tiempo de mezclado entre regiones líquidas ) .

Es de particular interés, en la selección de un plastificante/coalescente para una composición de recubrimientos, el contenido de VOC del plastificante/coalescente en la película resultante. Por su naturaleza, "liberar" o "volatilizar" el coalescente contribuye significativamente al VOC de la película, que comienza con la fase de coalescencia y duración por un periodo sostenido posterior. Esto, a su vez, puede afectar a la calidad del aire alrededor de la película y se manifiesta como un olor desagradable. Los coalescentes tradicionales son muy volátiles y pueden contribuir de manera significativa al contenido de VOC de una pintura o recubrimiento, y tienen desventajas ambientales y de salud significativas. Los VOC se vaporizan fácilmente o se evaporan en el aire, en el que pueden reaccionar con otros elementos o compuestos para producir ozono. Ozono, a su vez, provoca la contaminación del aire y una serie de problemas de salud, incluyendo problemas respiratorios, dolor de cabeza, ardor, ojos llorosos y náuseas, sólo para mencionar unos pocos.

Los VOC son motivo de especial preocupación en la industria de las pinturas y recubrimientos, en la fabricación y aplicación de productos que contienen VOC. El uso de VOC en la fabricación de pinturas y recubrimientos produce una mala calidad del aire de la planta y la exposición de los trabajadores a sustancias químicas nocivas. Las personas que están expuestas a VOC pueden sufrir una serie de problemas de salud, incluyendo pero no limitado a varios tipos de cáncer, la función cerebral alterada, disfunción renal y otros problemas de salud.

De manera similar, pintores y otros usuarios de pinturas y recubrimientos que contienen VOC que están regularmente expuestas a vapores nocivos de VOC pueden sufrir de problemas de salud. Productos que contienen VOC liberan en el aire VOC nocivos cuando se secan y se vuelven especialmente concentrados en aplicaciones de interiores. Niveles de VOC de interiores son rutinariamente 10 veces más altos que los niveles exteriores y pueden ser de hasta 1,000 veces más altos inmediatamente después de aplicar la pintura. Además, si bien los niveles de VOC son más altos durante y poco después de la aplicación de la pintura, éstos continúan emanando por varios años. De hecho, sólo el 50 por ciento de los VOC puede ser liberado en el primer año. En consecuencia, las pinturas y recubrimientos que tienen alto contenido de VOC se consideran riesgosos para la salud y el ambiente, y reglamentaciones han sido implementadas para proteger a los trabajadores en manufactura y usuarios finales.

Los barnices de sobreimpresión (OPV) a base de agua y tintas son tipos específicos de revestimientos que tienen funciones importantes en la industria de las artes gráficas. Los OPV proporcionan el toque final a medios impresos, protegiendo la tinta y el material impreso para una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo, pero no limitado a, libros, revistas, materiales de embalaje y otros materiales impresos. Estos recubrimientos claros también proporcionan efectos visuales además de proteger de daños la tinta subyacente.

Varios OPV y tintas existen teniendo una amplia gama de composiciones. Los OPV y las tintas son seleccionados para su uso con base en el proceso de impresión a ser utilizado y el volumen de uso. Los OPV más comúnmente comprenden tres formas: a base de agua, dispersiones poliméricas curable por UV, u otra solución (disolvente) de polímeros. Los OPV a base de agua se basan completamente en dispersiones poliméricas que tienen una variedad de composiciones y temperaturas de transición vitrea (Tg) . Un tipo clásico de polímero usado en las dispersiones poliméricas, tales como los OPV, es un acrílico de estireno duro, que tiene excelentes características de brillo y durabilidad.

Los OPV a menudo están expuestos a duras condiciones durante el proceso y uso, debiendo aún lucir perfectos cuando finalmente sean colocados para exhibición. Por lo tanto, los OPV pueden contener otros diversos aditivos para impartir resistencia a la tracción, al rayado y a la abrasión. Todavía otros aditivos pueden ser seleccionados para facilitar la formación de una barrera efectiva a la humedad, aceites u otros ensuciadores y para mejorar la resistencia al calor. La elección del aditivo puede depender del uso final al que se destina para los medios de arte gráficos, usando un OPV y el volumen de ese uso previsto.

Muchos tipos de tintas se utilizan en la industria de artes gráficas para adaptarse a los diferentes procesos de impresión. Al igual que los OPV, las tintas a base de agua a menudo comprenden dispersiones poliméricas. Las tintas son a menudo "revestidas" o protegidas con OPV.

Al igual que con los revestimientos (pinturas) arquitectónicos y recubrimientos industriales, la formación de una película continua que alcanza un rendimiento adecuado es importante en aplicaciones de artes gráficas. Los OPV a base de agua y las tintas son recubrimientos que pueden requerir un plastificante/coalescente para el desarrollo adecuado de propiedad película. Sistemas poliméricos de antigua generación utilizados en los OPV tienen temperaturas de transición vitrea muy altas. Estos sistemas de antigua generación, no así necesariamente formadores de película a temperatura ambiente, proporcionan excelente rendimiento para diferentes aplicaciones. Para auxiliar en el desarrollo de propiedades de rendimiento en estos sistemas más difíciles, la industria de las artes gráficas utiliza coalescentes para auxiliar en la formación de película, en OPV a base de agua y tintas . Estos coalescentes también han sido normalmente de tipos más volátiles. No obstante que funcionan bien, el contenido de VOC es un problema con este tipo de recubrimientos .

Las emulsiones de polímeros de nueva generación utilizados en OPV y tintas parecen seguir las mismas tendencias que se encuentran en otros recubrimientos. Estos sistemas son más suaves y no necesariamente requiere de algún coalescente o plastificante para formar una película bajo sus condiciones de uso. El calor y/o flujo de aire pueden ser empleados para auxiliar en la coalescencia en artes gráficas. Sin embargo, estas propuestas para la coalescencia pueden dar lugar a malas propiedades de rendimiento y su uso es, por tanto, limitada .

Los coalescentes tradicionales de pintura incluyen el tradicional auxiliar estándar de la industria para la formación de película, el 2 , 2 , 4 -trimetil-1 , 3- pentanodiol monoisobutirato (TXMB) . Otros coalescentes de elección en diferentes partes de la industria del revestimiento incluyen éteres de glicol. Todos estos son invariablemente 100% volátil por la prueba de la volatilidad de EPA 24 D2869, un método de determinación de VOC utilizado para pintura y otros sistemas de recubrimiento. El monobenzoato, 2-etilhexil benzoato, se ha utilizado como un coalescente en OPV y tintas a base de agua y es funcional, pero todavía tiene un contenido bastante alto de VOC.

Los consumidores están demandando alternativas más seguras, y los formuladores de revestimientos siguen enfrentándose con el reto de reducir los VOC, mientras que, al mismo tiempo, se proporciona un revestimiento con características de rendimiento requeridas. Muy a menudo, los formuladores reducen la cantidad de los componentes más volátiles utilizados en los recubrimientos o los sustituyen por componentes de contenido VOC inferiores, los cuales reducen, en cierta medida, las preocupaciones respecto a los COV, pero puede dar lugar a un rendimiento comprometido. Otras propuestas son usar polímeros blandos sin coalescente (con el sacrificio de rendimiento en algunos casos), la reducción o eliminación de los glicoles, utilizados para evitar el congelamiento y en herramientas, o el uso de un plastificante o coalescente de bajo VOC.

Los plastificantes son coalescentes útiles para los sistemas a base de agua, debido a que tienen bajo aporte de VOC; sin embargo, imparten mayor permanencia, es decir, son más lentos para dejar la película y, por tanto, menos volátiles. En algunos casos, la permanencia de plastificantes puede ser un detrimento. En el uso de plastificantes como coalescentes, debe ser alcanzado un equilibrio entre la mayor permanencia -y por tanto bajo VOC- y buenas propiedades finales de la película. Deseablemente, una pintura de bajo contenido de VOC o revestimiento debe tener, como mínimo, un rendimiento equivalente a las pinturas o recubrimientos que tienen un mayor contenido de VOC. Con tal fin, los proveedores de materias primas continúan desarrollando nuevos productos de bajo VOC para su uso en pinturas y recubrimientos, los cuales no comprometen el rendimiento.

Los plastificantes utilizados tradicionalmente en la industria de los revestimientos (incluidas las aplicaciones de artes gráficas), incluyen ftalato de di-n-butil (DBP), ftalato de diisobutilo (DIBP) o ftalato de butilbencil (BBP) . Se utilizaron estos plastificantes cuando se requería un verdadero plastificante, como es el caso cuando se emplean polímeros con alta Tg en una aplicación u otra. El DBP y el DIBP tienen un contenido inferior de VOC a coalescentes tradicionales, pero siguen siendo un tanto volátil, mientras que el BBP tiene un muy bajo contenido de VOC. Aparte del contenido de VOC, sin embargo, el uso de ásteres de ftalato tiene algunas desventajas, como el uso del DBP y del BBP, en particular, están restringidos debido a los asuntos en su regulación .

Los plastificantes de dibenzoato tienen utilidades bien conocidas en revestimientos. Los dibenzoatos, por su naturaleza, son no-ftalatos y no tienen las restricciones o cuestiones de sanidad asociadas a los ftalatos. Los benzoatos son alternativas históricas para la industria de las artes gráficas. Los dibenzoatos clásicos utilizados como coalescentes incluyen DPGDB, así como mezclas de DEGDB y DPGDB. Los ejemplos comerciales de benzoatos incluyen K-Flex® DP (DPGDB), K-Flex® 500 (mezcla de DEGDB/DPGDB), K-Flex® 850S (una categoría más reciente de la mezcla DEGDB/DPGDB) , y K-Flex® 975 P (un nueva trimezcla que comprende DEGDB/DPGDB/ 1 , 2-PGDB ) , entre muchos otros.

Los ásteres de monobenzoato conocidos por ser útiles como plastificantes incluyen: benzoato de isodecilo (IDB), benzoato de isononilo (INB), y benzoato de 2-etilhexilo (EHB) . Por ejemplo, el benzoato de isodecilo ha sido descrito como un agente coalescente útil para composiciones de pintura en la Patente de Estados Unidos No. 5.236.987 adjudicada a Arendt. El uso de benzoato de 2-etilhexilo en una mezcla con DEGDB y monobenzoato de dietilenglicol se describe en la patente US 6, 989,830 adjudicada a Arendt et al. El uso de ésteres de isononilo de ácido benzoico como agentes formadores de película en composiciones tales como pinturas en emulsión, morteros, yesos, adhesivos y barnices, se describe en la Patente de Estados Unidos No. 7,638,568 adjudicada a Grass et al.

Los monobenzoatos de "semi-ésteres" incluyen el monobenzoato de dipropilenglicol y el monobenzoato de dietilenglicol, los cuales son subproductos de la producción de dibenzoatos pero que, la mayoría de las veces, no son objetivos de producción. Los semi-ésteres no son conocidos por ser solvantadores superiores y son menos compatibles que el dibenzoato correspondiente con el PVC . Sin embargo, los semi-ésteres son compatibles con polímeros en emulsión, tales como polímeros acrílicos y/o de éster de vinilo, los cuales son comúnmente utilizados en pinturas y en aplicaciones de recubrimiento. Sigue habiendo una necesidad de plastificantes y coalescentes sin ftalato de bajo VOC para su uso en aplicaciones de revestimientos. Tales alternativas deben ser compatibles con una amplia variedad de polímeros y deben tener un contenido bajo de VOC y propiedades de rendimiento comparables o mejores cuando se utilizan en aplicaciones de recubrimiento que requieren tradicionalmente de plastificantes y/o coalescentes. Alternativas sin ftalatos, de bajo VOC son particularmente deseables en vista de las cuestiones de medio ambiente, sanidad y seguridad asociados con muchos de los píastificantes y coalescentes tradicionales.

Se ha descubierto que un monobenzoato totalmente diferente, el benzoato de 3-fenil propilo (3-PPB), es una alternativa de plastificante de bajo VOC sorprendentemente efectivo, en comparación con el TXMB, BID o INB, para su uso en aplicaciones de polímeros, incluyendo, pero sin limitarse a pinturas y otros revestimientos, OPV y tintas. Las ventajas de este monobenzoato, además de menor cantidad de VOC, son sus excelentes perfiles en sanidad, seguridad y medioambiente , así como sus propiedades de manejo, las cuales son mejores que la mayoría de los dibenzoatos y monobenzoatos utilizados previamente. Este nuevo monobenzoato no está clasificado como peligroso bajo cualquier clasificación considerada como "peligrosa", y no se requieren elementos de etiquetado de seguridad.

El monobenzoato, 3-PPB, no ha sido utilizado anteriormente en aplicaciones poliméricas del tipo descrito en la presente documento. Se ha utilizado y continúa siendo utilizado en aplicaciones de saborizantes y fragancias. También se ha utilizado como un solubili zador para ciertos compuestos orgánicos activos o funcionales en productos de cuidado personal como se describe en la Publicación de Patente de Estados Unidos 2005/0152858.

Aunque esta invención se centra en el uso del plasti ficante de la invención en pinturas y otros recubrimientos, otras aplicaciones para el monobenzoato de la invención incluyen plastisoles, adhesivos, selladores y masillas, las cuales son objeto de solicitudes pendientes paralelas.

Es un objeto de la invención proporcionar un plastificante coalescente que tenga excelente compatibilidad con una amplia variedad de polímeros y un contenido de VOC más bajo que plastificantes o coalescentes tradicionales, para uso solo o en combinación con otros plastificantes/coalescentes en pinturas, revestimientos arquitectónicos, revestimientos industriales, revestimientos de OEM, revestimientos de uso especial, lacas, esmaltes, OPV, tintas, ceras y otros recubrimientos poliméricos donde plastificantes y coalescentes son tradicionalmente requeridos.

Es un objeto adicional de la invención proporcionar un monobenzoato útil como un coalescente en dispersiones poliméricas, tales como OPV y tintas, las cuales tienen un bajo contenido de VOC y alcanza un rendimiento comparable o superior que coalescentes tradicionales, incluyendo, pero no limitados a, compatibilidad, brillo, dureza, resistencia al agua y álcali, adherencia, tiempo de secado al tacto, densidad del color y formación de película.

Todavía otro objeto de la invención es proporcionar un monobenzoato útil como un coalescente en dispersiones poliméricas, el cual tiene un bajo contenido de VOC y alcanza un rendimiento comparable o superior que coalescentes tradicionales, incluyendo, pero no limitado a, la eficiencia y compatibilidad cuando se usa en emulsiones de látex tradicional u otros recubrimientos poliméricos.

Es un objeto adicional de la invención proporcionar un recubrimiento de emulsión polimérica que tiene un bajo contenido de VOC y propiedades de rendimiento mejoradas, incluyendo, sin limitación, viscosidad, dureza, brillo, resistencia al pegado entre si, resistencia a la tracción y al lijado, resistencia química, tiempo de secado, tiempo abierto/borde húmedo, resistencia al agrietamiento, y estabilidad de envejecimiento por calor con respecto a la alcanzada con recubrimientos de emulsión de bajo VOC actuales .

Es otro objeto de la invención proporcionar un recubrimiento de emulsión de polímero con bajo contenido de VOC que sea amigable con el ambiente, seguro de manejar y que no esté sujeto a control por regulaciones.

Todavía un objeto adicional de la invención es proporcionar un plastificante de monobenzoato, útil como plastificante solo o en una mezcla de plastificantes , para su uso en pintura u otros recubrimientos poliméricos, el cual tenga menor contenido de VOC y un rendimiento comparable o superior que coalescentes tradicionales.

Otros objetos de la invención serán evidentes a partir de la descripción en la presente.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN.

Esta invención está dirigida a un plasti ficante de benzoato sin ftalatos, útil como coalescente para dispersiones poliméricas , como recubrimientos arquitectónicos (pinturas), recubrimientos industriales, OPV, tintas, y ceras, entre otros. En particular, la invención está dirigida al uso de un nuevo monobenzoato, el benzoato de 3-fenil propilo (3-PPB) , un componente anteriormente desconocido o utilizado como plastificante o coalescente para aplicaciones de recubrimiento .

El uso del monobenzoato de la invención, en las mismas o similares cantidades que píastificantes /coalescentes tradicionales, resulta en un bajo contenido de VOC y un rendimiento comparable o superior, asi como propiedades de manejo, que el alcanzado con plastificantes o coalescentes tradicionales. El monobenzoato de la invención tiene baja toxicidad y no presenta los problemas de medio ambiente, sanidad y seguridad los problemas asociados con plastificantes o coalescentes de ftalato tradicionales.

En una forma de realización, la invención es un coalescente sin ftalatos, el 3-PPB, útil en aplicaciones de recubrimiento para auxiliar a la formación de película y mejorar las propiedades tales como viscosidad, brillo, resistencia al pegado entre si, resistencia al lijado y a la tracción, resistencia química, tiempo de secado, tiempo abierto/borde húmedo, resistencia al agrietamiento, y estabilidad de envejecimiento por calor. En otra forma de realización, la invención es un recubrimiento arquitectónico, pintura, recubrimiento industrial, recubrimiento OEM, recubrimiento de uso especial, laca, esmalte, OPV, tinta, esmalte de uñas, o cera de pulido de pisos, que comprende 3-PPB.

En una forma de realización adicional, la invención es una variedad de composiciones poliméricas acuosas o no acuosas, que comprenden 3-PPB.

En todavía otra forma de realización, la invención es una mezcla de 3-PPB con otros plastificantes y coalescentes , incluyendo plastificantes sólidos, para su uso en la pintura, OPV, tintas a base de agua, colorantes y otros recubrimientos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La FIG. 1 muestra las características de volatilidad determinadas para los plastificantes puros evaluados, usando la prueba ASTM D2369, 110°C durante una hora.

La FIG. 2 muestra las características de volatilidad determinadas para los plastificantes puros evaluados, utilizando un escaneo TGA isotérmico a 110°C durante una hora .

La FIG. 3 ilustra la respuesta de viscosidad de las mezclas binarias que comprenden diversos plastificantes/coalescentes . La FIG. 4 muestra la cantidad de agua requerida para reducir la viscosidad a 150 mPa-s, una viscosidad nominal para la comparación .

La FIG. 5 muestra la MFFT de las mezclas binarias a niveles de plastificante/coalescentes de 4% de humedad.

La FIG. 6 muestra la MFFT de las mezclas binarias a niveles de plastificante/coalescente de 4 , 6 y 8% de humedad.

La FIG. 7 muestra la respuesta de viscosidad de OPV obtenida con 4% de plastificante/coalescente en 1 día envejecimiento. La FIG. 8 muestra el tiempo de secado al tacto para las OPV que comprenden diversos plastificantes /coalescentes .

La FIG. 9 muestra los datos de brillo obtenidos para las OPV que comprenden diversos plastificantes/coalescentes (20° de brillo sobre un sustrato 3B Leneta) .

La FIG. 10 muestra los datos de dureza Konig obtenidos para las OPV que comprenden diversos plastificantes/coalescentes . La FIG. 11 muestra resultados de resistencia al pegado entre si para el acrilico semi-brillante al dia 1 (RT y 120°F) para los plastificantes/coalescentes evaluados.

La FIG. 12 muestra resultados de resistencia al pegado entre si para el acrilico semi-brillante al día 7 (RT y 120°F) .

La FIG. 13 muestra los resultados de resistencia al lijado del acrilico semi-brillante para los plastificantes/ coalescentes evaluados.

La FIG. 14 muestra los resultados en tiempo abierto, borde húmedo del acrilico semi-brillante para los plastificantes /coalescentes evaluados .

Las FIGS. 15(a) y (b) muestran la estabilidad de envejecimiento al calor del acrilico semi-brillante, tanto viscosidad Delta como en desplazamiento de color Delta E, respectivamente, para los plastificantes/coalescentes evaluados .

La FIG. 16 muestra la resistencia al agrietamiento del acrilico semi-brillante para los plastificantes/coalescentes evaluados .

La FIG. 17 muestra los resultados de temperatura baja, retoque del acrilico semi-brillante para los plastificantes/coalescentes evaluados La FIG. 18 muestra los resultados de la resistencia al pegado entre si, al día 7 (RT y 120°F) para la pintura lisa de vinilo acrilico, para los plastificantes/coalescentes evaluados .

La FIG. 19 muestra los resultados de resistencia al lijado de la pintura lisa de vinilo acrílico para los plastificantes/coalescentes evaluados .

La FIG. 20 muestra los resultados de tiempo abierto/borde húmedo de la pintura lisa de vinilo acrilico para los plastificantes/coalescentes evaluados .

Las FIGS. 21(a) y (b) muestran la estabilidad de envejecimiento al calor de la pintura lisa de vinilo acrilico, tanto para la viscosidad Delta como para el desplazamiento de color Delta E, respectivamente, respectivamente, para los plastificantes/coalescentes evaluados .

La FIG. 22 muestra los resultados de resistencia al agrietamiento de la pintura lisa de vinilo acrilico para los plastificantes/coalescentes evaluados.

La FIG. 23 muestra los resultados temperatura baja, retoque, de la pintura lisa de vinilo acrilico para los plastificantes /coalescentes evaluados .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a un plastificante de monobenzoato útil como un plastificante/coalescente primario o secundario para revestimientos de polímero de base acuosa y no acuosa, incluyendo, pero no limitado a, recubrimientos arquitectónicos (pintura) , recubrimientos industriales, recubrimientos OEM, recubrimientos para usos especiales, OPV tintas, y ceras. El plastificante comprende un único monobenzoato, el benzoato de 3-fenil propilo (3 PPB) , un conocido componente saborizante y de fragancia, no previamente conocido o usado como un plastificante o coalescente en recubrimientos poliméricos.

El plastificante de monobenzoato de la invención puede ser utilizado generalmente como un plastificante primario, un plastificante secundario en mezclas con otros plastificantes , o un coalescente con numerosas dispersiones poliméricas, a menudo como sustituto o alternativa para plastificantes/coalescentes convencionales que tienen un alto contenido de VOC . Cualquiera de los polímeros conocidos que puedan ser formulados en un recubrimiento arquitectónico (pintura), recubrimiento industrial, recubrimiento OEM, recubrimiento de uso especial, esmalte de uñas, OPV, tinta, cera de pulido de pisos u otro revestimiento polimérico similar se puede utilizar en combinación con el monobenzoato de la invención para preparar una composición con bajo contenido de VOC, de acuerdo con la presente invención.

Los polímeros útiles para preparar las dispersiones poliméricas descritas en este documento son conocidos en la técnica. Se espera que la composición de la invención sea útil con una amplia variedad de polímeros, incluyendo tanto a composiciones de polímeros de base acuosa como a composiciones de polímeros de base no acuosa. Los polímeros adecuados incluyen, pero no se limitan a: diversos polímeros de vinilo, tales como cloruro de polivinilo y copolímeros del mismo, acetato de vinilo, acrilatos de vinilo, cloruro de vinilo co- y ter- polímeros, cloruro de vinilideno, fumarato de dietilo, maleato de dietilo; diversos poliuretanos y copolímeros de los mismos; nitrato de celulosa; acetato de polivinilo y copolímeros de los mismos; varios poliacrilatos y copolímeros de los mismos, y varios ásteres de ácido versático.

Composiciones de polímero acrilico para diversas aplicaciones también se pueden utilizar con el monobenzoato de la invención e incluyen diversos metacrilatos de polialquilo, tales como metacrilato de metilo, metacrilato de etilo, metacrilato de butilo, metacrilato de ciclohexilo, o metacrilato de alilo; o diversos metacrilatos aromáticos, tales como metacrilato de bencilo o el acrilato de estireno; o varios acrilatos de alquilo, tales como acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de butilo o acrilato de 2-etilhexilo; o diversos ácidos acrílicos, tales como ácido metacrilico y otros acrilicos estirenados.

Otros polímeros para los que el monobenzoato de la invención puede ser útil como un plastificante incluyen epoxis, poliamidas y nitrocelulosa . Aún otros polímeros serán evidente para un experto en la técnica.

El uso del monobenzoato de la invención no se limita a polímero alguno en particular. Aunque la invención se describe principalmente con respecto a pinturas, aplicaciones de OPV y tintas, las invenciones no están limitado como tal. Otras composiciones de revestimiento basadas en polímeros que requieren plastificantes y/o coalescentes y/o en donde plastificantes y/o coalescentes tradicionales son utilizados, son conocidas para un experto en la técnica. El monobenzoato novedoso de la presente invención puede ser utilizado como un sustituto o alternativa de bajo VOC para varias dispersiones poliméricas tradicionales.

La cantidad total del monobenzoato de la invención utilizado en cualquier dispersión polimérica particular podría variar ampliamente dependiendo del polímero particular, las características del polímero y otros componentes, el proceso, la aplicación, o el uso y los resultados deseados. Las cantidades ejemplares de plastificantes/coalescentes son incluidas en los ejemplos y se describen con más detalle en el presente documento, en general.

Generalmente, la cantidad de coalescente requerido para una dispersión polimérica se basa en la MFFT del polímero base y puede ser usado en una cantidad suficiente para formar una película a temperatura ambiente. Entre más duro sea el polímero (mayor MFFT y Tg) , más plastificante/coalescente es requerido .

En pinturas o recubrimientos, los plastificantes/coalescentes se pueden utilizar en cantidades de hasta aproximadamente 20% de los sólidos de polímero en el sistema, dependiendo del polímero particular.

En OPV y tintas, los coalescentes se pueden utilizar en cantidades de hasta aproximadamente 20% en peso, basado en el peso total del barniz de sobreimpresión o tinta. Las cantidades ejemplares pueden variar desde aproximadamente 2% a aproximadamente 8% de humedad.

Las cantidades útiles de 3-PPB se exponen en los ejemplos. Es esperable que un experto en la técnica sea capaz de llegar a cantidades adicionales aceptables para otras aplicaciones, basado en el uso deseado y el rendimiento deseado en la aplicación polimérica particular.

Otras aplicaciones para el monobenzoato de la invención incluyen esmalte de uñas, cera para pulido de pisos, revestimientos de OEM, y recubrimientos de uso especial. Para productos de esmalte de uñas, en particular, los ftalatos se han utilizado durante al menos una década, y ciertos dibenzoatos también han sido utilizado durante varios años, en donde las ventajas atribuibles a coalescentes discutidos aquí son deseadas.

El monobenzoato de la invención puede ser, pero no es requerido que lo sea, mezclado con varios otros plastificantes convencionales para mejorar o aumentar las propiedades de composiciones de polímero. Plastificantes convencionales se han descrito en este documento e incluyen, pero no se limitan a ésteres de ftalato de hasta C5, ésteres de fosfato, poliésteres, citratos, isobutiratos , sulfonamidas , ésteres de ácidos sulfónicos, ésteres de tereftalato de hasta C4, plastificantes epoxi, ésteres de benzoato, incluyendo tanto di - y mono- benzoatos, o mezclas de los mismos.

El monobenzoato de invención se pueden también mezclar con plastificantes sólidos, tales como benzoato de sacarosa, ftalato de diciclohexil , trifenilfosfato, tribenzoato de glicerol, dibenzoato de 1 , 4-dimetanol ciclohexano (CHDM) , tetrabenzoato de pentaeritritol , ésteres de alquilglicol , o mezclas de los mismos.

El monobenzoato de la invención puede combinarse con o incluir diversas cantidades de aditivos convencionales tales como aceites, diluyentes, antioxidantes, desespumantes, agentes tensioactivos , estabilizadores de calor, retardantes de llama, surfactantes , ceras, solventes y similares, dependiendo de la aplicación de recubrimiento particular. Las cantidades de aditivos pueden, en general, variar ampliamente y, a menudo, en el intervalo de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 75 partes en peso por cada 100 partes en peso de la composición de recubrimiento.

A modo de ejemplo, OPV tradicionales, agregados al coalescente, comprenden una dispersión de polímero con una Tg alta (>10°C) , dispersiones de cera, diversas resinas de alta Tg, tensioactivos, desespumantes, y agua. Tintas tradicionales, agregadas al coalescente, comprenden componentes similares como una OPV, pero con pigmentos añadidos para el color.

Otros componentes útiles para las diversas aplicaciones de los polímeros son conocidos para un experto en la técnica. Ejemplos simples de OPV básicos y tintas y formulaciones de pintura se exponen en los ejemplos.

El monobenzoato de la invención proporciona una alternativa con bajo contenido de VOC sobre muchos coalescentes tradicionales y, dependiendo de la aplicación, proporciona compatibilidad comparable o mejor, estabilidad de viscosidad, reologia, formación de película, brillo, resistencia al agua y a los álcalis, tiempo de secado al tacto, tiempo abierto, resistencia a lijado y a la tracción, densidad de color, adherencia, resistencia al desprendimiento, y dureza, entre otras ventajas. En muchos casos, el monobenzoato de la invención supera a coalescentes estándar de la industria, independientemente de su contenido de VOC, incluyendo mezclas de dibenzoato tradicionales y nuevas. El monobenzoato es particularmente útil como un coalescente cuando se considera el uso de polímeros más duros como alternativas a los polímeros más blandos en una variedad de formulaciones de bajo VOC.

La invención se describe adicionalmente por los ejemplos expuestos en la presente.

Ejemplos La evaluación de los plastificantes/coalescentes consistió en una variedad de experimentos. En primer lugar, el VOC de los píastificantes /coalescentes puros seleccionados fue determinado. Entonces, la eficacia y la eficiencia de los coalescentes con un polímero tradicional fueron determinadas usando mezclas binarias simples.

En otro segmento, una formulación básica de OPV de partida fue preparada para evaluar el efecto del nuevo plastificante en un OPV concreto. En aún otro segmento, fue evaluado el rendimiento coalescente en modelo simple de una formulación de tinta con base de agua. Las tintas fueron entonces recubiertas con el OPV experimental evaluadas.

Otras evaluaciones incluyeron el uso del monobenzoato de la invención en adhesivos y plastisoles y se exponen en la presente a continuación.

Ejemplos 1-4 - OPV y tintas El polímero seleccionado para el uso en los ejemplos de OPV/tinta fue una emulsión acrílica de estireno duro tradicional con un Tg alta, un estándar en la industria de las artes gráficas, aunque se espera que el presente coalescente de la invención sería útil en un gran número de dispersiones poliméricas utilizadas en esta industria. Tales polímeros serían conocidos para un experto en la técnica. El polímero se utiliza en todas las formulaciones simples de partida establecidas en este documento.

Fueron seleccionados los siguientes plastificantes/coalescentes para la evaluación en los ejemplos (en su totalidad o en parte) : • 2 , 2 , -trimetil-l , 3-penianediol monoisobutirato (TMPDMB) .

Este coalescente es, históricamente, el coalescente tradicional de elección en pintura y otros recubrimientos, pero no necesariamente en OPV o tintas. • benzoato de 2-Etilhexilo (2-EHB) . Este coalescente fue introducido hace unos años como un nuevo tipo de coalescente de bajo VOC .

• Butil Carbitol™ dietilenglicol monobutil éter (BC) • Carbitol™ dietilenglicol monometil éter (C) • Butil Cellosolve™ de etilenglicol monobutil éter (BCL) • dipropilenglicol monometil eter (DP ) • Dibenzoato de dietilenlicol (DEGDB) • Ftalato de Di-n-butilo (DBP) • Ftalato de butilbencilo (BBP) • Dimezcla tradicional de dibenzoato de dietilenglicol y dibenzoato de dipropilenglicol (CB1) • K-Flex® 975P (X 20) , que comprende una trimezcla de dibenzoato que comprende DEGDB, DPGDB y PGDB en proporciones especificas (80% en peso de un 4:1 de DEGDB: DPGDB y 20% en peso de 20% PGDB • K-Flex® 850S (X-250), una dimezcla de dibenzoato de DEGDB y DPGDB más reciente • X-613 el monobenzoato de la invención, el benzoato de 3- fenil propilo (3-PPB Los plastificantes/coalescentes y el TMPDMB no son solubles en agua, pero el DPM, BCL y C son total o parcialmente solubles en agua. Es esperable que los plastificantes/coalescentes insolubles en agua se separarán del polímero en la dispersión.

Los siguientes materiales de inicio fueron utilizados en las formulaciones preparadas en los Ejemplos 1-4: Materiales de inicio Pruebas Utilizadas - Las siguientes pruebas fueron empleadas: • En plastificantes puros - EPA 24, volatilidad AST D2389, 110°C durante una hora; y un escaneo isotérmico TGA a 110°C.

• En emulsión de polímero binaria/mezcla coalescente MFFT, respuesta de viscosidad de la emulsión base con el coalescente y reducción de viscosidad.

• En OPV - Viscosidad, MFFT, brillo, resistencia al agua, resistencia a álcalis, dureza y secado al tacto.

• En tinta - resistencia a la tracción, adherencia, brillo, densidad óptica, y la viscosidad de tinta.

Metodología de prueba - Los detalles específicos de los métodos de ensayo se describen a continuación: Volatilidad: ASTM D2369 utiliza. Un isoterma TGA durante una hora en aire a 110°C también fue empleado.

Respuesta de Viscosidad: Tanta la viscosidad inicial y la viscosidad a las 24 horas fueron medidas. Las mediciones de viscosidad fueron realizadas usando un viscosímetro Brookfield RVT a 20 RPM por 10 de ciclos a 23 ± 2°C.

MFFT (Temperatura Mínima de Formación de Película) : La MFFT fue medida con un Rhopoint MFFT 90 en aire. ASTM D2354-10 empleada .

Brillo: El brillo del sustrato o de la impresión fue medido a 20° y 60°C con un medidor Micro-TRI-Gloss II. ASTM D523 empleada .

Resistencia al agua: Dos gotas de agua destilada aplicadas a la impresión, cubierta con un vidrio de reloj, y sincronizados para 2, 5 o 10 minutos. Después del tiempo asignado, se eliminó el agua suavemente con un Kimwipe™ doblado. La impresión y el Kimwipe™ fueron examinados y calificados. La calificación fue: 5 - ningún efecto; 4 ligero rubor; 3 - rubor; 2 - ruptura parcial; 1 - ruptura total en la película.

Resistencia alcalina: Dos gotas de solución alcalina (Clorox® Fórmula 409) se aplicó a la impresión, cubierta con un vidrio de reloj, y sincronizados para 2, 5 o 10 minutos. Después del tiempo asignado, la solución se retira cuidadosamente con un Kimwipe™ doblado. La impresión y Kimwipe™ fueron examinados y calificados. La calificación fue: 5 - ningún efecto; 4 -ligero rubor; 3 - rubor; 2 - ruptura parcial; 1 - ruptura total en la película.

Resistencia a la tracción: la resistencia a la tracción se evaluó usando 5 capas de gasa a un peso de 1 kg . La gasa y el peso fueron frotados contra la tinta o la tinta cubierta con OPV 100 veces. La gasa fue, entonces, evaluada y calificacda. La calificación fue - 5 - ningún efecto; 4 - ligero rubor; 3 rubor; 2 - ruptura parcial; 1 - ruptura total en la pe 1 í cu ] a .

Dureza: El OPV fue aplicado sobre un panel de aluminio usando una reducción de 3 mils. Las muestras fueron, entonces, secadas durante 4 horas y se ensayaron utilizando un aparato de pruebas Konig Pendulum. Las muestras se ensayaron 4 horas, 24 horas, 3 días y 7 días después de la preparación. ASTM D4366 empleada.

Adhesión a impresiones: Cinta Scotch fue presionada firmemente a la superficie de impresión y luego se quitó en un ángulo de 90° lo más rápido posible, mientras se mantenía la impresión abajo. ASTSV1 D3359-9.

Densidad Óptica y Color de tinta: La densidad óptica (intensidad de color) de las impresiones fue medida con un espectrofotómetro X-Rite Color i7. ASTM D2066 empleada.

Viscosidad de tinta: La viscosidad de tinta preparada fue determinada con un reómetro TA AR2000ex. Placas de dos centímetros con una abertura de 100 mieras fueron utilizadas a 25°C. La velocidad de cizallamiento fue de 100 seg-1.

Preparación Básica/Aplicaciones - Procesos y técnicas utilizadas en las evaluaciones se describen con más detalle a continuación : Preparación de Formulación: Formulaciones de Dimezcla: Hechas mediante la adición del coalescente lentamente a la emulsión a 500 RPM usando un mezclador de alta velocidad equipado con una hoja Jiffy. Una vez que se añadió el coalescente, la velocidad se incrementó a 750 RPM durante un tiempo de mezcla total de 30 minutos.

Formulaciones de OPV básicas: Preparadas por la adición de componentes individuales para la vasija de mezclado mientras se mezcla a 500 RPM usando un mezclador de alta velocidad equipado con una hoja Jiffy. El coalescente fue el último en ser agregado. Esta mezcla fue agitada durante un total de 5 minutos a 500 rpm después de la adición del último componente, posteriormente, la velocidad del mezclador se incrementó a 750 RPM durante unos 5 minutos adicionales.

Dispersión de Tinta Flexográfica de Azul Ftalol a base de agua: se añadieron con untamente los componentes individuales poco a poco en el orden que se indica, con la dispersión de cera añadida al último. La tinta fue agitada con un mezclador de alta velocidad a 500 RPM con una cuchilla Jiffy por 5 minutos .

Condiciones de Preparación de Muestra de Prueba Panel: El brillo, resistencia al agua, resistencia alcalina, resistencia a la tracción y la adhesión a las impresiones fueron evaluadas, tanto cuando se hicieron al inicio las impresiones, y después de envejecimiento durante 3 días. El OPV se aplicó con una varilla enrollada Mayer #6, depositando aproximadamente 15 µt? de película húmeda en una tarjeta Leneta 3B, una placa recubierta de arcilla o sobre una tinta azul flexográfica sobre una tarjeta Leneta 3B, una película de polipropileno oxidada o una placa recubierta de arcilla. Preparaciones de Pruebas Manuales: Las tintas retiradas con un probador manual Flexo con un rodillo regulador de tinta de pirámide 180 sobre tarjetas Leneta 3B, placas recubiertas de arcilla y la película de polipropileno tratada. La tinta fue secada al aire y después fue secada en un horno tres veces durante 30 segundos a 70°C. Preparaciones de OPV sobre tinta: La OPV fue aplicada, con anteriormente, sobre las pruebas manuales y se secaron al aire, luego, se secaron en un horno tres veces durante 30 segundos a 70°C. Cada OPV fue emparejado con la tinta correspondiente en cada caso.

Ejemplo 1 - VOC/volatilidad de Plastificantes/Coalescentes puros Las FIGS. 1 y 2 ilustran las características de volatilidad determinadas para los plastificantes /coalescentes puros evaluados. Coalescentes de éter tradicionales fueron definitivamente volátiles. Los plastificantes de la evaluación fueron todos bajos en volatilidad y, por lo tanto, no contribuirían significativamente al total del VOC de una formulación a niveles típicos de uso. Por el contrario, los coalescentes que eran 100% volátiles contribuirán significativamente a la liberación total de VOC.

De los coalescentes de benzoato evaluados, excepto el 2-EHB, los datos del escaneo TGA muestran que el monobenzoato de la invención, el X-613 (3-PPB), fue el más volátil. Sin embargo, el X-613 fue significativamente más bajo en el contenido de VOC que los coalescentes tradicionales más usados de alto VOC . Todos los plastificantes/coalescentes de la evaluación fueron considerablemente más bajos que el 20% volátil, en comparación con los éteres, el TMPDMBD y el 2-EHB.

Ejemplo 2 - Mezclas Binarias de Coalescente y Polímero En este ejemplo, las mezclas binarias evaluadas se muestran a continuación .

Mezclas binarias Los coalescentes se incorporaron en una emulsión base al nivel de uso en una formulación de OPV de partida básica (4%) para observar el efecto de sólo el coalescente en el polímero base. Las pruebas importantes para evaluar cómo los coalescentes afectan el polímero son: respuesta de viscosidad (indica la interacción y el hinchamiento del polímero) , la temperatura mínima de formación de película (MFT) , y la reducción de agua.

Respuesta de Viscosidad La respuesta de viscosidad de la emulsión base es indicativo de la compatibilidad de los coalescentes insolubles en agua analizados. La FIG. 3 ilustra la respuesta de viscosidad de las mezclas binarias que comprenden diversos plastificantes/coalescentes. Con excepción del TMPDMB, todos los coalescentes insolubles en agua tuvieron una excelente respuesta de viscosidad. El resultado para el T PDM indicó que carecía de una completa compatibilidad con el polímero acrílico estirenado base usado en la mezcla.

Reducción de agua Como la viscosidad de un OPV es normalmente reducida a un valor constante para permitir la aplicación a las mismas viscosidades, la cantidad de agua necesaria para obtener la viscosidad deseada fue determinada y se ilustra en la FIG. 4. La FIG. 4 muestra la cantidad de agua requerida para reducir la viscosidad a 150 mPa-S, una viscosidad nominal para la comparación. La cantidad de agua requerida en cada una fue, como sería esperable, basada en la viscosidad inicial, y se deduce que la dilución de agua que puede ser alcanzada para el plastificante/coalescente utilizado.

MFFT La FIG. 5 muestra la MFFT de las mezclas binarias con 4% de plastificante/coalescente húmedo añadido. Nótese que este bajo nivel del plastificante tuvo un efecto muy positivo en la reducción de la MFFT del polímero base, pero no logró, en cualquier caso, acercar a la temperatura ambiente. Esto se debe a que una mezcla binaria sencilla fue evaluada, la cual todavía no es una formulación completa.

Como las MFFT de las mezclas binarias fueron significativamente más altas que la temperatura ambiente, se decidió preparar mezclas con 6 y 8% de niveles de plastificante húmedo y determinar su MFFT. Los resultados de las pruebas son ilustrados en la FIG 6.

Los datos fueron desarrollados muy interesantes y algo inesperados. Los mono y dibenzoatos disminuyeron significativamente la MFFT como podría esperarse. Curiosamente, las películas formuladas con TMPDMB tuvieron significativamente más altas MFFT en todos los niveles de coalescente que las otras películas. Se observó también que las películas TMPDMB eran especialmente difíciles de leer en la barra de MFFT debido a la calidad de la película moteada causada por la escasa compatibilidad de TMPDMB con la emulsión de polímero acrílico estirenada. Debido a esta incompatibilidad obvia, el uso de TMPDMB fue suspendida para los segmentos restantes de la evaluación. El Carbitol y butil Cellosolve ni aumentaron ni disminuyeron la MFFT . Esto sugeriría un grado de incompatibilidad con el polímero base. El X-20 (Trimezcla de dibenzoato) parecía ser particularmente eficaz en la supresión de la MFFT como lo fue el X-613 (el monobenzoato de la invención) . Este efecto se ha observado en otros polímeros.

El siguiente paso en esta evaluación fue ver si los plastificantes/coalescentes experimentales pueden desempeñarse como se requiere en una formulación básica de partida en el nivel de la prueba en las mezclas binarias.

Ejemplo 3 - Barniz de Sobreimpresión Respuesta de Viscosidad Plastificantes/coalescentes (a un nivel de uso de 4%) fueron incorporados en la formulación de partida básica que aparece en la Tabla 1. La respuesta de viscosidad y propiedades de la película seca fueron determinadas.

Tabla 1. Formulación de Barniz de Sobreimpresión básica La respuesta de viscosidad de la emulsión base es indicativo de la compatibilidad del plastificante/coalescente probado. La FIG. 7 ilustra la respuesta de viscosidad del OPV obtenido con 4% de plastificante/coalescente en 1 día de envejecimiento. Las viscosidades del dibenzoato de OPV fueron completamente en el rango esperado - la trimezcla X-20, el monobenzoato de la invención X 613 y la dimezcla X-250 fueron comparables con el DEGDB, 2-EHB, y BC (dietilenglicol monobutil éter) (en el rango de 100-150 mPa) . La respuesta de viscosidad para DPM fue más baja. Este coalescente es soluble en agua y no se separa (al menos no completamente) al polímero .

La respuesta de viscosidad para seleccionar los dibenzoatos en la formulación de OPV con 6% coalescente en lugar de 4% también fue medida. Tanto el X-250, como el X-20 tuvieron viscosidad de 250 mPa-s, lo cual demostró que un nivel agregado relativamente bajo (incremento del 2%) tuvo un impacto significativo sobre la viscosidad del OPV con este tipo de plastificantes/coalescentes .

MFFT La Tabla 2 enlista las MFFT obtenido para las formulaciones de OPV. Todas las formulaciones formaron adecuadamente películas en condiciones de temperatura ambiente. Los tipos de coalescentes solubles en agua fueron más eficaces en la supresión de la MFFT. A medida que el decrecimiento de la MFFT fue algo menor en los dibenzoatos que en los éteres, la MFFT del OPV con carga del 6% de humedad en las dos mezclas de dibenzoato discutidos anteriormente (X-250 y X-20) también fueron determinadas. Estos resultados son también listados en la Tabla 2 e indican que sería necesario menos de un adicional de 2% para alcanzar resultados similares a los éteres. Más probablemente, un 2% adicional de plastificante no seria necesario para alcanzar el desarrollo deseado de las características completas de rendimiento.

Tabla 2. Temperaturas mínimas de Formación de Película Tiempo de secado Una pregunta dirigida con respecto al uso de plastificantes reales en lugar de un coalescente volátil fue el efecto sobre parámetros, tales como el tiempo de secado. El tiempo de seco al tacto del OPV fue determinado y se muestra en la FIG. 8. Nótese que ninguna diferencia significativa fue observada en el tiempo de secado entre los plastificantes o coalescentes volátiles y no volátiles.

Brillo La FIG. 9 muestra los datos de brillo obtenidos para el OPV. Hubo poca diferencia en los valores de brillo 20° entre las formulaciones con o sin coalescentes . Esto fue probablemente debido a la utilización de la resina de solución y su contribución al brillo en la formulación total, así como el nivel coalescente/plastificante .

Resistencia al agua y los álcalis Las Tablas 3, 4 y 5 listan la resistencia al agua y a los álcalis de la evaluación del OPV. La resistencia al agua inicial de 1 día del OPV sobre gráficos Leneta 3B no fue tan buena como las películas envejecidas durante 3 días. La resistencia al agua inicial de las películas plastificadas de benzoato no fue tan buena como se podía esperar, como los plastificantes normalmente mejorarán la resistencia al agua de una película. Otros factores en la formulación parecen venir a aparecer en la OPV. Después de tres días, la resistencia fue mejorada. En la placa recubierta de arcilla, las películas de benzoato tienen buena resistencia al agua inicial .

En el caso de la resistencia a los álcalis, las películas adecuadamente coalescidas parecieron funcionar marginalmente mejor que la película sin el coalescente o plastificante .

Tabla 3. Resistencia al agua - Sustrato Leneta 3B Sistema de calificación - 5 el mejor; 1 el peor Tabla 4. Resistencia al Agua - Sustrato de Placa Recubierta con Arcilla Resistencia Alcalina - Sustrato de Placa Recubierta con Arcilla Dureza La FIG. 10 muestra los datos de dureza obtenidos para la OPV. Los plastificantes a menudo tienen una mala reputación en revestimientos, donde la creencia es que a medida que son más permanentes que coalescentes se quedarán y suavizarán demasiado a las películas, produciendo un rendimiento deficiente. Los datos presentados en la Figura 10 son contrarios a la declaración "demasiado suave", desmintiendo esta falsa creencia generalizada. En un recubrimiento correctamente formulado que cumple con las expectativas coalescentes, los plastificantes/coalescentes de bajo VOC no necesariamente suavizan demasiado. Las películas de 6% de plastificante son algo más suaves, pero están un poco más coalescidas. Menor a eso es mejor y aceptable. El OPV de 4% son totalmente similares a los OPV coalescidos mucho más volátiles .

Ejemplo 4 - Tinta con base acuosa Básicamente, una tinta con base acuosa es un OPV con el color añadido. Las tintas fueron preparadas basadas en cada coalescente/plastificante utilizando la formulación básica expuesta en la Tabla 6 a continuación.

Tabla 6. Formulación de Tinta Básica azul con base acuosa La tinta fue utilizada en un OPV que tiene el mismo tipo de coalescente/plastificante. En cada caso, el plastificante/coalescente estuvo presente al 4% en la tinta y en el OPV. El objetivo de este ejemplo es sobre el monobenzoato de la invención, el X-613.

Las viscosidades obtenidas para las tintas fueron 317 mPa-s para la tinta "sin coalescente" , 758 mPa · s para la tinta X-613, 41 1 mPa · s para la tinta DPM y 251 mPa · s para la tinta C. Una vez más, se observaron menores viscosidades para las tintas que tienen coalescentes solubles en agua.

Las pruebas fueron conducidas en las impresiones realizadas con un probador manual. El brillo, resistencia a la tracción, la adhesión y la densidad del color en la tinta fueron realizadas después de que el OPV fue colocado sobre la tinta y fue secado.

Brillo La Tabla 7 enumera los datos de brillo obtenidos en el OPV sobre tinta. Los plastificantes /coalescentes mejoran el brillo. El X-250 fue el mejor de los plastificantes en este sentido y similar al coalescente de éter.

Tabla 7. 20° de Brillo de tinta y OPV - Sustrato Leneta Tracción La Tabla 8 enumera los datos de tracción obtenidos para las tintas y las tintas recubiertas con OPV en Leneta 3B y en una película de polipropileno. El OPV mejoró significativamente la resistencia a la fricción de la película. No fue apercibido diferencias significativas algunas en el rendimiento entre la evaluación de la tinta y del OPV.

Tabla 8. Prueba de Tracción Adhesiones Las Tablas 9, 10 y 11 enumeran los datos de adhesión de cinta obtenidos para el OPV/tinta. Sobre el sustrato sellado, las películas coalescidas parecen funcionar mejor, tanto inicialmente como después de 3 días de secado. Las películas envejecidas tuvieron un buen desempeño en el papel recubierto con arcilla.

Tabla 9. Adhesión de Cinta para OPV y tinta sobre Sustrato Leneta 3B Tabla 10. Adhesión de cinta para OPV y tinta sobre Sustrato de Placa Recubierto con Arcilla Tabla 11. Adhesión de cinta para OPV y tinta sobre sustrato de Polipropileno Oxidado Calificación = 5B el mejor y 0B el peor Densidad de color La De obtenidos para las tintas no varió mucho. Estuvieron en el intervalo de 1.23 a 1.28 para la evaluación de OPV sobre tinta.

Los ejemplos anteriores ilustran pantallas básicas para el uso de coalescente/plastificantes de bajo VOC en mezclas binarias, OPV y tintas. El dibenzoato de la invención, el X-613, ha demostrado que es un excelente plastificante/coalescente de bajo VOC. También, no contiene ftalato, ni éter.

De los coalescentes de control probados, podría parecer que el TMPDMB utilizado tradicionalmente no es una buena opción para estos tipos de OPV y tintas con base de agua, ya que tuvo compatibilidad limitada con el polímero base que fue utilizado. El BCL y C también fueron limitados en la compatibilidad y utilidad.

Ejemplos 5 y 6 - Evaluaciones de pintura Metodología Experimental Recubrimientos probados Se probaron un acrílico semi-brillante (Rhoplex™ SG-30) y una pintura lisa de vinilo acrílico (UCAR® 379 G) .

A continuación, se enumeran los parámetros clave de los recubrimientos : Pintura lisa de vinilo acrílica - Volumen de sólidos = 34.8% y PVC = 58% Acrílico semi-brillante - Volumen de sólidos = 33.7% y PVC = 29.8% Los siguientes coalescente/plastificantes fueron evaluados: TMPDMB - 2,2, 4-Trimetil-l, 3-pentanodiol monoisobutirato TEGDO - Trietilenglicol di-2-etilhexanoato X-613 - la monobenzoato de la invención, 3 - PPB Pruebas de Pintura/Recubrimiento. Las evaluaciones de pintura consistieron en las siguientes determinaciones: Propiedades físicas, incluyendo WPG, pH, brillo y HIDE.

Propiedades de Rendimiento, como la resistencia al pegado entre sí, resistencia a la tracción, tiempo de secado, tiempos abierto/borde húmedo, estabilidad de envejecimiento por calor, retoque de baja temperatura, porosidad de baja temperatura, resistencia al desprendimiento y la estabilidad de congelamiento-descongelamiento .

Detalles de los métodos de ensayo se indican en la Tabla 12 a continuación : Tabla 12. Resumen de los métodos de ensayo empleados Ejemplo 5 - Acrílico Semi-brilloso La Tabla 13 a continuación muestra las determinaciones de las propiedades físicas de acrílico semi-brilloso utilizando los plastificantes /coalescentes anteriormente señalados y un blanco .

Tabla 13 Propiedades físicas, Acrílico semi-brilloso Los resultados muestran un rendimiento equivalente para el 3- PPB en comparación con varios coalescentes, incluyendo un coalescente estándar de la industria y uno que afirma tener bajo contenido de VOC (TEGDO) .

La Tabla 14 a continuación muestra los resultados de la reología del acrílico semi-brilloso para los distintos plastificantes/coalescentes evaluados.

Tabla 14 Reología, acrílico semi-brilloso Una vez más, los resultados muestran que el 3-PPB tuvo un rendimiento equivalente.

Tabla 5. HIDE, acrilico semi-brilloso La Tabla 15 muestra los resultados de HIDE del acrilico semi- brilloso: Los resultados HIDE reflejan la capacidad del recubrimiento para cubrir completamente al sustrato.

La FIG. 11 refleja los resultados de resistencia al pegado entre si del acrilico semi-brilloso a día (Temperatura ambiente y 120°F) para los plastificantes/coalescentes evaluados. E13-PPB se desempeña muy bien en esta prueba, sin diferencias reales entre las muestras analizadas. El 3-PPB es un plastificante/coalescente con menor contenido de VOC que el TMPDMB, pero mayor que el TEGDO. Estos resultados de la resistencia al pegado entre si son importantes, porque son contrarias al paradigma de que un plastificante, que se cree que tienen una más alta permanencia (baja volatilidad) que un material volátil, se suavizará y por lo tanto tiene un pegado pobre entre si, asi como otras características, tales como menor dureza Konig. Estos datos demuestran que el paradigma es falso cuando se trata de la familia de plastificantes de benzoato.

La FIG. 12 muestra los resultados de resistencia al pegado entre si del acrilico semi-brilloso en 7 días (Temperatura ambiente y 120°F) para los plastificantes/coalescentes evaluados. El 3-PPB demostró un rendimiento excelente, mucho mejor que TMPDMB y TEGDO.

La FIG. 13 muestra los resultados de la resistencia a la tracción del acrilico semi-brilloso para los plastificantes/coalescentes evaluados. Los resultados muestran que el 3-PPB obtuvo muy buenos resultados, al menos tan buenos como el TMPDMB, el estándar de la industria, y un poco mejor que TEGDO.

La Tabla 16 a continuación muestra el tiempo de secado en minutos del acrilico semi-brilloso para los plastificantes/acrilicos evaluado. Aunque más rápido es bueno, eso debe ser equilibrado contra el tiempo abierto. Los resultados muestran que el 3-PPB realiza de manera similar a los otros plastificantes/coalescentes evaluados.

Tabla 16. Tiempo de secado, Acrilico semi-brilloso La FIG. 14 muestra en el tiempo abierto, borde húmedo del acrilico semi-brilloso para los plastificantes /coalescentes evaluados. Los resultados muestran que el 3-PPB se desempeña al menos tan bien como los otros plastificantes coalescentes y, en algunos casos, mejor.

Las FIGS. 15 (a) y (b) muestran resultados de la estabilidad de envejecimiento al calor, tanto la viscosidad Delta y Delta E, como el cambio de color, respectivamente, del acrilico semibrilloso para los plastificantes/coalescentes evaluados. No se percibió una gran diferencia entre los distintos plastificante/coalescentes en términos de cambios de viscosidad o Delta E.

La Figura 16 muestra los resultados de resistencia al desprendimiento del acrilico semi-brilloso para los plastificantes/coalescentes evaluados. Los resultados fueron reportados para ambiente cerrado, ambiente libre, 40°F cerrado y 40°F sin cerrar. No hubo diferencias básicas entre cualquiera de los plastificantes/coalescentes evaluados.

La Tabla 17 a continuación se muestran los resultados de formación/porosidad de película a baja temperatura del acrilico semi-brilloso para los plastificantes/ oalescentes evaluados. Los resultados muestran ventaja del 3-PPB en el rendimiento .

Tabla 17 Formación/Porosidad de Película a baja temperatura, acrílico semi-brilloso .

La FIG. 17 refleja los resultados de baja temperatura, retoque del acrílico semi-brilloso para los plastificantes/coalescentes evaluados. Básicamente, no hubo diferencia entre los diversos plastificantes/coalescentes evaluados, aunque el TMPDMB y 3-PPB mostraron una ligera ventaja sobre TEGDO en color.

Los resultados de estabilidad de congelamiento- descongelamiento del acrílico semi-brilloso mostraron fallo de estabilidad de congelamiento-descongelamiento en todas las muestras Ejemplo 6 - Pintura Lisa de Vinilo Acrílico.

Las Tablas 18, 19 (reología) y 20 (HIDE) , a continuación, muestran las propiedades físicas de la pintura lisa de vinilo acrílico para los plastificantes/coalescentes evaluados. Los resultados no muestran diferencias entre los diversos plastificantes/coalescentes evaluados .

Tabla 18. Propiedades físicas, vinilo acrílico liso Tabla 19. Reología, vinilo acrílico liso La FIG. 18 muestra los resultados de resistencia al pego entre sí al día 7 (Temperatura ambiente y 120°F) de la pintura plana de vinilo acrílico para los plastificantes/coalescentes evaluados. No hubo diferencias entre los plastificantes/coalescentes evaluados.

La FIG. 19 muestra los resultados de resistencia a la fricción de la pintura plana de vinilo acrilico para los plastificantes/coalescentes evaluados. No hubo diferencias significativas entre los diversos plastificantes/coalescentes .

La Tabla 21 a continuación refleja los resultados de tiempo de secado de la pintura plana de vinilo acrilico para los plastificantes/coalescentes evaluados. Mientras que 3-PPB tenía un mayor tiempo de secado, la cual puede ser una ventaja para los resultados de borde húmedo/tiempo abierto.

Tabla 21. Tiempo de secado, vinilo acrilico liso La FIG. 20 muestra los resultados de tiempo abierto/borde húmedo de la pintura lisa de vinilo acrilico para los plastificantes/coalescentes evaluados. Puede haber algunas ventajas borde húmedo con el 3-PPB sobre el tiempo Las FIGS. 21(a) y (b) muestran la estabilidad de envejecimiento al calor, tanto la viscosidad Delta y Delta E, como los resultados de cambio de color, respectivamente, de la pintura lisa de vinilo acrilico para los plastificantes/coalescentes evaluados. Los resultados muestran que el 3-PPB se desempeña comparablemente a los otros plastificantes/coalescentes.

La FIG. 22 muestra los resultados de la resistencia al desprendimiento de la pintura lisa de acrilico vinilo para los plastificantes/coalescentes evaluados. Los resultados fueron obtenidos en ambiente cerrado; ambiente-abierto; 40°F cerrado, y 40°F abierto. Los resultados mostraron que todos los plastificantes/coalescentes fueron equivalentes.

La Tabla 22 muestra los resultados de formación/porosidad de película a baja temperatura de la pintura lisa de vinilo acrilico para los plastificantes/coalescentes evaluados. Los resultados muestran que todos los plastificantes/coalescentes se desempeñaron mejor que el blanco. El 3-PPB tuvo un buen desempeño, pero no es tan bueno como las otras muestras, lo que indica que no fue tan eficiente en la formación de la película en la pintura lisa de vinilo acrilico.

Tabla 22. Formación/porosidad de Película a baja temperatura, Vinilo acrilico liso La FIG. 23 muestra los resultados de retoque de baja temperatura de la pintura lisa de acrilico vinilo para los plastificantes/coalescentes evaluados. Los resultados muestran un rendimiento similar en todos los ámbitos.

Los resultados de estabilidad de congelamiento-descongelamiento para la pintura lisa de vinilo acrilico mostraron fallo de estabilidad de congelamiento-descongelamiento en todas las muestras.

Los resultados anteriores demuestran que el 3-MPP es una alternativa de bajo VOC viable para su uso como un plastificante/coalescente en aplicaciones de revestimiento polimérico.

De acuerdo con los estatutos de patentes, el mejor modo y realizaciones preferidas se han establecido; el alcance de la invención no se limita a ello, sino más bien por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un monobenzoato para su uso como un plastificante/coalescente de bajo VOC en pinturas y otros recubrimientos basados en polímeros, caracterizado porque comprende benzoato de 3-fenil propilo.

2. Una composición de recubrimientos basada en polímeros, caracterizada porque comprende un plastificante, siendo dicho plastificante el benzoato de 3-fenil propilo, en donde éste imparte comparable o superior formación de película, brillo, dureza, resistencia al agua, resistencia al pegado entre sí, y resistencia al lijado, cuando es comparado a lo obtenido con un plastificante/coalescente tradicional.

3. Una formulación de pintura acrílica, caracterizada porque comprende un plastificante/coalescente, siendo dicho plastificante/coalescente el benzoato de 3-fenil propilo .

. Un coalescente de monobenzoato para barnices de sobreimpresión y tintas a base de agua, caracterizado porque comprende benzoato de 3-fenil propilo.

5. Una composición de barniz de sobreimpresión, caracterizada porque comprende una dispersión polimérica y un coalescente, en donde dicho coalescente es el benzoato de 3-fenil propilo.

6. Una composición de barniz de sobreimpresión con base de agua, caracterizada porque comprende: a) una dispersión polimérica; y b) un coalescente con bajo VOC, en donde dicho coalescente es el benzoato de 3-fenil propilo, en cantidades que van de aproximadamente 2% a aproximadamente 8% húmedo.

7. La composición de conformidad con la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque la dispersión polimérica comprende un polímero acrílico estirenado.

8. Una composición de tinta a base de agua, caracterizada porque comprende una dispersión polimérica y un coalescente con bajo VOC, en donde el coalescente con bajo VOC es el benzoato de 3-fenil propilo.

9. Una composición de tinta a base de agua, caracterizada porque comprende: a) una dispersión polimérica; b) un coalescente de bajo VOC, en donde dicho coalescente de bajo VOC es el benzoato de 3-fenil propilo; y c) un pigmento, en donde el coalescente está presente en cantidades que van de aproximadamente 2% a aproximadamente 8% húmedo.

10. La composición, de conformidad con la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque la dispersión polimérica comprende un polímero acrílico estirenado.

11. Un coalescente/plastificante de monobenzoato para usarse en composiciones poliméricas a base de agua que comprenden acetatos de polivinilo, etilen vinil acetato, acrilatos de vinilo, metacrilatos, acrilatos de estireno, poliuretanos , co- y ter- polímeros de cloruro de vinilo, ásteres de vinilo de ácido versático, o mezclas de los mismos, caracterizado porque el monobenzoato es el benzoato de 3-fenil propilo.

12. Un plastificante/coalescente de monobenzoato para usarse en composiciones no acuosas basadas en polímero que comprende acrílicos, acetatos de polivinilo, etilen vinil acetato, metacrilatos, estireno, acrilatos, epoxis, poliamidas, nitrocelulosa, cloruro de vinilo, o mezclas de los mismos, caracterizado porque el monobenzoato es el benzoato de 3-fenil propilo.

13. Una mezcla de plastificantes /coalescents para usarse en recubrimientos poliméricos, caracterizado porque comprende benzoato de 3-fenil propilo combinado con ftalatos de hasta C5, tereftalatos de hasta C4, ésteres de fosfato, poliésteres, citratos, isobutiratos , sulfonamidas , ésteres de ácido sulfónico, pías tificantes epoxi, ésteres de benzoato, o mezclas de los mismos.

14. Una mezcla de plastificantes /coalescentes para usarse en composiciones de recubrimiento polimérico, caracterizado porque comprende el benzoato de 3-fenil propilo combinado con plastificantes sólidos, en donde los plastificantes sólidos son benzoato de sacarosa, ftalato de diciclohexil , trifenil fosfato, tribenzoato de glicerol, dibenzoato de dimetanol 1 , -ciclohexano (CHDM), tetrabenzoato de pentaeritritol , ésteres de alquilglicol , o mezclas de los mismos .

15. Una composición de esmalte de uñas, caracterizado porque comprende un dispersión polimérica y benzoato de 3-fenil propilo.

16. Un método para mejorar las propiedades de formación de película de pinturas, barnices de sobreimpresión, tintas y otros recubrimientos, dicho método caracterizado por la etapa de: agregar benzoato de 3-fenil propilo solo, o en combinación con otros plastificantes .