MX2015000717A - Emulsiones estables de poliisobuteno y su uso. - Google Patents
Emulsiones estables de poliisobuteno y su uso.Info
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Abstract
La invención se refiere a una emulsión acuosa de poliisobuteno que comprende: 1 % en peso a 65 % en peso, basado en el peso total de dicha emulsión, de poliisobuteno, - como máximo 5 % en peso, basado en el peso total de dicha emulsión, de al menos un agente tensoactivo, y - opcionalmente 1 % en peso a 65 % en peso, basado en el peso total de dicha emulsión, de al menos una cera y/o aceite, complementados con agua a 100% en peso, en donde el tamaño promedio de partícula de dicha emulsión de poliisobuteno no es mayor que 100 µm; la presente invención también se refiere al use de dicha emulsión. -.
Description
EMULSIONES ESTABLES DE POLIISOBUTENO Y SU USO
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La invención se refiere al campo de emulsiones de poliisobuteno en agua. Más específicamente, la presente invención se refiere a emulsiones estables de poliisobuteno y su uso en aplicaciones químico-téenicas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Las emulsiones o dispersión se pueden definir como una mezcla de dos o más fluidos no mezclables. La preparación de una dispersión o de una mezcla comprende la mezcla de dos fluidos no mezclables, por lo cual uno de estos fluidos (denominada "fase dispersa") se dispersa como gotas finasen en el otro fluido (denominada "fase dispersante"). Las emulsiones se obtienen durante un procedimiento de emulsificación por medio del cual se obtiene una mezcla homogénea utilizando un agente tensoactivo o un compuesto activo de superficie.
Muchas emulsiones ya se conocen. Sin embargo, se sabe que hacer emulsiones basadas en poliolefinas y especialmente poliísobutenos tiene algunas dificultades. En primer lugar, es muy difícil obtener una emulsión estable. También, se reportan solo emulsiones estables basadas en el poliisobuteno con un bajo peso molecular. Además, es obligatoria la presencia de una cera o aceite. Además, también se requiere la presencia de un polímero adicional para la síntesis de dichas emulsiones, incrementando dramáticamente el costo de dichas emulsiones. Por último, se requiere una alta concentración de masa de uno o más agentes tensoactivos.
WO 2011 141496 reporta la síntesis de emulsiones estables basadas en poliisobuteno. El poliisobuteno con bajo peso molecular se utiliza con un máximo de 10,000 g/moles. Aquí también, se agrega un polímero funcionalizado.
WO 2007042454 describe la síntesis de emulsiones basadas en poliisobuteno. En la presente, se reporta solo la síntesis en presencia de polímero, por medio de la cual se muestran las emulsiones basadas en poliisobuteno con más bajo peso molecular que 10,000 g/moles.
Sin embargo, todavía no es posible hacer emulsiones estables basadas en poliisobuteno en ausencia de un polímero. Además, todavía no es posible hacer emulsiones de poliisobuteno basadas en poliisobuteno con un alto peso molecular. Además, se reportan solo las emulsiones basadas en poliisobuteno, que se sintetizan con una alta concentración del agente tensoactivo. Tampoco se reportan emulsiones basadas en poliisobuteno en ausencia de una cera y/o aceite.
US 7,153,516 describe composiciones de nanogel por medio de las cuales un aceite se emulsiona en agua y por medio de las cuales el tamaño de partícula promedio está en la escala de la escala nanométrica. Sin embargo, dichas composiciones requieren una fase oleosa y un componente de silicona que se auto-estructure para incrementar la viscosidad compleja de la composición y forme el nanogel.
Las emulsiones de poliisobuteno con bajo contenido de agua, un bajo contenido de agente tensoactivo, una baja viscosidad y buenas propiedades de flujo son de gran interés industrial ya que se manejan con facilidad o se transportan o aplican en varias aplicaciones téenicas con un esfuerzo o insumo energético relativamente bajo. Dicha facilidad en el manejo, como consecuencia, abriría nuevas perspectivas para aplicaciones tecnológicas novedosas.
Además, la síntesis de emulsiones de poliisobuteno, especialmente emulsiones de poliisobuteno con polímero de alto peso molecular, en agua con un contenido relativamente bajo de agua todavía no se comprende por completo o se documenta. En general, para lograr un contenido más bajo de agua de una emulsión o por el contrario un contenido más alto de polímero, se podría mejorar la cantidad de agente tensoactivo de la emulsión. Sin embargo, al hacerlo así, esto tiene como resultado una adherencia y viscosidad mejoradas de la emulsión finalmente obtenida. Hasta la fecha todavía no se describe un método para la producción de emulsiones de poliisobuteno con bajo contenido de agua sin el uso excesivo de agente tensoactivo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
En un primer aspecto, la presente invención proporciona una emulsión acuosa de poliisobuteno que comprende:
- 1 % en peso a 65 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión, de poliisobuteno,
- máximo 5 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión, de por lo menos un agente tensoactivo, y
- opcionalmente 1 % en peso a 65 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión, de por lo menos una cera y/o aceite,
complementado con agua al 100 % en peso.
Más específicamente, la presente invención se refiere a dicha emulsión, por medio de la cual el tamaño de partícula promedio de dicha emulsión de poliisobuteno no es mayor que 100 pm.
Ya que la invención actual se refiere a una emulsión de poliisobuteno con un tamaño de partícula promedio menor que 100 mm, proporciona de este modo una emulsión con buena
estabilidad, buenos parámetros de flujo y adherencia y viscosidad relativamente bajas.
En un segundo aspecto, la presente invención proporciona una emulsión acuosa de poliisobuteno que se obtiene por medio de un procedimiento que comprende los pasos de:
- calentar 1 % en peso a 65 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión, el polímero de poliisobuteno, opcionalmente mezclar dicho polímero de poliisobuteno con 1 % en peso a 65 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión, de una cera y/o aceite, obteniendo así una pre-mezcla,
- mezclar dicha pre-mezcla en agua que contiene uno o más agentes tensoactivos en una concentración de dicho uno o más agentes tensoactivos de un máximo de 5 % en peso a una velocidad de flujo controlada, cuya velocidad de flujo es suficientemente bajo para formar partículas de la pre-mezcla, obteniendo así una pre-emulsión, y
- homogeneizar dicha pre-emulsión, obteniendo así dicha emulsión de poliisobuteno con un tamaño de partícula promedio de no más de 100 pm.
Algunas de las ventajas proporcionadas por el procedimiento anteriormente descrito para obtener una emulsión acuosa de poliisobuteno son que dicho poliisobuteno se distribuye de manera eficiente en agua, la emulsificación es mucho más eficiente y la distribución del(de los) agente(s) tensoactivo(s) en la interfase de agua/polímero es mucho más optimizada. Esto es especialmente ventajoso en vista del hecho de que esto reduce la adhesividad intrínseca alta del poliisobuteno, con lo cual se proporciona una emulsión de poliisobuteno de gran calidad.
En un tercer aspecto, la presente invención se proporciona en el uso de una emulsión acuosa de poliisobuteno en una aplicación químico-téenica, tal como sistemas de pegamento, cosméticos, protección de plantas, preparación y tratamiento de papel, producción y procesamiento de textiles y cuero, recubrimientos, aplicaciones médicas o farmacéuticas, construcción, tratamiento de madera, barrera de agua y gas para, por ejemplo, metano, dióxido de carbono, radón, recubrimiento protector para radiación radioactiva.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 muestra la distribución de tamaño de partícula de una emulsión preparada de acuerdo con el ejemplo 1.
La figura 2 muestra la distribución de tamaño de partícula de una emulsión preparada de acuerdo con el ejemplo 2.
La figura 3 muestra la distribución de tamaño de partícula de una emulsión preparada de acuerdo con el ejemplo 3.
La figura 4 muestra la distribución de tamaño de partícula de una emulsión preparada de acuerdo con el ejemplo 4.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
A menos que se defina de otra forma, todos los términos utilizados para describir la invención, incluyendo los términos téenicos y científicos, tienen el significado como lo entiende comúnmente un experto en la técnica al cual pertenece esta invención. Por medio de guía adicional, las definiciones de los términos se incluyen para apreciar mejor la enseñanza de la presente invención.
Como se usa en la presente, los siguientes términos tienen los siguientes significados:
"Un", "una", y "el/la" como se utilizan en la presente se refiere a referencias tanto en singular como en plural a menos que el contexto claramente lo dicte de otra forma. Por medio de ejemplo, "un compartimiento" se refiere o uno o más de un compartimiento.
"Aproximadamente" como se utiliza en la presente que se refiere a un valor que se puede medir tal como un parámetro, una cantidad, una duración temporal y similares, significa que abarca variaciones de +/- 20% o menos, preferiblemente +/-10% o menos, más preferiblemente +/-5% o menos, incluso más preferiblemente +/- 1% o menos, e incluso más preferiblemente +/- 0.1% o menos de y del valor especificado, en la medida dichas variaciones son apropiadas para realizarse en la invención que se de describe. Sin embargo, se debe entender que el valor al cual se refiere el modificador "aproximadamente" es también por sí mismo descrito específicamente.
"Comprende," "que comprende," y "comprender" y "comprendido por" como se utiliza en la presente son sinónimos de "incluye, "que incluye", "incluir" o "contiene", "que contiene", "contener" y son términos inclusivos o ilimitados que especifican la presencia de lo que sigue, por ejemplo, un componente y no excluyen o evitan la presencia de componentes adicionales, no mencionados, características, elemento, miembros, pasos, que se conocen en la técnica o que se describen en la presente.
El término "agua" se debe entender también como "fase en agua" o "fase acuosa," que incluye opcionalmente productos o aditivos disueltos en la misma.
El término "tamaño de partícula" de una emulsión se debe entender también como el "tamaño de gota" de esa emulsión. El término "tamaño de partícula promedio" también se debe entender como el término "tamaño de gota medio".
La mención de las escalas numéricas por medio de criterios de valoración incluye todos los números y fracciones consideradas dentro de esa escala, así como los criterios de
valoración mencionados. Todos los porcentajes se deben entender como el porcentaje en peso y se abrevian como "% en peso", a menos que se defina de otra forma o a menos que un significado diferente sea obvio para un experto en la téenica y en el contexto en donde se utiliza.
En un primer aspecto, la presente invención proporciona una emulsión acuosa de poliisobuteno que comprende:
1 % en peso a 65 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión, de poliisobuteno,
- máximo 5 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión, de por lo menos un agente tensoactivo, y
opcionalmente 1 % en peso a 65 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión, de por lo menos una cera y/o aceite,
complementado con agua al 100 % en peso.
Además, el tamaño de partícula promedio de dicha emulsión de poliisobuteno no es mayor que 100 pm.
Ya que la invención actual se refiere a una emulsión de poliisobuteno con un máximo de 5 % en peso de agentes tensoactivos y un tamaño de partícula promedio menor que 100 pm, proporciona de este modo una emulsión con buena estabilidad, buenos parámetros de flujo y adherencia y viscosidad relativamente bajas.
Además, la viscosidad de una emulsión acuosa de poliisobuteno se relaciona con buenas propiedades de flujo y se relaciona con facilidad de manejo e insumo energético que se requiere para manipular dicha emulsión. Una viscosidad comparativamente baja por lo general da lugar a una emulsión de poliisobuteno con buenas propiedades de flujo y un bajo insumo energético para manipulación de dicha emulsión.
Algunas de las ventajas proporcionadas por la composición acuosa de poliisobuteno que se describió anteriormente es que contiene un contenido relativamente bajo de agua. En varias aplicaciones, un poliisobuteno en la emulsión acuosa se utiliza como un portador para el poliisobuteno. Después del uso, el agua se evapora y deja una capa de poliisobuteno. Un bajo contenido de agua reduce los requisitos energéticos para transportar dicha emulsión desde la fábrica a la ubicación en donde se aplica. De manera simultánea, permite un alto contenido de poliisobuteno, con lo cual se proporciona una utilidad máxima de dicha emulsión. Las buenas propiedades de flujo permiten facilidad de manejo y requisitos más bajos con respecto al insumo energético para manipular dicha emulsión acuosa de poliisobuteno. El tamaño de partícula promedio relativamente chico de la emulsión de poliisobuteno está inversamente relacionado con la estabilidad a largo plazo de dicha emulsión; un tamaño de partícula promedio más chico garantiza una vida en anaquel más prolongada de dicha emulsión. Esto es ventajoso, ya que reduce la cantidad de
emulsiones que expiran más allá de su vida útil debido al almacenamiento largo y de este modo reduce la generación de desecho. Además, el uso de agentes tensoactivos no es siempre ambientalmente inofensivo, y la cantidad reducida de agente tensoactivo que se requiere para la preparación de las emulsiones de poliisobuteno descritas reduce significativamente su impacto ambiental.
En una modalidad más preferida, dicha emulsión de poliisobuteno tiene un tamaño de partícula promedio de no más de 90 pm. Más preferiblemente, dicha emulsión de poliisobuteno tiene un tamaño de partícula promedio de no más de 80 pm. Más preferiblemente, dicha emulsión de poliisobuteno tiene un tamaño de partícula promedio de no más de 70 pm. Incluso más preferiblemente, dicha emulsión de poliisobuteno tiene un tamaño de partícula promedio de no más de 60 pm.
En una modalidad preferida, la presente invención proporciona una emulsión acuosa de poliisobuteno, por medio de la cual el tamaño de partícula promedio de dicha emulsión de poliisobuteno no es mayor que 50 pm.
En una modalidad más preferida, dicha emulsión de poliisobuteno tiene un tamaño de partícula promedio de no más de 40 pm. Más preferiblemente, dicha emulsión de poliisobuteno tiene un tamaño de partícula promedio de no más de 35 pm. Más preferiblemente, dicha emulsión de poliisobuteno tiene un tamaño de partícula promedio de no más de 30 pm. Incluso más preferiblemente, dicha emulsión de poliisobuteno tiene un tamaño de partícula promedio de no más de 25 pm.
En una modalidad preferida, la presente invención proporciona una emulsión acuosa de poliisobuteno, por medio de la cual el tamaño de partícula promedio de dicha emulsión de poliisobuteno no es menor que 250 nm y no es mayor que 25 pm.
En una modalidad más preferida, dicha emulsión de poliisobuteno tiene un tamaño de partícula promedio comprendido entre 300 nm y 25 pm. Más preferiblemente, dicha emulsión de poliisobuteno tiene un tamaño de partícula promedio comprendido entre 400 nm y 25 pm. Incluso más preferiblemente, dicha emulsión de poliisobuteno tiene un tamaño de partícula promedio comprendido entre 500 nm y 25 pm. Más preferiblemente, dicha emulsión de poliisobuteno tiene un tamaño de partícula promedio comprendido entre 500 nm, 750 nm, 1 mm, 2 pm, 3 pm, 4 pm, 5 pm, 6 pm, 7 pm, 8 pm, 9 pm, 10 pm, 11 pm, 12 pm, 13 pm, 14 pm, 15 pm, 16 pm, 17 pm, 18 pm, 19 pm, 20 pm, 21 pm, 22 pm, 23 pm, 24 mm o cualquier valor intermedio.
Ya que la invención actual se refiere a una emulsión de poliisobuteno con un tamaño de partícula promedio menor que 100 pm, proporciona de este modo una emulsión con buena estabilidad, buenos parámetros de flujo y adherencia y viscosidad relativamente bajas.
En una modalidad preferida, la presente invención proporciona una emulsión acuosa
de poliisobuteno, en donde dicho poliisobuteno está comprendido en una cantidad entre 5 % en peso y 60 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión.
El poliisobuteno es un polímero basado en isobuteno como compuesto fundamental. El poliisobuteno existe en pesos moleculares diferentes. El bajo peso molecular se entiende como un peso molecular de hasta 2500 g/moles, el peso molecular medio se entiende de 2501 g/moles a 100000 g/moles y alto peso molecular se entiende como 100001 g/moles a 500000 g/moles.
Se conoce el poliisobuteno con varios pesos moleculares. Ejemplos de poliisobuteno producido por BASF son: con bajo peso molecular: tipos Glissopal®V, tales como Glissopal®V190, Gllssopal®V 500, Glissopal®V 640, Gllssopal®V 1500; con peso molecular medio: tipos Oppanol®B, tales como Oppanol®B 10, Oppanol®B 11, Oppanol®B 12, Oppanol®B 13, Oppanol®B 14, Oppanol®B 15; con alto peso molecular: tipos Oppanol®B, tales como Oppanol®B 30, Oppanol®B 50, Oppanol®B 80. Ejemplos producidos por ExxonMobil Chemical Company son Vlstanec LM-MH, LM-MS y LM-H.
El poliisobuteno se puede utilizar como un tipo de poliisobuteno o como una mezcla de tipos diferentes de poliisobuteno.
En una modalidad más preferida, dicho poliisobuteno está comprendido en una cantidad entre 7 % en peso y 60 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Más preferiblemente, dicha cantidad de poliisobuteno está comprendida entre 7 % en peso y 55 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Incluso más preferiblemente, dicha cantidad de poliisobuteno está comprendida entre 10 % en peso y 55 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Incluso más preferiblemente, dicha cantidad de poliisobuteno está comprendida entre 15 % en peso y 55 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Más preferiblemente, dicho poliisobuteno está comprendido en una cantidad de 16 % en peso, 18 % en peso, 20 % en peso, 22 % en peso, 24 % en peso, 26 % en peso, 28 % en peso, 30 % en peso, 32 % en peso, 34 % en peso, 36 % en peso, 38 % en peso, 40 % en peso, 42 % en peso, 44 % en peso, 46 % en peso, 48 % en peso, 50 % en peso, 52 % en peso, 54 % en peso o cualquier cantidad intermedia con respecto al peso total de dicha emulsión.
En una modalidad preferida, dicho poliisobuteno es un polímero con alto peso molecular con un peso molecular promedio entre 100001 g/moles 500000 g/moles y está comprendido en una cantidad entre 5 % en peso y 50 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Más preferiblemente, dicha cantidad de poliisobuteno está comprendida entre 5 % en peso y 40 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Incluso más preferiblemente, dicha cantidad de poliisobuteno está comprendida entre 5 % en peso y 30 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Incluso más preferiblemente, dicha cantidad de poliisobuteno está comprendida entre 5 % en peso y 25 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Más
preferiblemente, dicho poliisobuteno está comprendido en una cantidad de 6 % en peso, 7 % en peso, 8 % en peso, 9 % en peso, 10 % en peso, 11 % en peso, 12 % en peso, 13 % en peso, 14 % en peso, 15 % en peso, 16 % en peso, 17 % en peso, 18 % en peso, 19 % en peso, 20 % en peso, 21 % en peso, 22 % en peso, 23 % en peso, 24 % en peso o cualquier cantidad intermedia con respecto al peso total de dicha emulsión.
En una modalidad preferida, dicho poliisobuteno es un polímero con bajo o medio peso molecular con un peso molecular promedio de hasta 100000 g/moles y está comprendido en una cantidad entre 10 % en peso y 60 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Más preferiblemente, dicha cantidad de poliisobuteno está comprendida entre 15 % en peso y 60 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Incluso más preferiblemente, dicha cantidad de poliisobuteno está comprendida entre 20 % en peso y 60 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Incluso más preferiblemente, dicha cantidad de poliisobuteno está comprendida entre 25 % en peso y 60 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Incluso más preferiblemente, dicha cantidad de poliisobuteno está comprendida entre 25 % en peso a 55 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Más preferiblemente, dicho poliisobuteno está comprendido en una cantidad de 26 % en peso, 28 % en peso, 30 % en peso, 32 % en peso, 34 % en peso, 36 % en peso, 38 % en peso, 40 % en peso, 42 % en peso, 44 % en peso, 46 % en peso, 48 % en peso, 50 % en peso, 52 % en peso, 54 % en peso o cualquier cantidad intermedia con respecto al peso total de dicha emulsión.
En una modalidad preferida, la presente invención proporciona una emulsión acuosa de poliisobuteno, en donde dicha agua está comprendida en una cantidad de 30 % en peso a 70 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión.
En una modalidad más preferida, dicha agua está comprendida en una cantidad entre 35 % en peso y 70 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Más preferiblemente, dicha cantidad de agua está comprendida entre 35 % en peso y 65 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Incluso más preferiblemente, dicha cantidad de agua está comprendida entre 35 % en peso y 60 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Incluso más preferiblemente, dicha cantidad de agua está comprendida entre 45 % en peso y 55 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Más preferiblemente, dicha agua está comprendida en una cantidad de 46 % en peso, 47 % en peso, 48 % en peso, 49 % en peso, 50 % en peso, 51 % en peso, 52 % en peso, 53 % en peso, 54 % en peso o cualquier cantidad intermedia con respecto al peso total de dicha emulsión.
En una modalidad preferida, la presente invención proporciona una emulsión acuosa de poliisobuteno, por medio de la cual dicha cera se selecciona del grupo que comprende ceras de origen animal, ceras de origen vegetal, ceras de origen mineral, ceras de petróleo, ceras de
poliolefina, ceras de amida, ceras químicamente modificadas y sus combinaciones, y por medio de las cuales dicho aceite se selecciona del grupo que comprende aceites de origen natural y mineral y sus combinaciones.
Las ceras adecuadas incluyen ceras tanto naturales como sintéticas. Las ceras adecuadas incluyen ceras de origen animal, tales como cera de abeja, cera china, goma laca de cera, cera de esperma de ballena y de lana; ceras de origen vegetal tales como cera de arrayán, cera de palma, cera de candelilla, cera carnauba, cera de aceite de ricino, cera de esparto, cera japonesa, cera de aceite de jojoba, cera de uricuri, cera de salvado de arroz y cera de soya; ceras de origen mineral tales como ceras de ceresina, cera de montan, cera de ozoquerita y cera de césped; ceras de petróleo, tales como ceras de parafina y ceras microcristalinas, y ceras sintéticas tales como ceras de poliolefina, incluyendo ceras de polietileno y polipropileno, ceras de politetrafluoroetileno (cera de PTFE), ceras de Fischer-Tropsch, ceras de estearamida (incluyendo ceras de etilen-bis-estearamida), ceras de olefina polimerizada a, ceras de amida sustituida (por ejemplo ceras de amida sustituidas esterificadas o saponificadas) y otras ceras químicamente modificadas, tales como ceras de polietileno modificadas con PTFE, así como también combinaciones de las anteriores. Preferiblemente estas ceras incluyen cera de parafina, cera microcristalina, ceras de Fischer-Tropsch, ceras de polietileno lineales o ramificadas, ceras de polipropileno, cera carnauba, cera de etilen-bis-estearamida (EBS) y sus combinaciones.
Los aceites adecuados incluyen tanto aceites naturales como minerales. Los aceites naturales comprenden por ejemplo aceite de soja, aceite de oliva, aceite de ajonjolí, aceite de semilla de algodón, aceite de ricino, aceite de coco, aceite de cañóla y aceite de palma, los aceites minerales tales como aceites parafínicos y/o nafténicos y vaselina.
Otros ejemplos de aceras adecuadas y aceites adecuados se reportan en US20110275738A1, US7153516B2, US20080274073A1 y US7767748B2, y se incluyen en la presente por referencia.
Una de las ventajas de la composición que se describió anteriormente es que permite una reducción adicional de la adhesividad y viscosidad de la emulsión resultante de poliisobuteno.
En una modalidad preferida, la presente invención proporciona una emulsión acuosa de poliisobuteno, en donde dicha cera y/o dicho aceite están comprendidos en una cantidad entre 5 % en peso y 50 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión.
En una modalidad más preferida, dicha cera y/o aceite está comprendido en una cantidad entre 10 % en peso y 50 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Más preferiblemente, dicha cera y/o aceite está comprendido en una cantidad entre 15 % en peso y 50 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Incluso más preferiblemente, dicha cera y/o
aceite está comprendido en una cantidad entre 20 % en peso y 50 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Incluso más preferiblemente, dicha cera y/o aceite está comprendido en una cantidad entre 25 % en peso y 50 % en peso con respecto al peso total de dicha emulsión. Más preferiblemente, dicha cera y/o aceite está comprendido en una cantidad de 26 % en peso, 28 % en peso, 30 % en peso, 32 % en peso, 34 % en peso, 36 % en peso, 38 % en peso, 40 % en peso, 42 % en peso, 44 % en peso, 46 % en peso, 48 % en peso o cualquier cantidad intermedia con respecto al peso total de dicha emulsión.
En una modalidad preferida, la presente invención proporciona una emulsión acuosa de poliisobuteno, por medio de la cual dicho agente tensoactivo comprende un grupo del átomo seleccionado del grupo que comprende un carboxilato, sulfonato, sulfato, fosfonato, fosfato, alquil o fenil amonio, piridinio, quats de imidazol o de imidazolina, N-catión cuaternario, betaína, poliéter, poliol, ácido graso o sus derivados, alcoxilato de alcohol y éter de alcohol, y cualquier combinación de dichos agentes tensoactivos.
Un agente tensoactivo o compuesto activo de superficie para la síntesis de emulsiones y dispersiones con frecuencia se denomina emulsionante. Un agente tensoactivo normalmente comprende una parte hidrófoba y una hidrófila. Por lo tanto, la parte hidrófoba comprende normalmente 4 a 20 átomos de carbono, preferiblemente 6 a 19 átomos de carbono y aún más preferiblemente 8 a 18 átomos de carbono.
Una amplia gama de compuestos activos de superficie se puede utilizar como emulsionantes. Preferiblemente, el emulsionante utilizado será seleccionado del grupo de compuestos activos de superficie aniónicos, catiónicos o no-iónicos.
El compuesto activo de superficie aniónico comprende ácidos grasos saponificados y derivados de ácidos grasos con grupos carboxílicos tales como dodecilsulfato de sodio (SDS, por sus siglas en inglés), dodecil bencen sulfonato de sodio, sulfates y sulfonatos y ácido abiético.
Ejemplos de agentes tensoactivos aniónicos son también: carboxilatos, sulfonatos, metil ésteres de ácido sulfo graso, sulfates, fosfatos.
Un carboxilato es un compuesto que comprende por lo menos un grupo carboxilato en la molécula. Ejemplos de carboxilatos son:
jabones, tales como estearatos, oleatos, cocoatos de metales alcalinos o de amonio, alcanol aminas
éter carboxilatos, tales como Akypo® RO20, Akypo® RO50, Akypo® RO90 Un sulfonato es un compuesto, que comprende por lo menos un grupo sulfonato en la molécula. Ejemplos de sulfonatos son:
- Alquil bencen sulfonatos, tales como Lutensit® A-LBS, Lutensit® A-LBIM, Lutensit® A-LBA, Marión® AS3, Maranil ® DBX
- Alquil naftalen sulfonato condensados con formaldehído, sulfonatos de lignina, tales como, por ejemplo Borresperse NA, Tamol NH7519
- Alquil sulfonatos, tales como Alscoap OS-14P, BIO-TERGE® AS-40, BIO-TERGE® AS-40 CG, BIO-TERGE® AS-90 Beads, Calimulse® AOS-20, Calimulse® AOS-40, Calsoft® AOS-40, Colonial® AOS-40, Elfan® OS 46, Ifrapon® AOS 38, Ifrapon® AOS 38 P, Jeenate® AOS-40, Nikkol® OS-14, Norfox® ALPHA XL, POLYSTEP® A- 18, Rhodacal® A-246L, Rhodacal® LSS-40/A
- Aceite sulfonado, tales como aceite rojo turco
Sulfonatos de olefina
Sulfonatos aromáticos, tales como Nekal®BX, Dowfax® 2A1
Un sulfato es un compuesto que comprende por lo menos un grupo S04en la molécula. Ejemplos de sulfates son:
- Sulfates de alcohol de ácido graso, tales como sulfato de alcohol de ácido coco ácido (CAS 97375-27-4), por ejemplo, EMAL®10G, Dispersogen®SI, Elfan® 280, Mackol® 100N
- Otros sulfates de alcohol, tales como Emal® 71, Lanette® E
Sulfates de éter de alcohol de ácido coco ácido, tales como EMAL® 20C, Latemul® E150, Sulphochem® ES-7, Texapon® ASV-70 Spec., Agnique SLES-229-F, Octosol 828, POLYSTEP® B-23, Unipol® 125-E, 130-E, Unipol® ES-40
Otros sulfates de éter de alcohol, tales como Avanel® S-150, Avanel® S 150 CG, Avanel® S150 CG N, Witcolate® Witcolate D51-51,® D51-53.
Un fosfato es un compuesto que comprende por lo menos un grupo P04en la molécula. Ejemplos de fosfatos son:
- Alquil éter fosfatos, tales como Maphos® 37P, Maphos® 54P, Maphos® 37T, Maphos® 210T, Maphos® 210P
- Fosfatos tales como Lutensit A-EP
- Alquil fosfatos
Los agentes tensoactivos aniónicos son agregados de preferencia a la sal. Las sales son preferiblemente sales de metal alcalino, tales como sales de sodio, potasio, litio, amonio, hidroxietil amonio, di(hidroxietil) amonio y tri(hidroxietil) amonio o sales de alcanol amina.
Los compuesto activos de superficie catiónicos comprenden cloruro de dialquil bencen alquil amonio, cloruro de alquil bencil metil amonio, bromuro de alquil bencil dimetil amonio, cloruro de benzalconio, bromuro de cetil pirldinio, bromuros de trimetil amonio de Ci2, Ci5, o 7, sales de haluro de polioxi-etilalquil aminas cuaternarias, cloruro de dodecil bencil trietil amonio y cloruro de benzalconio.
Ejemplos de agentes tensoactivos catiónicos son también: compuestos de amonio cuaternario. Un compuesto de amonio cuaternario es un compuesto, que comprende por lo menos un grupo R4N+en la molécula. Ejemplos de contraiones que se pueden utilizar en compuestos de amonio cuaternario son:
Halógeno, metosulfatos, sulfates y carbonates de grasa de coco o cetil/oleil trimetil amonio.
Preferiblemente, se utilizan los siguientes agentes tensoactivos:
- sales de N,N-dimetil-l\l-(h¡droxi-C7-C25-alquil) amonio
- Compuestos de mono- y dl(C7-C25-alquil) dlmetil amonio
- Quats de éster, especialmente mono-, di- y trialcanol aminas, cuaternarias esterificadas con ácidos carboxílicos de C8-C22.
Quats de imidazolina, especialmente de sales de 1-alquilimidazolinio.
Un agente tensoactlvo de betaína es un compuesto que, bajo condiciones de uso, comprende por lo menos una carga positiva y por lo menos una carga negativa. Una alquil betaína es un agente tensoactivo de betaína que comprende por lo menos una unidad alquilo por molécula. Ejemplos de agentes tensoactivos de betaína son:
- Cocamidopropilbetaína, tales como MAFO® CAB, Amonyl® 280BE, Amphosol® CA, Amphosol® CG, Amphosol® CR, Amphosol® HCG, Amphosol® HCG-50, Chembetaine® C, Chembetaine® CGF, Chembetaine® CL, Dehyton® PK, Dehyton® PK 45, Emery® 6744, Empigen® BS/F, Empigen® BS/FA, Empigen® BS/P, Genagen® CAB, Lonzaine® C, Lonzaine® CO, Mirataine® BET-C-30, Mirataine® CB, Monateric® CAB, Naxaine® C, Naxaine® CO, Norfox® CAPB, Norfox® Coco Betaine, Ralufon® 414, TEGO®-Betain CKD, TEGO® Betain E KE 1, TEGO®-Betain F, TEGO®-Betain F 50, y aminóxidos tales como alquil dimetil aminóxido.
Agentes tensoactivos no iónicos comprenden alcohol polivinílico, ácido poliacrílico, metalosa, metil celulosa, etil celulosa, propil celulosa, hidroxi etil celulosa, carboximetil celulosa, goma natural, polioxietilen cetil éter, polioxietilen lauril éter, polioxietilen octil éter, polioxietilen octilfenil éter, polioxietilen oleil éter, monolaurato de polioxietilen sorbitán, polioxietilen estearil éter, polioxietilen nonilfenil éter y dialquilfenoxi poli(etilenoxi) etanol.
Agentes tensoactivos no iónicos tienen una cabeza neutral, polar e hidrófita que hace a los agentes tensoactivos no iónicos solubles en agua. Dichos agentes tensoactivos se adsorben en las superficies y se agregan a micelas por arriba de su concentración crítica de micelas. Dependiendo dei tipo de cabeza, diferentes agentes tensoactivos se pueden identificar, tales como grupos (oligo)oxialqullenos, y especialmente grupos (oligo)oxietilenos, grupos (polietilen)glicol y
grupos de carbohidratos, tales como alquil poliglucósldos y N-metil glucamidas de ácido graso.
Los fenolalcoxllatos de alcohol son compuestos que pueden ser producidos a través de la adición de óxido de alquileno, preferiblemente óxido de etileno, a alquil fenoles. Ejemplos no limitativos son: Norfox® OP-102, Surfonic® OP-120, T-Det® 0-12.
Los etoxilatos de ácido graso son ásteres de ácido graso, que se tratan con diferentes cantidades de óxido de etileno.
Los triglicéridos son ásteres de glicerol (glicéridos), en donde los tres grupos hidroxilo son esterificados con ácidos grasos. Éstos pueden ser modificados con óxidos de alquileno. Las amidas de alcohol de ácido graso comprenden por lo menos un grupo amida con un grupo alquilo y uno o dos grupos alcoxilo. Los alquil poliglucósidos son mezclas de alquil monoglucósidos (alquil-a-D- y -b-D-glucopiranosida con una pequeña cantidad -glucofuranosida), alquil diglucósidos (-isomaltosidas, -maltosidas ay otras) y alquiloligoglucósidos (-maltotriosidas, -tetraosidas y otras).
Los alquil poliglucósidos no se pueden sintetizar de manera limitativa con una reacción catalizada con ácido (reacción Fisher) de glucosa (o almidón) o n-butilglucósidos con alcoholes de ácido graso. Además, también los alquil poliglucósidos pueden ser utilizados como agente tensoactivo no iónico. Un ejemplo no limitativo es Lutensol® GD70. Además, también se pueden utilizar como agente tensoactivo, amidas de ácido graso, preferiblemente N-metiladas, N-alquiladas no iónicas.
Los alcoxilatos de alcohol comprenden una parte hidrófoba con una longitud de cadena de 4 a 20 átomos de carbono, preferiblemente 6 a 19 átomos de C y más preferiblemente 8 a 18 átomos de C, por lo que el alcohol puede ser lineal o ramificado, y una parte hidrófila que comprende unidades alcoxilato, tales como óxido de etileno, óxido de propileno y/u óxido de butileno, con 2 a 30 unidades de repetición. Ejemplos no limitativos son: Lutensol® XP, Lutensol® XL, Lutensol® EN, Lutensol® EN, Lutensol® UN, Lutensol® AO, Lutensol® A.
Otros ejemplos de agentes tensoactivos adecuados se reportan en US20110275738A1, US7153516B2, US20080274073A1 y US7767748B2, y se incluyen en la presente por referencia.
En una modalidad preferida, la presente invención proporciona una emulsión acuosa de poliisobuteno, en donde dicho uno o más agentes tensoactivos están comprendidos en una cantidad entre 2 % en peso y 4 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión.
En una modalidad más preferida, dicho uno o más agentes tensoactivos están comprendidos en una cantidad de 2.2 % en peso, 2.4 % en peso, 2.6 % en peso, 2.8 % en peso, 3.0 % en peso, 3.2 % en peso, 3.4 % en peso, 3.6 % en peso o 3.8 % en peso, o cualquier cantidad intermedia.
El uso de una cantidad relativamente baja de agentes tensoactivos proporciona la
ventaja de que la emulsión resultante es relativamente menos hidrófila. Por consiguiente, la emulsión resultante atrae menos agua, con lo cual se proporciona una emulsión menos pegajosa. Dicha emulsión con adhesividad reducida es de interés para aplicaciones químico-téenicas seleccionadas.
En una modalidad preferida, la presente invención proporciona una emulsión acuosa de poliisobuteno, que comprende además por lo menos un aditivo en una cantidad entre 0.01 % en peso y 10 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión.
En una modalidad más preferida, dicho aditivo se selecciona de un grupo de aditivos que se utiliza en aplicaciones químico-técnicas tales como sistemas de pegamento, cosméticos, protección de plantas, preparación y tratamiento de papel, producción y procesamiento de textiles y cuero, recubrimientos, aplicaciones farmacéuticas, construcción, tratamiento de madera, barrera de agua y gas para, por ejemplo, metano, dióxido de carbono, radón, recubrimiento protector para radiación radioactiva; o aditivos que tienen actividad bacteriana y/o microbiológica.
En una modalidad más preferida, dicho aditivo está comprendido en una cantidad entre 0.01 % en peso y 10 % en peso. Más preferiblemente, dicho aditivo está comprendido en una cantidad entre 0.05 % en peso y 5 % en peso, e incluso más preferiblemente dicho aditivo se agrega en una cantidad de 0.2 % en peso, 0.3 % en peso, 0.4 % en peso, 0.5 % en peso, 0.6 % en peso, 0.7 % en peso, 0.8 % en peso, 0.9 % en peso, 1.0 % en peso, 1.1 % en peso, 1.2 % en peso, 1.3 % en peso, 1.4 % en peso, 1.5 % en peso, 1.6 % en peso, 1.7 % en peso, 1.8 % en peso, 1.9 % en peso, 2.0 % en peso, 2.1 % en peso, 2.2 % en peso, 2.3 % en peso, 2.4 % en peso, 2.5 % en peso, 2.6 % en peso, 2.7 % en peso, 2.8 % en peso, 2.9 % en peso o cualquier valor intermedio. Más preferiblemente, la cantidad de aditivo para ser utilizada es dependiente de la función de dicho aditivo y será claro para el experto en la técnica.
Los aditivos pueden tener una influencia positiva en el procedimiento de producción de la emulsión, y pueden proporcionar ciertas características deseadas a las emulsiones. Un ejemplo de aditivos posiblemente utilizados son, entre otras cosas, las bases para optimizar el procedimiento de saponificación, así como bactericidas, colorantes, modificadores de viscosidad para el incremento o la reducción de la viscosidad, agentes anti-espumación, agentes anti-espumantes. Debe ser claro para un experto en la técnica que éstos son solo ejemplos de aditivos posiblemente utilizados, y que también son posibles otras opciones.
Otros ejemplos de aditivos adecuados se reportan en US20110275738A1, US7153516B2, US20080274073A1 y US7767748B2, y se incluyen en la presente por referencia.
En una modalidad preferida, la presente invención proporciona una emulsión acuosa de poliisobuteno, por lo que dicha emulsión tiene una viscosidad comprendida entre 30 mPa.s y 2000 mPa.s como se determina con una viscosímetro de Broo field a 20°C.
En una modalidad más preferida, dicha viscosidad está comprendida entre 40 mPa.s y 1600 mPa.s. Más preferiblemente, dicha viscosidad está comprendida entre 50 mPa.s y 1200 mPa.s. Más preferiblemente, dicha viscosidad es 75 mPa.s, 100 mPa.s, 125 mPa.s, 150 mPa.s, 175 mPa.s, 200 mPa.s, 225 mPa.s, 250 mPa.s, 275 mPa.s, 300 mPa.s, 325 mPa.s, 350 mPa.s, 375 mPa.s, 400 mPa.s, 425 mPa.s, 450 mPa.s, 475 mPa.s, 500 mPa.s, 525 mPa.s, 550 mPa.s, 575 mPa.s, 600 mPa.s, 625 mPa.s, 650 mPa.s, 675 mPa.s, 700 mPa.s, 725 mPa.s, 750 mPa.s, 775 mPa.s, 800 mPa.s, 825 mPa.s, 850 mPa.s, 875 mPa.s, 900 mPa.s, 925 mPa.s, 950 mPa.s, 975 mPa.s, 1000 mPa.s, 1025 mPa.s, 1050 mPa.s, 1075 mPa.s, 1100 mPa.s, 1125 mPa.s, 1150 mPa.s, 1175 mPa.s o cualquier valor intermedio.
La viscosidad de una emulsión acuosa de poliisobuteno se relaciona con buenas propiedades de flujo y se relaciona con facilidad de manejo e insumo energético que se requiere para manipular dicha emulsión. Una viscosidad comparativamente baja por lo general da lugar a una emulsión de poliisobuteno con buenas propiedades de flujo y un bajo insumo energético para manipulación de dicha emulsión.
En una modalidad preferida, la presente invención proporciona una emulsión acuosa de poliisobuteno, por medio de la cual la separación de agua de dicha emulsión es máximo de 50 % tras el tratamiento en una centrífuga durante 60 minutos a una velocidad de rotación de 2300 G.
En una modalidad más preferida, dicha separación de agua tras el tratamiento en una centrífuga durante 60 minutos a una velocidad de rotación de 2300 G de dicha emulsión es a lo sumo de 40%. Más preferiblemente, dicha separación de agua tras el tratamiento en una centrífuga durante 60 minutos a una velocidad de rotación de 2300 G de dicha emulsión es a lo sumo de 20%. Incluso más preferiblemente, dicha separación de agua tras el tratamiento en una centrífuga durante 60 minutos a una velocidad de rotación de 2300 G de dicha emulsión es a lo sumo de 10%. Más preferiblemente, dicha separación de agua tras el tratamiento en una centrífuga durante 60 minutos a una velocidad de rotación de 2300 G de dicha emulsión es 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0% o cualquier valor Intermedio.
Un grado reducido de separación de agua se relaciona por lo general con una estabilidad y vida en anaquel altos de la emulsión. Por ejemplo, un grado de separación de agua menor que 35 % de una emulsión acuosa de poliisobuteno tras el tratamiento en una centrífuga durante 60 minutos a una velocidad de rotación de 2300 G, indica una estabilidad de por lo menos 6 meses. Preferiblemente, la presente invención se relaciona con una emulsión acuosa de poliisobuteno que es estable durante por lo menos 9 meses. Más preferiblemente, la presente invención se relaciona con una emulsión acuosa de poliisobuteno que es estable durante por lo menos 12 meses. Incluso más preferiblemente, la presente invención se relaciona con una emulsión acuosa de poliisobuteno que es estable durante por lo menos 18 meses. Más preferiblemente, la
presente invención se relaciona con una emulsión acuosa de poliisobuteno que es estable durante por lo menos 24 meses.
En un segundo aspecto, la presente invención proporciona una emulsión acuosa de poliisobuteno que se obtiene por medio de un procedimiento que comprende los pasos de:
- calentar 1 % en peso a 65 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión, el polímero de poliisobuteno, opcionalmente mezclar dicho polímero de poliisobuteno con 1 % en peso a 65 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión, de una cera y/o aceite, obteniendo así una pre-mezcla,
- mezclar dicha pre-mezcla en agua que contiene uno o más agentes tensoactivos en una concentración de dicho uno o más agentes tensoactivos de un máximo de 5 % en peso a una velocidad de flujo controlada, cuya velocidad de flujo es suficientemente baja para formar partículas de la pre-mezcla, obteniendo así una pre-emulsión, y
homogeneizar dicha pre-emulsión, obteniendo así dicha emulsión de poliisobuteno con un tamaño de partícula promedio de no más de 100 pm.
En una modalidad más preferida, dicha emulsión de poliisobuteno tiene un tamaño de partícula promedio de no más de 90 pm. Más preferiblemente, dicha emulsión de poliisobuteno tiene un tamaño de partícula promedio de no más de 80 pm. Más preferiblemente, dicha emulsión de poliisobuteno tiene un tamaño de partícula promedio de no más de 70 pm. Incluso más preferiblemente, dicha emulsión de poliisobuteno tiene un tamaño de partícula promedio de no más de 60 pm.
En una modalidad preferida, la presente invención proporciona una emulsión acuosa de poliisobuteno, que se obtiene por medio de un procedimiento como se describió anteriormente, en donde el tamaño de partícula promedio de dicha emulsión no es mayor que 50 pm.
En una modalidad más preferida, dicha emulsión de poliisobuteno se obtiene por medio de un procedimiento como se describió anteriormente, por medio del cual el tamaño de partícula promedio está comprendido entre 100 nm y 40 pm. Más preferiblemente, dicha emulsión de poliisobuteno se obtiene por medio de un procedimiento como se describió anteriormente, por medio del cual el tamaño de partícula promedio está comprendido entre 200 nm y 30 pm. Incluso más preferiblemente, dicha emulsión de poliisobuteno se obtiene por medio de un procedimiento como se describió anteriormente, por medio del cual el tamaño de partícula promedio está comprendido entre 250 nm y 25 pm. Más preferiblemente, dicha emulsión de poliisobuteno se obtiene por medio de un procedimiento como se describió anteriormente, por medio del cual el tamaño de partícula promedio es 500 nm, 750 nm, 1 mm, 2 pm, 3 pm, 4 pm, 5 pm, 6 pm, 7 pm, 8 pm, 9 pm, 10 pm, 11 pm, 12 pm, 13 pm, 14 pm, 15 pm, 16 pm, 17 pm, 18 pm, 19 pm, 20 pm, 21
mm, 22 mhti, 23 mm, 24 mm o cualquier valor intermedio.
Algunas de las ventajas de una emulsión acuosa de poliisobuteno obtenida por el procedimiento que se describió anteriormente es que el tamaño de partícula promedio de la emulsión de poliisobuteno se reduce significativamente y que la distribución del tamaño de partícula de dicha emulsión de poliisobuteno es relativamente baja. Por lo tanto, se obtiene una emulsión de poliisobuteno con tamaño de partícula promedio chico y una distribución uniforme de tamaño de partícula, lo que da lugar a buenas propiedades de flujo, baja adhesividad, viscosidades relativamente bajas y alta estabilidad, como se determina por los experimentos de separación de agua, de dicha emulsión.
Por lo general, se puede asumir que el procedimiento de emulsificación para la síntesis de una emulsión consiste en los siguientes pasos: un paso de pre-mezcla de los componentes individuales para formar una pre-emulsión y la emulsificación efectiva. Para lograr una cierta fineza de las gotas, se conocen varias opciones en la téenica. Los sistemas potencialmente útiles incluyen el uso de agitadores giratorios móviles, dispositivos de rotor-estator, dispositivos de descarga de presión, homogeneizadores y otros dispositivos de explosión, dispositivos ultrasónicos y dispositivos de emulsificación de membrana.
Los más utilizados son los dispositivos homogeneizadores de presión. El principio de esto es la pre-presurización de la pre-emulsión o la dispersión, seguido por una liberación fuerte de presión, de este modo la energía mecánica se transfiere a la pre-dlspersión. Un sistema comúnmente utilizado de acuerdo con dicho estado de la técnica bien conocido comprende un recipiente de reacción y un homogeneizador de alta presión tal como un Gaulin 15MR del APV Homogenizer Group. La reacción se lleva a cabo de manera preferible con un sistema de calentamiento y de enfriamiento. Los componentes necesarios son reunidos en el recipiente de reacción, después de lo cual la mezcla se combina y se calienta a una cierta temperatura. Una temperatura alta tendrá como resultado normalmente un tamaño de partícula promedio más chico de la fase de dispersión en la emulsión final. Al hacerlo así, se deben tener en cuenta los puntos de fusión y los puntos de Ignición de los varios componentes.
Una vez que se ha alcanzado la temperatura deseada, la mezcla se envía a través de un homogeneizador. El uso de un homogeneizador de alta presión asegura una reducción en el tamaño de partícula promedio de los componentes de la fase dispersante, por lo cual la presión aplicada puede oscilar dentro del alcance de unos escasos cientos a mil bar. Este procedimiento es bien conocido en la técnica anterior y, ente otros, se cita en U.S. 3579461 y U.S. 2009 0197105. Una vez que el procedimiento de emulsificación se termina, la mezcla de reacción debe ser enfriada, preferiblemente a temperatura ambiente.
Por lo general, las partículas obtenidas durante el procedimiento de emulsificación
tendrán un tamaño de partícula promedio en la escala de 10 nm a 100 mm, dependiendo de las condiciones de homogeneización y del tamaño del peso molecular de los poliisobutenos. Por lo general se puede establecer que mientras más chico el tamaño de partícula promedio, más estable es la emulsión.
Una vez que se forma la emulsión, el procedimiento de homogeneización será detenido y la emulsión se deberá enfriar. Preferiblemente, la emulsión se enfría a la temperatura final deseada que oscila de 20 °C a 40 °C, preferiblemente de 20 a 25 °C. Es extremadamente importante que este procedimiento de enfriamiento se lleve a cabo tan eficientemente como sea posible porque la velocidad a la cual se enfría la emulsión tiene un impacto en la calidad de la emulsión resultante. Mientras más rápido se pueda lograr el enfriamiento a una temperatura deseada, más alta será la calidad de la emulsión resultante. Además, es económicamente ventajoso promover la producción de las emulsiones lo más eficiente y rápidamente posible.
En un tercer aspecto, la presente invención proporciona un uso de una emulsión acuosa de poliisobuteno como se describió anteriormente en una aplicación químico-téenica, tal como sistemas de pegamento, cosméticos, protección de plantas, preparación y tratamiento de papel, producción y procesamiento de textiles y cuero, recubrimientos, aplicaciones médicas o farmacéuticas, construcción, tratamiento de madera, barrera de agua y gas para, por ejemplo, metano, dióxido de carbono, radón, recubrimiento protector para radiación radioactiva.
La composición y el método como se describieron anteriormente, conducen a emulsiones estables con partículas muy finas. La viscosidad puede variar desde emulsiones líquidas delgadas (véase también los Ejemplos 1 a 3 y 5 a 9) a emulsiones altamente viscosas (véase el Ejemplo 4).
EJEMPLOS
En lo que se presenta a continuación, la invención se describe utilizando ejemplos no limitativos que ilustran la invención y que no pretenden ni pueden interpretarse como limitativos del alcance de la invención.
A continuación hay algunos ejemplos. Los valores en el cuadro representan las relaciones en masa.
(*) La prueba de estabilidad se lleva a cabo por medio de la aceleración en una centrífuga, de manera que ocurre un tratamiento de envejecimiento acelerado en la emulsión. Cuando la separación de H2O es menor que el 35 %, se garantiza una estabilidad de por lo menos 6 meses.
(**) La distribución del tamaño de partícula se determina utilizando un difractómetro
láser MW Beckman Coulter LS 13 320.
EJEMPLO 1
En un primer ejemplo, los compuestos se pesan de acuerdo con las cantidades que se indican en el cuadro 1.
CUADRO 1
Cantidad v tipo de compuestos utilizados para la preparación de una emulsión de acuerdo con el ejemplo 1
Se administraron 220 gramos de cera de parafina con un punto de fusión de 60°C a un recipiente de pared redonda sin deflectores. Dicho recipiente que comprende dicha parafina se callenta a 140°C utilizando una placa de calentamiento. Dicho recipiente se proporciona con un dispositivo de mezclado y la velocidad de agitación se fija en 400 rpm.
250 gramos de Oppanol B30 se cortan en pequeñas piezas de un peso máximo de 3 gramos y se administran de forma gradual a dicho recipiente que comprende dicha parafina de manera que no se coagule el Oppanol B30. La viscosidad de la mezcla de parafina con Oppanol B30 se monitorea hasta que es constante, con lo cual se obtiene una pre-mezcla. Entonces, la pre-mezcla se enfría de 70°C a 80° C.
Un homogenelzador se callenta previamente por medio de purga con agua callente (80° C) durante 30 minutos. Dicha agua es evacuada y 500 gramos de agua (70° C-80° C) se administran al reactor. El agua se agrega a la emulsión durante la preparación con el fin de mantener la cantidad total de agua dentro de la escala de la masa original de agua ± 5 % en peso para compensar la pérdida de agua debido a la evaporación. Dicho reactor se proporciona con un dispositivo de mezclado y la velocidad de agitación se fija en 600 rpm.
Posteriormente, 20 gramos de ácido esteárico y 10 gramos de dietanol amina se administran ai reactor que comprende agua (70° 080° C).
La homogeneización se inicia en recielado con un ajuste de presión en una primera fase en el 1er paso a 250 bar y en el 2d0 paso a 20 bar.
Dicha pre-mezcla (70° C-80° C) se administra constantemente al agua agitada en el vórtice durante un lapso de tiempo de 2 minutos a 20 minutos. Se monitorea el tamaño de partícula promedio de la emulsión. La homogeneización en la primera fase toma 30 a 60 minutos. La homogeneización en una segunda fase se lleva a cabo a 350 bar en el 1er paso y a 30 bar en el 2d0 paso. Se monitorea el tamaño de partícula promedio de la emulsión. La homogeneización en la segunda fase toma aproximadamente 30 a 60 minutos. La homogeneización en una tercera fase se lleva a cabo a 500 bar en el 1er paso y a 50 bar en el 2d0 paso. Se monitorea el tamaño de partícula promedio de la emulsión. La homogeneización en la tercera fase toma aproximadamente 30 a 60 minutos.
Por último, la emulsión se enfría a temperatura ambiente, con lo cual se obtiene una emulsión de poliisobuteno con propiedades físicas como se describieron en el cuadro 2.
La viscosidad de la emulsión obtenida se determina utilizando un viscosímetro Brookfield (LV-2) a 100 rpm a temperatura ambiente (20°C).
La estabilidad de la emulsión se determina por medio del porcentaje de separación del agua en un método de estabilidad por centrifugado. En este método, un cilindro de prueba con marcas de volumen se llena con 10 mL de una emulsión de prueba homogeneizada. El cilindro de prueba con la emulsión se coloca en una centrífuga durante 60 minutos y se trata a una velocidad de 2300G.
El tamaño de partícula promedio y la distribución de tamaño de partícula de la emulsión se determina utilizando un Analizador de Tamaño de Partículas por Difracción Láser Beckman-Coulter LS13320 con Módulo Líquido Universal.
CUADRO 2
Propiedades físicas seleccionadas de la emulsión de acuerdo con el ejemplo 1
En una manera análoga, se obtienen las siguientes emulsiones.
EJEMPLO 2
CUADRO 3
Cantidad v tipo de compuestos utilizados para la preparación de una emulsión de acuerdo con el elemnlo 2
CUADRO 4
Propiedades físicas seleccionadas de la emulsión de acuerdo con el ejemplo 2
EJEMPLO 3
CUADRO 5
Cantidad v tipo de compuestos utilizados para la preparación de una emulsión de acuerdo con el ejemplo 3
CUADRO 6
Propiedades físicas seleccionadas de la emulsión de acuerdo con el ejemplo 3
EJEMPLO 4
CUADRO 7
Cantidad v tipo de compuestos utilizados para la preparación de una emulsión de acuerdo con el ejemplo 4
CUADRO 8
Propiedades físicas seleccionadas de la emulsión de acuerdo con el ejemplo 4
CUADRO 9
Cantidad v tipo de compuestos utilizados para la preparación de una emulsión de
acuerdo con los ejemplos 5 a 9
% en peso = % en peso = porcentaje en peso
Se entiende que la invención actual no se limita a los ejemplos que se describen en la presente y que los ajustes o cambios en los ejemplos que se describen se pueden agregar sin volver a evaluar las reivindicaciones.
Claims (15)
1. Una emulsión acuosa de poliisobuteno comprende: 1 % en peso a 65 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión, de poliisobuteno, - máximo 5 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión, de por lo menos un agente tensoactivo, y - opcionalmente 1 % en peso a 65 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión, de por lo menos una cera y/o aceite, que se complementa con agua a 100 % en peso, caracterizada porque el tamaño de partícula promedio de dicha emulsión de poliisobuteno no es mayor que 100 pm.
2. La emulsión acuosa de poliisobuteno de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque el tamaño de partícula promedio de dicha emulsión de poliisobuteno no es mayor que 50 pm.
3. La emulsión acuosa de poliisobuteno de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizada además porque el tamaño de partícula promedio de dicha emulsión de poliisobuteno no es menor que 250 nm y no es mayor que 25 pm.
4. La emulsión acuosa de poliisobuteno de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada además porque dicho poliisobuteno está comprendido en una cantidad entre 5 % en peso y 60 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión.
5. La emulsión acuosa de poliisobuteno de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada además porque dicha agua está comprendida en una cantidad entre 1 % en peso y 70 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión.
6. La emulsión acuosa de poliisobuteno de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada además porque dicha cera se selecciona del grupo que comprende ceras de origen animal, ceras de origen vegetal, ceras de origen mineral, ceras de petróleo, ceras de poliolefina, ceras de amida, ceras químicamente modiñcadas y sus combinaciones, y por medio de las cuales dicho aceite se selecciona del grupo que comprende aceites de origen natural y mineral y sus combinaciones.
7. La emulsión acuosa de poliisobuteno de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada además porque dicha cera y/o dicho aceite están comprendidos en una cantidad entre 5 % en peso y 50 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión.
8. La emulsión acuosa de poliisobuteno de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada además porque dicho agente tensoactivo comprende un grupo del átomo seleccionado del grupo que comprende un carboxilato, sulfonato, sulfato, fosfonato, fosfato, alquil o fenil amonio, pirldinio, quats de ¡midazol o de imldazolina, N-catión cuaternario, betaína, poliéter, poliol, ácido graso o sus derivados, alcoxilato de alcohol y éter de alcohol, y cualquier combinación de dichos agentes tensoactivos.
9. La emulsión acuosa de poliisobuteno de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada además porque dicho agente tensoactivo está comprendido entre 2 % en peso y 4 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión.
10. La emulsión acuosa de poliisobuteno de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada además porque comprende adicionalmente por lo menos un aditivo en una cantidad entre 0.01 % en peso y 10 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión.
11. La emulsión acuosa de poliisobuteno de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada además porque dicha emulsión tiene una viscosidad comprendida entre 30 mPa.s y 2000 mPa.s como se determina con una viscosímetro de Broo field a 20°C.
12. La emulsión acuosa de poliisobuteno de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada además porque la separación de agua de dicha emulsión es máximo de 50 % tras el tratamiento en una centrífuga durante 60 minutos a una velocidad de rotación de 2300 G.
13. La emulsión acuosa de poliisobuteno de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada además porque se puede obtener por medio de un procedimiento que comprende los pasos de: - calentar 1 % en peso a 65 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión, el polímero de poliisobuteno, opcionalmente mezclar dicho polímero de poliisobuteno con 1 % en peso a 65 % en peso, con base en el peso total de dicha emulsión, de una cera y/o aceite, obteniendo así una pre-mezcla, - mezclar dicha pre-mezcla en agua que contiene uno o más agentes tensoactivos en una concentración de dicho uno o más agentes tensoactivos de un máximo de 5 % en peso a una velocidad de flujo controlada, cuya velocidad de flujo es suficientemente baja para formar partículas de la pre-mezcla, obteniendo así una pre-emulsión, y -homogeneizar dicha pre-emulsión, obteniendo así dicha emulsión de poliisobuteno con un tamaño de partícula promedio de no más de 100 pm.
14. La emulsión acuosa de poliisobuteno de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada además porque el tamaño de partícula promedio de dicha emulsión no es mayor que 50 pm.
15. El uso de una emulsión acuosa de poliisobuteno de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 en una aplicación químico-téenica, tal como sistemas de pegamento, cosméticos, protección de plantas, preparación y tratamiento de papel, producción y procesamiento de textiles y cuero, recubrimientos, aplicaciones médicas o farmacéuticas, construcción, tratamiento de madera, barrera de agua y gas para, por ejemplo, metano, dióxido de carbono, radón, recubrimiento protector para radiación radioactiva.
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