MXPA05005348A - Polimero en emulsion acuosa como dispersante. - Google Patents

Abstract

Esta invencion se refiere a un polimero en emulsion acuoso que se usa como agente dispersante de pigmento que comprende como unidades copolimerizadas los siguientes monomeros: (A) un monomero etilenicamente insaturado que contiene al menos un grupo amino; (B) un monomero etilenicamente insaturado que no contiene grupo amino; (C) opcionalmente un hidroxi- o alcoxialquil (met) acrilato de la formula CH2=CH(R1)-COO-CtH2t-OR2 en donde R1 es hidrogeno o metilo y R2 es hidrogeno o alquilo C1-C6 y t es un numero entero de 2, 3, 4, 5 o 6; (D) un (poli)alquilenglicolmono(met)acrilato de la formula CH2=CH(R1)-COO-CmH2mO)n-OR2 en donde R1 es hidrogeno o metilo y R2 es hidrogeno o alquilo C1-C6 y me es un numero entero de 2 o 3 y n es un numero entero de 2 a 20.

Description

POLIMERO EN EMULSIÓN ACUOSA COMO DISPERSANTE Campo de la invención Esta invención es referente a un polímero en emulsión de polimerización hídrica que es adecuado como agente dispersante para un pigmento. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se necesitan elevadas fuerzas mecánicas para insertar substancias sólidas como los pigmentos dentro de un medio líquido. Esto depende en gran medida de la capacidad de humectación de la sustancia sólida por parte del medio circundante, así como de la afinidad con este medio. A fin de reducir esas fuerzas dispersantes, es convencional el uso de agentes dispersantes los cuales faciliten incorporar las sustancias. En la mayoría de los casos, esto tiene que ver con agentes de superficie activa o surfactantes de estructura aniónica, catiónica o no iónica. Esos agentes se aplican ya sea directamente a la sustancia sólida o se le agregan al medio dispersante en cantidades relativamente bajas. A través de ese surfactante, la energía requerida para la dispersión se reduce considerablemente. Se sabe además que esas sustancias sólidas tienden a reaglomerarse tras la dispersión, lo cual nulifica la energía dispersante inícialmente inducida y conduce hacia serios problemas. Este fenómeno se puede explicar, entre otras razones, por las fuerzas de London y de Van der Waals, mediante las cuales las sustancias sólidas se atraen mutuamente. A fin de nulificar esas fuerzas atractivas, se deben proveer capas de absorción en las sustancias sólidas, esto es lo que ocurre a través del uso de dichos sufactantes o polímeros. Sin embargo, antes y durante de la dispersión, surge la interacción del medio circundante con la partícula sólida, de tal modo que puede darse una desabsorción del surfactante a cambio del medio circundante el cual está presente en una concentración más elevada. Sin embrago, en la mayoría de los casos, este medio circundante es capaz de acumular capas de absorción estables, de modo que todo el sistema se flocula. Esto se hace evidente, entre otras cosas, por un incremento de la viscosidad en los sistemas líquidos, la pérdida de brillo, alteraciones de color en pinturas y recubrimientos, insuficiente desarrollo de poder colorante en plásticos y lacas pigmentadas, así como en una reducción de la resistencia mecánica en plásticos reforzados . La publicación internacional de la patente WO02/057004 (EFKA Additives B.V.) describe un nuevo rango de dispersantes basados en el uso de dendrímeros como material básico para el agente dispersante. Esto da por resultado una estructura tridimensional muy especifica con propiedades dispersantes ventajosas. El agente dispersante comprende al menos un dendrimero, ese dendrimero comprende grupos funcionales que han reaccionado con una mitad funcional, la mitad se define como -R-X siendo X un grupo pigmentario afín y R es una cadena de mitad enlazadora que tiene al menos dos átomos en la cadena, con la condición de que el grupo funcional y el grupo pigmentario afín sean diferentes. La publicación de la patente estadounidense No. 2002/132890 describe dispersantes en emulsión acrilicos a base de agua para un pigmento inorgánico. El dispersante en emulsión acrilico es el producto de reacción del metacrilato de butilo, el acrilato de butilo, el estireno, el metacrilato de metil éter polietilenglicol , el metacrilato de polietilenglicol y el ácido polifosfórico . De esa manera, está presente un grupo ácido de anclaje el cual reacciona con los centros metálicos que están inertes en los pigmentos orgánicos para estabilizar el pigmento o los pigmentos en la dispersión del pigmento. Es un objeto de la presente invención proveer un polímero en emulsión de polimerización hídrica en un ambiente libre de solvente que tenga propiedades dispersantes mejoradas para pigmentos orgánicos e inorgánicos en recubrimientos o polímeros a base de agua. Los dispersantes más actuales son solubles en el vehículo de la dispersión, por ejemplo, en agua. Sorprendentemente, se ha encontrado que se puede usar un sistema insoluble en agua (emulsión) como un dispersante en sistemas acuosos. De ese modo, la invención es referente a un polímero en emulsión de polimerización hídrica que comprende como unidades copolimerizadas los siguientes monómeros: (A) un monómero etilénicamente insaturado que contiene al menos un grupo ammo . (B) un monómero etilénicamente insaturado que no contiene un grupo ammo . ( C) opcionalmente un hidroxi o alcoxialquil (met) acrilato de la formula CH2=CH (R1 ) -COO-CtH2t-OR2 en donde R1 es hidrógeno o metilo y R2 es hidrógeno alquilo 0?-06 y t es uno de los números enteros 2, 3, 5 o 6. (D) un (poli) alquilenglicolmono (met ) acrilato de la fórmula CH2=CH (Rx) -COO- ( CmH2m0 ) n-OR2 en donde R1 es hidrógeno o metilo y R2 es hidrógeno o alquilo C1-C6 y m es uno de los números enteros 2 o 3 y n es un número entero de 2 a 30. El compuesto (A) está presente en una cantidad de 0.1 a 30% en peso con base en la cantidad total de monómeros usados . El compuesto (B) está presente en una cantidad de 0.1 a 30% en peso con base en cantidad total de monómeros usados . El compuesto (C) está presente en una cantidad de 0 a 50% en peso con base en la cantidad total de monómeros usados . El compuesto (D) está presente en una cantidad de 0.1 a 50% en peso con base en la cantidad total de monómeros usados . El número total de los monómeros es el 100% del peso. En una modalidad preferida, el compuesto (C) está presente .

Definiciones El término "polímero en emulsión de polimerización hidrica" se refiere a un polímero el cual se produce mediante el proceso denominado polimerización en emulsión (heterogénea) . La polimerización toma lugar directamente en la fase hidráulica en vez de darse en solventes o en vehículos, de esa manera, el medio es el agua o una mezcla de agua y un solvente orgánico soluble o miscible en agua.

Un polímero, de acuerdo con la invención o un polímero usado de conformidad con la invención, tiene un número promedio de peso molecular en el rango de 1,000 a 50,000 g/mol, preferentemente en el rango de 2,000 a 20,000 g/mol.

Una forma de distribución adecuada es, por ejemplo, 40-45% de polímero sólido en agua. Ejemplos no limitantes de monómeros etilénicamente insaturados que contienen al menos un grupo amino (Grupo A) son : Amino (met) acrilatos tales como N, N-dimetilaminometil (met) acrilato, N, N-dimetilaminoetil (met) acrilato, N, -dietilaminoetil (met) acrilato. Amino (met ) acrilamidas tales como ?, -dimetilaminoetil (met) acrilamída, N, -dietilaminoetil (met) acrilamida, N, N-dimetilaminopropil (met) acrilamida, N-metilol (met) acrilamida; (met) acrilonitrilo . Compuestos de heterocíclicos de vinilo tales como 2-vinilpiridina, 3-vinilpiridina, 4-vinilpiridina, 2-metil-5-vinilpiridina, 3-etil-4-vinilpiridina, 2, 3-dímetil-5-vinilpiridina; N-vinilpirimidina, N-vinilpiperidina, 2-vinilpiperidina, 4-vinilpiperidina, N-vinilpiperazina, N-vinil-piperidona, 9-vinilcarbazol, 3-vinilcarbazol, 4-vinilcarbazol, 1-vinilimidazola, 2-metil-1-vinilimidazol, N-vinilpirrol, N-vinilpirazol, N-vinil-pirrolidona, 2-vinil-pirrolidona, N-vinilpirrolidina, 3-vinilpirrolidina, N-vinilmorfolina, N-viniloxolano, N— vinilfurano, N-viniltiofeno, N-viniltiolano, N-vinil-1 , 2 , 3-triazol, N-vinil-1, 2, 4-triazol, N-vinil-1, 3, 4-triazol y viniltiazoles hidrogenados, vinil-oxazoles y viniloxazoles hidrogenados . Se prefieren los compuestos amino (met) acrxlatos y heterociclicos de vinilo, especialmente las vinilpiridinas y los vinilimidazoles .

Ejemplos no limitantes de monómeros etilénicamente insaturados adecuados que no contienen un grupo amino (Grupo B) son: Éteres alquilo de vinilo, tales como metil vinil éter, isopropil vinil éter, isobutil vinil éter, vinil 2-metoxietil éter, n-propil vinil éter, t-butil vinil éter, isoamil vinil éter, n-hexil vinil éter, 2-etilbutil vinil éter, diisopropilmetil vinil éter, 1-metil-heptil vinil éter, n-decil vinil éter, n-tetradecil vinil éter y n-octadecil vinil éter. Éteres gama substituidos, tales como -metilvinil metil éter, alfa-metilvinil etil éter, alfa-amilvinil metil éter y alfa-fenilvinil etil éter. Éteres de vinilo aliciclicos y aralquilo, tales como ciclohexanol vinil éter, mentol vinil éter, carvacrol (=5-isopropil-2-metílfenol) vinil éter, benzil alcohol vinil éter, beta-feniletanol vinil éter, tetrahidronaftol vinil éter, beta-decahidronaftol vinil éter, metilfenil carbinol vinil éter y butil-ciclohexanol vinil éter. Éteres vinil aril, tales como vinil fenil éter, alfa-bromovinil fenil éter, alfa-fenilvinil fenil éter, vinil m-cresil éter, alfa-metil vinil p-cresil éter, vinil p-clorofenil éter, vinil 2, , 6-triclorofenil éter y vinil alfa-naftil éter. Esteres de vinil de ácidos carboxilicos lineales o ramificados , tales como vinil acetato, vinilmetoxiacetato, viniltrimetilacetato, vinilisobutirato, isopropenil butirato, vinil lactato, vinilcaprilato, vinilmiristato, viniloleato, y vinil linoleato. Esteres de vinilo de ácidos aromáticos, tales como benzoato de vinilo, alcoxibenzoatos de vinilo, vinil octil-ftalato, tetraclorobenzoato de vinilo, beta-fenil butirato de vinilo, beta-naftoato de vinilo y etil ftalato de vinilo .

Derivados del formiato de vinilo y el carbonato de vinilo, tales como formiato de vinilo, cloroformiato de vinilo, cloroformiato de metilvinilo, vinil metil carbonato, vinil etil carbonato, fenilcarbonato de vinilo y vinilidenocarbonato . Tioésteres de vinilo, tales como vinil metil sulfuro, vinil n-butil sulfuro, 1-cloroetil vinil sulfuro, 2-cloroetil vinil sulfuro, vinil dodecil sulfuro, vinil fenil sulfuro, vinil o-cresil sulfuro, vinil 2 , 5-dimetil-4-clorofenil sulfuro, vinil 8-cloronaftil sulfuro y vinil 2-benzotiazilsulfuro . Estireno y monómeros relacionados, tales como estireno, o-metilestireno, p-metilestireno, 3,4-di-metilestireno, 2, , 6-trimetilestireno, m-etilestireno, 2,5-dietilestireno, p-butil estireno, m~t-butilestireno, p-benzilestireno, o-metoxi estireno, p-metoxiestireno, 6-met-oxi-3-metilestireno, 2, 6-dimetoxiestireno y 2-metoxi-5-isopropil estireno. Derivados del -metilestireno, tales como 4-cloro-metil estireno, 3, -dimetil-metilestireno, 3-bromo-2-metil-metil estireno y 2, 5-dicloro-alfa-metilestireno . Derivados del cloroestireno, tales como m-cloroestireno, 2, 3-dicloroestireno, 3, 4-dicloroestireno, tricloroestireno y pentacloroestireno .

Derivados de bromo- fluoroestireno, tales como p-bromoestireno, m-fluoroestireno, m-trifluorometilestireno, 4-fluoro-3-trifluorometilestireno y pentafluoroestireno; Otros derivados del estireno, tales como p-formilestireno, metil éster de p-vinil ácido benzoico, p-vinilbenzil alcohol, 1 , 4-dimetil-2-hidroxiestireno, 3,5-dibromo-4-hidroxiestireno, 2-nitro-4-isopropilestireno . Derivados de vinil del bifenil, naftaleno y compuestos aromáticos relacionados, tales como 4-cloro- ' -vinil bifenil, o-isopropenil bifenil, p-vinil difenil óxido, 4-cloro-l-vinil naftaleno, l-cloro-4-vinil naftaleno y 1-vinil acinaftaleno .

Vinilfurano, vinilbenzofurano, viniltiofeno, tales como 2-vinil dibenzofurano, 5-etil~2-vinil-tiofeno, 5-cloro-2-vinil tiofeno, 3, 4 , 5-tricloro-2-vinil tiofeno y 2-vinil dibenzotiofeno . Etileno y cloro-, fluoro- y ciano- derivados de alquileno, tales como etileno, vinilcloruro, vinilideno-cloruro, vinilfluorida, floruro de vinilideno, tetrafluoro-etileno, trifluorocloroetileno, hexafluoropropileno .

Monómeros de acrilato y metacrilato, tales como acrilato, metacrilato, etilacrilato, propilacrilato, isopropilacrilato, n-, sec-, t-butilacrilato, 3-metil-l-pentilacrilato, octilacrilato, tetradecilacrilato, 2-etilhexilacrilato y fenilacrilato; metil metacrilato, n-propil metacrilato, n-, sec-, t-butil metacrilato, 2-etilhexil metacrilato, 2-metilciclohexil metacrilato, monofluoroetil metacrilato, beta-bromoetil metacrilato, o-cresil metacrilato, beta-naftil metacrilato, ácido acrilico, ácido metacrilico.

Acrilatos alfa-halógeno, tales como metilcloroacrilato, metilbromoacrilato, etilcloroacrilato, s-butilcloroacrilato, ciclohexilcloroacrila o, fenilcloroacrilato, ciclohexilbromoacrilato, n-propilcloroacrilato, isopropilcloroacrilato, n-butilcloroacrilato y metilfluoroacrilato .

Dienos particularmente 1, 3-butadieno, isopreno, y cloropreno, 2-fluoro-butadieno, 1, 1, 3-trifluorobutadieno, 1,1, 2, 3-tetrafluorobutadieno, lf 1; 2-trifluoro-3, 4-diclorobutadieno y tri- y pentafluorobutadieno e isopreno; etcétera . Los monómeros preferidos incluyen unidades de alquil (met) acrilato y/o ácido (met) acrilico y/u otros compuestos vinilicos capaces de formar radicales polimerizables, por ejemplo, estireno, n-propil metacrilato, 2-metilciclohexil metacrilato, tert-butil acrilato, iso-butil metacrilato, iso-butil acrilato, o-cresil metacrilato, t-butil metacrilato, n-butil acrilato, n-butil metacrilato, metil metacrilato, etil acrilato, propil acrilato, iso-propil metacrilato, 3-metil-l-pentil acrilato, octil acrilato, tetradecil acrilato, s-butil acrilato, s~butil metacrilato, 2-etilhexil acrilato, 2-etilhexil metacrilato, 2-metoxietil acrilato, fenil acrilato, ácido acrilico, ácido metacrilico; 1, 3-butadieno, isopreno, p-metilestireno, 3, -dimetilestireno, m-etilestireno, p-butilestireno, o-metoxiestireno, p-metoxiestireno, · 2 , 6-dimetoxiestireno, vinil acetato, vinilmetoxiacetato, vinilisobutirato, viniloleato, vinilbenzoato, viniloctilftalato .

Ejemplos no limitantes de hidroxi- o alcoxialquil (met) acrilatos (Grupo C) son: 2-hidroxietil acrilato, 2-hidroxietil metacrilato, 2-hidroxipropil acrilato, 2-hidroxipropil metacrilato, 2-hidroxi-n-butil acrilato y 2-hidroxi-n-butil metacrilato y sus correspondientes metil-, etil-, propil- y butil éteres o acetatos . Ejemplos no limitantes de (poli) alquilenglicolmono (met) acrilatos (Grupo D) son: dietilenglicol monoacrilato, dietilenoglicol monometacrilato, trietilenglcol monoacrilato, trietilenglcol monometacrilato, pentaetilenoglicol monoacrilato, pentaetileno glicol monometacrilato, dipropilenglicol monoacrilato, dipropilenglicol monometacrilato, tripropilenglicol monoacrilato, tripropilenglicol monometacrilato, pentapropilenglicol monoacrilato y pentapropilenglicol monometacrilato y sus correspondientes metil-, etil-, propil- y butiléteres o acetatos . Los alquiléteres C1-C4 de (poli) alguilenglicolmono (met) acrilatos como el metoxipolietilenglicolmetacrilato, etcétera.

Uso El polímero en emulsión de polimerización hidrica se puede usar como un agente dispersante en sistemas acuosos, especialmente para pigmentos orgánicos o inorgánicos en un medio acuoso, para pinturas decorativas de polimerización hidrica o recubrimientos de polimerización hidrica tales como recubrimientos claros o recubrimientos satinados, o para producir Concentrados para Pigmentos Sin Resina (RFPC, por sus siglas en inglés) para recubrimientos COV's ultra bajos (componente orgánico volátil, VOC, por sus siglas en inglés) . De ese modo, es un objeto adicional de la invención proveer una dispersión de pigmento que comprende al menos un pigmento inorgánico u orgánico y un polímero en emulsión como el que se describió con anterioridad. De ese modo, la presente invención también se refiere a una dispersión de pigmento que comprende al menos un pigmento orgánico y/o inorgánico, agua y/o una mezcla de agua y solventes miscibles en agua y un polímero en emulsión como se definió con anterioridad.

Los pigmentos orgánicos se seleccionan del grupo de pigmentos azo, que consiste en mono azo-, disazo-, naftol-, bencimida-azolonas-, azocondensación-, complejos de metal-, isoindolinona- y pigmentos-isoindolina, índigo, pigmentos-chinophthalon, pigmentos-dioxazina, así como pigmentos policíclicos como quinacridonas, ftalocianinas, perilenos, perinonas, y tioíndigo, además, pigmentos de antraquinona tales como las minoantraquinonas , hidroxiantraquinonas , antrapirimidinas , índantronas, flavantronas, pirantronas, antantronas, e isoviolantronas , y pigmentos-diketopirrolpirrola, etcétera. Ejemplos adicionales de pigmentos orgánicos se pueden encontrar en la monografía de: W. Herbst, K. Hunger "Industrielle organische Pigmente" (Pigmento orgánico industrial) Segunda Edición, 1995, VCH Verlagsgesellschaft, ISBN: 3-527-28744-2. los pigmentos inorgánicos dispersivos adecuados son, por ejemplo, el negro de carbón, el dióxido de titanio, los óxidos ferrosos y los silicatos de aluminio.

Los solventes miscibles en agua son, por ejemplo, alcoholes C1-C4, tales como metanol, etanol o isopropanol; polioles, por ejemplo, glicerol o etileno o propileno glicoles, sus dimeros, trímeros o polímeros y sus correspondientes alquiléteres C1-C4.

De acuerdo con la invención, el polímero en emulsión de polimerización hidrica puede usarse muy adecuadamente en una dispersión que comprende de 0 a 85% en peso, preferentemente de 3 a 75% en peso de pigmento y/o extensores tales como el carbonato de calcio, sulfato de bario, dióxido de silicio, trihidóxido de aluminio, fibras orgánicas o vidrio. El polímero en emulsión de polimerización hidrica se puede agregar al pigmento en cantidades de 0.1 a 200% en peso del dispersante sólido. De acuerdo con la invención, la adecuada actividad del compuesto de polímero se obtiene en concentraciones de 0.5 a 20% en peso del dispersante sólido para el pigmento inorgánico y de 10 a 100% en peso de dispersante sólido para el pigmento orgánico. Los dispersantes se pueden usar también en forma de sales, las cuales se obtienen mediante la neutralización del polímero con ácidos orgánicos. Alternativamente, el polímero se puede cuaternizar con agentes alquilantes tales como la bencilbromida, el bencilcloruro, la metiliodida, el dimetilsulfato, el dietilsulfato, etcétera. El polímero en emulsión de la invención se puede usar solo o en combinación con otro dispersante y/o un aditivo común . Ejemplos no limitantes de dispersantes son los dispersantes comercialmente disponibles que se venden bajo el nombre comercial de SOLSPERSE 5000 y 22000 de Avecia, Inc. de Wilmington o los EFKA-6745, EFKA-6746 y EF A-6750, producidos por EFKA Additives B.V. Los dispersantes de peso molecular elevado son, por ejemplo, los dispersantes basados en el poliuretano tales como el EFKA-4520® o los poliacrílatos modificados, tales como el EFKA-4500®, producido por EFKA Additives B.V. Los dispersantes de bajo peso molecular son, por ejemplo, los dispersantes basados en el polietilenglicol monoalquileter tales como el polietilenglicol monoCi-C2oalquileter rnonomaleato o basados en poliésteres de ácidos grasos modificados tales como el EFKA-6220® producido por EFKA Additives B.V. Se prefieren dispersantes basados en el polietilengliol monoalquieter .

Pueden estar presentes aditivos comunes adicionales, tales como los surfactantes, antiespumantes, conservadores, agentes hidratantes del tipo aniónico como el EFKA-6230® y el EFKA-8510®, agentes hidratantes catiónicos como el EFKA-5071®, agentes niveladores como el EFKA-3030®, el EFKA-3034® y el EFKA-3035®, agentes para prevenir la formación de cráteres tales como el EFKA-3570® y el EFKA-3580® y solventes coalescentes tales como los glicoles, los glicoléteres , etcétera. Los surfactantes adecuados que se pueden usar incluyen surfactantes iónicos y no-iónicos; los ejemplos típicos son : Éteres alquil poliglicol tales como, por ejemplo, productos de la etoxilación de alcoholes de lauril, tridecil, oleil, y estearil; éteres alquil fenol poliglicol tales como, por ejemplo, productos de la etoxilación del octil- o nonilfenol, diisopropil fenol, triisopropil fenol; metales álcali o sales de amonio de alquilo, aril o alquilaril sulfonatos, sulfatos, fosfatos, etcétera, incluyendo laurilsulfato de sodio, octilfenol glicoleter sulfato de sodio, dodecilbenzensulfonato de sodio, laurildiglicol sulfato de sodio, y amonio tri-tert-butil fenol y penta- y octa-glicol sulfonatos, sales de sulfosuccinato tales como, por ejemplo, disodio etoxilado nonilfenol mitad éster de ácido sulfosuccínico, disodio n-octildecil sulfosuccinato, dioctil sulfosuccinato de sodio, etcétera . Los antiespumantes que se pueden utilizar incluyen, por ejemplo, al EFKA-2550, EFKA 2526 y EFKA-2527, producidos por EFKA Additives B.V. Los conservadores que se pueden utilizar incluyen al Metatin K521 producido por Rohm & Haas o biocidas tales como el Parmetol A 28S producido por Schulke and Mayr GmbH.

Aditivos comunes adicionales son los ácidos grasos mono, -di o triméricos, (mono) ésteres de ácido succinico y ácidos inorgánicos como el HCl .

Preparación del polímero en emulsión El polímero en emulsión de polimerización hídrica se prepara usando métodos conocidos de polimerización como se describen, por ejemplo, en la publicación de patente DE 19 12 483 o en la estadounidense 4 170 582. ün proceso adecuado para preparar un polímero en emulsión de polimerización hídrica como se describió con anterioridad comprende los pasos de: (i) mezclar los monómeros (A) , (B) , (C) , (D) y un iniciador (E) ; o mezclar los monómeros (A) , (B) , (C) , (D) , el agua y un iniciador (E) para establecer una premezcla; (ii) agregar la premezcla dentro de agua que contiene un iniciador (E) , (iii) polimerizar la pxemezcla para obtener el polímero en emulsió . El tiempo de polimerización depende de la temperatura y las propiedades de producto final deseadas, pero es preferible que esté dentro del rango de 0.5 a 10 horas a temperaturas en un rango de 25°C y 150°C, más preferentemente entre 70DC y 90°C. Como radicales iniciadores de la polimerización se pueden usar los usuales iniciadores de radical libre. Ejemplos de estos son los iniciadores solubles en aceite y en agua tales como el azobisisobutiro de nitrilo, 2,2'-azobis [2 (2-imidazolin-2-il) ropano] dihidrocloruro, persulfato de potasio, persulfato de sodio, persulfato de amonio, ácido tert-butil peroximaleico, peróxido de ácido succínico, y tert-butil hidroperóxido, perózido de benzoilo, di-tert-butilperóxido, tert-butilpexóxibenzoato, tert-butilperoxi-2-etilhexanoato, etcétera . El iniciador está presente en el paso (i) y en el paso (ii) del pxoceso anterior. La cantidad adecuada de iniciador de polimerización en el paso (i) es desde 0.1 a alrededor de 5% por peso con base en la cantidad total de monómeros usados.

La dispersión preferentemente contiene un surfactante, que puede incluirse en la fase de premezcla, en la fase hidráulica o en ambas fases. Preferentemente, el surfactante se combina con los monómeros en la fase de premezcla. La cantidad adecuada de surfactante es desde 0.1·% hasta alrededor a 2% por peso con base en la cantidad total de monómeros usados. De ese modo, el proceso anterior comprende los pasos de: (i) mezclar los monómeros (A), (B) , (C) , (D) , el agua, un iniciador (E) y un surfactante (F) para establecer una premezcla; (ii) agregar la premezcla dentro del agua que contiene un iniciador (E) y un surfactante (F) / (iii) polimerizar la premezcla para el polímero en emulsión. También es posible ajusfar el peso molecular del polímero resultante mediante la adición a la premezcla de un compuesto como alil alcohol, dímero de a-metil estireno, n-octilmercaptano, n-dodecilmercaptano, ácido tioglicólico, iso-octilmercaptopropionato, butilmercaptopropionato, etcétera. La cantidad adecuada del agente de transferencia de cadena es desde 0.1% hasta alrededor de 8% por peso con base en la cantidad total de monómeros usados. De esa manera, el proceso anterior comprende los pasos de: (i) mezclar los monómeros (A), (B) , (C) , (D) , el agua, un iniciador (E) , un surfactante (F) y un agente de transferencia de cadena (G) para establecer una premezcla; (ii) agregar la premezcla dentro del agua que contiene un iniciador (E) y un surfactante (F) ; (iii) polimerizar la premezcla para el polímero en emulsión.

Ventajas El nuevo polímero en emulsión ofrece las siguientes ventajas : • Baja viscosidad y buena estabilidad de almacenaje de Concentrados de Pigmento Libres de Resina. • Es posible una alta carga de pigmento (de 40 a 75%, dependiendo del tipo de pigmento) . • Desarrollo de color uniforme en varias pinturas decorativas de polimerización ídrica y en recubrimientos claros de polimerización hídrica. • Alto brillo de las películas curadas. • Excelente compatibilidad con todos los tipos de pinturas y recubrimientos de polimerización hídrica. Ejemplos típicos los cuales son emulsiones-álcide, emulsiones de copolímero acrílico y dispersiones de poliuretano . • Ventajoso comportamiento antisedimentación.

• Notable resistencia a la humedad.

Los concentrados de pigmento no muestran un incremento en la viscosidad después de un almacenamiento de varias semanas a temperaturas elevadas, no aportan sedimentación a los pigmentos inorgánicos en el medio acuoso y tienen un desarrollo de color mucho más elevado para pigmentos orgánicos e inorgánicos comparados con los agentes dispersantes conocidos y come oralmente disponibles para el medio acuoso.

E emplos Ejemplo 1 Se colocan agua (383.1 g) y dodecilbenceno sulfonato sódico (0.012 g, 0.012% del total de la formulación) en un matraz de tres cuellos en presencia de una atmósfera de nitrógeno y se calientan hasta 80°C. Cuando está a 80°C, se agrega al reactor una solución que consiste en 2,2'-Azobis [2 (2-imidazolin-2-il) propano] dihidrocloruro (3.6 g, 0.0111 mol) y agua (20.0 g) . Después de 5 minutos, la premezcla continuamente agitada que consiste en estireno (132.2 g, 1.269 mol), hidroxietilmetacrilato (54.1 g, 0.416 mol), dimetilaminoetil metacrilato (56.0 g, 0.356 mol), metoxipolietileneglicol metacrilato (solución al 50% en agua)* (315.1 g, 0.1459 mol), dodecilbenzeno sulfonato sódico (0.06 g, 0.06% del total de la formulación), iso-octilmercaptopropionato (19.7 g, 0.090 mol), 2,2'-Azobis- [2 (2-imidazolin~2-il) propano] dihidrocloruro (10.90 g, 0.0337 mol) se agrega durante 120 minutos. Después de la adición de la premezcla, los contenidos del matraz se agitan durante otros 120 minutos a 80°C. El producto es un liquido blanco-amarillento, semitranslúcido . El peso molecular medido (Molecular weight) , (cromatografía de penetración de gel), (tetrahidrofurano) , (por sus siglas en inglés, respectivamente w, GPC, THF, en una solución al 10%) del polímero preparado es de aproximadamente 7000 g/mol . • = nombre comercial del Bisomer S10W de Laporte Performance Chemicals Datos analíticos En los siguientes ejemplos se sigue un procedimiento polimerización similar: Ejemplo 2: Ej emplo 3 : Nombre químico Vinilimidazol 4.94 Hidroxietil acrilato 4.76 MMA (metilrnetacrilato) 12.37 Metoxipolietileneglicol metacrilato (al 50% 28.74 en agua)* Dodecilmercaptano 0.47 Agua desmineralizada 46.668 2,2' -Azobis [2 (2-imidazolin-2- 1.98 iUpropano] dihidrocloruro Dodecilbencensulfonato sódico 0.072 E emplo 4 : * = nombre comercial del Bisomer S7 de Laporte Performan Chemicals .

Ejemplo 5: ** = nombre comercial del Bisomer MPEG 550 MA de Laporte Performance Chemicals Ejemplo 6: * = nombre comercial del Bisomer S10W de Laporte Performance Chemicals E emple 7: ** = nombre comercial del Bisomer MPEG 550 MA de Laporte Performance Chemicals Ejemplos de Aplicación Al Concentrado de Pigmento Orgánico Se prepara un Concentrado de Pigmento Orgánico Libre de Resina basado en el nuevo polímero en emulsión de polimerización hidrica y el Heliogen Blue L 7080 de acuerdo con la siguiente Tabla . 1 El EFKA 4550 es un dispersante poliacrílico de alto peso molecular como el descrito en la patente europea EP 311157. El producto está comercialmente disponible. No es un polímero en emulsión. El concentrado de pigmento orgánico de la Tabla 1 se pulveriza durante 2 horas con dos partes por peso de perlas de vidrio (de 2 a 3 mm) en un equipo de agitación Scandex hasta alcanzar un tamaño de partícula de < 5µp?. Estabilidad del concentrado de pigmento orgánico a 40°C buena sin sedimentación, sin separación razonable sedimentación, ligeramente separado La estabilidad de la viscosidad del concentrado de pigmento orgánico a 40°C medido con un reómetro Bohlin PP40 (grosor de capa de 150 µp?) .

Uso del concentrado de pigmento orgánico La compatibilidad los concentrados de pigmento orgánico basados en el Heliogen Blue de la Tabla 1 se prueban a un nivel de 1.25% en una laca satinada de polimerización hídrica. Después de la homogenización, la laca se aplica con cerdas de 75µ?? sobre una película de poliéster (grosor de la película: 75 µp?) . La película se secó al aire durante 24 horas .

Desarrollo del color Comparativo 0 Inventivo 1 + Inventivo 2 + + = bueno 0 = razonable A2 Concentrado de Pigmento Inorgánico Preparación de un concentrado de pigmento inorgánico basado en el Bayferrox Red 130 M.

El concentrado de pigmento inorgánico se prepara de acuerdo con la siguiente Tabla 2: El concentrado de pigmento inorgánico se pulveriza durante 2 horas con dos partes por peso de perlas de vidrio (de 2 a 3 mm) a un tamaño de partícula de < 5u en el Scande . Estabilidad del concentrado de pigmento inorgánico a 40°C buena sin sedimentación, sin separación razonable sedimentación, ligeramente separa mala mucha sedimentación, separado pigmento inorgánico a 40 °C medido con un reómetro Bohlin PP40 (grosor de capa de 150 µp?) .

Uso del concentrado de pigmento inorgánico Los concentrados basados en el Bayferrox Red se prueban a un nivel de 2.5wt% en una laca satinada (20 wt% de dióxido de titanio) . Después de la homogenización la laca se aplica con una cerda de 75µp? sobre una película de poliéster (grosor de la película, 75 µ?a) . La película se secó al aire durante 24 horas.

Desarrollo del color Comparativo 0 Inventivo 3 Inventivo 4 + bueno razonable Prueba de humedad: Para evaluar aún más el desarrollo de color, la compatibilidad y la resistencia a la humedad, las pinturas industriales se producen con dos concentrados de pigmento (uno contiene 43% de Heliogen Blue (Tabla la) y el otro contiene 75% de dióxido de titanio (Tabla 3) ) . Esas pinturas se basan en los siguientes sistemas de resina clara de polimerización hídrica.

• Poliuretano de dos componentes (2 pack) • Esmalte de horneo • Dispersión de acrilico puro Tabla la Tabla 3 Porcentaj e Porcentaje por peso por peso Comparativo Inventivo EFKA 4550 10.70 0.00 Comparativo Polímero en emulsión 0.00 10.7 0 Ejemplo 1 Dispersante común 1.10 1.10 EFKA 2550 0.30 0.30 (antiespumante) Optigel SH 0.20 0.2 0 (antisedimentador) Agua desmineralizada 12.50 12.50 Conservador 0.20 0.20 Kronos 2310 75.00 75.00 (Pigmento) Total 100.00 100.00 A continuación se muestran las formulaciones detalladas .

Poliuretano de dos componentes de polimerización hidrica: 56.80% en peso de Bayhydrol VP LS 2235 (45%) (poliuretano) . 11.46% en peso del concentrado blanco de la Tabla 3 que contiene un polímero en emulsión de acuerdo con el Ejemplo 1. 2.86% en peso del concentrado azul de la Tabla la que contiene un polímero en emulsión de acuerdo con el Ejemplo 1. 17.4% en peso de Bayhydur VP LS 2319 (100%) 11.48% de agua desmineralizada.

Esmalte de horneo de polimerización hidrica: 43.13% en peso de Uradil SZ255 G3 (65%) (resina DSM) 7.00% en peso de Cymel 303 (hexametoximetilmelamina, Cianamida Americana) 9.34% en peso del concentrado blanco de la Tabla 3 que contiene un polímero en emulsión de acuerdo con el Ejemplo 1. 2.33% en peso del concentrado azul de la Tabla la que contiene un polímero en emulsión de acuerdo con el Ejemplo 1. 0.35% en peso de EFKA-3580 (aditivo de nivelación) 0.10% en peso de EFKA-2526 (antiespumante) 37.75% en peso de agua desmineralizada Dispersión de acrxlico puro de polimerización hidrica: 72.22% en peso de Primal E-357 (47.5%) (copolímero de alquilo metacrilato o acrilato y ácido metacrílico o ácido acrílico,. Rohm & Haas) 1.75% por peso de Acrysol RM-8 (modificador de reología de Rohm & Haas) 0.12% en peso de amoniaco 7.46% en peso de agua desmineralizada 7.01% en peso de butilglicol que contiene un polímero en emulsión de acuerdo con el Ejemplo 1. 2.29% en peso de concentrado azul de la Tabla la que contiene un polímero en emulsión de acuerdo con el Ejemplo 1. Las pruebas de resistencia a la humedad se llevan a cabo de la siguiente maner : Se aplican, una junto a la otra, tres películas basadas en los dispersantes individuales por cada sistema de resina en un Q-panel de aluminio (cerda de 75 µp?) y se probaron después de 7 días de secado mediante su exposición a 40 °C por 360 horas en un gabinete de humedad/condensación . Los esmaltes horneados se curaron durante 20 minutos a 150°C.

La siguiente tabla muestra los resultados ++ = bueno, -= malo, +/- pérdida de adhesión Se agregó EFKA 4550 como comparativo en vez del polímero en emulsión. Los resultados la prueba de humedad confirma que las películas de pintura basadas en el polímero en emulsión de acuerdo con la invención muestran una fuerte resistencia al agua .

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES 1. Un polímero en emulsión de polimerización hídrica que comprende como unidades copolimerizadas los siguientes monómeros : (?) un monómero etilénicamente insaturado que contiene al menos un grupo amino; (B) un monómero etilénicamente insaturado que no contiene un grupo amino; (D) opcionalmente un hidroxi- o alcoxialquil (met ) acrilato de la fórmula CH2=CH (R1) -COO-CtH2t-OR2 en donde R1 es hidrógeno o metilo y R2 es hidrógeno o alquilo C^-CÉ y t es uno de los números enteros 2, 3, 4, 5 o 6; (D) un (poli) alquilenglicolmono (met ) acrilato de la fórmula CH2=CH (R1) -COO- (CmH2mO) n"0R2 en donde R1 es hidrógeno o metilo y R2 es hidrógeno o alquilo 0]_-06 y m es uno de los números enteros 2 o 3 y n es un número entero de 2 a 30. 2. Un polímero en emulsión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el monómero (A) es un amino (met ) acrilato, una vinilpiridina o un vinilimidazol . 3. ün polímero en emulsión de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el monómero (A) es dimetilaminoetilmetacrilato, el monómero (B) es estireno, el monómero (C) es hidroxietilmetacrilato y el monómero (D) es metoxipolietileneglicol metacrilato. . Un polímero en emulsión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que además comprende otro dispersante y/o un aditivo común. 5. El uso del polímero en emulsión de conformidad con la reivindicación 1 como agente dispersante en sistemas acuosos . 6. El uso del polímero en emulsión de conformidad con la reivindicación 1 como dispersante para pigmentos orgánicos y/o inorgánicos en un medio acuoso, para pinturas decorativas de polimerización hídrica o recubrimientos de polimerización hídrica o para producir Concentrados para Pigmentos Libres de Resina (RFPC) para recubrimientos COV ultra bajos. 7. Una dispersión de pigmento que comprende al menos un pigmento orgánico y/o inorgánico; agua y/o una mezcla de agua y un solvente miscible en agua y un polímero en emulsión de conformidad con la reivindicación 1. 8. ün proceso para preparar un polímero en emulsión de polimerización hídrica como se definió en la reivindicación 1, proceso que comprende los pasos de: (i) mezclar los monómeros (A) , (B) , (C) r (D) y un iniciador (E) ; o mezclar los monómeros (A), (B) , (C) , (D), agua y un iniciador (E) para establecer una premezcla; (ii) agregar la premezcla dentro de agua que contiene un iniciador (E) ; (iii) polimerizar la premezcla para el polímero en emulsión. 9. ün proceso para preparar un polímero en emulsión de polimerización hídrica como se definió en la reivindicación 1, proceso que comprende los pasos de: (i) mezclar los monómeros (A) , (B) , (C) , (D) , agua, un iniciador (E) y un surfactante (F) para establecer una premezcla; (ii) agregar la premezcla dentro de agua que contiene un iniciador (E) y un surfactante (F) ; (iii) polimerizar la premezcla para el polímero en emulsión; o los pasos de: i) mezclar los monómeros (A), (B) , (C) , (D) , el agua, un iniciador (E) , un surfactante (F) y un agente de transferencia de cadena (G) para establecer una premezcla; (ii) agregar la premezcla dentro de agua que contiene un iniciador (E) y un surfactante (F) ; (iii) polimerizar la premezcla para el polímero en emulsión. 10. Un polímero en emulsión de polimerización hidrica e se puede obtener mediante un proceso de conformidad con reivindicación 9 o 10.