MXPA97009343A - Dispersiones acuosas de copolimeros de olefina - Google Patents
Dispersiones acuosas de copolimeros de olefinaInfo
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Abstract
Látexes artificiales que son formadores de película a temperatura ambiente pueden prepararse a partir de un copolímero de etileno u una alfaolefina C3-C20. Preferiblemente el copolímero no contiene substituyentes polares, que son generalmente necesarios para hacer látexesútiles a partir del polietileno.
Description
DISPERSIONES ACUOSAS DE COPOLIMEROS DE OLEFINA
Esta invención se refiere a una dispersión acuosa de un copolímero de olefina. Esas dispersiones pueden formar película a temperatura ambiente y pueden tener excelentes propiedades físicas y mecánicas. Se conocen en la técnica las dispersiones acuosas de poliolefinas, aunque no se ha reportado que ninguna se haya derivado a partir de poliolefinas que tienen pesos moleculares por encima de 40,000. Por ejemplo en la Patente de los Estados Unidos No. 3,734,686, Douglas et al., describe una emulsión acuosa mecánicamente estable de partículas de polietileno que tienen un peso molecular promedio que varía desde 7,000 hasta 40,000. Esas dispersiones demostraron ser útiles para tratar alfombras. En la Patente de los Estados Unidos 3,418,265 para McCIain enseña que los látexes de polímero de etileno que forman película que contienen partículas de polímero de etileno de tamaño submicrónico pueden prepararse dispersando en agua un polímero de etileno y un copolímero de bloque soluble en agua de óxido de etileno y óxido de propileno. No se reportan ejemplos de dispersiones estables de polímeros de etileno que tengan un peso molecular por encima de 27,000. Muchos de los látexes de poliolefina antes descritos realmente no son puramente poliolefínicos, sino que contienen grupos polares, tales como ácidos o haluros. Ya que las propiedades de formación de película de los así llamados látexes de poliolefina son influenciadas de manera adversa frecuentemente por la presencia de esos sustituyentes polares, sería deseable preparar látexes derivados a partir de polietilenos de mayor peso molecular que no contienen grupos polares. Sería de mayor valor si esos látexes fueran formadores de película a temperatura ambiente. La presente invención es un látex artificial formador de película que comprende una dispersión acuosa de un copolímero de etileno y una alfa-olefina C3-C20, el polímero de olefina que está caracterizado por tener: a) una ausencia de grupos polares; b)un índice de polidispersión desde aproximadamente 1.5 hasta aproximadamente 2.5; c) un l10 2 de por lo menos 6; d) un régimen de esfuerzo cortante crítico al inicio de la fractura de fusión de superficie de por lo menos 50% mayor que el régimen de esfuerzo cortante crítico al inicio de la fractura de fusión de superficie de un polímero de olefina lineal que tiene el mismo l2 e índice de polidispersión; e) un peso molecular promedio en peso de por lo menos
45,000; y f) una densidad de aproximadamente 0.85 hasta aproximadamente 0.9 g/cm3. En otro aspecto, la presente invención es una dispersión acuosa formadora de película que comprende un copolímero de etileno y una alfaolefina C3-C20 que tiene una estrecha distribución de peso molecular, una distribución aleatoria de unidades de comonómero a lo largo de la estructura de polímero y un índice de homogeneidad de por lo menos 75. Se ha descubierto de manera sorprendente que los látexes formadores de película pueden prepararse a partir de esos polímeros de poliolefina en ausencia de substituyentes polares. El polímero de olefina utilizado la dispersión acuosa de la presente invención es a partir de una familia de polímeros de olefina, los cuales se describen en las Patentes de los Estados Unidos 3,645,992; 5,272,236; y 5,278,272. La clase de polímeros de olefina descritos en la Patente de los Estados Unidos 3,645,992, en lo sucesivo referida como polímero de olefina Elston, se caracteriza por ser un copolímero de etileno y por lo menos otra alfaolefina que tiene cuatro o más átomos de carbono, tales como 1-buteno, 1-hexeno, 1-octeno, y 1-octadeceno. Interpolímeros, tales como etileno-octeno-buteno o etileno-octeno-propileno también son adecuados para la preparación de las dispersiones acuosas de la presente invención. El polímero de olefina Elston está caracterizado además por una estrecha distribución del peso molecular y un índice de homogeneidad de por lo menos 75 como se describe en la patente '992. Los polímeros de olefina descritos en la Patente de los Estados Unidos 5,272,236 y 5,278,272 (referidos de manera colectiva como polímeros de olefina substancialmente lineares) son copolímeros de etileno-alfaolefina C3-C2o caracterizados por tener 1) alta elasticidad de fusión; 2) alta capacidad de proceso; 3) un índice de polidispersión de menos de 3.5; 4) ramificaciones de cadena de 0.01 hasta 3 de longitud por 100 átomos de carbono a lo largo de la estructura del polímero; y 5) un índice de flujo de fusión que es esencialmente independiente del índice de polidispersión. El polímero de olefina descrito en la patente '236 está caracterizado además por tener un régimen de esfuerzo cortante al inicio de la fractura de fusión total de más de 4 x 106 dinas/cm2; y el polímero de olefina de la patente '272 está caracterizado además por tener un régimen de esfuerzo cortante al inicio de la fractura de fusión superficie de por lo menos 50% que el régimen de esfuerzo cortante crítico al inicio de la fractura de fusión de superficie de un polímero de olefina lineal que tiene el mismo l2 y Mw/Mn. Los polímeros de olefina substancialmente lineales a partir de los cuales se preparan las dispersiones acuosas pueden ser homopolímeros de olefinas C2-C20, tales como etileno, propileno, 4-metil-1-penteno o pueden ser interpolímeros de etileno y por lo menos una alfaolefina C3-C20, y/o un monómero acetilenicamente insaturado C2-C20 y/o una diolefina C4-C?8- Los monómeros preferidos incluyen alfaolefinas C2-C10, especialmente etileno, propileno, isobutileno, 1-buteno, 1-hexeno, 4-metil-1-penteno, y 1-octeno. Otros monómeros preferidos incluyen estireno y 1 ,4-hexadieno. Los polímeros de olefina substancialmente lineales tienen ramificación de cadena de 0.01, preferiblemente 0.3 hasta 3 y, preferiblemente de 1 de longitud por 100 átomos de carbono a lo largo de la estructura de polímero. La ramificación de cadena larga está definida en la presente como una longitud de cadena de por lo menos 6 átomos de carbono, encima de lo cual la longitud no puede distinguirse mediante espectroscopia NMR de carbono. La ramificación de cadena larga puede ser tan larga como la estructura del polímero. El índice de polidispersión de los polímeros de olefina substancialmente lineales (es decir, la distribución de peso molecular o la relación de peso molecular promedio en peso al peso molecular promedio en número (Mw/Mn)) es preferiblemente de 1.5 hasta 2.5. el índice de flujo de fusión (es decir, el I10/2) de los polímeros de olefina substancialmente lineales es de por lo menos 5.63, preferiblemente de por lo menos 6, más preferiblemente de por lo menos 7, y es esencialmente independiente del índice de polidispersión, en contraste con las poliolefinas convencionales que muestran una dependencia del índice de flujo de fusión sobre el índice de polidispersión. Esta propiedad está ilustrada en la Fig. 2 de la patente '236. La preparación de los polímeros de olefina substancialmente lineales se describe en detalle en la patente '236. La densidad del polímero de olefina descrito en la patente '272 es preferiblemente desde 085 g/cm3, hasta 0.90 g/cm3, más preferiblemente de hasta 0.88 g/cm3.
El peso molecular promedio en peso de los polímeros de olefina substancialmente lineales utilizados para preparar la dispersión acuosa es preferiblemente de por lo menos 45,000 amu, más preferiblemente de por lo menos 60,000 amu. Los pesos moleculares están medidos como se describe en la Patente de los Estados Unidos 5,278,272, columna 5, línea 56 a la columna 6, línea 20. La olefina preferiblemente no contiene grupos polares, tales como grupos acetato, éster, éter, amina, alcohol, acrílico, metacrílico, halógeno, nitrilo, nitro, sulfato, fosfato o mercaptano; y preferiblemente no hay etapa de postmodificación para agregar grupos polares. Los látexes de los polímeros de olefina substancialmente lineales se preparan en presencia de una cantidad estabilizante y una emulsificante de un agente tensioactivo adecuado. Un agente tensioactivo preferido es un sulfato de un fenol etoxilado representado por la fórmula: X-F-0-(CH2-CH2-0)n-S03 Z+ en donde X es un grupo alquilo lineal o ramificado, preferiblemente octilo, nonilo, o laurilo, más preferiblemente octilo o nonilo, más preferiblemente nonilo; F es fenileno, preferiblemente p-fenileno; n es de 4 a 32, preferiblemente de 4 a 12; y Z es sodio, potasio o amonio, preferiblemente amonio. Algunos de los sulfatos preferidos de alquilfenoles etoxilados están comercialmente disponibles, por ejemplo, sal de poli(oxi-1 ,2-etanedil)alfa-sulfo-?(non?lfenox?)amon?o.
Las dispersiones acuosas de los polímeros de olefina substancialmente lineales pueden prepararse mediante cualquier técnica adecuada, incluyendo aquellas descritas en las Patentes de los Estados Unidos 3,360,599; 3,503,917; 4,123,403; y 5,037,864. Se ha descubierto sorprendentemente que una película que tiene un espesor substancialmente uniforme a través de un substrato o forma puede prepararse a partir de una dispersión acuosa antes descrita en la presente. La película está caracterizada además por la ausencia de agrietamiento u orificios. Finalmente, la película tiene propiedades físicas útiles, tales como alta resistencia a la tensión y, puede formarse a temperatura ambiente y, en ausencia de substituyentes polares. La película puede prepararse por cualesquiera medios adecuados tales como recubrimiento, coagulación o aspersión. Si se preparan películas mediante coagulación, se prefiere generalmente utilizar agentes tensioactivos en base a ácidos grasos, tales como sal de sodio de ácido oléico. Los siguientes ejemplos son solamente para fines ilustrativos y no pretenden limitar el alcance de la invención.
Ejemplo 1. Una Película Colada de un Látex de Etileno-1-Octeno Se preparó un látex artificial a partir de elastómero etilen-octeno ENGAGE™CL8002 (Marca Registrada de The Dow Chemical Company), el cual tiene un índice de fusión de 1, una densidad de 0.87 g/cm3, un I10/l2 de 7.8, un peso molecular promedio en peso de 129,800 y un Mw/Mn de 2.2. a un vaso de reactor de 2 litros se agregaron 612 g de la solución de copolímero de etileno-octeno que contiene 61 g del copolímero en 551 g de ciclohexano; 3.06 g de agente tensioactivo RHODAPEX™C0346 (Marca Registrada de Rhone Poulenc); y 288 g de agua. Esos ingredientes fueron emulsificados utilizando un homogenizador Gifford-Woods mezclando nominalmente a 10,000 rpm durante 10 minutos. Se agregaron 0.2 g de desespumante DF37 (obtenido de Air Products) para reducir la espuma. El solvente de ciclohexano fue removido de la emulsión mediante evaporación giratoria a 80°C. El látex artificial resultante fue concentrado a 30% de sólidos aplicando un vacío parcial para que el látex se siguiera calentando. Se encontró que el tamaño de partícula de látex, el cual se analizó utilizando un Coulter Counter Multisizer lie, era de 0.9 mieras, con 74% de partículas que son menores de 1.25 mieras. Se vertieron 20 mi de látex sobre un substrato de vidrio limpio y de dispersó uniformemente utilizando una barra de tracción. Se dejó secar el látex a temperatura ambiente. Conforme se secó el látex, se formó una película coherente. La película, aún sobre el substrato, fue recocida a 60°C durante 5 minutos para extraer cualquier agua remanente, permitiendo después que enfriara a temperatura ambiente. La película resultante tiene una resistencia a la tensión de 112.48 kg/cm2, módulo al 100% de 18.981 kg/cm2 y un alargamiento porcentual del 1270%.
Ejemplo 2-Una Película de un Látex de Etileno-1-Octeno Se preparó un látex artificial como se describió en el Ejemplo 1 a partir de un copolímero de etileno-octeno que tiene un índice de fusión de 11, una densidad de 0.887 g/cm3, un 110/12 de 7.8, un peso molecular promedio en peso de 60,000 y una relación de etileno/octeno de 2.1:1, y se preparó de conformidad con las enseñanzas de la patente '272. La película resultante tiene una resistencia a la tensión de 154.66 kg/cm2, un módulo al 100% de 32.338 kg/cm2 y un alargamiento porcentual de 1300%.
Claims (7)
1. Un látex artificial formador de película, que comprende una dispersión acuosa de un copolímero de etileno y una alfaolefina C3-C20, el polímero de olefina que está caracterizado por tener: a) una ausencia de grupos polares; b)un índice de polidispersión desde aproximadamente 1.5 hasta aproximadamente 2.5; c) un 110/2 de por lo menos 6; d) un régimen de esfuerzo cortante crítico al inicio de la fractura de fusión de superficie de por lo menos 50% mayor que el régimen de esfuerzo cortante crítico al inicio de la fractura de fusión de superficie de un polímero de olefina lineal que tiene el mismo l2 e índice de polidispersión; e) un peso molecular promedio en peso de por lo menos 45,000; y f) una densidad de aproximadamente 0.85 hasta aproximadamente 0.9 g/cm3.
2. El látex artificial formador de película de la reivindicación 1, en donde el copolímero tiene una densidad de aproximadamente 0.86 hasta aproximadamente 0.88.
3. El látex artificial formador de película de la reivindicación 1 o 2, en donde el copolímero es un copolímero de etileno-1-octeno, etileno-1-buteno, etileno-1-hexeno, o etileno-4-metil-1-penteno.
4. El látex artificial formador de película de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el copolímero es un copolímero de etileno-1-octeno.
5. El látex artificial formador de película de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la dispersión es estabilizada con un sulfato de un fenol etoxilado representado por la fórmula: X-F-0-(CH2-CH2-0)n-S03Z+ en donde X es un grupo alquilo lineal o ramificado C6-C?8, F es fenileno, n es de 4 a 32, y Z es sodio, potasio o amonio
6. El látex artificial formador de película de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que es formador de película a temperatura ambiente.
7. El látex artificial formador de película que comprende, una dispersión acuosa de un copolímero de etileno y una alfaolefina C3-C20 q-ue tiene una estrecha distribución del peso molecular, una distribución aleatoria de unidades de comonómero a lo largo de la estructura del polímero y, un índice de homogeneidad de por lo menos 75.
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