PT94665B

PT94665B - Processo de preparacao de copolimeros de acrilato de polialquilenoglicol e de um sal de acrilato quaternario e de composicoes de verniz que os contem

Info

Publication number: PT94665B
Application number: PT94665A
Authority: PT
Inventors: Robert Catena
Original assignee: Sun Chemical Export Corp
Priority date: 1989-07-11
Filing date: 1990-07-11
Publication date: 1997-02-28
Also published as: JPH04504587A; DE69019137T2; EP0441911B1; CA2036387A1; ATE122063T1; EP0441911A4; DE69019137D1; MX166395B; EP0441911A1; ES2071107T3; PT94665A; WO1991000878A1; US4931522A; DK0441911T3

Description

MEMÕRIA DESCRITIVA presente invento refere-se a composições de verniz anti-es tãticas contendo novos copolímeros.

Vernizes anti-estãticos são bem conhecidos e têm sido utilizadas várias composições para este fim.

Por exemplo, a Patente E.U.A. N9 4 371 489 de McGrail divulga um filme termoplástico orientado molecularmente tendo uma cama da anti-estática de revestimento. A camada de revestimento é formada a partir de uma composição formadora de película que compreende um copolímero de ésteres alquílicos dos ácidos acrílico e me tacrílico e um éster fosfato. 0 éster fosfato fornece as propriedades anti-estãticas.

É, também, bem conhecido o uso de material anti-estático em embalagens. A Patente E.U.A. N9 4 623 564 de Long et al. divulga um material de embalagem rígido que compreende uma camada de piás tico anti-estático. 0 plástico ê tornado livre de electricidade estática pela adição de uma amina gorda terciária de animal, e é colocada numa folha do material rígido de substrato para proporei onar um recipiente anti-estatico para embalar artigos sensíveis à estática.

O novo copolímero ê de um acrilato de polialquilenoglicol e de um sal de acrilato quaternizado, tendo uma fórmula que é repre sentativa da estrutura repetitiva de todo o copolímero:

R. .,

I

-H.C-C² I

C =0 I

I (R0) -H n

L

H.C-C ² I

C =0 I

R-N⁺(R') M na qual: n = 5-20;

x = 6-13;

y = 20-30; onde x/y representa a razão entre a quantidade do acrilato de polialquilenoglicol e a quanti

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-4dade do sal de acrilato quaternizado;

R = um grupo metileno ou um grupo etileno;

R' = hidrogénio ou um grupo alquilo de 1 a 5 átomos de carbono;

R'' = um grupo etileno ou um grupo propileno;

R'' ’ = hidrogénio ou um grupo alquilo de 1 a 5 átomos de carbono;

e

M = ião cloreto.

De preferência, R ê um grupo metileno ou etileno, R’ é um gru po alquilo, mais preferivelmente um grupo metilo; R'* ê um grupo etileno ou propileno; M~ é um ião cloreto; x ê 6-9; e y é 20-25.

O copolimero tem um peso molecular médio na gama de 4 000 - 10 000, preferivelmente 4 000 - 7 000. O copolimero é um agente anti-estãtico eficaz em composições de verniz anti-estãticas que são particularmente úteis no campo da impressão de fotogravuras em embalagem. O copolimero é preferencialmente misturado com um veículo que inclui um material formador de película, para formular uma composição do verniz. O veículo pode ser uma mistura de: uma solução de um poliéster de baixo peso molecular em metiletilcetona e n-propanol 1:1; resinas alquídicas com pequena percentagem de õleo em xileno; resina melamina; e n-propanol.

A composição do verniz pode também incluir um catalisador de cura, preferivelmente ácido p-toluenossulfónico, e um pigmento. 0 copolimero estará, normalmente, presente numa quantidade de cerca de 10 até cerca de 30% p/p, com base no peso da composição de verniz.

Fazem-se co-reagir um produto de quaternização de metacrilato de cloreto de amónio quaternário e um metacrilato de polialqui lenoglicol, para produzir um copolimero que é adequado para ser usado como um agente anti-estãtico num sistema reactivo de revestimento. 0 produto consegue valores elevados de resistividade ali ados a uma excelente resistência ã água.

O metacrilato de cloreto de amónio quaternário é preferivelmente o produto de quaternização do metacrilato de dimetilaminoetil/cloreto de metilo, mas qualquer sal de um acrilato quaternário pode ser usado. Compostos adequados de metacrilato de cloreto de

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C - 2 3 7

-5- ^C amónio quaternário são conhecidos como Sipomer Q-6-75, e são fornecidos pela Alcolac, Inc. de Baltimore, Maryland. A estrutura des te composto pode ser ilustrada como se segue:

CH,

I +

H,C=C-COCH,CH,N (CH,),Cl 2 || 2 2 3 3 metacrilato de polialquilenoglicol é, preferivelmente, o me tacrilato de polietilenoglicol ou metacrilato de polipropilenoglicol. O etacrilato de polialquilenoglicol também pode ser usado. Em geral, pode ser empregue qualquer acrilato de polialquilenoglicol adequado. O metacrilato de polietilenoglicol, conhecido como Sipomer HEM-5/HEM-10/HEM-20, tal como o metacrilato de polipropilenoglicol, que é conhecido como Sipomer PPGM, estão disponíveis em Alcolac, Inc., acima mencionada. As estruturas destes compostos po dem ser ilustradas como se segue:

CH,

I ³

H,C=C-CO(C-H.O) -H 2 || 2 4 n na qual nê5, 10 ou 20; e

CH, CH, ¹ I 3 ι 3 ι ι I

H,C=C-CO(CH,C-O) -H ² II ² I ⁿ

O H na qual n é 5 ou 6.

O metacrilato de cloreto de amónio quaternário e o metacrilato de polialquilenoglicol estão, cada um, preferivelmente num solvente alcoólico, quando reagem. Pode ser usado qualquer solvente alcoólico adequado por exemplo, álcoois alifáticos tais como o metanol, o etanol e o n-propanol. Podem ser usados outros sistemas de solventes.

Pode ser usado na reacção qualquer iniciador de radical livre Iniciadores preferidos incluem acilperóxidos e peroxiésteres que podem ser usados em quantidades de cerca de 4 a cerca de 10% p/p, de preferência cerca de 5% p/p, com base no peso da porção acríli-

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-6ca. Todas as partes e percentagens são em peso, a menos que seja referido o contrário.

O metacrilato de cloreto de amónio quaternário e o metacrila to de polialquilenoglicol reagem, geralmente, na razão de 3 para 1, respectivamente. A temperatura ã qual a reacção, geralmente, tem lugar estã entre cerca de 70° e cerca de 85°C. A reacção de po limerização pode, geralmente, ser ilustrada como se segue:

h₂c=c-c-och₂ch₂n⁺(ch₃)₃ci

O

H₂C=C-C-0(C₂H₄O)_n-H O |_R.

O copolímero pode ser formulado num verniz usando a tecnologia convencional. Uma composição de verniz adequada incluirá o co polímero misturado com um veículo que inclui o material de revestimento, e um catalisador de cura, por exemplo, ãcido paratoluenos sulfónico. A composição do verniz pode, opcionalmente, incluir um pigmento.

Geralmente, a composição de verniz tem um teor em sólidos de cerca de 40 a cerca de 50% p/p, de preferência cerca de 40 a cerca de 45% p/p, e uma viscosidade a 25°C de cerca de 0,5 a cerca de 5 poise, preferencialmente cerca de 0,5 a cerca de 2 poise.

A composição de verniz pode ser aplicada por qualquer têcni71 222

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-7ca convencional e curada por cozimento. Podem ser empregues outros sistemas de cura.

Os exemplos 1-3 seguintes ilustram na generalidade, o inven to. Os exemplos 1 e 2 ilustram como o copolímero pode ser preparado. O exemplo 3 ilustra a formulação do copolímero na composição de verniz e o seu uso num sistema reactivo de revestimento.

Exemplo 1

Carregaram-se inicialmente 213,6 partes de etanol num balão de fundo redondo de quatro tubuladuras, sob uma corrente de azoto, e foram aquecidas, lentamente, até ao refluxo com agitação. O álcool é mantido ao refluxo durante 5 minutos. Ao solvente em reflu xo adicionou-se, gota a gota, uma mistura de 160,0 partes de uma solução a 75% do produto de quaternização do metacrilato de dimetilaminoetil/cloreto de metilo em ãgua, 40,0 partes de metacrilato de polipropilenoglicol, 217,3 partes de etanol, e 4,0 partes de t-butilperoctoato, durante um período de 1 + 1/4 hora mantendo a temperatura a 70 - 80°C.

O refluxo foi continuado até que uma determinação de sólidos de 25 + 1% indicou a conversão completa dos monómeros acrílicos.

A remoção do etanol e da ãgua foi iniciada até se obter um teor em sólidos final de 40 + 2%. O produto foi então arrefecido até ã temperatura ambiente e descarregado. O copolímero resultante tinha uma viscosidade a 25'c de 0,5 poise a 41% de sólidos.

Exemplo 2

O procedimento do Exemplo 1 foi repetido, com a excepção de se ter usado o metacrilato de etilenoglicol em vez do metacrilato de polietilenoglicol. Os resultados são comparáveis.

Exemplo 3

Misturaram-se 33,0 partes de uma solução a 50% de um poliéster de baixo peso molecular em metiletilcetona e n-propanol 1:1, 10,0 partes de resina alquilica com pequena percentagem de óleo a 50% em xileno, com 20,0 partes de resina de melamina e 37,0 par71 222

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-8tes de n-propanol, para preparar um verniz. A 50,0 partes do verniz foram adicionadas 50,0 partes do copolimero preparado no Exem pio 1 e 7,0 partes de ãcido paratoluenossulfónico. 0 revestimento foi colocado num filme de poliéster e curado a 148,9°C durante 30 segundos. A resistividade resultante era delO' ohms, que era superior â de quaisquer outros sais quaternários comerciais avaliados .

Alguns dos benefícios alcançados pelas composições de verniz de acordo com o invento são os seguintes: (1) elas dão um filme claro, no estado curado, (2) elas podem ser usadas em percentagens

I maiores do que os produtos comerciais, dando valores de resistividade mais altos, (3) elas são compatíveis com outras resinas no sistema reactivo de revestimento, (4) elas podem ser usadas com pig mentos para produfeir revestimentos condutores corados para cartão canelado (Kraft) e (5) depois de curadas elas exibem uma excelente resistência ã ãgua.

Para além disto, as composições de verniz exibem propriedades de resistência excelentes, quando incorporadas num sistema reactivo de revestimento impresso em filmes de poliéster. Neste contexto, eles podem ser usados em percentagens mais altas sem serem explusos como outros produtos comerciais semelhantes. Eles são compatíveis com os materiais dos sistemas reactivos de revestimento (vêr Exemplo 3). Para além disto, filmes resultantes da cura de composições de verniz exibem boa resistência ã ãgua.

Embora o presente invento tenha sido descrito em relação a concretizações particulares, muitas outras variações, modificações e outros usos tornar-se-ão aparentes para os peritos na arte. Ê pre ferido, por isso, que o presente invento seja limitado, não pelo que especificamente se divulga aqui, mas somente pelo que ê reivindicado em apêndice.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. - Processo de preparação de um copolímero de acrilato de polialquilenoglicol e de um sal de um acrilato quaternário tendo a fórmula que ê representativa da estrutura repetida de todo o polímero:

R’ ’ ' I R . I J 1 u rv . r» 11 U 2 i 2 1 1 C = 0 1 C = 0 l 1 0 0 (R''O) -H Π R-N⁺(R¹) M x y

na qual: n = 5-20 x = 6-13 y = 20-30; onde x/y representa a razão entre a quantidade de acrilato de polialquilenoglicol e a quantidade do sal de acrilato quaternizado,

R = um grupo metileno ou um grupo etileno;

R' = hidrogénio ou um grupo alquilo de 1 a 5 átomos de carbono;

R’' = um grupo etileno ou um grupo propileno;

R ' = hidrogénio ou um grupo alquilo de 1 a 5 átomos de carbono; e

M = ião cloreto;

caracterizado por se efectuar a recepção de copolimerização entre um composto de fórmula

H_C=C-CORN (R* ) -M ² II ³ na qual os símbolos têm os significados apresentados anteriormente, e um composto de fórmula

R' ”

I

H_C=C-C-O(R O) -H ζ ιι n

O

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-10na qual os símbolos têm os significados apresentados anteriormente, eventualmente, na presença de um sistema solvente, e de um iniciador de radicais livres.
2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por R' ser um grupo metilo.
3. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sal de cloreto do metacrilato quaternizado incluir um metacrilato de dimetilaminoetilo/cloreto de metilo quaternizado.
4. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o acrilato de polialquilenoglicol ser seleccionado a partir do grupo consistindo em metacrilato de polietilenoglicol e metacrila to de polipropilenoglicol.
5. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por x ser 6-9.
6. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por y ser 20-25.
7. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o copolímero preparado ter um peso molecular médio na gama de 4000 a 10 000.
8. - Processo de preparação de uma composição de verniz caracterizado por se misturar o copolímero da reivindicação 1, numa quantidade de cerca de 10 a cerca de 30% p/p, com base no peso da composição, com um veiculo e, eventualmente, um catalisador de cura e um pigmento.