SISTEMA MONOCOMPUESTO A BASE DE LATEX CORREACTIVOS, PROCEDIMIENTO DE PREPARACION Y APLICACION EN EL CAMPO DE LOS REVESTIMIENTOS EXENTOS DE FORMOL.
Sistema monocompuesto a base de látex correactivos, susceptible de conducir a revestimientos exentos de formol,
reticulables a temperatura ambiente y postreticulables por tratamiento térmico, estando el dicho sistema constituido por la mezcla de dos dispersiones de partículas, (A) y (B), obtenidas cada uno por polimerización en emulsión en medio acuoso de una composición de monómeros respectivamente A y B:
(a) al menos un monómero con insaturación etilénica polimerizable por vía radical, que comprende un grupo funcional, de formula A
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2005/001547.
Solicitante: ARKEMA FRANCE.
Nacionalidad solicitante: Francia.
Dirección: 420, RUE D'ESTIENNE D'ORVES,92700 COLOMBES.
Inventor/es: VERGE, CHRISTOPHE, COCHET,FRANCOISE, KLEIN,SOPHIE.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 20 de Enero de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C08F220/18 QUIMICA; METALURGIA. › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08F COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES QUE IMPLICAN UNICAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (producción de mezclas de hidrocarburos líquidos a partir de hidrocarburos de número reducido de átomos de carbono, p. ej. por oligomerización, C10G 50/00; Procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la síntesis de un compuesto químico dado o de una composición dada, o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P; polimerización por injerto de monómeros, que contienen uniones insaturadas carbono-carbono, sobre fibras, hilos, hilados, tejidos o artículos fibrosos hechos de estas materias D06M 14/00). › C08F 220/00 Copolímeros de compuestos que tienen uno o más radicales alifáticos insaturados, teniendo solamente cada uno un enlace doble carbono-carbono, y estando solamente terminado por un radical carboxi o una sal, anhídrido, éster, amida, imida o nitrilo del mismo. › con ácidos acrílico o metacrílico.
- C08F220/58 C08F 220/00 […] › que contienen oxígeno en adición al oxígeno del carbonamido.
- C09D133/14 C […] › C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR. › C09D COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS, BARNICES, LACAS; EMPLASTES; PRODUCTOS QUIMICOS PARA LEVANTAR LA PINTURA O LA TINTA; TINTAS; CORRECTORES LIQUIDOS; COLORANTES PARA MADERA; PRODUCTOS SOLIDOS O PASTOSOS PARA ILUMINACION O IMPRESION; EMPLEO DE MATERIALES PARA ESTE EFECTO (cosméticos A61K; procedimientos para aplicar líquidos u otros materiales fluidos a las superficies, en general B05D; coloración de madera B27K 5/02; vidriados o esmaltes vitreos C03C; resinas naturales, pulimento francés, aceites secantes, secantes, trementina, per se , C09F; composiciones de productos para pulir distintos del pulimento francés, cera para esquíes C09G; adhesivos o empleo de materiales como adhesivos C09J; materiales para sellar o guarnecer juntas o cubiertas C09K 3/10; materiales para detener las fugas C09K 3/12; procedimientos para la preparación electrolítica o electroforética de revestimientos C25D). › C09D 133/00 Composiciones de revestimiento a base de homopolímeros o copolímeros de compuestos con uno o varios radicales alifáticos insaturados, con un solo enlace doble carbono-carbono y uno al menos terminado por un solo radical carboxilo, o sus sales, anhídridos, ésteres, amidas, imidas o nitrilos; Composiciones de revestimiento a base de derivados de tales polímeros. › ésteres que contienen átomos de halógeno, nitrógeno, azufre u oxígeno además del oxígeno del radical carboxilo.
Clasificación PCT:
- C09D133/06 C09D 133/00 […] › ésteres que sólo contienen carbono, hidrógeno y oxígeno, formando parte únicamente el átomo de oxígeno del radical carboxilo.
- C09D133/14 C09D 133/00 […] › ésteres que contienen átomos de halógeno, nitrógeno, azufre u oxígeno además del oxígeno del radical carboxilo.
Clasificación antigua:
- C09D13/306
- C09D13/314
Fragmento de la descripción:
Sistema monocompuesto a base de látex correactivos, procedimiento de preparación y aplicación en el campo de los revestimientos exentos de formol.
La presente invención trata de un sistema monocomponente a base de una mezcla de látex correactivos, estable al almacenamiento, que conduce a revestimientos exentos de formol, reticulables a temperatura ambiente y post reticulables por tratamiento térmico.
La industria de los revestimientos (pintura, adhesivos, papel, cuero, textil, tintas) utiliza el látex como aglomerante en formulaciones formadoras de película que necesitan en ciertos casos una post reticulación destinada en mejorar las propiedades de los revestimientos obtenidos, en particular las propiedades mecánicas, la resistencia al agua y a los solventes, la reducción del adhesivo superficial - lo que permite particularmente disminuir, en el caso de las pinturas exteriores, el potencial de suciedad - o incluso la duración.
Esta etapa de post reticulación debe ser adaptada al dominio de aplicación y a las condiciones de aplicación del revestimiento: así, el campo de las pinturas obliga a proceder con una temperatura próxima a la temperatura ambiente, ver más abajo, mientras que la industria textil utiliza corrientemente procedimientos de termoreticulación a temperaturas superiores a 130ºC.
Cualquiera que sea la aplicación objetivo, el objetivo es no obstante obtener un sistema lo más reactivo posible a la temperatura lo más baja posible, estando el monocomponente, es decir listo para el empleo y estable al almacenamiento, siendo las dos exigencias muy a menudo antagonistas.
Por otra parte, las obligaciones en materia de protección de personas y del ambiente hacen que otro objetivo consista en reducir las emisiones de los compuestos orgánicos volátiles, tales como el formol (muy frecuente en los aglomerantes para el textil con base en N-metiloacrilamida), o los solventes utilizados para la plastificación temporal del látex (disminución de la temperatura de laminación sin disminución de la temperatura de transición vitrosa del copolímero y luego sin disminución de las propiedades mecánicas de la película), etc....
La patente americana US-A-5468800, la solicitud internacional WO-A-95/09896 y la patente alemana No. 4439457 describen la utilización de un monómero con fusión ureido en la síntesis de látex que conducen a películas exentas de formol, reticulables a temperatura ambiente por post adición de un polialdehído oculto o no. Es igualmente mencionada la posibilidad de utilizar aldehídos copolimerizables, como la (meth) acroleína, o aldehídos ocultos, tales como el acrilato de dietoxipropilo, el metacriloxoipropil-1,3-dioxolano, el N-(1,1-dimetoxi-but-4-il)metacrilamida o acrilamida-butiraldehído dietil acetal, estando estos monómeros asociados al monómero ureido durante las síntesis del látex.
El principal inconveniente de este sistema reside en su falta de estabilidad al almacenamiento. La presencia en el látex, de pequeñas moléculas reactivas capaces de difundir en las partículas o la coexistencia, al seno de un mismo látex, dos tipos de funciones correactivas, son en efecto susceptibles de inducir un fenómeno de prereticulación, que limita la postreticulación en la etapa de secado y puede incluso en ciertos casos generar la coalescencia.
Según FR-A-2762606 y FR-A-2762607, se conoce un sistema monocomponente a base de una mezcla de látex capaz de responder al conjunto de estos objetivos puesto que es estable al almacenamiento y conduce a películas reticulables a temperatura ambiente, siendo esta reticulación activada por un tratamiento térmico a alta temperatura. La ausencia de pequeñas moléculas reactivas, susceptibles de difusión en las partículas, garantiza una mejor estabilidad al almacenamiento, estabilizando el sistema de látex evitando hasta la etapa de secado el contacto entre las partículas y luego la reacción entre las funciones correactivas. Además, la síntesis separada de los dos látex funcionalizados permite preservar lo mejor posible cada una de las funciones reactivas, lo que permite una más grande eficacia en postreticulación durante la coalescencia de la película.
En FR-A-2762607, los sistemas monocomponentes son obtenidos por mezcla de látex funcionalizados, uno por un monómero portador de un grupo de tipo ureido, y el otro por un monómero portador de un grupo del tipo N-alquilol. Los revestimientos así obtenidos presentan una tasa de formol libre débil, pero no obstante no nulo.
En FR-A-2762606, los sistemas monocomponentes son obtenidos por mezclas de látex funcionalizados, uno por un monómero portador de un grupo tipo ureido y el otro por un monómero portador de un grupo aldehído oculto o no. Las películas obtenidas están totalmente exentas de formol, lo que permite responder al problema planteado en la solicitud FR-A-2762607. En cambio, el acceso a los monómeros aldehídos ocultos o no, citados en la solicitud FR-A-2762606 y para la mayor parte actualmente no disponibles en la escala comercial industrial constituye uno de los mayores inconvenientes de este sistema.
La solicitante ha ahora encontrado un sistema monocomponente a base de una nueva mezcla de látex funcionalizado, que es estable al almacenamiento y conduce a películas totalmente exentas de formol, reticulables a temperatura ambiente, siendo esta reticulación eventualmente activada por un tratamiento térmico a alta temperatura.
La invención permite así proponer una alternativa al problema de la disponibilidad comercial en la escala industrial de las materias primeras descritas en la solicitud FR-A-2762606. Estas nuevas composiciones de látex permiten además obtener revestimientos cuyas propiedades, en particular las propiedades aplicables, tales como la utilización del sistema monocomponente según la invención en tanto que los aglomerantes destinados a la industria textil, son mejorados. Los resultados presentados para la aplicación textil son otro tanto más interesante que los que proponen una alternativa más eficiente al sistema clásicamente utilizado en la industria textil, a base de N-metiloacrilamida, cuyo principal inconveniente es la generación de formol libre en el revestimiento durante el tratamiento térmico de las películas.
El nuevo sistema monocomponente comprende una mezcla de látex funcionalizado, un par monómero portador de un agrupamiento de tipo urea o etileno urea, y el otro por un monómero portador de una función acetal, mercaptal, mercaptol, dioxolano o ditiolano.
La presente invención tiene por lo tanto inicialmente por objeto un sistema monocomponente a base de látex correactivo, susceptible de conducir a revestimientos exentos de formol, reticulables a temperatura ambiente, y postreticulables por tratamiento térmico, estando el dicho sistema constituido por la mezcla de dos dispersiones de partículas, (A) y (B), obtenidos cada uno por polimerización en emulsión en medio acuoso de una composición de monómeros respectivamente A y B:
(a) al menos un monómero con insaturación etilénica polimerizable por vía radical, que comprende un grupo funcional, de formula A
en la cual
R1 es un agrupamiento polimerizable por vía radical;
X representa O o S,
entrando en la composición de monómeros A; y
(b) al menos un monómero con insaturación etilénica polimerizable por vía radical, que comprende
- Un radical
idéntica o diferente de aquel del monómero (a), en la cual R1 es un agrupamiento polimerizable por vía radical y X representa O o S;
- un grupo funcional escogido entre acetal, mercaptal, mercaptol, dioxolano, y ditiolano, de formula B1
en la cual
- Y y Z, idénticas o diferentes, representan O o S;
- G representa una unión directa o un resto alquileno en C1-C4;
- R3 y R4, idénticas o diferentes, representan cada una un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo en C1-C8, o bien forman junto un grupo -CH2-CR5R6-(CH2)n-...
Reivindicaciones:
1. Sistema monocompuesto a base de látex correactivos, susceptible de conducir a revestimientos exentos de formol, reticulables a temperatura ambiente y postreticulables por tratamiento térmico, estando el dicho sistema constituido por la mezcla de dos dispersiones de partículas, (A) y (B), obtenidas cada uno por polimerización en emulsión en medio acuoso de una composición de monómeros respectivamente A y B:
(a) al menos un monómero con insaturación etilénica polimerizable por vía radical, que comprende un grupo funcional, de formula A
en la cual
R1 es un agrupamiento polimerizable por vía radical;
X representa O o S,
entrando en la composición de monómeros A; y
(b) al menos un monómero con insaturación etilénica polimerizable por vía radical, que comprende
- Un radical
idéntica o diferente de la del monómero (a), en la cual R1 es un grupo polimerizable por vía radical y X representa O o S;
- Un grupo funcional escogido entre acetal, mercaptal, mercaptol, dioxolano y ditiolano, de formula B1
en la cual
2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque el monómero (b) es generado in situ el medio de polimerización.
3. Sistema según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el radical de los monómeros (a) y (b):
es idéntica para estos dos monómeros.
4. Sistema según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el radical del monómero (a) y/o (b):
es escogido entre los representados por las formulas (I) a (V) de más adelante:
en las cuales:
5. Sistema según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho que R1 es escogido entre los grupos:
6. Sistema según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el radical del monómero (a) y/o (b):
deriva de un compuesto escogido entre la N-(2-metacriloiloxietil)etileno ureado, la N-(2-acriloiloxietil)etileno ureado, la N-(metacrilamidometileno)etileno ureado, la N-(acrilamidometileno)-etileno ureado, la N-(beta-metacrilamidaetil)-etileno ureado, la N-(beta-acrilamidoetil)-etileno ureado, la N-vinil-etileno ureado, la N-viniloxietil-etileno ureado, la N-[beta-metacriloiloxiacetamido)-etil]-N,N'-etileno ureado, la N-[beta-acriloiloxiacétamido)-etil]-etileno ureado, la 1-[2-[[2-hidroxi-3-(2-propeniloxi)propil]amino]etil]-2-imidazolidona, la N-metacrilamidometilo ureado, la N-metacriloil ureado, la N-(3-[1,3-diazaciclohexano-2-one]propil)metacrilamida, la N-hidroxietiletileno ureado, la N-aminoetil etileno ureado, la N-(3-aliloxi-2-hidroxipropil)aminoetil etileno ureado, la N-metacrilaminoetil etileno ureado, la N-acrilaminoetil etileno ureado, la N-metacriloxiacetoxietiletileno ureado, la N-metacriloxiacetaminoetil etileno ureado y la N-di(3-aliloxi-2-hidroxi-propil)aminoetiletileno ureado, la N-(2-acriloil-oxi-etil)etileno ureado, la N-metacrilamidometil ureado, los alil alquil etileno ureados y los compuestos obtenidos por reacción entre un diéster de ácido dicarboxílico insaturado y un hidroxialquilalquileno urea, un aminoalquilalquileno urea, un hidroxialquilurea o un aminoalquilurea.
7. Sistema según la reivindicación 6, caracterizado porque el dicho radical deriva del compuesto N-(2-metacriloiloxietilo)-etileno urea.
8. sistema según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque, en la fórmula del monómero (b):
CHOH-(G)-CH(YR3)(ZR4)
X, Y y Z, idénticas, representan O;
G representa una unión directa o un resto alquileno en C1-C4;
R1 es tal como se define en las reivindicaciones 1 a 7;
R3 y R4, idénticas, representan cada una un grupo alquilo en C1-C4.
9. Sistema según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el grupo funcional de formula B1 -CHOH-(G)-CH(YR3) (ZR4) del monómero (b) deriva de un compuesto escogido entre el 2,2-dimetoxiacetaldehído, el 2,2-dietoxiacetaldehído, el 2,2-dipropoxiacetaldehído, el 2,2-dibutoxiacetaldehído, el 3,3-dimetoxipropanal, el 3,3-dietoxipropanal, el 3,3-dipropoxipropanal, el 3,3-dibutoxipropanal, el 4,4-dimetoxibutanal, el 4,4-dietoxibutanal, el 4,4-dipropoxibutanal, el 4,4-dibutoxibutanal, el 5,5-dimetoxipentanal, el 5,5-dietoxipentanal, el 5,5-dipropoxipentanal, el 5,5-dibutoxipentanal, el 6,6-dimetoxihexanal, el 6,6-diethoxihexanal, el 6,6-dipropoxihexanal y el 6,6-dibutoxihexanal.
10. Sistema según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el grupo -CHOH-(G)-CH(YR3)(ZR4) del monómero (b) derivado del 2,2 dimetoxiacetaldehído.
11. Sistema según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por el hecho que el o los monómeros (a) y (b) representan de 0,5 a 10% en peso de la composición de monómero respectivamente A y B.
12. Sistema según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por el hecho de que las proporciones de los dos látex correactivos son escogidos tales que la proporción del polímero (A) está comprendido entre 5 y 95% en peso de polímeros (A) y (B), y la proporción del polímero (B) está comprendido entre 95 y 5% en peso de los polímeros (A) y (B), estando los extractos secos de cada una de las dispersiones comprendidos entre 20 y 60% en peso.
13. Sistema según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por el hecho de que la dimensión de las partículas de cada una de las dispersiones (A) y (B) está comprendido entre 50 y 500 nm.
14. Sistema según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por el hecho de que los monómeros diferentes que los monómeros (a) y (b) de las dos dispersiones de partículas (A) y (B) son escogidos para que las temperaturas de transición vitrosa (Tg) de los copolímeros resultantes estén adaptados al dominio de aplicación objetivo, por la combinación de monómeros capaces de conducir a homopolímeros que tengan una Tg elevada con monómeros capaces de conducir a los homopolímeros que tengan una base Tg.
15. Sistema según la reivindicación 14, caracterizado por el hecho de que los monómeros capaces de conducir a homopolímeros tengan una base Tg son escogidos entre el acrilato de etilo, el acrilato de butilo, el acrilato de 2-etil hexilo, el acrilato de nonilo, el vinilo 2-etil hexanoato; y los monómeros capaces de conducir a homopolímeros que tengan una Tg elevada son escogidos entre el metacrilato de metilo, el acetato de vinilo, el estireno, el ácido acrílico, el ácido metacrílico, la acrilamida.
16. Utilización de un sistema monocompuesto con base en látex correactivos, tal como se define en una de las reivindicaciones 1 a 15, como aglomerantes en estas composiciones destinadas para constituir un revestimiento exento de formol reticulable, tal como una pintura en el campo de la construcción, un barniz o un apresto para cueros, un apresto para textiles, un barniz de protección para madera y en las composiciones para el lecho del papel; como aglomerantes y/o agentes de impregnación para diversos materiales textiles tejidos o no tejidos, papel, cartón, napas de fibras; y como adhesivo, particularmente en la industria de la madera.
17. procedimiento de preparación de sistema monocompuesto según una de las reivindicaciones 1 a 15, que comprende las etapas siguientes:
18. Procedimiento según la reivindicación 17 que comprende además la etapa de síntesis in situ del monómero (b) por reacción de una composición de monómero (a) con un compuesto portador de una función aldehído y precursor de la función acetal, mercaptal, mercaptol, dioxolano o ditiolano de formula B'1 CHO-(G)-CH(YR3)(ZR4).
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