Un producto, que comprende:

un sustrato, y

una película que limita la transmisión de vapor de agua provista adyacente a dicho sustrato que comprende un polímero derivado de uno o más monómeros no iónicos copolimerizables polimerizados en un medio acuoso a una temperatura de polimerización en la presencia de al menos un surfactante no iónico y en la ausencia de surfactantes iónicos,

donde la temperatura de nube del al menos un surfactante no iónico es menor que la temperatura de polimerización

Dispersión polimérica y método de uso de la misma como una barrera para el vapor de agua.

Antecedentes de la invención

La invención se relaciona con dispersiones poliméricas, también conocidas como redes, particularmente polímeros que son eléctricamente neutros o ligeramente aniónicos y que pueden ser utilizados como barreras para el vapor de agua.

El agua puede dañar muchos diferentes tipos de sustratos. Por ejemplo, la madera y los productos basados en madera pueden encogerse o hincharse dependiendo del contenido de humedad dentro de la madera y tal encogimiento o hinchamiento puede causar agrietamiento y ruptura. El agua o el vapor de agua también pueden condensarse o infiltrar otras sustancias porosas, tales como cemento, concreto, yeso, estuco, mampostería, tableros, y aglomerados y la presencia de agua en estas sustancias puede causar el aislamiento térmico de estos materiales, llevando al desarrollo de mohos, o puede causar la degradación estructural del material debido a la reacción de los iones en el agua con el sustrato. Tal infiltración no está limitada a los sustratos que tengan contacto directo con el agua en su forma líquida, el vapor de agua también pasar hacia adentro o a través de las paredes de áreas con alta humedad, tales como cocinas, cuartos de baño, cuartos industriales y sótanos debido a la diferencia en la presión parcial de agua entre las áreas. Además, el vapor de agua también puede pasar del suelo por debajo de los cimientos de concreto de las casas hacia un edificio y puede causar emisiones de humedad. Por lo tanto, una barrera para el vapor de agua es deseable para su aplicación a sustratos con el potencial de estar expuesta a estos tipos de alta humedad o en ambientes húmedos.

Se han desarrollado varios recubrimientos de barrera al vapor de agua utilizando dispersiones poliméricas para formar una película resistente a la humedad sobre un sustrato. Las dispersiones poliméricas o redes consisten de pequeñas partículas de polímeros, que típicamente varían en tamaño desde 60 nm a 250 nm, dispersados en agua. Cuando se secan a temperaturas por encima de la temperatura mínima de formación de película de la dispersión polimérica, las dispersiones poliméricas forman una película de polímero que puede ser clara u opaca, dura o pegajosa, y plástica o elástica, dependiendo de las propiedades particulares de la dispersión polimérica. Aunque una película polimérica puede no ser visible después del secado, frecuentemente proporciona prioridades críticas al producto terminado.

Un tipo de dispersión polimérica que es conocida para formar una película que es altamente impermeable al agua es una dispersión acuosa polimérica hecha a partir de cloruro de vinilideno y monómeros de acrilato de n-butilo. Aunque las películas formadas a partir de estas dispersiones son altamente efectivas como una barrera para bloquear agua y vapor de agua, el fluoruro de vinilideno en el polímero puede estar sujeto, con el tiempo, a una hidrólisis progresiva, formando ácido clorhídrico. El ácido clorhídrico puede reducir la estabilidad en almacenamiento de la formulación de recubrimiento formada a partir de una dispersión polimérica. El ácido clorhídrico también puede reaccionar con metales sobre o dentro del sustrato al cual se aplica (tal como un rebarra con concreto) y causar la corrosión del metal, dañando así el sustrato.

Otro tipo de dispersión polimérica conocida por formar películas que son altamente impermeables al agua es una dispersión polimérica acuosa hecha a partir de vinilo-estructuras aromáticas y dienos conjugados, como se describe en la patente de los Estados Unidos No 6,258,890. En la patente de los Estados Unidos No 6,258,890, el contenido de iones de metal alcalino es menor de 0.5% con base en la masa del polímero disperso, para proveer las propiedades de barrera al vapor de agua deseadas. Esto se logra generalmente utilizando emulsificantes e iniciadores de radicales libres con iones amonio en vez de iones de metales alcalinos, por ejemplo, utilizando peroxodisulfato de amonio en lugar de peroxodisulfato de sodio como iniciador de los radicales libres. Aunque estas películas también forman barreras efectivas contra el vapor de agua, los iones amonio presentes en la película pueden traducirse en la liberación de amoniaco a la atmósfera durante el curado.

Otra desventaja de las dispersiones poliméricas acuosas aniónicas conocidas utilizadas para producir barreras contra la humedad para superficies de cemento y concreto es que los cationes de alta valencia (tales como Ca²⁺ y Mg²⁺) presentes en las superficies de cemento y concreto producen la coagulación de los polímeros aniónicos reduciendo la adhesión de la película al sustrato. Con el fin de mantener la estabilidad coloidal, tienen que añadirse surfactantes no iónicos con una alta masa molecular de óxido de polietileno (EO)_n donde n > 20 generalmente tiene que ser añadido a la dispersión para prevenir la coagulación. Estos surfactantes no iónicos reducen indeseablemente la capacidad de la película de polímero curada para actuar como una barrera contra el vapor de agua.

Breve resumen de la invención

La presente invención supera los problemas de la técnica anterior proveyendo un material que está protegido al menos en parte de la exposición al vapor de agua, que comprende un sustrato y una película provista adyacente de dicho sustrato, comprendiendo la película un polímero derivado de uno o más de los monómeros no iónicos copolimerizables polimerizados en la presencia de al menos un surfactante no iónico y en la ausencia de surfactantes iónicos. Preferiblemente, la temperatura de nube del al menos un surfactante no iónico es menor que la temperatura de polimerización usada para polimerizar los monómeros no iónicos. En una realización preferida, el al menos un surfactante no iónico incluye un surfactante no iónico que comprende un aducto de óxido de alquileno de un alquilbenceno alcohol o dialquilbenceno alcohol, donde el número de grupos de óxido de alquileno es menor que o igual a 14. Más preferiblemente, el al menos un surfactante no iónico incluye al menos un óxido de etileno y/o óxido de propileno (EO)_m (PO)_n como aducto de un alcohol alquílico, alquilbenceno alcohol o dialquilbenceno alcohol, donde (m+n) =q que 14. Más preferiblemente, el al menos un surfactante no iónico incluye un aducto de óxido de etileno de tridesil alcohol con entre 6 y 10 moles de óxido de etileno. El polímero es derivado de monómeros no iónicos y preferiblemente no es derivado de monómeros iónicos.

En una realización preferida, la película se forma aplicando adyacente al sustrato una dispersión de polímero eléctricamente neutra que comprende al menos un polímero disperso en un medio de dispersión, donde la dispersión del polímero es formada por (a) polimerizando uno más monómeros copolimerizables no iónicos a una temperatura de polimerización en la presencia de al menos un surfactante no iónico y en la ausencia de surfactantes iónicos y (b) evaporando el medio de dispersión. Utilizando el surfactante no iónico, puede producirse una dispersión polimérica coloidalmente estable, por ejemplo, mediante polimerización por emulsión. En una realización preferida, la película está libre de iones amonio y amoníaco. Típicamente, la película es aplicada directamente a un sustrato subyacente para su uso como capa de barrera al vapor de agua.

La invención también incluye una dispersión, que comprende (a) al menos un polímero dispersado en un medio de dispersión, donde la dispersión es formada polimerizando uno o más monómeros copolimerizables no iónicos a una temperatura de polimerización en la presencia de al menos un surfactante no iónico y en la ausencia de surfactantes iónicos, donde la temperatura de nube del al menos un surfactante no iónico es menor que la temperatura de polimerización y (b) al menos un pigmento. El al menos un surfactante no iónico preferiblemente incluye un surfactante no iónico que comprende un aducto de óxido de alquileno de un alcohol alquílico, alquilbenceno alcohol o dialquilbenceno alcohol, donde el número de grupos de óxido de alquileno es menor que o igual a 14. Más preferiblemente, el al menos un surfactante no iónico incluye un surfactante no iónico que comprende un aducto de óxido de etileno y/o de óxido de propileno (EO)_m (PO)_n de un alcohol alquílico, alquilbenceno alcohol o dialquilbenceno alcohol, donde (m+n) es =q que 14. La presente invención también incluye una película que se forma evaporando...

1. Un producto, que comprende:

un sustrato, y

una película que limita la transmisión de vapor de agua provista adyacente a dicho sustrato que comprende un polímero derivado de uno o más monómeros no iónicos copolimerizables polimerizados en un medio acuoso a una temperatura de polimerización en la presencia de al menos un surfactante no iónico y en la ausencia de surfactantes iónicos, donde la temperatura de nube del al menos un surfactante no iónico es menor que la temperatura de polimerización.

2. El producto como se reivindica en la reivindicación 1, donde el sustrato es concreto o yeso.

3. El producto como se reivindica en la reivindicación 1, donde el sustrato incluye cemento Portland.

4. El producto como se reivindica en la reivindicación 1, donde el sustrato es piedra o baldosa.

5. El producto como se reivindica en la reivindicación 1, donde el al menos un surfactante no iónico incluye un aducto de óxido de alquileno de un alcohol alquílico, alquilbenceno alcohol o dialquilbenceno alcohol donde el número de grupos de óxido de alquileno es menor o igual a 14.

6. El producto como se reivindica en la reivindicación 5, donde los grupos de óxido de alquileno están representados por la fórmula (EO)_m (PO)_n, donde (EO) es óxido de etileno, (PO) es óxido de propileno y (m+n) =q 14.

7. El producto como se reivindica en la reivindicación 6, donde el al menos un surfactante no iónico comprende un aducto de óxido de etileno de alcohol tridecílico con entre 6 y 10 moles de óxido de etileno.

8. El producto como se reivindica en la reivindicación 1, donde el uno o más monómeros no iónicos copolimerizables son seleccionados del grupo consistente de estireno, (met), acrilatos, butadieno, (met) acrilamidas, y derivados de (met) acrilamida.

9. El producto como se reivindica en la reivindicación 1, donde la película comprende adicionalmente un pigmento.

10. El producto como se reivindica en la reivindicación 1, donde dicho pigmento comprende carbonato de calcio.

11. El producto como se reivindica en la reivindicación 1, donde la absorción de agua de la película después de la inmersión en agua durante 24 horas es menor de 10% en peso, con base en el peso de la película seca.

12. El producto como se reivindica en la reivindicación 1, donde la película está recubierta directamente sobre el sustrato.

13. El producto como se reivindica en la reivindicación 1, donde dicha película es formada por:

la aplicación adyacente al sustrato de una dispersión polimérica eléctricamente neutra que comprende al menos un polímero disperso en un medio dispersante, donde dicha dispersión polimérica es formada por polimerización de uno o más monómeros copolimerizables no iónicos a una temperatura de polimerización en la presencia de al menos un surfactante no iónico y en la ausencia de surfactantes iónicos, y

evaporación del medio de dispersión.

14. El producto como se reivindica en la reivindicación 1, donde el polímero no es derivado de monómeros iónicos.

15. El producto como se reivindica en la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una capa de recubrimiento provista adyacente a dicha película, donde dicha película está localizada entre dicho sustrato y dicha capa de recubrimiento.

16. El producto como se reivindica en la reivindicación 15, donde dicha capa de recubrimiento comprende un adhesivo.

17. Un producto, que comprende:

un sustrato; y

una película para limitar la transmisión de vapor de agua provista adyacente a dicho sustrato que comprende un polímero derivado de uno o más monómeros no iónicos copolimerizables polimerizados en la presencia de al menos un surfactante no iónico y en la ausencia de surfactantes iónicos, donde el surfactante no iónico comprende un aducto de óxido de alquileno de un alcohol alquílico, alquilbenceno alcohol o dialquilbenceno alcohol donde el número de grupos óxido de alquileno es menor o igual a 14.

18. El producto como se reivindica en la reivindicación 17, donde los grupos de óxido de alquileno incluyen uno o más de óxido de etileno (EO)_m y óxido de propileno (PO)_n, donde (m+n) =q 14.

19. Una composición, que comprende

al menos un polímero disperso en un medio de dispersión, donde dicha composición se forma polimerizando uno o más monómeros copolimerizables no iónicos a una temperatura de polimerización en presencia de al menos un surfactante no iónico y en la ausencia de surfactantes iónicos, donde la temperatura de nube del al menos un surfactante no iónico es menor que la temperatura de polimerización, y

al menos un pigmento.

20. La composición como se reivindica en la reivindicación 19, donde dicho al menos un pigmento incluye carbonato de calcio.

21. La composición como se reivindica en la reivindicación 19, donde el al menos un surfactante no iónico incluye un aducto de óxido de alquileno de un alcohol alquílico, alquilbenceno alcohol o dialquilbenceno alcohol donde el número de grupos de óxido de alquileno es menor que o igual a 14.

22. La composición como se reivindica en la reivindicación 21, donde los grupos de óxido de alquileno están representados por la fórmula (EO)_m (PO)_n, donde (EO) es óxido de etileno, (PO) es óxido de propileno y (m+n) =q 14.

23. La composición como se reivindica en la reivindicación 22, donde el al menos un surfactante no iónico comprende un aducto de óxido de etileno de alcohol tridecílico con entre 6 y 10 moles de óxido de etileno.

24. La composición como se reivindica en la reivindicación 19, donde el uno o más monómeros no iónicos copolimerizables son seleccionados del grupo consistente de estireno, (met) acrilatos, butadieno, (met) acrilamidas, y derivados de (met) acrilamida.

25. Una película formada al secar la composición como se reivindica en la reivindicación 19.

26. La película como se reivindica en la reivindicación 25, donde la absorción de agua de la película después de inmersión en agua durante 24 horas es menor de 10% en peso, con base en el peso de la película seca.

27. Un método para afectar la transmisión de vapor de agua con respecto a un sustrato que comprende la aplicación de una composición de barrera al vapor de agua adyacente al sustrato, comprendiendo la composición de barrera al vapor de agua una dispersión polimérica eléctricamente neutra esencialmente formada por la polimerización de uno o más monómeros en un medio de dispersión a una temperatura de polimerización en ausencia de surfactantes aniónicos y en presencia de al menos un surfactante no iónico, donde la temperatura de nube del al menos un surfactante no iónico es menor que la temperatura de polimerización.

28. El método como se reivindica en la reivindicación 27, donde el al menos un surfactante comprende un aducto de óxido de alquileno de un alcohol alquílico, alquilbenceno alcohol o dialquilbenceno alcohol donde el número de grupos de óxido de alquileno es menor que o igual a 14.

29. El método como se reivindica en la reivindicación 28, donde los grupos de óxido de alquileno están representados por la fórmula (EO)_m (PO)_n, donde (EO) es óxido de etileno, (PO) es óxido de propileno y (m+n) < 14.

30. El método como se reivindica en la reivindicación 29, donde el al menos un surfactante no iónico comprende un aducto de óxido de etileno de alcohol tridecílico con entre 6 y 10 moles de óxido de etileno.

31. El método como se reivindica en la reivindicación 27, donde uno o más de los monómeros no iónicos copolimerizables incluyen estireno y butadieno.

32. El método como se reivindica en la reivindicación 27, donde la composición de barrera al vapor de agua comprende adicionalmente al menos un pigmento.

33. El método como se reivindica en la reivindicación 27, donde la composición de barrera al vapor de agua se aplica directamente sobre el sustrato.

34. El método como se reivindica en la reivindicación 27, donde el sustrato incluye cemento Portland.

35. El método como se reivindica en la reivindicación 27, donde la composición de barrera al vapor de agua se aplica a concreto húmedo.

36. Un método para hacer una composición de barrera al vapor de agua, que comprende:

polimerizar en un medio de dispersión uno o más monómeros copolimerizables no iónicos a una temperatura de polimerización en la presencia de al menos un surfactante no iónico y en la ausencia de surfactantes iónicos, donde la temperatura de nube del al menos un surfactante no iónico es menor que la temperatura de polimerización para producir una dispersión polimérica; y

mezclar la dispersión polimérica con un pigmento.

37. Un método para preparar una película que tiene permeabilidad al vapor de agua limitada; que comprende las etapas de:

polimerizar uno o más monómeros copolimerizables no iónicos en un medio de dispersión a una temperatura de polimerización en la presencia de al menos un surfactante no iónico y en la ausencia de surfactantes iónicos, donde la temperatura de nube del al menos un surfactante no iónico es menor que la temperatura de polimerización para producir una dispersión polimérica;

mezclar la dispersión polimérica con un pigmento para producir una composición de barrera al vapor de agua; y

evaporar la composición de barrera al vapor de agua para formar una película.