Emulsión de resina (met)acrílica que comprende, como dispersante,

un polímero de alcohol vinílico que tiene un contenido de enlaces 1,2-glicólicos de por lo menos 1,9% en moles, un grado de saponificación de 80 a 95% en moles, y un grado de polimerización de 400 a 2000, y, como dispersoide, un polímero que comprende por lo menos un tipo de unidades monoméricas seleccionadas de unidades de monómeros de acrilato y unidades de monómeros de metacrilato, siendo la anchura de la distribución de tamaños de partículas de la emulsión, que es la inclinación de la expresión lineal que resulta de la gráfica de tamaño de partículas de la emulsión perteneciente a un eje X y de los datos integrados de la intensidad de dispersión del tamaño de partículas de la emulsión que pertenece a un eje Y, por lo menos 0,3, y de la cual la película formada moldeando a 20ºC y 65% de RH para que tenga un grosor de 500 µm tiene una resistencia a la tracción tras ser acondicionada a 20ºC y 60% de RH durante una semana de por lo menos 100 kg/cm2, medida usando una velocidad de tracción de 5 cm/min., y una distancia de mordaza a mordaza de 50 mm

Emulsión de resina (met)acrílica y procedimiento para producción de la misma.

Campo técnico

La presente invención se refiere a una emulsión de resina (met)acrílica obtenida mediante (co)polimerización en emulsión de un monómero de (met)acrilato en presencia de un polímero de alcohol vinílico que sirve como dispersante, y a un método para producción de la misma. Más particularmente, la invención se refiere a una emulsión de resina (met)acrílica excelente en su resistencia de película, transparencia de película y estabilidad mecánica, y además en su resistencia a álcalis, y a un método para producir la emulsión de resina (met)acrílica notablemente excelente en su estabilidad en la (co)polimerización en emulsión y operabilidad en la polimerización.

Antecedentes de la técnica

Hasta ahora, las emulsiones preparadas mediante polimerización en emulsión de monómeros de (met)acrilato se usan ampliamente en diversos campos de materiales de revestimiento, procesamiento del papel, procesamiento de fibras, etc. En la polimerización en emulsión de estos monómeros, generalmente se usa un tensioactivo aniónico o no iónico como estabilizante desde el punto de vista de la estabilidad de la polimerización en emulsión. Sin embargo, la emulsión que usa tal tensioactivo como estabilizante es defectuosa por cuanto su estabilidad mecánica es mala, y por lo tanto no se podría usar en el campo que requiera una elevada estabilidad mecánica, por ejemplo para mezclas tales como cemento y mortero.

Con el fin de resolver el problema anterior, se propone un método que comprende usar polialcohol vinílico (PVA) que tiene un grado de polimerización de cómo máximo 500, preferentemente como máximo 300, o que comprende una polimerización en emulsión en presencia de PVA y un agente de transferencia de cadena (Referencia 1 de Patente, Referencia 2 de Patente) para mejorar de ese modo la estabilidad mecánica de la emulsión. Sin embargo, el uso de tal PVA todavía es defectuoso por cuanto el PVA podría no mostrar suficientemente su propiedad como un coloide protector y podría no satisfacer completamente la estabilidad mecánica de la emulsión, y, además, la resistencia de la película de la emulsión es mala. También se propone un método para usar un polímero de tipo PVA que tiene un grupo mercapto como un estabilizante de la dispersión de la emulsión (Referencia 3 de Patente, Referencia 4 de Patente, Referencia 5 de Patente). Sin embargo, esto es problemático por cuanto, cuando se usa un iniciador normal tal como persulfato de potasio, persulfato de amonio o peróxido de hidrógeno solo, o un iniciador redox que comprende una combinación de tales peróxidos con diversos agentes reductores, entonces la eficacia de injerto en el polímero de tipo PVA es baja y es difícil de asegurar una estabilidad suficientemente practicable. Por otro lado, cuando se usa un iniciador tal como bromato de potasio, capaz de generar un radical sólo mediante reacción redox con el grupo mercapto del polímero de tipo PVA, entonces se puede mejorar la estabilidad de la polimerización, pero el método con aquél todavía es problemático por cuanto la reacción alcanza un punto muerto en el momento cuando el grupo mercapto del polímero de tipo PVA se agota, y por lo tanto la polimerización es difícil de controlar y de completar. Se describe un método para producir una emulsión añadiendo un polialcohol vinílico durante una etapa después del comienzo de la polimerización y antes del comienzo del envejecimiento (Referencia 6 de Patente). Sin embargo, puesto que el método usa un emulsionante al comienzo de la polimerización en emulsión, es problemático por cuanto, cuando la emulsión se usa en diversas aplicaciones, el emulsionante puede migrar para tener influencias negativas sobre las propiedades físicas de los productos de la emulsión. Además, como es obvio a partir de los Ejemplos Comparativos 16 y 17 proporcionados a continuación, la emulsión producida según el método no contiene partículas que tengan una distribución definida de tamaños de partículas de por lo menos 0,3 en términos del "factor a" como se define aquí, aunque su estabilidad mecánica es buena, y, además, la resistencia de la película y la transparencia de la emulsión no son satisfactoriamente buenas.

Se propone otro método de polimerización, que comprende añadir continua o intermitentemente a un reactor un monómero, tal como monómero de (met)acrilato o monómero de dieno, y un coloide protector polimérico soluble en agua, y esto mejora la estabilidad mecánica de la emulsión polimérica resultante (Referencia 7 de Patente). Sin embargo, el método es defectuoso por cuanto su operabilidad de la polimerización no es buena, y, además, su reproducibilidad para dar una emulsión tampoco es buena puesto que la polimerización en emulsión heterogénea está influida significativamente por diversos factores tales como la forma de la paleta de agitación, la velocidad de agitación y la escala de la polimerización (la capacidad del reactor de polimerización).

Todavía se propone otro método de polimerización que comprende polimerizar un monómero de acrilato en presencia de PVA en un modo de dispersión en emulsión hasta un tamaño de partículas de cómo máximo 0,5 µm (Referencia 8 de Patente), y esto mejora la estabilidad de la polimerización allí. Sin embargo, el método requiere de forma indispensable un dispositivo de emulsionamiento forzado, tal como una homomezcladora, y requiere una rigurosa condición de polimerización de control de la concentración de oxígeno en la fase acuosa durante la polimerización hasta como máximo 0,3 ppm, y su uso general es difícil. Además, como es obvio a partir de los Ejemplos Comparativos 14 y 15 proporcionados a continuación, la emulsión producida según el método no contiene partículas que tengan una distribución definida de tamaños de partículas de por lo menos 0,3 en términos del "factor a" como se define aquí, aunque su estabilidad mecánica es buena, y, además, la resistencia de la película y la transparencia de la emulsión no son satisfactoriamente buenas.

El Ejemplo 2 de la Referencia 9 de Patente propone una polimerización en emulsión que comprende alimentar a un reactor un acrilato (pequeña cantidad), un peróxido (pequeña cantidad), PVA y un compuesto de hierro en la etapa inicial de la polimerización, seguido de la adición sucesiva a la misma de un acrilato (gran cantidad), un peróxido y un agente reductor (Rongalite); el Ejemplo 3 de la Referencia 9 de Patente propone una polimerización en emulsión que comprende alimentar un acrilato (cantidad total), un peróxido (cantidad total), PVA y un compuesto de hierro a un reactor en la etapa inicial de polimerización, seguido de la adición sucesiva de un agente reactivo (Rongalite) a la misma. El PVA usado en la Referencia 9 de Patente es un PVA de bajo grado de polimerización que tiene un peso molecular de 5000 a 13000 (alrededor de 100 a 300 en términos del grado de polimerización), o un PVA de alto grado de saponificación, que tiene un grado de saponificación de por lo menos 96,5% en moles. Sin embargo, como es obvio a partir de los Ejemplos Comparativos 10 a 12 y Ejemplos Comparativos 18 y 19 dados aquí abajo, la emulsión producida según el método propuesto en la Referencia 9 de Patente tiene una mala resistencia de la película y no contiene partículas que tengan una distribución definida de tamaños de partículas de por lo menos 0,3 en términos del "factor a" como se define aquí, y, además, la transparencia de la película de la emulsión no es satisfactoriamente buena.

Como se ha descrito anteriormente, hasta ahora se han realizado diversas propuestas de emulsiones de resinas de (met)acrilato que comprenden polímero de tipo PVA como coloide protector. Sin embargo, en el presente, nadie conoce ninguna que satisfaga completamente la estabilidad de la polimerización en emulsión y su operabilidad de la polimerización, y que sea excelente en la resistencia de la película, la transparencia de la película y la estabilidad mecánica de la misma, y también en la resistencia de la misma a álcalis, y por lo tanto sea aplicable a un uso general.

Referencia 1 de Patente:

Referencia 2 de Patente:

Referencia 3 de Patente:

Referencia 4 de Patente: