COMPOSICIONES EN DOS FASES DE POLÍMERO HIDROFÓBICO SUPERABSORBENTE.

Una composición que comprende una fase de polímero hidrofóbico y una fase de polímero superabsorbente expandido con agua,

en la que la composición está sustancialmente libre de cemento cuando el polímero superabsorbente es catiónico, y en la que la fase de polímero superabsorbente comprende un polímero hidrófilo entrecruzado, que puede absorber al menos un 100% de su peso en agua

SOLICITUDES RELACIONADAS

Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud provisional estadounidense Nº 60/316.992, registrada el 4 de septiembre de 2001, cuyas enseñanzas se incorporan aquí en su totalidad como referencia. 5

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los materiales poliméricos a menudo se convierten en objetos útiles con formas predeterminadas en tres dimensiones. Los procesos para la elaboración de tales objetos normalmente involucran en primer lugar proporcionar una composición de baja viscosidad a la que se da la forma deseada y luego aumentar la viscosidad de la composición para mantener la forma. Esto normalmente involucra proporcionar una composición líquida, transformarla con la forma 10 deseada y convertirla en un sólido. Existen muchas variaciones de este proceso. Por ejemplo, la composición líquida puede ser una solución de material polimérico disuelta en un solvente orgánico o una dispersión acuosa del material polimérico; la composición se transforma de líquido a sólido mediante evaporación de un solvente orgánico o agua. Alternativamente, se da forma a una composición de polímero monomérico y/o oligomérico reactivo líquido con la forma deseada y luego se transforma en un sólido mediante una reacción química. En otra variación, una composición 15 polimérica se calienta para transformarla en un líquido y luego se enfría tras darle forma con la forma deseada. Todos estos procesos de elaboración poseen deficiencias, que se describen con más detalle en los siguientes párrafos.

La evaporación de un solvente (agua o un solvente orgánico) de una composición consume mucho tiempo y por lo tanto queda restringida a capas finas. Este proceso también es dependiente de la temperatura y humedad, e involucra una pérdida de volumen y por lo tanto la contracción de la composición que puede lo suficientemente grave 20 para que resulte en su agrietado. Además, la evaporación del solvente presenta problemas ambientales y de seguridad y salud. Aunque las composiciones poliméricas procesadas como composiciones monoméricas y/o oligoméricas no son susceptibles de sufrir problemas de contracción y agrietado, estos materiales generalmente son tóxicos y a menudo contienen funcionalidades reactivas, lo que incluye los isocianatos, epóxidos, aminas, acrilatos y similares. La cura de estos sistemas puede ser exotérmica y el calor generado a menudo comporta efectos no deseados. Las composiciones 25 poliméricas procesadas mediante calor, además, no muestran el mismo nivel de problemática de contracción que los materiales basados en agua y solventes orgánicos y son relativamente no tóxicos. Sin embargo, los materiales sensibles al calor no pueden procesarse mediante estos métodos. Además, existe riesgo de daño en el procesado de materiales poliméricos con calor.

Por lo tanto, el desarrollo de nuevas composiciones a las que pueda darse forma en las formas deseadas sin 30 las ventajas anteriormente mencionadas permitiría la elaboración más eficiente de objetos mejorados para el consumidor y el uso industrial.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Actualmente se ha descubierto que las nuevas composiciones en dos fases se forman cuando las emulsiones acuosas de partículas de polímero hidrofóbico se mezclan con superabsorbentes. Los solicitantes también han 35 descubierto que estas composiciones poseen muchas propiedades únicas y deseables. Por ejemplo, pueden obtenerse artículos con las formas tridimensionales deseadas y los recubrimientos, sellados, adhesivos e impermeabilizantes a partir de estas composiciones utilizando procesos que superan muchos de los problemas que acompañan a la fabricación de tales objetos a partir de composiciones de polímero mediante métodos descritos en la materia. En base a estos resultados, aquí se describen las nuevas composiciones en dos fases, los métodos para preparar estas 40 composiciones y los sistemas de dos componentes para preparar estas composiciones. También se describen los recubrimientos, sellados, adhesivos, perfiles, impermeabilizantes y artículos que comprenden estas composiciones.

Una realización de de la presente invención es una composición que comprenden una fase de polímero hidrofóbico y una fase de polímero superabsorbente expandido con agua.

Otra realización de la presente invención es un recubrimiento, adhesivo, sellado, impermeabilizante o un 45 artículo tridimensional moldeado y expulsado. El recubrimiento, adhesivo, sellado, perfil, impermeabilizante o artículo comprende una fase de polímero hidrofóbico y una fase de desecante expandido con agua, o alternativamente, una fase de polímero superabsorbente expandido con agua.

Otra realización de la presente invención es un sistema de dos componentes para preparar una composición que comprende una fase de polímero hidrofóbico y una fase de polímero superabsorbente expandido con agua. El 50 primer componente es una emulsión del polímero hidrofóbico y el segundo componente comprende el polímero superabsorbente. El primer y segundo componente forman la composición cuando se mezclan.

Otra realización de la invención es una emulsión acuosa que comprende un polímero hidrofóbico y un polímero que se convierte en superabsorbente o que aumenta significativamente su capacidad de absorber agua cuando los grupos funcionales ácidos o básicos en éste son neutralizados para formar grupos funcionales salinos o iónicos o 55

cuando la temperatura se ajusta por encima o por debajo de la temperatura umbral. El pH y/o temperatura de la emulsión, previamente al curado efectivo, es uno en el que el polímero no es superabsorbente de forma que su capacidad de absorber agua puede aumentarse significativamente alterando el pH o temperatura de la emulsión. Las composiciones de la presente invención pueden prepararse ajustando el pH y/o temperatura de forma que el polímero se convierte en superabsorbente o el polímero aumenta de forma significativa su capacidad de absorber agua. 5

Otra realización de la presente invención es un método para preparar una composición que comprende una fase de polímero hidrofóbico y a fase de polímero superabsorbente expandido con agua. El método comprende la mezcla de dos componentes. El primer componente es una emulsión del polímero hidrofóbico y el segundo componente comprende el polímero superabsorbente.

Otra realización de la presente invención es una composición preparada mediante los métodos descritos 10 anteriormente.

Las composiciones de la presente invención poseen muchas ventajas respecto a las composiciones poliméricas preparadas mediante otros procesos. La principal ventaja es la capacidad de procesar rápidamente una composición líquida que comprende una dispersión acuosa en la forma sólida deseada para su uso final sin necesidad de eliminar el agua, incluso para perfiles gruesos. El agua se retiene, al menos inicialmente, en la conversión de la 15 composición líquida en un sólido. La transformación de líquido a sólido puede ocurrir en minutos o incluso en segundos. Otra característica clave es la rápida transformación de líquido a sólido con muy poca o sin generación de calor. Además, las composiciones y artículos descritos son relativamente seguros de fabricar ya que generalmente no se utilizan solvente orgánicos y agentes químicos tóxicos como los isocianatos en su preparación. Además, son inherentemente a prueba de incendios a causa de la presencia de hidratación o agua absorbida. Pueden obtenerse 20 recubrimientos y artículos de una única capa gruesa con muy poca o ninguna contracción, al menos inicialmente, tras el curado. Además, no existe la necesidad de evaporar agua o solventes cuando se preparar las composiciones descritas, simplificando así el proceso de fabricación y reduciendo los residuos. Los bienes acabados también pueden elaborarse en procesos que requieren poco o nada de calor.

Más específicamente, la presente invención proporciona: 25

I. Una composición que comprenden una fase de polímero hidrofóbico y una fase de polímero superabsorbente expandido con agua, en la que la composición está sustancialmente libre de cemento cuando el polímero superabsorbente es catiónico, y en el que la fase de polímero superabsorbente comprende un polímero hidrófilo entrecruzado, que puede absorber al menos un 100% de su peso en agua.

II. Un sistema de dos componentes para preparar una composición, cuya composición comprende una fase de 30 polímero hidrofóbico y una fase de...

1. Una composición que comprende una fase de polímero hidrofóbico y una fase de polímero superabsorbente expandido con agua, en la que la composición está sustancialmente libre de cemento cuando el polímero superabsorbente es catiónico, y en la que la fase de polímero superabsorbente comprende un polímero hidrófilo entrecruzado, que puede absorber al menos un 100% de su peso en agua. 5

2. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la fase de polímero hidrofóbico es continua y la fase de polímero superabsorbente expandido con agua es discreta.

3. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1 o reivindicación 2, en la que la fase de polímero hidrofóbico es al menos un 30% en peso de la composición.

4. Una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 3, en la que la fase de polímero 10 hidrofóbico comprende un polímero hidrofóbico disuelto en un aceite o plastificante.

5. Una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 4, en la que la fase de polímero hidrofóbico comprende una goma natural, goma de estireno butadieno o acrílico.

6. Una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 5, que además comprende uno o más componentes seleccionados de entre un agente de relleno reforzante, un agente de relleno no reforzante, un 15 pigmento, un surfactante, un antioxidante, un estabilizante frente a UV, una fibra, un agente de desmoldado, un lubricante, un agente de ahuecado, un fijador, un coagulante, un coacervante para emulsiones, un biocida, un agente de coalescencia o un solvente orgánico.

7. Un sistema de dos componentes para preparar una composición, cuya composición comprende una fase de polímero hidrofóbico y una fase de polímero superabsorbente expandido con agua, en el que dicho sistema es un 20 sistema que comprende, en contenedores separados, un primer componente que es una emulsión del polímero hidrofóbico y un segundo componente que comprende el polímero superabsorbente, en el que el polímero superabsorbente es un polímero hidrófilo entrecruzado que puede absorber al menos un 100% de su peso en agua, y en el que el primer y segundo componente forman la composición cuando se encuentran mezclados.

8. Un sistema de dos componentes de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el segundo componente es 25 una dispersión del polímero superabsorbente en un aceite o un plastificante.

9. Un sistema de dos componentes de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el aceite o plastificante comprenden además un agente de entrecruzamiento para entrecruzar el polímero hidrofóbico en la primera fase.

10. Un sistema de dos componentes de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de 7 a 9, en el que la fase hidrofóbica es al menos un 30% en peso de la composición obtenida al mezclar el primer y segundo componente. 30

11. Un proceso para obtener una composición que comprende una fase de polímero hidrofóbico y una fase de polímero superabsorbente expandido con agua, y en el que dicha composición se obtiene a partir de un sistema de dos componentes, en el que el primer componente es una emulsión de un polímero hidrofóbico, en el que el segundo componente comprende un polímero superabsorbente, cuyo polímero superabsorbente es un polímero hidrófilo entrecruzado que puede absorber al menos un 100% de su peso en agua, cuyo proceso comprende el paso de mezclar 35 el primer componente con el segundo componente.

12. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el segundo componente es una dispersión de un polímero superabsorbente en un aceite o plastificante.

13. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 11 o reivindicación 12, en el que el segundo componente además comprende un agente de entrecruzamiento del polímero hidrofóbico y en el que el primer componente y 40 segundo componente se mezclan bajo condiciones adecuadas para entrecruzar el polímero hidrofóbico, formando así la composición y entrecruzando el polímero hidrofóbico.

14. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de 11 a 13, en la que la fase de polímero hidrofóbico comprende al menos un 30% en peso de la composición obtenida mezclando el primer y segundo componente. 45

15. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de 11 a 14, en el que el polímero hidrofóbico es goma natural, butadieno modificado con estireno o acrílico.

16. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de 11 a 15, en el que el primer componente y/o el segundo componente además comprenden uno o más componentes seleccionados de entre un agente de relleno reforzante, un agente de relleno no reforzante, un pigmento, un surfactante, un antioxidante, un estabilizante frente a 50 UV, una fibra, un agente de desmoldado, un lubricante, un agente de ahuecado, un coagulante, un coacervante para emulsiones, un biocida, un agente de coalescencia o un solvente orgánico.