ESPESANTES SOBRE LA BASE DE POLIURETANO.

Espesantes basados en una preparación acuosa de poliuretanos no iónicos,

de dispersión en agua o solubles en agua, asimismo, dichos poliuretanos se obtienen por conversión de (a) uno o múltiples polioles hidrófilos, que contienen, por molécula, al menos dos grupos OH y, al menos, dos grupos funcionales, seleccionados entre las funciones - O- (grupo éter) y -COO- (grupo éster), en donde el peso molar de dichos compuestos hidrófilos es de, al menos, 300, (b) uno o múltiples compuestos hidrófobos con, al menos, un átomo de hidrógeno de acción Zerewitinoff por molécula, en donde el peso molar de dichos compuestos hidrófobos se encuentra en el rango de 100 a 500 y en donde por cada molécula de dichos compuestos hidrófobos se encuentra una cadena alquilo lineal o de cadena ramificada, saturada o insaturada, con, al menos, cinco átomos de C seguidos, que no está enlazada en el heteroátomo, y (c) uno o múltiples isocianatos, al menos, difuncionales, caracterizados porque los compuestos a), b) y c) son convertidos entre sí en las relaciones de equivalencia OHa) : ZHb) : NCOc) de 1 : (1 + x) : 2(1 + y), con la indicación de que se respeten las siguientes condiciones: • x es una cifra el rango de 0,05 a 1,2 , • y es una cifra el rango de (0,2 a 1,05) x, y • relación de equivalencia NCOc) > (OHa) + ZHb))

Área de la invención

La presente invención comprende espesantes basados en una preparación acuosa de poliuretanos no iónicos, de dispersión en agua o solubles en agua, de 5 estructura especial.

Estado actual de la técnica

Las soluciones o dispersiones de poliuretano en fase acuosa de dilución en agua o fase predominantemente acuosa son denominadas espesantes HEUR por el especialista (el acrónimo HEUR se desprende de "nonionic hydrophobically 10 modified ethylene oxide urethane block copolymer") y hace tiempo que ya se utiliza en los más diversos campos de aplicación para espesar pinturas de dispersión de base acuosa.

Los espesantes ya descritos a fines de los años 70 en la memoria US-A-4 079 028 de tipo HEUR están conformados por bloques de polietilenglicol lineales y/o de 15 cadena ramificada y segmentos hidrófobos que, en general, están enlazados ente sí a través de grupos uretano (en el caso de la utilización de aminas en lugar de alcoholes se obtienen grupos urea).

Como principio activo para el efecto espesante de los espesantes HEUR se supone que los segmentos de polietilenglicol aseguran la compatibilidad con el agua 20 y los segmentos hidrófobos conforman, a través de una asociación entre sí, así como con partículas aglutinantes dispersadas de la pintura de dispersión por espesar, una estructura molecular tridimensional que genera viscosidad.

Los componentes hidrófobos preferidos en espesantes HEUR usuales en el mercado, son alcoholes de cadena larga, en general, monofuncionales, por ejemplo, 25 n-octanol, n-dodecanol, iso-tridecilalcohol, iso-nonilfenol o metiléster de ácido ricinoleico. Dichos alcoholes se utilizan, predominantemente, como tales, pero también en forma de sus productos de adición con unos pocos equivalentes de óxido de etileno.

Los componentes isocianato polifuncionales más utilizados en espesantes 30 HEUR usuales en el mercado en general son difuncionales. Se pueden utilizar, por ejemplo, metilenbis-(4-ciclohexil)diisocianato, m/p-tetrametilenxililendiisocianato,

hexametilendiisocianato, 2,4-toluilendisocianato, trimetilhexametilendiisocianato o 4/2,4'-difenilmetandiisocianato. Los componentes polietilenglicol utilizados en espesantes HEUR usuales en el mercado en general también son difuncionales y presentan pesos moleculares en el rango de varios miles de Dalton, por ejemplo, 4500 o 10000 Dalton. 5

Las proporciones de los componentes individuales de espesantes HEUR, se trate de polietilenglicoles ramificados o no ramificados, alcoholes hidrófobos mono o polifuncionales, alcoholes hidrófobos etoxilados previamente, mono o polifuncionales, alcoholes di o polifuncionales utilizados para la prolongación de cadena, en general se seleccionan de modo que a cada segmento de etilenglicol 10 reactivo a través de un grupo hidroxilo cuenta, respectivamente, con un alcohol hidrófobo.

Los componentes sintéticos de terminación hidroxilo de espesantes HEUR se enlazan a través de la reacción con isocianatos di o polifuncionales, asimismo, las proporciones de equivalencia de los grupos isocianato y "H ácido" (en general, 15 grupos OH, pero también son posibles los grupos NH2) son elegidas de modo que a cada equivalente de grupo "H ácido", es decir, en general, a cada grupo OH, se encuentra frente a ligeramente menos que un equivalente de grupo isocianato. Dicho de otro modo: La relación de equivalencia OH : NCO en general es regulada en un valor de, al menos, 1 : 1, en donde el ideal es 1 : 1, o los grupos OH en comparación 20 con los grupos NCO son un 5-10 % mayores (lo cual significa una relación de equivalencia de OH : NCO en el rango de 1,05 : 1 a 1,1 : 1), para asegurar que el producto final (el espesante HEUR) no contenga grupos NCO libres, que son indeseados, por un lado, por motivos toxicológicos, por otro lado, porque en una posterior implementación en las composiciones por espesar pueden provocar 25 reacciones posteriores indeseadas con los componentes de las composiciones. Dicho principio básico, a saber, que en la obtención de espesantes HEUR, los grupos OH de los componentes polietilenglicol y de alcohol hidrófobo en comparación con los grupos NCO de los componentes isocianato son ligeramente superiores, en, aproximadamente, un 5-10 %, también es ya una parte constitutiva de la memoria 30 US-A-4 079 028 mencionada anteriormente (compárese la columna 3, líneas 17 y ss.).

Desde hace poco, los espesantes HEUR han ganado en interés como espesantes para preparaciones cosméticas dispersas (compárese, por ejemplo, la memoria EP-A-787 486).

Descripción de la invención

El objeto de la invención fue preparar espesantes a base de poliuretano que, 5 en comparación con los espesantes de poliuretano del estado actual de la técnica alcanzan, en su forma de confección y con la misma cantidad, una mayor viscosidad del producto espesado, con una viscosidad propia comparativamente inferior. Además, en caso de ser deseado, los espesantes deberían poder obtenerse sin la utilización de disolventes orgánicos volátiles. 10

Se descubrió sorprendentemente que la efectividad de la acción espesante de los espesantes HEUR puede incrementarse notablemente si

1. la relación de grupos funcionales reactivos (ante grupos NCO) con, al menos, un átomo de hidrógeno de acción Zerewitinoff (grupos ZH) por molécula de un compuesto hidrófobo (en el caso de alcoholes serían grupos 15 OH), respecto de los grupos OH reactivos de un poliol hidrófilo, se eleva notablemente por sobre el valor usual de uno y

2. a la suma de los grupos OH y ZH le es puesta a disposición notablemente más que un equivalente de isocianatos polifuncionales.

El objeto de la presente invención son espesantes basados en una 20 preparación acuosa de poliuretanos no iónicos, de dispersión en agua o solubles en agua, asimismo, dichos poliuretanos se obtienen por conversión de

(a) uno o múltiples polioles hidrófilos (a), que contienen, por molécula, al menos dos grupos OH y, al menos, dos grupos funcionales, seleccionados 25 entre las funciones - O- (grupo éter) y -COO- (grupo éster),

en donde el peso molar de dichos compuestos hidrófilos es de, al menos, 300,

(b) uno o múltiples compuestos hidrófobos con, al menos, un átomo de hidrógeno de acción Zerewitinoff por molécula, en donde el peso molar de 30 dichos compuestos hidrófobos se encuentra en el rango de 100 a 500 y en donde por cada molécula de dichos compuestos hidrófobos se encuentra

una cadena alquilo lineal o de cadena ramificada, saturada o insaturada, con, al menos, cinco átomos de C seguidos, que no está enlazada en el heteroátomo, y

(c) uno o múltiples isocianatos, al menos, difuncionales,

caracterizados porque los compuestos a), b) y c) son convertidos entre sí en 5 las relaciones de equivalencia OHa) : ZHb) : NCOc) de 1 : (1 + x) : 2(1 + y), con la indicación de que se respeten las siguientes condiciones:

• x es una cifra el rango de 0,05 a 1,2 ,

• y es una cifra el rango de (0,2 a 1,05) x, y

• relación de equivalencia NCOc) > (OHa) + ZHb)). 10

La expresión OHa) identifica los grupos OH primarios (terminales) de los compuestos a). La expresión ZHb) identifica los grupos funcionales, reactivos ante grupos NCO, con átomo de hidrógeno de acción Zerewitinoff b). La expresión NCOc) identifica los grupos isocianato de los compuestos c).

En el marco de la presente invención, en el caso de los equivalentes de los 15 compuestos a) se trata de equivalentes OH, en el caso de los compuestos b), de equivalentes de hidrógeno de acción Zerewitinoff y en el caso de los compuestos c), de equivalentes NCO.

A pesar de que el término “equivalente” es conocido por el especialista en el área mencionada de la química de poliuretanos, a continuación se describirá de qué 20 se trata, para una mayor comprensión.

La expresión equivalente se debe entender en el sentido usual y se centra en la cantidad de grupos reactivos disponibles de las moléculas. Por ejemplo, 1 mol de un monoalcohol contiene 1 mol de grupos OH; 1 mol de un diol contiene 2 mol de grupos OH, 1 mol de un triol contiene tres mol de grupos OH, etc. De modo análogo, 25 1 mol de un diisocianato (funcionalidad NCO = 2) contiene 2 mol de grupos NCO, un mol de una mezcla de poliisocianato...

1. Espesantes basados en una preparación acuosa de poliuretanos no iónicos, de dispersión en agua o solubles en agua, asimismo, dichos poliuretanos se obtienen por conversión de

(a) uno o múltiples polioles hidrófilos, que contienen, por molécula, al 5 menos dos grupos OH y, al menos, dos grupos funcionales, seleccionados entre las funciones - O- (grupo éter) y -COO- (grupo éster),

en donde el peso molar de dichos compuestos hidrófilos es de, al menos, 300,

(b) uno o múltiples compuestos hidrófobos con, al menos, un átomo de 10 hidrógeno de acción Zerewitinoff por molécula, en donde el peso molar de dichos compuestos hidrófobos se encuentra en el rango de 100 a 500 y en donde por cada molécula de dichos compuestos hidrófobos se encuentra una cadena alquilo lineal o de cadena ramificada, saturada o insaturada, con, al menos, cinco átomos de C seguidos, que no está enlazada en el 15 heteroátomo, y

(c) uno o múltiples isocianatos, al menos, difuncionales,

caracterizados porque los compuestos a), b) y c) son convertidos entre sí en las relaciones de equivalencia OHa) : ZHb) : NCOc) de 1 : (1 + x) : 2(1 + y), con la indicación de que se respeten las siguientes condiciones: 20

• x es una cifra el rango de 0,05 a 1,2 ,

• y es una cifra el rango de (0,2 a 1,05) x, y

• relación de equivalencia NCOc) > (OHa) + ZHb)).

2. Espesantes acordes a la reivindicación 1, en donde el componente (a) es seleccionado del conjunto de polietilenglicoles con un peso molar en el rango de 25 1.000 a 15.000.

3. Espesantes acordes a la reivindicación 1 o 2, en donde el componente (b) es seleccionado del conjunto de los alcoholes grasos con 6 a 24 átomos de C.

4. Espesantes acorde a una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el componente (c) es seleccionado del conjunto de isofornodiisocianato y 30 tetrametilxiloldiisocianato.

5. Concentrados de espesantes que contienen

(A) agua,

(B) poliuretanos no iónicos, de dispersión en agua o solubles en agua, acorde a una de las reivindicaciones 1 a 4 y

(C) eventualmente, uno o múltiples disolventes orgánicos y/o tensioactivos no iónicos del tipo de compuestos de fijación de óxido de etileno y/o óxido 5 de propileno en alcoholes grasos con 8 a 18 átomos de C.

6. Utilización de los espesantes acordes a las reivindicaciones 1 a 4, para espesar pinturas de dispersión.

7. Utilización de los espesantes acordes a las reivindicaciones 1 a 4, para espesar dispersiones acuosas. 10

8. Utilización acorde a la reivindicación 7, en donde, en el caso de las dispersiones acuosas se trata de preparaciones cosméticas.

9. Utilización acorde a la reivindicación 7, en donde, en el caso de las dispersiones acuosas se trata de enduídos y pinturas.

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