ÉTERES DE CELULOSA SOLUBLES EN AGUA ASOCIATIVOS.

Un éter de celulosa soluble en agua asociativo que contiene uno o más sustituyentes seleccionados del grupo que consiste en hidroxietilo,

hidroxipropilo, metilo, etilo, carboximetilo, y un sustituyente catiónico que tiene un grupo amonio primario, secundario, terciario o cuaternario , caracterizado porque tiene una viscosidad GP de 1.000 mPa·s a 15.000 mPa·s y una sustitución molecular promedio (MS) de 0.0001 a 0.005 de un sustituyente hidrófobo que contiene un grupo hidrocarburo sustituido o no sustituido de 8-24 átomos de carbono, siendo determinada la viscosidad GP disolviendo el éter de celulosa en un sistema disolvente que consiste en 20 % en peso de di(etilenglicol)-butil éter y 80 % en peso de agua a una temperatura de 20°C y en una concentración de 1 % en peso, midiendo la viscosidad GP usando un reómetro convencional usando un sistema de medición de plato y de 40 mm cóncavo 1° a un esfuerzo cortante de 0,5 Pa y una temperatura de 20°C, y dividiendo la viscosidad obtenida por 2,7

La presente invención se refiere a un éter de celulosa soluble en agua asociativo que tiene un grado de polimerización (GP) promedio alto y una baja sustitución de sustituyentes hidrófobos que contienen un grupo hidrocarburo de 8-24 átomos de carbono. A bajas temperaturas, el éter de celulosa tiene un buen efecto espesante y ventajosas propiedades de aplicación, especialmente en dispersiones acuosas, tales como composiciones acuosas que 5 contienen aglomerantes insolubles en agua.

Los éteres de celulosa solubles en agua, por ejemplo, los éteres de celulosa que tienen un bajo GP, se usan con frecuencia como agentes espesantes y de reología en dispersiones acuosas. Ejemplos de dichas dispersiones son composiciones de pinturas decorativas, composiciones de revestimiento de papel, materiales sellantes, y composiciones de cemento. Sin embargo, los éteres de celulosa con un bajo GP tienen que añadirse en grandes cantidades para 10 impartir buenas propiedades reológicas. Debido a que los éteres de celulosa son solubles en agua, hay un deseo general, por ejemplo en las composiciones de pintura decorativa, de usar tan poco como sea posible de los éteres de celulosa para minimizar la sensibilidad en agua de las dispersiones cuando se secan.

Puede obtenerse una reducción de la cantidad de éteres de celulosa necesitados usando éteres de celulosa que tienen un alto GP. Sin embargo, incluso si los éteres de celulosa con un alto GP tiene un mejor efecto espesante y 15 de retención de agua, no son satisfactorias otras propiedades reológicas tales como la capacidad de recubrimiento y la salpicadura. Un método para reducir la salpicadura es usar una gran cantidad de un éter de celulosa que tiene un bajo GP.

Usando éteres de celulosa asociativos, es decir, éteres de celulosa con un sustituyente que contiene un grupo hidrocarburo grande que tiene más de aproximadamente 10 átomos de carbono y con una GP muy baja, se puede 20 reducir esencialmente la salpicadura. Los éteres de celulosa asociativos de bajo GP también afectan positivamente a la capacidad de recubrimiento dependiendo de si hay una alta viscosidad ICI y una buena nivelación, pero esto requiere una alta cantidad de adición.

En los materiales sellantes, se pueden usar éteres de celulosa de alto GP en pequeñas cantidades como agente de espesamiento y de retención de agua. Desafortunadamente, el agente de retención de agua también da 25 como resultado un incremento del reblandecimiento cuando el material sellante se aplica en una superficie vertical. Este efecto se contrarresta a menudo por la adición de diferentes arcillas.

El documento de EE.UU. 6.248.880 describe éteres de celulosa solubles en agua hidrofóbicamente modificados que tienen una viscosidad GP de 15-200 mPa.s.

Se ha encontrado ahora que cuando se añaden en pequeñas cantidades, los éteres de celulosa asociativos 30 solubles en agua que tienen un alto GP y un bajo grado de sustitución de sustituyentes hidrófobos que contienen grupos hidrocarburos de 8-24 átomos de carbono imparten propiedades únicas a las dispersiones acuosas, tales como una alta retención de agua y un efecto espesante, poca salpicadura y reblandecimiento y/o una buena capacidad de recubrimiento y efecto nivelante.

Los éteres de celulosa asociativos solubles en agua de acuerdo con la invención tienen una viscosidad GP, 35 expresada en términos de viscosidad y medida a una concentración de 1% en peso a 20°C de 1.000 a 15.000 mPa·s, y más preferiblemente de 2.000 a 15.000 mPa·s, y una sustitución molecular promedio (MS) de 0,0001 a 0,005, preferiblemente de 0,0002 a 0,0035, y más preferiblemente de 0,0003 a 0,0028, de un sustituyente hidrófobo (hidrófobo MS) que contiene un grupo hidrocarburo sustituido o no sustituido de 8-24 átomos de carbono, preferiblemente de 10 a 20 átomos de carbono. El grupo hidrocarburo no sustituido puede ser un grupo alifático o un grupo aromático, tal como 40 nonilfenilo u octilfenilo. El grupo hidrocarburo sustituido puede contener un grupo hidroxilo o un grupo fluoruro.

La viscosidad GP se puede medir usando un reómetro convencional, tal como un reómetro Rheolica Controll Stress, usando un sistema de medición de plato y de 40 mm cóncavo 1°, a un esfuerzo cortante de 0,5 Pa y una temperatura de 20°C. La viscosidad GP, según se usa a lo largo de todo este documento, se determina disolviendo el polímero en un sistema disolvente que consiste en un 20% en peso de éter di(etilenglicol)butílico y 80% en peso de 45 agua a 20°C. Las viscosidades obtenidas se dividieron entonces por un factor de 2,7, para compensar las altas viscosidades obtenidas en una disolución acuosa que contiene 20% en peso de éter di(etilenglicol)butílico en comparación con las viscosidades obtenidas en agua pura. La sustitución molecular, MS, de los grupos hidrófobos se determinó por el método descrito por Landoll, L.M., J Polym. Sci., Parte A: Polymer Chem., 1982, 20, 433.

El éter de celulosa soluble en agua asociativo de acuerdo con la invención tiene preferiblemente un grado de 50 polimerización promedio (GP) de al menos 800, preferiblemente al menos 850, y más preferiblemente al menos 900, y generalmente como mucho 8.000, preferiblemente como mucho 7.500, y más preferiblemente como mucho 7.000. El GP se puede derivar de la viscosidad intrínseca del éter de celulosa, como se muestra en la técnica.

De acuerdo con la invención, los éteres de celulosa de la invención son no iónicos o iónicos y adecuadamente tienen un sustituyente hidrófobo con la fórmula: 55

en el que A es un grupo alquilenoxi con 2-3 átomos de carbono, x, z, y m son un número 0 o 1, n es un número de 0-7, con la condición de que cuando x y z sean ambos 0, entonces n y m sean ambos 0, y R representa un grupo hidrocarburo de 6 a 22, preferiblemente de 8-18, átomos de carbono. Cuando x es 1, z, n, y m adecuadamente sea 0, y cuando z sea 1, x adecuadamente será 0 y m será 1. Los grupos RCH2CH2 y RCH(OH)CH2 representan el grupo 5 hidrocarburo no sustituido y el grupo hidrocarburo sustituido que contienen 8-24 átomos de carbono mencionados anteriormente.

El grupo hidrocarburo RCH2CH2 puede ser un grupo alifático lineal, tal como n-octilo, n-nonilo, n-decilo, n-dodecilo, n-tetradecilo, n-hexadecilo, n-octadecilo, n-eicosilo, y n-docosilo, compuestos alifáticos insaturados correspondientes, y, grupos alifáticos ramificados que contienen 8-24 átomos de carbono y al menos una cadena metilo 10 o etilo. El grupo hidrocarburo sustituido RCH(OH)CH2 se puede derivar de α-epóxidos con 10-24 átomos de carbono obtenidos por epoxidación de α-compuestos alifáticos insaturados con 10-24 átomos de carbono.

Ejemplo de sustituyentes hidrófobos adecuados son:

15

y

en el que A, R1 y n tienen los significados mencionados en la explicación de la fórmula I anterior.

Además de los sustituyentes hidrófobos, el éter de celulosa de acuerdo con la invención contiene uno o más sustituyentes seleccionados del grupo que consiste en hidroxietilo, hidroxipropilo, metilo, metilo, carboximetilo, y un 20 sustituyente catiónico que tiene un grupo amonio primario, secundario, terciario o cuaternario. Si el éter de celulosa es un éter de celulosa no iónico, el éter de celulosa tiene una MS hidroxietilo de 0,2 a 4,5 preferiblemente de 0,8 a 4,5. Adecuadamente el éter de celulosa no iónico tiene una temperatura del punto de turbidez de 50 a 90°C, preferiblemente de 55 a 80°C. Dicho éter de celulosa no iónico normalmente contiene sustituyentes metilo y/o etilo además del hidroxietilo y de los sustituyentes hidrófobos. Una temperatura del punto de turbidez bien adaptada puede tener una 25 influencia positiva sobre las propiedades reológicas y facilitará la limpieza y el secado del éter de celulosa.

Los éteres de celulosa de la invención también pueden ser aniónicos y tener un grado de sustitución de grupos carboximetilo (GS carboximetilo) promedio de 0,3 a 1,4, preferiblemente de 0,6 a 1,0. El GS carboximetilo se determina usando un espectrómetro RMN de 300 mHz de Bruker como se especifica en F Cheng et al. en I. Applied Pol. Sci., Vol 61, 1831-1838 (1996). Además de los sustituyentes carboximetilo, el éter de celulosa aniónico se puede sustituir con 30 hidroxietilo, hidroxipropilo, metilo y/o etilo. Los éteres de celulosa catiónicos normalmente contienen un sustituyente que contiene un ion amonio, que puede ser primario, secundario, terciario... [Seguir leyendo]

1. Un éter de celulosa soluble en agua asociativo que contiene uno o más sustituyentes seleccionados del grupo que consiste en hidroxietilo, hidroxipropilo, metilo, etilo, carboximetilo, y un sustituyente catiónico que tiene un grupo amonio primario, secundario, terciario o cuaternario , caracterizado porque tiene una viscosidad GP de 1.000 mPa·s a 15.000 mPa·s y una sustitución molecular promedio (MS) de 0.0001 a 0.005 de un sustituyente hidrófobo que 5 contiene un grupo hidrocarburo sustituido o no sustituido de 8-24 átomos de carbono, siendo determinada la viscosidad GP disolviendo el éter de celulosa en un sistema disolvente que consiste en 20 % en peso de di(etilenglicol)-butil éter y 80 % en peso de agua a una temperatura de 20°C y en una concentración de 1 % en peso, midiendo la viscosidad GP usando un reómetro convencional usando un sistema de medición de plato y de 40 mm cóncavo 1° a un esfuerzo cortante de 0,5 Pa y una temperatura de 20°C, y dividiendo la viscosidad obtenida por 2,7. 10

2. Un éter de celulosa de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la sustitución molecular promedio (MS) es de 0,0003 a 0,0028.

3. Un éter de celulosa de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el sustituyente hidrófobo tiene la fórmula:

15

en el que A es un grupo alquilenoxi con 2-3 átomos de carbono, x, z, y m son un número 0 o 1, n es un número de 0-7, con la condición de que cuando x y z sean ambos 0, entonces n y m son ambos 0, y R representa un grupo hidrocarburo de 6-22 átomos de carbono.

4. Un éter de celulosa de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque cuando z es 1, x es 0 y m es 1. 20

5. Un éter de celulosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque es un éter de celulosa no iónico.

6. Un éter de celulosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque tiene una sustitución molecular promedio (MS) de hidroxietilo de 0,8-4,5.

7. Un éter de celulosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque 25 tiene una temperatura del punto de turbidez, que es la temperatura a la cual la solución polimérica a una concentración de 1 % en peso se separa por inspección visual, de 50°C a 90°C.

8. Un éter de celulosa de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque contiene sustituyentes metilo o sustituyentes etilo o una mezcla de éstos.

9. Un éter de celulosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque 30 tiene un grado de sustitución promedio (GS) de grupos carboximetilo de 0,3 a 1,4.

10. El uso del éter de celulosa definido en cualquiera de las reivindicaciones 1-9 como agente espesante y de reología en una composición de pintura decorativa acuosa, una composición de revestimiento de papel acuosa, una composición de carga orgánica acuosa, una mezcla de cemento acuoso, una composición de detergente acuosa o una formulación de cuidado personal acuosa. 35

11. El uso de acuerdo con la reivindicación 10 en el que la composición de pintura contiene una emulsión de alquida o látex.