MÉTODO PARA FORMAR UN POLIOL DE INJERTO Y ARTÍCULO DE POLIURETANO FORMADO A PARTIR DEL POLIOL DE INJERTO.

Método para formar un poliol de injerto, dicho método comprende los pasos de:

a) proporcionar un monómero polimerizable; b) proporcionar un agente de transferencia de cadena que comprende; •1) de tres a nueve átomos de carbono, •2) al menos una parte de tiol, y •3) al menos una parte hidrofílica seleccionada del grupo de una parte de hidroxilo, una parte de amina y una parte de carboxilo c) proporcionar un poliol portador; d) proporcionar un iniciador de radical libre que comprende radicales libres; e) combinar el monómero polimerizable, el agente de transferencia de cadena, el poliol portador y el iniciador de radical libre que comprende los radicales libres; f) reaccionar el monómero polimerizable y los radicales libres para polimerizar el monómero polimerizable y formar el poliol de injerto

Campo de la invención

La presente invención hacer referencia en general a un poliol de injerto, un método para formar el poliol de injerto y un artículo de poliuretano formado a partir del poliol de injerto. Más específicamente, el método incluye 5 proporcionar una agente de transferencia de cadena que incluye menos de cinco átomos de carbono, al menos un átomo no metálico y al menos un parte hidrofílica.

Descripción del arte relacionado

Los polioles de injerto convencionales, los métodos de formación de polioles de injerto y los artículos de poliuretano (10) formados a partir de los polioles de injerto son ya conocidos en el arte. Normalmente, los métodos 10 incluyen la polimerización de monómeros para formar polímeros, en presencia de un poliol portador, un agente de transferencia de cadena y un iniciador del radical libre, y así se forma el poliol de injerto. El poliol portador sirve de base para la formación del poliol de injerto. El agente de transferencia de cadena controla el peso molecular y el tamaño de los polímeros sin cambiar la taza de conversión general de los monómeros polimerizables en polímeros. El iniciador del radical libre se descompone y forma radicales libres los cuales, mediante la propagación, facilitan la polimerización de 15 los monómeros.

Los agentes de transferencia de cadena comunes como los alcoholes y los hidrocarburos de tiol se utilizan más comúnmente en la formación de los polioles de injerto y los artículos de poliuretano (10). Los alcoholes deben utilizarse en grandes cantidades para que sean efectivos y deben reciclarse si se los quiere utilizar de modo económico. Un método para reciclar alcoholes es la extracción al vacío que aumenta un tiempo necesario para la formación del 20 poliol de injerto (es decir, el tiempo de ciclo), en comparación con un tiempo necesario para formar los polioles de injerto cuando se utilizan hidrocarburos de tiol que no necesitan reciclaje. Cuando se forman los artículos de poliuretano (10) a partir de los polioles de injerto en fórmulas de espuma de alto contenido de solventes y de agua, los hidrocarburos de tiol facilitan la formación de superficies rugosas y desparejas (12) y también facilitan la separación/degradación de las superficies (12) de los artículos de poliuretano (10) como se muestra en las Figuras 1 y 2. Específicamente, los 25 hidrocarburos de tiol incluyen largas cadenas de carbono lo que hace que los hidrocarburos de tiol sean hidrófobos. Mientras que los expertos en el arte no comprenden un mecanismo exacto de separación/degradación, se cree que los hidrocarburos de tiol hidrófobos, incorporados al poliol de injerto, hacen que el poliol de injerto sea incompatible con cualquier tipo de agua allí presente y por lo tanto crean una inestabilidad que facilita la separación/degradación de las superficies (12). Por el contrario, los alcoholes, a pesar de ser hidrófilos, son extremadamente costosos si no se los 30 recicla y comparados con los hidrocarburos de tiol su utilización es menos preferente en procesos comerciales ya que su utilización aumenta los costos de producción y los tiempos de ciclo. Además, la utilización de hidrocarburos de tiol puede aumentar el aroma de los polioles de injerto y los artículos de poliuretano (10) fabricados a partir de los polioles de injerto, como se revela en la patente U.S. Pat. No. 4652589.

La patente estadounidense Nº 4661531 de Davis et al. muestra la preparación de polioles de injerto utilizando 35 2-mercaptoetanol como agente de transferencia de cadena.

Aparte de los alcoholes y los hidrocarburos de tiol también se conocen en el arte otros agentes de transferencia de cadena y han sido utilizados en la polimerización de monómeros. La patente estadounidense Nº 5354800 de Suzuki et al. revela un método que utiliza un agente de transferencia de cadena hidrófilo (por ejemplo, 3-mercapto-1,2-propanodiol o 2-mercaptoetanol) y un agente de transferencia en cadena hidrófobo, para polimerizar 40 monómeros para formar una dispersión de polímero en agua (es decir, un látex). Sin embargo, para la formación de un poliol de injerto no se utilizan ni agentes de transferencia de cadena hidrófilo ni hidrófobos. De hecho, el método de la patente '800 apunta específicamente a dispersiones acuosas y no a dispersiones de polieterol. Debido a que los polioles de injerto no se forman en dispersiones acuosas, el método de la patente '800 no puede aplicarse para la formación de los polioles de injerto, de artículos de poliuretano (10) formados a partir de los polioles de injerto, ni para 45 reducir la separación y degradación de las superficies (12) de los artículos de poliuretano (10).

La patente estadounidense Nº 5986011 de Ellis et al. también revela un método que utiliza otros agentes de transferencia de cadena distintos de los alcoholes e hidrocarburos de tiol. El método de la patente '011, al igual que el método de la patente '800, utiliza un agente de transferencia de cadena hidrófilo (3-mercapto-1,2-propanodiol o 2-mercaptoetanol) y un agente de transferencia en cadena hidrófobo en la polimerización de los monómeros. También al 50 igual que en la patente '800, ni el agente de transferencia de cadena hidrófobo ni el hidrófilo de la patente '011 se utilizan en la formación de polioles de injerto. En cambio, los agentes de transferencia de cadena de la patente '011 se utilizan para la polimerización de monómeros en reactores discontinuos secuenciales para utilizarlos para la producción de adhesivos de acrilato sensibles a la presión. Como tal, este método tampoco puede aplicarse directamente a la

formación de polioles de injerto, de artículos de poliuretano (10) formados a partir de los polioles de injerto, ni para reducir la separación y degradación de las superficies (12) de los artículos de poliuretano (10).

Además de los agentes de transferencia de cadena, los iniciadores de radicales libres también se utilizan en la polimerización de monómeros, pero funcionan de una manera distinta a la de los agentes de transferencia de cadena como se describió al principio. La patente estadounidense Nº 3960824 de Hicks revela un método que utiliza una 5 variedad de compuestos de azufre (por ejemplo, mercaptanos) que funcionan como iniciadores de radicales libres y no como agentes de transferencia de cadena en la polimerización de monómeros. Los compuestos de azufre de la patente '824, que actúan como iniciadores de radicales libres, radicalizan el oxígeno en el aire para iniciar la polimerización de los monómeros, pero no sirven para controlar el peso molecular ni el tamaño de los polímeros ni tampoco funcionan como agentes de transferencia de cadena. Como tal, este método según se presenta, no muestra la formación de 10 polioles de injerto utilizando agentes de transferencia de cadena, artículos de poliuretano (10) formados a partir de esos polioles de injerto, ni la reducción de la separación y degradación de las superficies (12) de los artículos de poliuretano (10).

Por lo tanto, todavía existe una oportunidad de formar un poliol de injerto con un tiempo de ciclo minimizado mientras se utiliza un agente de transferencia de cadena que no requiere de eliminación ni reciclaje costosos. Existe 15 aún también una oportunidad de formar un artículo de poliuretano a partir del poliol de injerto que posee una superficie que no tiende a separarse ni degradarse. Adicionalmente, sigue existiendo una oportunidad de utilizar un agente de transferencia de cadena de poco peso molecular que no imparta mal olor al poliol de injerto y que tenga el potencial de reaccionar en una red de poliuretano de un artículo de poliuretano, reduciendo potencialmente, de este modo, las emisiones del artículo de poliuretano. 20

Resumen de la invención y ventajas

La presente invención ofrece un poliol de injerto y un método para formar el poliol de injerto. El método incluye los pasos de proporcionar un monómero polimerizable y proporcionar un agente de transferencia de cadena que incluye de tres a nueve átomos de carbono. El agente de transferencia de cadena también incluye al menos una parte de tiol, y al menos una parte hidrofílica seleccionada del grupo de una parte de hidroxilo, una parte de amina y una parte de 25 carboxilo. El método también incluye los pasos de proporcionar un poliol portador y proporcionar un iniciador de radical libre que incluye radicales libres. El método también incluye el paso de combinar el monómero polimerizable, el agente de transferencia de cadena, el poliol portador y el iniciador de radical libre que incluye los radicales libres. El... [Seguir leyendo]

1. Método para formar un poliol de injerto, dicho método comprende los pasos de:

a) proporcionar un monómero polimerizable;

b) proporcionar un agente de transferencia de cadena que comprende;

1) de tres a nueve átomos de carbono, 5

2) al menos una parte de tiol, y

3) al menos una parte hidrofílica seleccionada del grupo de una parte de hidroxilo, una parte de amina y una parte de carboxilo

c) proporcionar un poliol portador;

d) proporcionar un iniciador de radical libre que comprende radicales libres; 10

e) combinar el monómero polimerizable, el agente de transferencia de cadena, el poliol portador y el iniciador de radical libre que comprende los radicales libres;

f) reaccionar el monómero polimerizable y los radicales libres para polimerizar el monómero polimerizable y formar el poliol de injerto.

2. Método según la reivindicación 1 en donde el agente de transferencia de cadena se selecciona del grupo de los 15 ácidos mercaptocarboxílicos, hidroximercaptanos, aminomercaptanos, sulfuros de carbonilo, anhídridos de ácido sulfúrico, sales de los mismos y combinaciones de los mismos.

3. Método según la reivindicación 2 en donde el agente de transferencia de cadena es 3-mercapto-1,2-propanodiol.

4. Método según la reivindicación 1 en donde el monómero polimerizable se selecciona del grupo de estirenos, esteres de los ácidos acrílicos y metacrílicos, nitrilos y aminas etílicamente insaturados y sus combinaciones. 20

5. Método según la reivindicación 1 en donde el poliol portador se selecciona del grupo de los polioles poliéter, polioles poliéster, polioles policarbonato y las combinaciones de éstos.

6. Método según la reivindicación 1 en donde el iniciador de radical libre tiene funcionalidad azo.

7. Método según la reivindicación 1 en donde el poliol portador se proporciona en una cantidad de 20 a 70 partes por peso por 100 partes por peso del poliol de injerto, el monómero polimerizable se proporciona en una cantidad de 30 25 a 65 partes por peso por 100 partes por peso del poliol de injerto y el iniciador de radical libre se proporciona en una cantidad de 0,2 a 1 parte por peso por 100 partes por peso del monómero polimerizable.

8. Método según la reivindicación 1 en donde el agente de transferencia de cadena se proporciona en una cantidad de 0,4 a 2 partes por peso por 100 partes por peso del monómero polimerizable.

9. Método según la reivindicación 1 en donde el paso de combinar el monómero polimerizable, el agente de 30 transferencia de cadena, el poliol portador y el iniciador de radical libre se define como combinarlos a una temperatura de 115ºC a 150ºC.

10. Método según la reivindicación 1 en donde el paso de combinar también se define como combinar el poliol portador y el iniciador de radical libre antes de combinar el monómero polimerizable, el agente de transferencia de cadena, el poliol portador y el iniciador de radical libre. 35

11. Método según la reivindicación 1 en donde el paso de combinar también se define como combinar el monómero polimerizable y el agente de transferencia de cadena antes de combinar el monómero polimerizable, el agente de transferencia de cadena, el poliol portador y el iniciador de radical libre.

12. Método según la reivindicación 1 que además comprende el paso de proporcionar un poliol macrómero diferente del poliol portador. 40

13. Método según la reivindicación 1 que además comprende el paso de proporcionar un poliol germen diferente del poliol portador.

14. Método según la reivindicación 1 que además comprende el paso de separar el monómero polimerizable del poliol de injerto.

15. Método según la reivindicación 1 en donde el agente de transferencia de cadena es 3-mercapto-1,2-45 propanodiol, el monómero polimerizable comprende estireno y acrilonitrilo, el poliol portador comprende un poliol polieter y el iniciador de radical libre tiene funcionalidad azo.

16. Método según la reivindicación 15 en donde el método también comprende los pasos de proporcionar un poliol macrómero y un poliol germen, en donde el poliol macrómero es diferente del poliol portador y el poliol germen, y el poliol germen es diferente del poliol macrómero y el poliol portador.

17. Un artículo de poliuretano que comprende el producto de reacción de un componente isocianato y el poliol de injerto formado a partir del método que comprende los pasos de: 5

a) proporcionar un monómero polimerizable;

b) proporcionar un agente de transferencia de cadena que comprende;

1) de tres a nueve átomos de carbono,

2) al menos una parte de tiol, y

3) al menos una parte hidrofílica seleccionada del grupo de una parte de hidroxilo, una parte de amina y una 10 parte de carboxilo;

c) proporcionar un poliol portador;

d) proporcionar un iniciador de radical libre que comprende radicales libres;

e) combinar el monómero polimerizable, el agente de transferencia de cadena, el poliol portador y el iniciador de radical libre que comprende los radicales libres; 15

f) reaccionar dicho monómero polimerizable y dichos radicales libres para polimerizar el monómero polimerizable y formar el poliol de injerto.

18. Un artículo de poliuretano según la reivindicación 17 en donde dicho monómero polimerizable se proporciona en una cantidad de 30 a 65 partes por peso por 100 partes por peso de dicho poliol de injerto, dicho agente de transferencia de cadena se proporciona en una cantidad de 0,4 a 2 partes por peso por 100 partes por peso de dicho 20 monómero polimerizable, dicho poliol portador se proporciona en una cantidad de 20 a 70 partes por peso por 100 partes por peso de dicho poliol de injerto, y dicho iniciador de radical libre se proporciona en una cantidad de 0,2 a 1 parte por peso por 100 partes por peso del monómero polimerizable.

19. Un artículo de poliuretano según la reivindicación 17 en donde dicho artículo de poliuretano comprende un espuma. 25

20. Un artículo de poliuretano según la reivindicación 17 en donde el paso de reaccionar dicho componente isocianato y dicho poliol de injerto se define también como reaccionar dicho componente isocianato y dicho poliol de injerto en un índice de isocianato de 95 a130.

21. Un poliol de injerto formado a partir de un método que comprende los pasos de:

a) proporcionar un monómero polimerizable; 30

b) proporcionar un agente de transferencia de cadena que comprende;

1) de tres a nueve átomos de carbono,

2) al menos una parte de tiol, y

3) al menos una parte hidrofílica seleccionada del grupo de una parte de hidroxilo, una parte de amina y una parte de carboxilo; 35

c) proporcionar un poliol portador;

d) proporcionar un iniciador de radical libre que comprende radicales libres;

e) combinar dicho monómero polimerizable, dicho agente de transferencia de cadena, dicho poliol portador y dicho iniciador de radical libre que comprende los radicales libres; y

f) reaccionar dicho monómero polimerizable y dichos radicales libres para polimerizar el monómero polimerizable y 40 formar dicho poliol de injerto.

22. Un poliol de injerto según la reivindicación 21 en donde dicho agente de transferencia de cadena es 3-mercapto-1,2-propanodiol, dicho monómero polimerizable comprende estireno y acrilonitrilo, dicho poliol portador comprende un poliol polieter y dicho iniciador de radical libre comprende una diimida.