Partículas de polímero de poliéster vesiculadas caracterizadas porque incluyen sólidos particulados y tienen asociados con las superficies de las mismas,

grupos químicos alifáticos de cadena larga y/o estéricamente impedidos, grupos químicos de cadena ramificada, que son hidrófobos por su naturaleza y que son derivados de metacrilato de glicidilo; octadeceno; metacrilato de laurilo; ciclohexeno; aceite de ricino acrilatado; ácido ricinoleico acrilatado; ácido ricinoleico metacrilatado; acrilato de hidroxietilo; aceite de semilla de soja; ácidos grasos insaturados, por ejemplo ácido oleico, ácido graso de sebo; alcoholes grasos insaturados, por ejemplo alcohol oleico, pentadeca-12-eno-1-ol; oleamida; triglicéridos, por ejemplo aceite de tall, aceite de ting; uretanos insaturados etilénicos; uretanos insaturados acrílicos; alquidos de aceite cortos de tipo secado al aire; ésteres arílicos y alquílicos del anhídrido maleico, solos o en combinación

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere a partículas vesiculadas de polímero y un método para producir las mismas, con relevancia particular a su uso en composiciones de recubrimiento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La morfología de las partículas de poliéster multivesiculadas entrecruzadas descritas en la técnica anterior consiste en partículas huecas fundamentalmente esféricas con múltiples huecos de aire en el estado seco. Estas partículas reabsorben el agua en pinturas y recubrimientos, son difíciles de fabricar y su control de tamaño de partícula está limitado a variables del proceso tales como la temperatura, velocidad de agitación y duración del proceso.

El documento de patente internacional WO 81/01711 de la técnica anterior se refiere a la producción de cuentas vesiculadas. En este procedimiento, se forma una primera emulsión (EMI) en la que una fase acuosa que tiene un pigmento disperso en ella se emulsiona en una mezcla de un poliéster insaturado y un monómero copolimerizable como una solución del poliéster en el monómero. Esta es una emulsión de agua en aceite. EMI es después emulsionada a alta cizalla en fase acuosa para formar una emulsión de agua en aceite en agua en donde la fase de aceite está como glóbulos de poliéster/monómero cada uno conteniendo un número de vesículas de la fase acuosa inicial. Se añade un iniciador de la polimerización para iniciar el entrecruzamiento del poliéster en condiciones de curado para formar las cuentas vesiculadas deseadas.

El documento de patente de los Estados Unidos US 5.972.809 se refiere a unas composiciones de recubrimiento en agua. El documento describe una composición que incluye una resina que forma una película polimérica. Esta incluye una dispersión de micropartículas poliméricas preparadas para formar, en medio acuoso, una mezcla de (a) un componente de poliéster sustancialmente hidrófobo, insaturado, y (b) un componente monómero etilénicamente insaturado. La polimerización/entrecruzamiento del poliéster con monómeros insaturados ocurre en la presencia de estireno.

Es un objeto de esta invención proporcionar partículas de poliéster entrecruzadas cuya morfología es mayoritariamente esférica con múltiples huecos de aire que dificultan la reentrada y reabsorción del agua cuando las partículas entrecruzadas están secas.

Es además un objeto de la invención proporcionar un procedimiento de conversión de la composición de los materiales brutos que permita el control del tamaño de la partícula entrecruzada y el control de la distribución a través de las variables del procedimiento tales como temperatura, velocidad de agitación y duración

ºº del proceso así como a través de la concentración del comonómero modificante en la composición del material bruto y la optimización de la etapa del procedimiento para añadir este comonómero a dicha composición.

Es además un objeto de esta invención proporcionar una partícula de polímero vesiculada que pueda usarse en formulaciones de pinturas y recubrimientos para la

ººº substitución beneficiosa de los pigmentos de dióxido de titanio, extendedores caros, polímeros de emulsión, modificadores de tiempo abierto tales como glicoles y humectantes con logros simultáneos de opacidad mejorada, blancura, resistencia al raspado, resistencia al agua y efectos de acabado falso especial. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

ººº Según la invención, se proporcionan partículas vesiculadas de polímero de poliéster tal como se define en las reivindicaciones anexadas

En esta descripción, el término asociado puede referirse a grupos incluidos en las partículas de polímero o aplicados a la superficie o partes de la superficie de las mismas.

ººº Según un segundo aspecto de la invención, se proporciona una composición de materia prima para la fabricación de partículas de poliéster vesiculadas de la invención. Esto incluye un ácido carboxílico funcional, una resina de poliéster polimerizable de radical libre, un monómero diluyente correactivo en que se dispersa la resina de poliéster y un comonómero modificante, el comonómero modificante está

ººº seleccionado de uno o más de: metacrilato de glicidilo; octadeceno; metacrilato de laurilo; dimetacrilato de etilenglicol (EGDMA); ciclohexeno; aceite de ricino acrilatado; ácido ricinoleico acrilatado; ácido ricinoleico metaacrilatado; acrilato de hidroxietilo; aceite de semilla de soja; ácidos grasos insaturados, por ejemplo, ácido oleico, ácidos grasos de sebo; alcoholes grasos insaturados, por ejemplo, alcohol oleico, pentadeca

ººº 12-eno-1-ol.; oleamida; triglicéridos, como el aceite de tall, aceite de ting; uretanos etilénicos insaturados; uretanos insaturados acrílicos; alquídicos de aceite cortos de tipo de secado al aire; ésteres de arilo y alquilo de anhídrido maleico, solos o en combinación.

El comonómero modificante puede incluir entre 3 y 20% en masa del

ººº monómero diluyente añadido o reactivo y preferiblemente comprende entre el 5 y el

9% en masa del monómero diluyente agregado. Esto excluye el monómero diluyente presente en la resina de poliéster. Los comonómeros diluyentes adecuados comprenden monómeros funcionales etilénicos, acrílicos y metacrílicos por ejemplo estireno, acrilato de butilo, metacrilato

ºº de metilo y preferiblemente estireno.

En una forma, la composición de resina poliéster comprende: Propilenglicol 30,35% Anhidrido ftálico 12,96% Anhidrido maleico 25,75%

ººº Estireno 30,75% Inhibidor (solución al 10%) 0,18% TOTAL 100,00

De acuerdo con un tercer aspecto de la invención, un método de fabricación de las partículas vesiculadas incluye la etapas de

ººº -predispersar las partículas de pigmento en un poliéster; -disolver el poliéster del pigmento predisperso en un monómero adecuado en la presencia de una base soluble en agua;

- formar una emulsión estable de gotitas de solución del poliéster de pigmento predisperso y el monómero (fase de aceite) en el agua;

ººº -agregar un monómero hidrófobo

y polimerizar el poliéster y el monómero copolimerizable produciendo por tanto gránulos de partículas vesiculadas entrecruzada opacas como una dispersión en agua, las partículas incluyen grupos hidrófobos asociados con sus superficies.

En una forma, la base puede comprender una poliamina, por ejemplo

ººº dietilentriamina.

Pueden fabricarse partículas de diferentes tamaños utilizando diferentes mezcladores con diferentes intensidades de mezclado cuando se emulsiona el poliéster en agua. En una forma de la invención, puede utilizarse equipo debidamente diseñado de control de presión, temperatura y tiempo de residencia, por ejemplo los

ººº homogeneizadores. El control químico del tamaño de partícula y distribución del tamaño de partícula también se realiza mediante la introducción de comonómeros de cadena larga alifáticos o estéricamente impedidos, ramificados, o encadenados.

Como la mayoría de estos monómeros o macromonómeros cuando se incorporan a partículas de polímero vesiculadas engordan el tamaño medio de la

ººº partícula, se encontró preferible añadirlos en una etapa posterior durante la emulsión

de la fase orgánica en la fase acuosa. Esto minimizó su efecto sobre el tamaño de las partículas. Las versiones de tamaño de partícula más gruesas pueden, sin embargo, usarse para impartir efectos especiales en la pintura, por ejemplo, textura.

Las partículas de polímero vesiculadas modificadas cuando se incorporaron a

ºº los sistemas de pintura tuvieron el efecto de mejorar la resistencia al agua, la resistencia a la abrasión, la blancura y la opacidad.

EJEMPLOS

En los ejemplos siguientes se pretende ilustrar la invención, pero no se presentan como limitaciones al alcance de la invención.

ººº Ejemplo 1 Las partículas de polímero vesiculadas siguientes se sintetizaron según la técnica anterior

Procedimiento

1. El dióxido de titanio se dispersa en el poliéster a alta velocidad en una mezcla...

1. Partículas de polímero de poliéster vesiculadas caracterizadas porque incluyen sólidos particulados y tienen asociados con las superficies de las mismas, grupos químicos alifáticos de cadena larga y/o estéricamente impedidos, grupos

ºº químicos de cadena ramificada, que son hidrófobos por su naturaleza y que son derivados de metacrilato de glicidilo; octadeceno; metacrilato de laurilo; ciclohexeno; aceite de ricino acrilatado; ácido ricinoleico acrilatado; ácido ricinoleico metacrilatado; acrilato de hidroxietilo; aceite de semilla de soja; ácidos grasos insaturados, por ejemplo ácido oleico, ácido graso de sebo; alcoholes grasos insaturados, por ejemplo

ººº alcohol oleico, pentadeca-12-eno-1-ol; oleamida; triglicéridos, por ejemplo aceite de tall, aceite de ting; uretanos insaturados etilénicos; uretanos insaturados acrílicos; alquidos de aceite cortos de tipo secado al aire; ésteres arílicos y alquílicos del anhídrido maleico, solos o en combinación.

2. Una composición de materia prima para la fabricación de partículas

ººº vesiculadas según la reivindicación 1, caracterizada porque incluye un ácido carboxílico funcional, una resina de poliéster polimerizable por radicales libres, un monómero diluyente correactivo dentro del cual la resina de poliéster está dispersa y un comonómero de modificación, el comonómero de modificación funciona para impartir propiedades hidrófobas a la superficie de las partículas del polímero en uso, el

ººº comonómero de modificación está seleccionado de uno o más del grupo de metacrilato de glicidilo; octadeceno; metacrilato de laurilo; ciclohexeno; aceite de ricino acrilatado; ácido ricinoleico acrilatado; ácido ricinoleico metacrilatado; acrilato de hidroxietilo; aceite de semilla de soja; ácidos grasos insaturados, por ejemplo ácido oleico, ácido graso de sebo; alcoholes grasos insaturados, por ejemplo alcohol oleico,

ººº pentadeca-12-eno-1-ol; oleamida; triglicéridos, por ejemplo aceite de tall, aceite de ting; uretanos insaturados etilénicos; uretanos insaturados acrílicos; alquidos de aceite cortos del tipo para secar al aire; ésteres de alquilo y arilo del anhídrido maleico.

3. Partículas vesiculadas de polímero según la reivindicación 1, fabricadas con una composición de materias primas según la reivindicación 2 caracterizadas

ººº porque el comonómero de modificación comprende de 3 a 20% en masa del monómero diluyente reactivo.

4. Partículas vesiculadas de polímero según la reivindicación 3, caracterizadas porque el comonómero de modificación comprende de 5 a 9% en masa del monómero diluyente reactivo.

ººº 5. Partículas vesiculadas de polímero según las reivindicaciones 3 o 4,

caracterizadas porque el monómero diluyente comprende monómeros funcionales etilénicos, acrílicos y metacrílicos, solos o en combinación.

6. Partículas vesiculadas de polímero según la reivindicación 5, caracterizadas porque los comonómeros diluyentes comprenden estireno, acrilato de

ºº butilo y metacrilato de metilo, solos o en combinación.

7. Partículas vesiculadas de polímero según las reivindicaciones 3 a 6, caracterizadas porque la composición de resina de poliéster comprende por % de masa, propilenglicol 30,35%, anhídrido ftálico 12,96%, anhídrido maleico 25,75%, estireno 30,75%, inhibidor (solución al 10%) 0,18%.

ººº 8. Un método de fabricación de partículas vesiculadas según una

cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, caracterizado porque incluye las etapas de: -predispersar partículas de pigmento en un poliéster; -disolver el poliéster de pigmento predispersado en una mezcla adecuada del monómero diluyente y comonómero hidrófobo en presencia de una base

ººº soluble en agua; -formar una emulsión estable de gotitas de solución del poliéster de pigmento predispersado y el monómero (fase aceitosa) en agua;

- y polimerizar el poliéster y el monómero copolimerizable, con lo se producen gránulos de partículas vesiculadas entrecruzadas opacas como una

ººº dispersión en agua, las partículas incluyen grupos hidrófobos asociados con sus superficies.

9. Un método de fabricación de partículas vesiculadas según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, caracterizado porque en él se incluyen las etapas de:

ººº -predispersar partículas de pigmento en un poliéster; -disolver el poliéster con el pigmento predisperso en un monómero adecuado en presencia de una base soluble en agua; -formar una emulsión estable de gotitas de solución del poliéster con el pigmento predisperso y el monómero (fase aceitosa) en agua;

ººº -agregar un monómero hidrófobo y polimerizar el poliéster y monómero copolimerizable produciendo así gránulos de partículas vesiculadas entrecruzadas opacas como una dispersión en agua, las partículas incluyen grupos hidrófobos asociados con sus superficies.

ººº 10. Un método de fabricación de partículas vesiculadas según la

reivindicación 8 o 9, caracterizado porque la base comprende una poliamida, por ejemplo dietilentriamina.