UTILIZACIÓN DE COMPUESTOS DE POLIOXIPROPILEN/POLIOXIETILEN TERPENOS PARA LA POLIMERIZACIÓN EN EMULSIÓN.

Látex que comprende al menos un compuesto de Fórmula (I): Z-Y-[CH(R 3 )-CH(R 4 )-O]n-[CH2CH2-O]m-R 5 en la que Z representa un grupo que tiene la siguiente fórmula:

donde: r es 1 a 6; R 3 y R 4 , que pueden ser idénticos o diferentes, representan hidrógeno o un grupo hidrocarburo C1-C22, saturado o insaturado, lineal, ramificado o cíclico, siempre que al menos uno de los grupos R 3 o R 4 no sea hidrógeno; R 5 es hidrógeno, -SO3M, -PO3(M)2, -(CH2)r-COOM o -(CH2)z-SO3M; Y representa -CH2-C(R 1 )(R 2 )-O- u -O-CH(R' 1 )-CH(R' 2 )-O-, donde R 1 , R 2 , R' 1 y R' 2 , que pueden ser idénticos o diferentes, representan hidrógeno o un grupo hidrocarburo C1-C22, saturado o insaturado, lineal, ramificado o cíclico; z es 1 a 6; M representa hidrógeno, un metal alcalino o una función amonio N(R)4 + , donde R, que puede ser o no ser idéntico, representa hidrógeno o un grupo hidrocarburo C1-C22, saturado o insaturado, lineal, ramificado o cíclico, que puede estar hidroxilado; n es un número entero o fraccionario del 0 al 20, ambos inclusive; y m es un número entero o fraccionario del 2 al 80, ambos inclusive

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2005/043539.

Solicitante: RHODIA, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: CN 7500 8 CEDAR BROOK DRIVE CRANBURY, NJ 08512 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: JOYE, JEAN-LUC, ADAM, HERVE, YANG,Hui,Shirley, KIPLINGER,Jon,D, TILLOTSON,Robert,J.

Fecha de Publicación: 5 de Septiembre de 2011.

Fecha Solicitud PCT: 2 de Diciembre de 2005.

Clasificación PCT:

B01F17/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL. › B01F MEZCLA, p. ej. DISOLUCION, EMULSION, DISPERSION (mezcla de pinturas B44D 3/06). › Utilización de sustancias como agentes emulsionantes, humidificantes, dispersantes o generadores de espuma (agentes de flotación B03D 1/001; para aplicaciones particulares, ver las clases apropiadas, p. ej. como detergentes C11D).
B01F3/04 B01F […] › B01F 3/00 Mezcla, p. ej. dispersión, emulsión, según las fases que vayan a mezclarse. › de gases o de vapores con líquidos (mezclando bebidas no alcohólicas con gases A23L 2/54).
C08F18/00 QUIMICA; METALURGIA. › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08F COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES QUE IMPLICAN UNICAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (producción de mezclas de hidrocarburos líquidos a partir de hidrocarburos de número reducido de átomos de carbono, p. ej. por oligomerización, C10G 50/00; Procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la síntesis de un compuesto químico dado o de una composición dada, o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P; polimerización por injerto de monómeros, que contienen uniones insaturadas carbono-carbono, sobre fibras, hilos, hilados, tejidos o artículos fibrosos hechos de estas materias D06M 14/00). › Homopolímeros o copolímeros de compuestos que tienen uno o más radicales alifáticos insaturados, teniendo cada uno solamente un enlace doble carbono-carbono, y estando al menos uno terminado por un radical aciloxi de un ácido carboxílico saturado, de ácido carbónico o de un ácido halofórmico.
C11D9/44 C […] › C11 ACEITES, GRASAS, MATERIAS GRASAS O CERAS ANIMALES O VEGETALES; SUS ACIDOS GRASOS; DETERGENTES; VELAS. › C11D COMPOSICIONES DETERGENTES; UTILIZACION DE UNA SOLA SUSTANCIA COMO DETERGENTE; JABON O SU FABRICACION; JABONES DE RESINA; RECUPERACION DE LA GLICERINA. › C11D 9/00 Composiciones de detergentes basadas esencialmente en jabón (composiciones que contienen jabón de resina C11D 15/04). › Perfumes; Materiales colorantes; Agentes de blanqueo.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.

PDF original: ES-2364489_T3.pdf

Fragmento de la descripción:

Campo de la Invención

La presente invención se refiere a la polimerización en emulsión utilizando agentes tensioactivos basados en terpeno como emulsionantes. Los agentes tensioactivos basados en terpeno comprenden unidades oxipropileno y oxietileno. La invención también se refiere a la polimerización en emulsión utilizando sales sulfato y fosfato de los agentes tensioactivos basados en terpeno como emulsionantes. Además, la presente invención se refiere a métodos para utilizar dichas emulsiones formadas a partir de agentes tensioactivos basados en terpeno.

Antecedentes de la Invención

Los polímeros, tanto sintéticos como naturales, han sido empleados en soluciones acuosas como agentes espesantes y floculantes. Han encontrado su utilización comercial en muy diversas utilizaciones finales, tales como el tratamiento de aguas residuales, purificación de agua, fabricación de papel, recuperación de petróleo, estabilizadores de lodos de perforación de pozos petroleros y látex. El látex es una dispersión polimérica basada en agua ampliamente utilizada en aplicaciones industriales.

La polimerización es una tecnología preferente utilizada para elaborar polímeros en emulsión y látex poliméricos. La utilización del látex, obtenido por polimerización en emulsión, en la producción de pinturas o revestimientos para sustratos es bien conocida en la técnica. Sin embargo, tales pinturas o revestimientos se ven afectados negativamente por la presencia de los necesarios emulsionantes del proceso de polimerización en emulsión. A menudo, los emulsionantes provocan la formación de espuma en la pintura o el revestimiento. Sería conveniente obtener un emulsionante que tuviera pocos efectos de formación de espuma así como propiedades mejoradas de estabilidad.

Además, en la polimerización del látex, se necesitan agentes tensioactivos para proporcionar una pre-emulsión de monómeros estable, estabilidad durante la polimerización y estabilidad global al látex final. Sin embargo, los agentes tensioactivos tradicionales para la polimerización de los látex y las emulsiones tienen tendencia a formar espuma cuando se agitan y ocasionan otras dificultades durante el proceso de polimerización y en las formulaciones finales que contienen látex. Para superarlo, habitualmente se requiere un antiespumante. Desafortunadamente, la adición de un antiespumante presenta múltiples inconvenientes, incluyendo el demojado del revestimiento así como el incremento del coste de la materia prima. Resultaría conveniente obtener un agente tensioactivo de polimerización con pocos efectos de formación de espuma y propiedades de estabilidad mejoradas.

Sumario de la Invención

La presente invención proporciona procesos para producir polímeros en emulsión de agentes tensioactivos basados en polioxipropilen y polioxietilen terpeno y los productos poliméricos en emulsión resultantes. Los agentes tensioactivos basados en polioxipropilen y polioxietilen terpeno producen polímeros en emulsión con propiedades muy mejoradas en comparación con los polímeros en emulsión producidos a partir de los agentes tensioactivos convencionales.

En particular, la invención se refiere a la utilización de agentes tensioactivos basados en polioxipropilen y polioxietilen terpeno para la síntesis de látex. Más particularmente, la invención se refiere a la utilización de agentes tensioactivos alcoxilato y sus sales sulfato y fosfato útiles en la emulsión y la síntesis del látex. De forma aún más particular, la invención se refiere a la utilización de alcoxilatos de 6,6-dimetilbiciclo[3,1,1]hept-2-eno-2-etanol y sus sales sulfato y fosfato como emulsionantes útiles en la emulsión y polimerización del látex.

Además, los agentes tensioactivos basados en polioxipropilen y polioxietilen terpeno pueden ser no iónicos o aniónicos.

Descripción Detallada de la Invención y Realizaciones Preferentes

La presente invención se refiere a la utilización, en la polimerización en emulsión, de un agente tensioactivo basado en terpeno. El agente tensioactivo basado en terpeno de acuerdo con la invención comprende al menos un compuesto que tiene la siguiente fórmula:

Z-Y-[CH(R3)-CH(R4)-O]n-[CH2CH2-O]m-R5

en la que Z representa un grupo biciclo[a,b,c]heptenilo o biciclo[a,b,c]heptilo, y a+b+c = 5 y a = 2, 3 ó 4; b = 2 ó 1; y c = 0 ó 1. R3 y R4, idénticos o diferentes, representan hidrógeno o un grupo hidrocarburo C1-C22, saturado o insaturado, lineal, ramificado o cíclico, siempre que al menos uno de los grupos R3 o R4 no sea hidrógeno; y R5 representa hidrógeno o un grupo seleccionado de entre los siguientes:

- SO3M -PO3(M)2

- (CH2)r-COOM

- (CH2)z-SO3M

en cuya fórmula, M representa hidrógeno, un metal alcalino o una función amonio N(R)4+, donde R, que puede ser o no idéntico, representa hidrógeno o un grupo hidrocarburo C1-C22, saturado o insaturado, lineal, ramificado o cíclico, que puede estar hidroxilado; r se sitúa en el rango de 1 a 6; z se encuentra en el rango de 1 a 6; n es un número entero o un número fraccionario en el rango de 0-20, ambos inclusive; m es un número entero o un número fraccionario en el rango de 2-80, ambos inclusive.

El grupo Z está sustituido opcionalmente con al menos un grupo alquilo(C1-C6) y puede comprender un 10 esqueleto seleccionado de entre aquellos indicados a continuación o los esqueletos correspondientes menos el doble enlace:

**(Ver fórmula)**

Y representa -CH2-C(R1)(R2)-O- u -O-CH(R'1)-CH(R'2)-O-, donde

R1, R2, R'1 y R'2, que pueden ser idénticos o diferentes, representan hidrógeno o un grupo hidrocarburo C1-C22, saturado

o insaturado, lineal, ramificado o cíclico, preferentemente C1-C6.

En una realización preferente de la invención, un agente tensioactivo basado en terpeno adecuado comprende la utilización de agentes tensioactivos derivados de Nopol. En consecuencia, la invención prevé además la nueva utilización de agentes tensioactivos derivados de Nopol para elaborar polímeros en emulsión o látex poliméricos. En un aspecto, la presente invención se refiere a un método para elaborar agentes tensioactivos de alcoxilato de Nopol de 6,6dimetilbiciclo[3,1,1]hept-2-eno-2-etanol. Los agentes tensioactivos de alcoxilato pueden ser no iónicos o aniónicos. Los agentes tensioactivos de alcoxilato aniónicos son preferentemente sulfatos o fosfatos de alcoxilato de 6,6dimetilbiciclo[3,1,1]hept-2-eno-2-etanol. Se describen en la Solicitud de Patente de Estados Unidos Nº 10/820.929 compuestos alcoxilato adecuados.

Los agentes tensioactivos alcoxilados preferentes tienen la fórmula general:

**(Ver fórmula)**

donde R es hidrógeno, CH3, o C2H5; n es de 0 a 20, ambos inclusive; m es de 2 a 80, ambos inclusive; y X representa un átomo de hidrógeno, un grupo fosfato, sulfato, sulfonato o carboxilato. La parte calificada por el número entero “n” corresponde a unidades oxipropileno. El oxipropileno puede sustituirse también por oxibutileno o alcoxilatos similares. La parte calificada por el número entero “m” corresponde a unidades oxietileno. Las unidades oxipropileno y oxietileno pueden ser de distribución en bloque o entremezcladas al azar o de distribución de disminución gradual a lo largo de la cadena ("tapered"). Los compuestos de la fórmula pueden ser descritos también como alcoxilatos de 6,6dimetilbiciclo[3,1,1]hept-2-eno-2-etanol.

Los agentes tensioactivos alcoxilados aniónicos preferentes tienen la fórmula general mencionada anteriormente donde X representa un grupo sulfato o fosfato, y los agentes tensioactivos alcoxilados no iónicos preferentes tienen la fórmula general mencionada anteriormente representando X un grupo hidrógeno.

Los agentes tensioactivos basados en terpeno descritos anteriormente se utilizan en polímeros en emulsión de látex o como emulsionantes/agentes tensioactivos en la polimerización en emulsión. El látex, las dispersiones acuosas de los polímeros obtenidos mediante polimerización en emulsión, se utilizan ampliamente en diversas aplicaciones, tales como pinturas, adhesivos, revestimientos de papel, entramado de fondo para alfombras y modificadores de reología (HASE).

Tal como se ha expuesto anteriormente, los agentes tensioactivos utilizados para estabilizar el látex pueden incrementar la formación de espuma... [Seguir leyendo]

Reivindicaciones:

1. Látex que comprende al menos un compuesto de Fórmula (I): Z-Y-[CH(R3)-CH(R4)-O]n-[CH2CH2-O]m-R5 (I)

en la que Z representa un grupo que tiene la siguiente fórmula:

**(Ver fórmula)**

donde: 5 R3 y R4, que pueden ser idénticos o diferentes, representan hidrógeno o un grupo hidrocarburo C1-C22, saturado o insaturado, lineal, ramificado o cíclico, siempre que al menos uno de los grupos R3 o R4 no sea hidrógeno; R5 es hidrógeno, -SO3M, -PO3(M)2, -(CH2)r-COOM o -(CH2)z-SO3M; Y representa -CH2-C(R1)(R2)-O- u -O-CH(R'1)-CH(R'2)-O-, donde R1, R2, R'1 y R'2, que pueden ser idénticos o diferentes, representan hidrógeno o un grupo hidrocarburo C1-C22, saturado o insaturado, lineal, ramificado o cíclico; 10 r es 1 a 6; z es 1 a 6; M representa hidrógeno, un metal alcalino o una función amonio N(R)4 +, donde R, que puede ser o no ser idéntico, representa hidrógeno o un grupo hidrocarburo C1-C22, saturado o insaturado, lineal, ramificado o cíclico, que puede estar hidroxilado; 15 n es un número entero o fraccionario del 0 al 20, ambos inclusive; y m es un número entero o fraccionario del 2 al 80, ambos inclusive. 2. Látex según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho compuesto tiene la fórmula:

**(Ver fórmula)**

donde X representa un grupo hidrógeno, fosfato, sulfato, carboxilato o sulfonato y R es hidrógeno, CH3 o C2H5.

20 3. Látex según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho componente tiene la fórmula:

**(Ver fórmula)**

4. Látex según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho compuesto es no iónico.

5. Látex según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho compuesto es aniónico.

6. Látex según la reivindicación 1 que comprende además agentes tensioactivos seleccionados de entre el grupo consistente en agentes tensioactivos iónicos, agentes tensioactivos no iónicos o combinaciones de los mismos.

7. Látex según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos uno de entre R1, R2, R'1 o R'2 representa un grupo hidrocarburo C1-C6 saturado o insaturado.

8. Pintura que comprende el látex según la reivindicación 1.

9. Proceso para preparar látex que comprende la etapa de:

polimerización en emulsión de una mezcla de reacción, comprendiendo dicha mezcla de reacción al menos un compuesto de fórmula (I):

Z-Y-[CH(R3)-CH(R4)-O]n-[CH2CH2-O]m-R5 (I)

en la que Z representa un grupo que tiene la siguiente fórmula:

**(Ver fórmula)**

donde: R3 y R4, que pueden ser idénticos o diferentes, representan hidrógeno o un grupo hidrocarburo C1-C22,

saturado o insaturado, lineal, ramificado o cíclico, siempre que al menos uno de los grupos R3 o R4 no sea hidrógeno; R5 es hidrógeno, -SO3M, -PO3(M)2, -(CH2)r-COOM, o -(CH2)z-SO3M; Y representa -CH2-C(R1)(R2)-O- u -O-CH(R'1)-CH(R'2)-O-, donde R1, R2, R'1 y R'2, que pueden ser idénticos o diferentes, representan hidrógeno o un grupo hidrocarburo C1-C22,

saturado o insaturado, lineal, ramificado o cíclico; r es 1 a 6; z es 1 a 6; M representa hidrógeno, un metal alcalino o una función amonio N(R)4+, donde R, que puede ser o no ser

idéntico, representa hidrógeno o un grupo hidrocarburo C1-C22, saturado o insaturado, lineal, ramificado o cíclico, que puede estar hidroxilado; n es un número entero o fraccionario del 0 al 20, ambos inclusive; y m es un número entero o fraccionario del 2 al 80, ambos inclusive.

10. Proceso según la reivindicación 9 que comprende las siguientes etapas: a) formación de una pre-emulsión acuosa estable a partir de un monómero y el compuesto de fórmula (I), b) formación de dicha mezcla de reacción que comprende la pre-emulsión, un iniciador y agua, c) introducción de la mezcla de reacción en un reactor y adición de un 1 a un 10% en peso de dicha pre

emulsión en dicha mezcla de reacción, y d) calentamiento de dicha mezcla de reacción obtenida al final de la etapa c) a una temperatura situada entre 40ºC y 90ºC para generar una siembra formada de partículas de látex en dispersión en agua.

11. Proceso según la reivindicación 10 que comprende además:

e) la reacción de la siembra formada de partículas de látex en dispersión en agua obtenida en la etapa d) con una cantidad adicional de iniciador para producir látex, y

f) opcionalmente, el calentamiento del látex obtenido en la etapa e) a una temperatura situada entre 40ºC y 90ºC.

12. Proceso según la reivindicación 10, caracterizado porque dicho monómero se selecciona de entre el grupo consistente en acrilato de metilo, acrilato de etilo, metacrilato de metilo, acrilato de butilo, acrilato de 2etilhexilo, acrilatos, metacrilatos, ácido acrílico, ácido metacrílico, estireno, viniltolueno, acetato de vinilo, vinil ésteres de ácidos carboxílicos superiores al ácido acético, versatato de vinilo, acrilonitrilo, acrilamida, butadieno, etileno, cloruro de vinilo y mezclas de los mismos.

13. Proceso según la reivindicación 10, caracterizado porque dicho iniciador se selecciona de entre el grupo consistente en persulfato de amonio, peróxido de hidrógeno, peroxidisulfato de sodio, potasio, amonio, peróxido de dibenzoilo, peróxido de laurilo, peróxido de di-tert-butilo, 2,2'-azobisisobutironitrilo, hidroperóxido de t-butilo, peróxido de benzoílo y mezclas de los mismos.

14. Proceso según la reivindicación 10, caracterizado porque se utiliza de un 0,2% a un 5% en peso del compuesto de fórmula (I) con respecto al peso total del agua utilizada durante la polimerización.

15. Proceso según la reivindicación 14, caracterizado porque se utiliza de un 1% a un 4% en peso del compuesto de fórmula (I) con respecto al peso total del agua utilizada durante la polimerización.

16. Proceso según la reivindicación 10, caracterizado porque se utiliza de un 1% a un 8% en peso del compuesto de fórmula (I) con respecto al peso total de los monómeros empleados durante la polimerización.

17. Proceso según la reivindicación 16, caracterizado porque se utiliza de un 2% a un 5% en peso del compuesto de fórmula (I) con respecto al peso total de los monómeros empleados durante la polimerización.

18. Materiales de construcción, papel, pinturas, adhesivos o modificadores de reología que incluyen el látex preparado de acuerdo con el proceso según la reivindicación 11.

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