Dispersiones autorreticulables que utilizan una mezcla reticulante de acrilamidas y n-alquilol-acrilamidas con un alquilol de c2-c10.

Una dispersión acuosa que contiene un interpolímero autorreticulable que contiene una alquilol-acrilamida,

siendo preparado el interpolímero en un medio de polimerización en emulsión por la vía de una interpolimerización en el siguiente medio:

(a) un monómero de acrilamida;

(b) un monómero de N-alquilol de C2-C10-acrilamida, en donde la relación molar de acrilamida : Nalquilol de C2 a C10-acrilamida interpolimerizadas es de por lo menos 0,5; y

(c) por lo menos uno o más monómero(s) etilénicamente insaturado(s) adicional(es) añadido(s) al medio en una proporción de desde 80 % en peso a 98 % en peso, basándose en el peso en seco de monómeros interpolimerizados en el medio, en donde dicho(s) uno o más monómero(s) etilénicamente insaturado(s) adicional(es) comprende(n) acetato de vinilo.

Dispersiones autorreticulables que utilizan una mezcla reticulante de acrilamidas y n-alquilol-acrilamidas con un alquilol de c2-c10

Campo técnico El presente invento se refiere a unas dispersiones de polímeros autorreticulables y, en unas formas de realización preferidas, a unas dispersiones acuosas de polímeros contienen acetato de vinilo, las cuales incorporan mezclas de acrilamida y N-etilol-acrilamida como el agente reticulante.

Antecedentes Ciertas dispersiones poliméricas se aplican a telas no tejidas para mantener juntas a las fibras de una banda continua, de manera tal que la banda continua exhibe una elevada resistencia a la tracción o es autosustentadora. Unas apropiadas dispersiones convencionales incluyen unos polímeros autorreticulables de acetato de vinilo y etileno con N-metilol-acrilamida (NMA) incorporada en el polímero como un agente reticulante. El agente reticulante NMA proporciona una resistencia mecánica en húmedo y una resistencia a los disolventes orgánicos aumentadas; sin embargo, estas composiciones tienden a desprender formaldehído, que es percibido como un riesgo para la salud. Correspondientemente, se han efectuado numerosos intentos para disminuir o eliminar el formaldehído en productos autorreticulables.

La patente de los EE.UU. 4.449.978 concedida a Iacoviello describe el uso de la N-metilol-acrilamida en unión con la acrilamida (por ejemplo en una relación molar de 1:1) como los agentes químicos reticulantes. Este enfoque no proporciona sistemas exentos de formaldehído, pero sí que proporciona unos sistemas con unos niveles significativamente más bajos de formaldehído libre en comparación con unos sistemas que usan solamente Nmetilol-acrilamida como el agente químico reticulante. Se observa en esta patente que la misma proporción en peso de la mezcla proporciona unas propiedades comparables con las de la N-metilol-acrilamida solamente, incluso aunque solamente la mitad de los moles de la mezcla contenga el radical metilol de autorreticulación. Véase la Tabla 4, columnas 13-14.

Las patentes de los EE.UU. nº s. 3.714.099 y 3.714.100 concedidas a Biale y a Biale y colaboradores, respectivamente, describen el uso de N-etilol-acrilamida como el monómero reticulante en polímeros o bien de acetato de vinilo o de acetato de vinilo y etileno. La patente de los EE.UU nº 5.021.529 concedida a Garrett describe también el uso de la N-etilol-acrilamida como un ingrediente, o el uso de acrilamida y luego la adición de acetaldehído al polímero en dispersión terminado, para producir de esta manera la N-etilol-acrilamida in situ.

Mientras que las N-etilol-acrilamidas han sido descritas en la bibliografía por ser útiles como agentes reticulantes, ellas no se usan comercialmente debido, en parte, a que ellas no proporcionan unas propiedades de resistencia mecánica en húmedo comparables con las de las composiciones que contienen NMA. Véase la patente de los EE.UU. 5.021.529 concedida a Garrett antes mencionada en las col. 9-col. 10, Tablas 1 y 2 acerca de la resistencia mecánica en húmedo de agentes aglutinantes de acrilato de etilo, en donde se observa que los sistemas de resinas autorreticulables basados en NMA exhiben mucha más resistencia a la tracción en húmedo. Por lo tanto la N-etilolacrilamida y las alquilol-acrilamidas de orden superior son percibidas generalmente como inapropiadas como agentes reticulantes para un uso comercial.

Sin pretender estar vinculado a ninguna teoría particular, se observa que el equilibrio de la reacción de acrilamida y acetaldehído está situado menos hacia el producto, la N-etilol-acrilamida, que el de la correspondiente reacción de formaldehído con acrilamida está situado hacia su producto, la N-metilol-acrilamida. Por lo tanto, inherentemente hay presente un nivel relativamente alto de acetaldehído en composiciones de N-etilol-acrilamida. El acetaldehído (a diferencia del formaldehído) es un agente de transferencia de cadena que da como resultado la formación de polímeros u oligómeros de bajo peso molecular en vez de los polímeros de más alto peso molecular que se necesitan para aplicaciones de telas confeccionadas y materiales textiles. En estas aplicaciones la meta es la de conseguir unas redes de peso molecular infinito para proporcionar a la tela acabada una resistencia mecánica en húmedo y una resistencia a los disolventes que sean comparables con las de las telas tejidas. Puesto que el acetaldehído en la mezcla de polimerización actúa como un agente de transferencia de cadenas, que transfiere el radical desde la cadena a un monómero, el producto resultante no es capaz de conseguir un peso molecular suficiente como para proporcionar las deseadas propiedades de resistencia mecánica. La adición de más cantidad de N-etilol-acrilamida proporcionará un nivel más alto de reticulación, pero también aumentará la cantidad de acetaldehído que tiene un efecto perjudicial sobre el peso molecular.

Un método propuesto para eliminar aldehídos a partir de mezclas con N-alquilol-acrilamidas implica reducir el aldehído para formar etanol con borohidruro de sodio. Véase la patente de los EE.UU. nº 5.415.926 concedida a Leighton y colaboradores. Aunque éste puede constituir un método factible de hacer utilizable a una mezcla quecontiene aldehídos, el método es caro, largo y tedioso, en el mejor de los casos. Éste puede también no ser efectivo a causa de que el producto de reacción, una N-alquilol-acrilamida, puede simplemente experimentar una retroreacción para restaurar una composición en equilibrio cuando se usa en una composición de agente aglutinante.

Sumario del invento Se ha encontrado que la adición de una mezcla de una acrilamida y una N-alquilol-acrilamida (alquilol de C2 y de orden más alto) a una composición de agente aglutinante durante la polimerización proporciona una dispersión autorreticulable, al mismo tiempo que mejora los efectos desfavorables de un aldehído libre sobre el polímero aglutinante así producido. Sin pretender estar vinculado a ninguna teoría, se cree que la acrilamida presente fuerza al equilibrio en dirección hacia el producto N-alquilol-acrilamida, reduciendo el nivel de alquil-aldehído residual en el sistema. Esto permite que se preparen polímeros con un peso molecular más alto en comparación con el de los sistemas que solamente usan la N-etilol-acrilamida, por ejemplo. Las mezclas de acrilamida y alquilol-acrilamidas se preparan apropiadamente usando la acrilamida en exceso cuando se preparan las alquilol-acrilamidas.

Estos nuevos sistemas proporcionan unos polímeros en forma de látex exentos de formaldehído, que se pueden usar en vez de polímeros análogos que contienen formaldehído. A este respecto, se usó la misma cantidad en peso de una mezcla 1:1 de N-etilol-acrilamida y acrilamida en vez de una mezcla 1:1 de N-metilol-acrilamida y acrilamida en un polímero testigo. Debido a la diferencia en el peso molecular, sólo había presente alrededor de un 87 % de los moles de N-etilol-acrilamida como la masa equivalente de N-metilol-acrilamida en el polímero testigo, y además las propiedades eran comparables. El peso molecular puede ser aumentado por incrementos añadiendo un agente reticulante in situ, tal como el ftalato de dialilo o el cianurato de tri-alilo. si así se desea. También es posible reducir aún más el aldehído en exceso con respecto al etanol con el enfoque de borohidruro de sodio antes mencionado, o aumentar la cantidad de acrilamida de manera tal que la relación sea más rica en acrilamida con el fin de influir adicionalmente sobre el equilibrio entre la acrilamida y la alquilol-acrilamida en el sistema. Alternativamente, se podría usar relativamente menos cantidad de acrilamida y todavía se podría influir positivamente sobre el sistema reticulante en comparación con el uso de una alquilol-acrilamida a solas.

Otros detalles y ventajas resultarán evidentes a partir de la discusión que sigue.

Descripción detallada Como se usa en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones, los términos "acrilamida" y "alquilol-acrilamida" se refieren a la acrilamida o a su compuesto equivalente funcional, metacrilamida, cuando estos términos se escriben en letras minúsculas. El uso inicial de una letra mayúscula, por ejemplo en "Acrilamida" o "alquilol-Acrilamida" designa a la acrilamida propiamente dicha.

Las expresiones C2, C3, C4, etcétera, se refieren respectivamente a unos radicales que contienen dos carbonos, tres carbonos y cuatro carbonos, etcétera. Por lo tanto, una N-alquilol de C2 a C10-acrilamida se refiere a N-etilolacrilamida, N-propilol-acrilamida, etcétera, hasta... [Seguir leyendo]

1. Una dispersión acuosa que contiene un interpolímero autorreticulable que contiene una alquilol-acrilamida, siendo preparado el interpolímero en un medio de polimerización en emulsión por la vía de una interpolimerización en el siguiente medio:

(a) un monómero de acrilamida;

(b) un monómero de N-alquilol de C2-C10-acrilamida, en donde la relación molar de acrilamida : Nalquilol de C2 a C10-acrilamida interpolimerizadas es de por lo menos 0, 5; y

(c) por lo menos uno o más monómero (s) etilénicamente insaturado (s) adicional (es) añadido (s) al medio en una proporción de desde 80 % en peso a 98 % en peso, basándose en el peso en seco de monómeros interpolimerizados en el medio, en donde dicho (s) uno o más monómero (s) etilénicamente insaturado (s) adicional (es) comprende (n) acetato de vinilo.

2. La dispersión acuosa de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la relación molar de acrilamida : N-alquilol de C2-C10-acrilamida es de 0, 5 a 3, de manera preferible de 1 a 1, 25.

3. La dispersión acuosa de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las proporciones de acrilamida y de N-alquilol de C2 a C10-acrilamida interpolimerizadas en el medio son de desde 2 % en peso hasta 20 % en peso, de manera preferible de desde 4 % en peso hasta 8 % en peso, basándose en el peso en seco de monómeros interpolimerizados en el medio.

4. La dispersión acuosa de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el monómero de acrilamida es la propia Acrilamida y la N-alquilol de C2 a C10-acrilamida se selecciona entre N-etilol-Acrilamida, N-propilol-Acrilamida, Nbutilol-Acrilamida y N-bencilol-Acrilamida.

5. La dispersión acuosa de acuerdo con la reivindicación 1, en la que otros monómeros etilénicamente insaturados adicionales se seleccionan entre: ácido acrílico; acrilonitrilo, etileno; isopreno; metacrilato de metilo; metil estireno; butadieno; propileno; estireno; ésteres vinílicos de ácidos versáticos, que incluyen los ésteres vinílicos de VeoVa® 9, VeoVa® 10 y VeoVa® 11.

6. Una dispersión acuosa que comprende un interpolímero autorreticulable que contiene acetato de vinilo y N-etilol-Acrilamida, siendo preparado el interpolímero en un medio de polimerización en emulsión por la vía de una interpolimerización en el siguiente medio:

(a) el monómero de Acrilamida;

(b) un monómero de N-etilol-Acrilamida, en donde la relación molar de Acrilamida : N-etilol-Acrilamida interpolimerizadas es de por lo menos 0, 5; y

(c) por lo menos uno o más monómero (s) etilénicamente insaturado (s) adicional (es) añadido (s) al medio en una proporción de desde 80 % en peso hasta 98 % en peso, basándose en el peso en seco de monómeros interpolimerizados en el medio

7. La dispersión acuosa de acuerdo con la reivindicación 6, en la que en la relación molar de Acrilamida : N-etilol-Acrilamida es de 0, 5 a 3, de manera preferible de 1 a 1, 25.

8. La dispersión acuosa de acuerdo con la reivindicación 6, en la que en el que las proporciones de Acrilamida y de N-etilol-Acrilamida interpolimerizadas en el medio son de desde 2 % en peso hasta 20 % en peso, preferiblemente de desde 4 % en peso hasta 8 % en peso, basándose en el peso en seco de monómeros interpolimerizados en el medio.

9. La dispersión acuosa de acuerdo con la reivindicación 6, en la que en el interpolímero contiene de 5 % en peso a 40 % en peso de unidades repetidas de etileno.

10. La dispersión acuosa de acuerdo con la reivindicación 9, en la que en el interpolímero contiene de 15 % en peso a 30 % en peso de unidades repetidas de etileno.

11. Un substrato fibroso no tejido que comprende fibras aglutinadas con un aglutinante interpolímero, siendo preparado el interpolímero en un medio de polimerización en emulsión por la vía de una interpolimerización en el siguiente medio:

(a) un monómero de acrilamida;

(b) un monómero de N-alquilol de C2-C10-acrilamida, en donde la relación molar de acrilamida : Nalquilol de C2 a C10-acrilamida interpolimerizadas es de por lo menos 0, 5; y

(c) por lo menos uno o más monómero (s) etilénicamente insaturado (s) adicional (es) añadido (s) al

medio en una proporción de desde 80 % en peso a 98 % en peso, basándose en el peso en seco de monómeros interpolimerizados en el medio, en donde dicho uno o más monómero (s) etilénicamente insaturado (s) adicional (es) comprende (n) acetato de vinilo.

12. El substrato fibroso no tejido de acuerdo con la reivindicación 11, en el que las fibras comprenden fibras celulósicas para la fabricación de papel que se presentan en la naturaleza y se derivan de una pasta papelera.

13. El substrato no tejido de acuerdo con la reivindicación 11, en el que las fibras comprenden fibras de poliéster, fibras de polietileno, fibras de polipropileno, fibras de nylon o mezclas de las mismas.

14. El substrato no tejido de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la proporción añadida del interpolímero (peso en seco del mismo) al substrato es de desde 2 % en peso hasta 50 %.

15. El substrato no tejido de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la proporción añadida del interpolímero 15 (peso en seco del mismo) al substrato es de desde 15 % en peso hasta 30 %.