Dispersiones polimericas a base de agua.

Composición polimérica para preparar dispersiones poliméricas acuosas,

comprendiendo dichacomposición polimérica macromonómero hidrófilo (I), polímero hidrófobo (II) y monómero puente (III), en laque el macromonómero hidrófilo (I) y el polímero hidrófobo (II) se injertan entre sí en presencia delmonómero puente (III); el macromonómero hidrófilo (I) tiene una estructura según la fórmula (1): RC(X)≥CH2, en la que R es un grupo polimérico y X es un grupo estabilizante de radicales; y el polímerohidrófobo (II) es una resina alquídica, un poliéster, una melamina, un poliuretano, un poliepóxido, unpoliisocianato o un polisiloxano, que comprende un enlace etilénicamente insaturado, o híbridos o mezclasde los mismos, y tiene un peso molecular promedio en número que oscila entre 500 y 250000.

Dispersiones poliméricas a base de agua La invención se refiere a una composición polimérica para preparar dispersiones poliméricas acuosas y, más particularmente, a una dispersión polimérica acuosa que comprende una composición polimérica de ese tipo; al uso de una composición polimérica para preparar una composición de recubrimiento, una tinta de impresión, un adhesivo, un sellante o material de calafateo; a una composición de recubrimiento acuosa; y a un procedimiento para la preparación de la misma.

Se conoce bien el uso de recubrimientos a base de polímero para proteger superficies y potenciar las propiedades estéticas y funcionales de materiales.

Se usan ampliamente composiciones a base de agua para preparar y aplicar tales recubrimientos debido a su bajo contenido en COV (compuesto orgánico volátil) en comparación con composiciones a base de disolvente. Sin embargo, algunas de las características ventajosas de las composiciones a base de disolvente han sido difíciles de lograr con composiciones a base de agua. Por ejemplo, acabados duraderos de alto brillo han resultado difíciles de alcanzar debido a la escasa coalescencia de película, en particular en emulsiones acrílicas, y la escasa estabilidad hidrolítica, en particular en resinas que pueden reducirse en agua.

El documento US5698625 da a conocer un procedimiento para la preparación de aglutinantes de recubrimiento de secado al aire, que pueden diluirse en agua basados en emulsiones de resina alquídica modificada por vinilo y modificada por compuesto acrílico. La resina alquídica resultante del procedimiento dado a conocer comprende grupos hidrófilos injertados en una resina alquídica mediante enlaces éster. Se cree que el enlace éster en el límite entre la resina alquídica y los grupos hidrófilos tiene una escasa estabilidad hidrolítica y que esto conduce a una escasa estabilidad en emulsión debido a pérdida de los grupos hidrófilos de la resina alquídica.

El documento GB2413330 da a conocer una composición acuosa que comprende al menos un copolímero de injerto de vinilo (A) y al menos un polímero de vinilo (B) , en la que el polímero de vinilo (B) es más hidrófobo que el copolímero de injerto de vinilo (A) . Según los ejemplos, se obtiene copolímero de injerto de vinilo (A) con un procedimiento en dos etapas. En primer lugar se forma un macromonómero haciendo reaccionar monómeros de vinilo en presencia de un catalizador de cobalto y entonces la polimerización por radicales libres de esto con monómeros de vinilo para proporcionar un copolímero de injerto de vinilo (A) . A continuación se forma el copolímero de vinilo (B) en presencia de (A) mediante polimerización por radicales libres de monómeros de vinilo. El polímero (B) no se injerta en el copolímero (A) de modo que en la mezcla resultante no hay ninguna cadena polimérica hidrófila injertada en un polímero hidrófobo.

El documento WO 99/45078 da a conocer una dispersión a base de agua útil para formar composiciones de recubrimiento acuosas. El problema tratado por el documento WO99/45078 es la dispersión de materiales hidrófobos tales como resinas de melamina, poliésteres hidrófobos, polímeros acrílicos hidrófobos, poliuretanos hidrófobos y poliisocianatos orgánicos bloqueados en disolución acuosa. La solución propuesta al problema es el uso de un dispersante en forma de un polímero ramificado que comprende una estructura principal hidrófila y ramificaciones de macromonómero hidrófilo de cadena lateral añadidas a la misma. La dispersión se forma mezclando juntos el dispersante y el material hidrófobo mediante agitación antes de la dispersión de los dos componentes en agua. En la dispersión resultante no hay injerto entre el polímero ramificado dispersante y el material hidrófobo que va a dispersarse. Esto conduce a una falta de estabilidad de la dispersión acuosa y una escasa resistencia al agua de la película secada.

El Res y drol AY 586 es un ejemplo de una dispersión de resina alquídica acuosa comercialmente disponible que representa el estado de la técnica. En comparación con esta dispersión del estado de la técnica, la dispersión de la presente invención presenta estabilidad mejorada, mostrada a modo de ejemplo por una variación de pH mínima y cambio en la viscosidad tras 28 días en condiciones de cámara caliente (120F) . Para una descripción más detallada véase el ejemplo 16 de la presente solicitud.

Al menos algunas de las deficiencias de las composiciones a base de agua de la técnica anterior se superan por la presente invención que da a conocer una composición polimérica para preparar dispersiones poliméricas acuosas, comprendiendo dicha composición polimérica macromonómero hidrófilo (I) , polímero hidrófobo (II) y monómero puente (III) , en las que el macromonómero hidrófilo (I) y el polímero hidrófobo (II) se injertan entre sí en presencia de monómero puente (III) , o una mezcla de monómeros puente (III) , y el macromonómero hidrófilo (I) tiene una estructura según la fórmula (1) R-C (X) =CH2, en la que R es un grupo polimérico y X es un grupo estabilizante de radicales. El grupo polimérico significa un grupo que contiene una cadena de cuatro o más átomos de carbono.

El término injertado, tal como se usa en el presente documento, se refiere una unión a través de un enlace químico; es decir cuando el injerto ha tenido lugar una cadena no interrumpida de enlaces químicos une entre sí el macromonómero hidrófilo (I) y el polímero hidrófobo (II) .

La figura 1 muestra un ejemplo de una composición polimérica según la invención.

El polímero hidrófobo (II) representa la mayor parte de la composición polimérica y del material en la aplicación prevista, por ejemplo el polímero hidrófobo (II) puede ser un material aglutinante en un recubrimiento. Según la invención el macromonómero hidrófilo (I) se hace reaccionar conjuntamente con el polímero hidrófobo (II) en presencia de monómero puente (III) usando el enlace etilénicamente insaturado en el macromonómero hidrófilo (I) . Se cree que esto da como resultado un copolímero de injerto que tiene un tramo de monómero puente polimerizado que se forma entre el macromonómero hidrófilo (I) y el polímero hidrófobo (II) . Se cree que tal tramo de monómero puente polimerizado es relativamente corto; sin embargo, la invención no se limita a un tramo de cadena corta.

El injerto del macromonómero hidrófilo (I) y el polímero hidrófobo (II) da como resultado una composición polimérica que tiene una buena dispersibilidad en agua. Como resultado la composición puede dispersarse en agua para producir una emulsión polimérica secundaria que tiene una estabilidad mejorada en relación con emulsiones poliméricas secundaria de la técnica anterior.

Macromonómero hidrófilo (I)

El término hidrófilo se refiere a una afinidad neta por el agua. En particular, en cuanto al macromonómero hidrófilo (I) , indica que el macromonómero hidrófilo (I) tiene una afinidad por el agua tal que el efecto de la presencia del macromonómero hidrófilo (I) en la composición polimérica es hacer que la composición polimérica sea dispersable en agua. Preferiblemente el macromonómero hidrófilo (I) tiene una solubilidad en agua de al menos el 3% en peso, más preferiblemente al menos el 10% en peso, más preferiblemente al menos el 50% en peso y lo más preferiblemente al menos el 90% en peso a temperatura ambiente.

La hidrofilicidad del macromonómero hidrófilo (I) se genera mediante la presencia de grupos hidrófilos iónicos o no iónicos o una mezcla de grupos hidrófilos iónicos y no iónicos en el macromonómero hidrófilo (I) .

En aplicaciones con bajo contenido en COV, pueden preferirse grupos no iónicos debido a que ofrecen una viscosidad reducida en comparación con grupos hidrófilos iónicos.

De los grupos iónicos hidrófilos, se prefieren grupos aniónicos. Preferiblemente se usan ácido carboxílico, ácido sulfónico o ácido fosfórico como los grupos aniónicos. Las alternativas a los grupos aniónicos incluyen grupos de amina terciaria catiónica.

Cuando el macromonómero hidrófilo (I) comprende grupos hidrófilos no iónicos, el efecto hidrófilo se obtiene mediante una interacción polar entre uno o más grupos no iónicos en el macromonómero hidrófilo (I) y agua. Grupos no iónicos preferidos son (met) acrilatos de polioxialquileno. En una realización preferida la mayoría de los grupos hidrófilos no iónicos del macromonómero hidrófilo (I) son grupos (met) acrilato de polioxialquileno. Incluso más preferiblemente al menos el 90% en peso de los monómeros hidrófilos no iónicos del macromonómero hidrófilo (I) son grupos (met) acrilato... [Seguir leyendo]

1. Composición polimérica para preparar dispersiones poliméricas acuosas, comprendiendo dicha composición polimérica macromonómero hidrófilo (I) , polímero hidrófobo (II) y monómero puente (III) , en la que el macromonómero hidrófilo (I) y el polímero hidrófobo (II) se injertan entre sí en presencia del monómero puente (III) ; el macromonómero hidrófilo (I) tiene una estructura según la fórmula (1) : RC (X) =CH2, en la que R es un grupo polimérico y X es un grupo estabilizante de radicales; y el polímero hidrófobo (II) es una resina alquídica, un poliéster, una melamina, un poliuretano, un poliepóxido, un poliisocianato o un polisiloxano, que comprende un enlace etilénicamente insaturado, o híbridos o mezclas de los mismos, y tiene un peso molecular promedio en número que oscila entre 500 y 250000.

2. Composición polimérica según la reivindicación 1, en la que el macromonómero hidrófilo (I) tiene una estructura según la fórmula (2) : R’-C (Z) (Y) -CH2-C (X) =CH2, en la que R’ es un grupo polimérico; al menos uno de Y o X es un grupo estabilizante de radicales, preferiblemente un grupo fenilo, éster, amida, ácido o ciano; y Z es H, alquilo de C1 a C4 o un grupo ciano.

3. Composición polimérica según la reivindicación 1 ó 2, en la que X es fenilo, y el macromonómero hidrófilo

(I) se obtiene mediante reacción de polimerización por adición-fragmentación (AFP) usando un dímero de alfa-metilestireno (AMSD) .

4. Composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende del 1 al 30% en peso de macromonómero hidrófilo (I) , del 40 al 98% en peso de polímero hidrófobo (II) y del 2 al 60% en peso de monómero puente (III) , en la que el total de (I) , (II) y (III) es del 100%.

5. Composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que puede obtenerse mediante un procedimiento en el que el polímero hidrófobo (II) comprende un grupo etilénicamente insaturado y el monómero puente (III) comprende monómeros etilénicamente insaturados y en el que el macromonómero hidrófilo (I) , polímero hidrófobo (II) y monómero puente (III) se hacen reaccionar conjuntamente en presencia de un iniciador de radicales.

6. Composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el polímero hidrófobo

(II) comprende grupos funcionales reticulables.

7. Composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el macromonómero hidrófilo (I) tiene un peso molecular promedio en número que oscila entre 100 y 20000.

8. Composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el macromonómero hidrófilo (I) es un macromonómero anfífilo, preferiblemente un macromonómero de bloque, que comprende un bloque hidrófilo y un bloque lipófilo, preferiblemente en la que el bloque lipófilo está entre el bloque hidrófilo y el grupo insaturado.

9. Composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que tiene un índice de acidez inferior a 40, preferiblemente inferior a 30 (mg de KOH/g de la composición polimérica) .

10. Procedimiento para la preparación de una composición polimérica que comprende las etapas, sin orden particular, de; añadir juntos y hacer reaccionar

1) macromonómero hidrófilo (I) que tiene una estructura según la fórmula (1) : R-C (X) =CH2, en la que R es un grupo polimérico y X es un grupo estabilizante de radicales;

2) polímero hidrófobo (II) ;

3) monómero puente (III) ; y

4) iniciador de radicales libres.

11. Dispersión polimérica acuosa que comprende la composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 dispersada en agua y que comprende además opcionalmente un agente neutralizante, disolvente, agente de reticulación y/o aditivos.

12. Dispersión polimérica acuosa según la reivindicación 11, en la que el polímero hidrófobo (II) es un polímero hidrolizable, en particular un poliéster o una resina alquídica.

13. Uso de una composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 o una dispersión polimérica acuosa según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 12 para la producción de una composición de recubrimiento, una tinta de impresión, un adhesivo, un sellante o un material de calafateo.

14. Composición de recubrimiento acuosa que comprende la dispersión polimérica acuosa según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 12.

15. Procedimiento para la preparación de una composición polimérica que comprende las etapas de;

1) hacer reaccionar una mezcla de a) macromonómero (I) que tiene una estructura según la fórmula (1) : R-C (X) =CH2, en la que R es un 10 grupo polimérico y X es un grupo estabilizante de radicales,

b) un polímero precursor, preferiblemente un polímero precursor no hidrófobo, y

c) monómeros puente (III) ; 15

y posteriormente

2) modificar el polímero precursor para formar un polímero hidrófobo (II) .

16. Procedimiento según la reivindicación 15, en el que el polímero precursor es un polímero, preferiblemente una resina alquídica, que comprende grupos ácido carboxílico; y la etapa 2 comprende hacer reaccionar el producto de la etapa 1 con otro polímero, preferiblemente una resina alquídica, que comprende grupos hidroxilo.