Nuevo ácido silícico de precipitación para el espesamiento y generación de un comportamiento tixotrópico en sistemas líquidos.

Ícido silícico de precipitación con las siguientes propiedades:

-un valor d50 de 150 a 2000 nm;

-un valor d90 de 500 a 7000 nm;

-una densidad de grupos silanol de 2, 5 a 8 OH/nm2; y

-una densidad en estado apisonado modificada menor que 70 g/l.

Nuevo ácido silícico de precipitación para el espesamiento y generación de un comportamiento tixotrópico en sistemas líquidos SECTOR TÉCNICO

La presente invención se refiere a un nuevo ácido silícico de precipitación para el espesamiento y la provisión de tixotropía en sistemas líquidos y a un procedimiento para su preparación. El nuevo ácido silícico de precipitación muestra una eficacia superior en el espesamiento y generación de tixotropía en comparación con las calidades existentes de ácido silícico de precipitación. El nuevo ácido silícico de precipitación funciona bien como agente tixotrópico en sistemas líquidos no polares o moderadamente polares tales como sistemas de resinas de poliéster insaturadas (sistemas de resinas UPE) .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Es bien conocido que ácido silícico preparado por vía pirógena hidrófilo y ácido silícico de precipitación actúan de modo espesante en sistemas líquidos y generan una tixotropía. Los efectos reológicos se basan en la formación de enlaces por puentes de hidrógeno entre grupos silanol en partículas de ácido silícico contiguas. El ácido silícico hidrófilo tiene el mayor efecto espesante y de tixotropía en líquidos no polares, es decir líquidos con una pequeña cantidad de enlaces por puentes de hidrógeno inherentes. Los enlaces por puentes de hidrógeno inherentes de un medio líquido pueden perturbar la formación de enlaces por puentes de hidrógeno entre grupos silanol del ácido silícico y reducir el efecto de espesamiento. En sistemas moderadamente polares tales como algunas resinas epoxídicas, el efecto de espesamiento sigue siendo todavía considerablemente intenso. En sistemas muy polares tales como alcoholes de bajo peso molecular, el ácido silícico hidrófilo es, sin embargo, muy ineficaz en el espesamiento y generación de tixotropía. Ejemplos de sistemas líquidos en los que el ácido silícico hidrófilo se puede utilizar de la mejor manera son hidrocarburos alifáticos, hidrocarburos aromáticos, disolventes clorados, fluorocarbonos, aceites minerales, terpenos, resinas alquídicas modificadas con aceite, resinas epoxídicas, ésteres de elevado peso molecular, éteres de elevado peso molecular, ésteres de glicoléter, poliésteres insaturados, siliconas, aceites vegetales y resinas vinílicas. En algunos casos, el ácido silícico hidrófilo podría utilizarse probablemente también en sistemas con una polaridad todavía más elevada tales como alcoholes de elevado peso molecular, aldehídos de elevado peso molecular, resinas alquídicas, amidas de elevado peso molecular, aminas de elevado peso molecular, glicoléteres, poliuretanos, ésteres vinílicos y tioles.

Los sistemas de resinas de poliéster insaturadas son uno de los sistemas de resinas líquidos más habituales e importantes que son espesados con ácido silícico hidrófilo. Composiciones de poliésteres insaturadas, en las que se trata de policondensados a base de glicoles y ácidos dibásicos, se emplean en numerosas aplicaciones. Estas resinas de poliésteres insaturados muestran un comportamiento esencialmente newtoniano, es decir, su viscosidad no depende de la cizalla. En muchas de las aplicaciones de resinas de este tipo, la resina no debe escurrir de superficies verticales antes del endurecimiento y debe poseer otras propiedades con un carácter tixotrópico aceptable, lo que significa que la resina debería presentar, en el caso de una baja cizalla, una elevada viscosidad y en el caso de una elevada cizalla, una viscosidad mucho menor y, además no debe escurrir de superficies verticales antes del endurecimiento.

Resinas de poliésteres tixotrópicas y revestimientos de gel encuentran una amplia aplicación en la industria marina como materiales sintéticos reforzados con fibras de vidrio para la construcción de barcos. Otras aplicaciones típicas de resinas tixotrópicas son productos estables a la corrosión, componentes eléctricos, bañeras y duchas, molinos y el transporte. Véase "Modern Plastics Encyclopedia", 1977-1978, págs. 65-66; y 1978-1979, págs. 56-59. Estos son sectores especiales en los que deben utilizarse resinas tixotrópicas que cumplan los requisitos del carácter tixotrópico, arriba indicados (véase Connolly, "Modern Plastics Encyclopedia", 1975-1976, págs. 61-62) .

El uso de ácido silícico preparado por vía pirógena en resinas de poliésteres insaturadas tixotrópicas (resinas de UPE) es una técnica muy antigua y muy bien conocida. A partir de al menos los primeros años de la década de 1980 se ha utilizado también ácido silícico de precipitación. En el año 1985 se concedió la patente de EE.UU. 4.497.918 a J. M. Huber Corporation para uso de combinaciones a base de ácido silícico de precipitación y ácido silícico preparado por vía pirógena en formulaciones de poliésteres insaturadas tixotrópicas. Revestimientos de gel similares para la navegación se dan a conocer en el documento US 200710001343.

En comparación con el ácido silícico de precipitación típico, el ácido silícico preparado por vía pirógena es más eficaz en el aumento de la viscosidad y es más tixotrópico, proporciona una mejor estabilidad en suspensión en resinas de baja viscosidad y conduce a una mejor claridad. A las ventajas del ácido silícico de precipitación en comparación con ácido silícico preparado por vía pirógena pertenecen, entre otras, una dispersión más rápida e independiente de la cizalla, costes menores, una mejor nivelación del revestimiento o de la fundición, una menor porosidad en revestimientos de gel y, en algunos casos, una menor deriva de la viscosidad. Como consecuencia de ello, en numerosos casos se utiliza una mezcla de ácido silícico preparado por vía pirógena y ácido silícico de precipitación con el fin de conservar las ventajas de los dos tipos de ácido silícico. Sin embargo, para el fabricante de poliésteres insaturados esto resulta a menudo inaceptable, dado que los dos tipos de ácido silícico diferentes deben ser adquiridos en el comercio y almacenados, lo cual hace necesarios dos dispositivos de almacenamiento distintos. Además de ello, sigue siendo todavía necesario utilizar ácido silícico preparado por vía pirógena al menos en parte, que es mucho más caro que el ácido silícico de precipitación.

A partir del documento EP 1561727 se conocen ácidos silícicos de precipitación con un elevado valor del pH y un valor d50 para aplicaciones como desespumantes con una densidad de grupos silanol optimizada. Además, a partir del documento DE 102005005046 se conocen ácidos silícicos de precipitación con una densidad de grupos silanol menor que 2, 5 SiOH/nm2 y un valor del pH de 3-7.

Por lo tanto, de manera recopilatoria se puede establecer que existe una gran demanda de nuevos materiales de carga para sistemas líquidos, preferiblemente sistemas no polares y moderadamente polares, de manera particularmente preferida formulaciones de UPE, que sean adecuados para reducir los costes, mejorar las propiedades técnicas de aplicación y simplificar el procedimiento de producción.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Una misión en la que se fundamenta la presente invención consistía en la provisión de nuevos materiales de carga para sistemas líquidos, preferiblemente sistemas no polares y moderadamente polares, de manera particularmente preferida formulaciones de UPE, a partir de los cuales se eliminen por completo o al menos en parte los inconvenientes arriba mencionados de las composiciones del estado conocido de la técnica.

Otra misión consistía en la provisión de un procedimiento para la producción de materiales de carga de este tipo. Otra misión consistía en la provisión de nuevas composiciones líquidas, preferiblemente sistemas no polares y moderadamente polares, de manera particularmente preferida formulaciones de UPE.

Otras misiones que no están explícitamente recogidas resultan sin más de la descripción, las reivindicaciones y los Ejemplos de la presente invención.

En el transcurso de trabajos propios se encontró entonces, sorprendentemente, que estos problemas pueden resolverse mediante el ácido silícico de precipitación seguidamente descrito, con

- un valor d50 de 150 a 2000 nm

- un valor d90 de 500 a 7000 nm

- una densidad de grupos silanol de 2, 5 a 8 OH/nm2

- y una densidad en estado apisonado modificada menor que 70 g/l.

Ventajas adicionales y otras características de la presente invención se presentan en parte en la siguiente descripción y, en parte, resultan para el experto medio en la... [Seguir leyendo]

1. Ícido silícico de precipitación con las siguientes propiedades: -un valor d50 de 150 a 2000 nm; -un valor d90 de 500 a 7000 nm; -una densidad de grupos silanol de 2, 5 a 8 OH/nm2; y -una densidad en estado apisonado modificada menor que 70 g/l.

2. Ícido silícico de precipitación según la reivindicación 1, caracterizado porqueuna superficie del ácido silícico de precipitación está dotada con al menos un catión divalente del grupo consistente en Mg2+, Ca2+, Ba2+, Sr2+ y Zn2+ y mezclas de los mismos.

3. Ícido silícico de precipitación según la reivindicación 1, caracterizado porque la superficie según BET del ácido silícico de precipitación es de 100 a 350 m2/g, 4. Ícido silícico de precipitación según la reivindicación 1, caracterizado porque... la pérdida por secado de 1, 5 a 8% en peso y/o la pérdida por calcinación es de 1, 5 a 9% en peso.

5. Ícido silícico de precipitación según la reivindicación 1, caracterizado porque la densidad de grupos silanol es de 3, 1 a 5 OH/nm2.

6. Ícido silícico de precipitación según la reivindicación 1, caracterizado porque el valor del pH es de 4 a 9.

7. Ícido silícico de precipitación según la reivindicación 1, caracterizado porque el valor de SiOHaislado se encuentra por debajo de 0, 8.

8. Procedimiento para la preparación de un ácido silícico de precipitación, en el que un ácido silícico de precipitación con las siguientes propiedades: -un índice Sears de 10 a 30 ml ( (5 g) , -una superficie según BET de 100 a 350 m2/g, -una pérdida por secado de 2 a 8% en peso, -una pérdida por calcinación de 2 a 9% en peso, -un valor del pH de 4 a 9 y -un valor DBP de 230 a 400 g/100 g, se muele y, al mismo tiempo, se clasifica, obteniéndose ácido silícico molido; en donde la molienda y clasificación simultánea se llevan a cabo utilizando un sistema de aparatos de molienda, caracterizado porque un molino del sistema aparatos de molienda es hecho funcionar en una fase de molienda con un medio de accionamiento del grupo consistente en un gas, un vapor, vapor de agua, un gas con contenido en vapor de agua, y mezclas de los mismos; y porque un recinto de molienda se calienta en la fase de calentamiento, es decir, antes de la puesta en funcionamiento propiamente dicha con el medio de accionamiento, de modo que la temperatura en el recinto de molienda y/o en la salida del molino es superior al punto de rocío del vapor y/o del medio de accionamiento; y porque el ácido silícico molido se clasifica hasta un valor d50 de 150 -2000 nm y un valor d90 de 500 - 7000 nm.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque la molienda se lleva a cabo utilizando un molino de chorros.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque en el caso del molino de chorros se trata de un molino de chorros opuestos en lecho fluido, que es hecho funcionar con vapor de agua como medio de accionamiento.

11. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque se ponen en contacto el ácido silícico de precipitación y al menos un catión polivalente y/o NH3.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque en el caso del catión se trata de un catión divalente o trivalente.

13. Composición líquida, que contiene: al menos un ácido silícico de precipitación según la reivindicación 1.

14. Composición líquida según la reivindicación 13, que contiene una composición de resina de poliéster insaturada endurecida o no endurecida.

15. Composición líquida según la reivindicación 13, que se trata de una composición coloreada.

16. Composición líquida según la reivindicación 13, que contiene 0, 1 a 15% en peso del ácido silícico de precipitación.

17. Procedimiento para la preparación de una composición líquida, en el que:

al menos un ácido silícico de precipitación según la reivindicación 1 se reúne con al menos un compuesto polímero.

18. Procedimiento para la aplicación de una composición líquida, en el que: la composición líquida según la reivindicación 13 se aplica sobre un objeto y luego se endurece.

19. Objeto, que está revestido con una composición líquida según la reivindicación 13.

20. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque el sistema de aparatos de molienda comprende un molino de chorros.

21. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque en el caso del medio de accionamiento se trata de vapor de agua.

22. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque el sistema de aparatos de molienda comprende un molino de chorros opuestos de lecho fluido.

23. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que el catión se elige del grupo consistente en Mg2+, Ca2+, Ba2+, Sr2+ y Zn2+, Al3+ y mezclas de los mismos.