Aglutinante para pintura de secado al aire que comprende derivado de silicio unido a nanopartícula de ácido graso insaturado.

Aglutinante para pintura de secado al aire, a base de nanopartículas que contienen óxido de metal con ramasorgánicas insaturadas,

caracterizado porque por lo menos un átomo de metal de la nanopartícula está unidoquímicamente a una rama orgánica con por lo menos una funcionalidad etilénica insaturada; yel aglutinante incluye la siguiente subestructura química:

O1,5Si-(CH2)p-NH-C(O)-(CH2)q-(CH≥CH)x-(CH2)r-(CH≥CH-CH2)y-(CH2)s-(CH≥CH)z-(CH2)t-CH3

en la que p es un número entero de 1 a 24

q, r, s, t son un número entero de 0 a 21

x, z son un número entero de 0 a 4

y es un número entero de 0 a 6

y los átomos de oxígeno de la parte de O1,5Si están unidos con átomos de metal.

Aglutinante para pintura de secado al aire que comprende derivado de silicio unido a nanopartícula de ácido graso insaturado 5

Sector de la técnica La presente invención se refiere a aglutinante para una pintura de secado al aire a base de nanopartículas que contienen óxido de metal con ramas orgánicas insaturadas, un procedimiento para la preparación del mismo y una pintura y laca de secado al aire que contiene el aglutinante. Por último, la invención se refiere al uso de tal pintura y laca de secado al aire.

Estado de la técnica La pintura es una mezcla de pigmentos, aglutinantes, diluyentes, aditivos y disolventes. La pintura debería mejorar la apariencia de, y dar protección a, un sustrato / base. El aglutinante de la pintura da cohesión en la película de pintura y adhesión a la base. Un poliéster modificado por ácido graso, resina alquídica, se usa a menudo como aglutinante en pintura y laca. El aglutinante de secado al aire se cura mediante reacción con oxígeno en el aire, en la que los dobles enlaces de los ácidos grasos son el punto de reacción de la reacción de unión cruzada. La tecnología de resinas alquídicas tiene algunas ventajas y desventajas en comparación con otra tecnología de aglutinantes:

• Los materiales de partida proceden en gran medida de fuentes renovables.

• Los materiales de partida son relativamente económicos.

• La pintura a base de resina alquídica es fácil de usar, puesto que es una pintura de un componente.

• Propiedades técnicas relativamente buenas tal como resistencia al rayado, flexibilidad y humectación del sustrato. No obstante, la resistencia al rayado no es tan buena como para una pintura y laca de dos componentes.

• La pintura a base de resina se seca de manera relativamente lenta en comparación con otros tipos de tecnologías de pintura. En la fase de curado la película de pintura es vulnerable a la captura de suciedad, dado que entonces es pegajosa. Esta fase es más larga para pinturas a base de resina alquídica que para otros tipos de pintura.

• La tecnología se encuentra disponible para sistemas diluibles en agua así como diluibles en disolvente.

• La pintura a base de resina es vulnerable frente a la degradación por UV.

La UE ha elaborado una directiva de COV (compuestos orgánicos volátiles) . Esta directiva da restricciones con respecto a cuánto disolvente orgánico puede usarse en la pintura. La directiva da requisitos en dos etapas, en las que la primera está en vigor desde 2007 y la segunda desde 2010. En algunas categorías, el requisito de 2010 es particularmente exigente. La pintura a base de resina alquídica diluida en disolvente está limitada por un requisito de como máximo 300 g de COV por litro de pintura. Con el fin de satisfacer estos nuevos requisitos, las pinturas han de volver a formularse. Una opción es usar un nuevo aglutinante de tal modo que la pintura pueda diluirse con menos disolvente, sin aumentar de forma significativa la viscosidad. Si se realiza una nueva formulación de este tipo sin ninguna otra medida, las propiedades de las pinturas a base de resina alquídica tradicionales se cambian drásticamente, a peor. En particular el tiempo de curado se prolonga considerablemente. Para protección en exteriores de materiales de madera, habitualmente en Noruega se usan con frecuencia pinturas a base de resina 45 alquídica diluidas en disolvente. Un cambio a sistemas exclusivamente diluibles en agua es difícil en Noruega, debido al clima. Por lo tanto, es importante elaborar soluciones técnicamente adecuadas para este tipo de tecnología.

Se ha realizado gran cantidad de trabajo con el fin de mejorar la tecnología de resinas alquídicas, en particular con el objetivo de mejorar la resistencia frente a UV, conseguir un tiempo de curado más rápido y una película de pintura más dura y más resistente al rayado. Una parte puede obtenerse mediante la elección adecuada de monómeros para dar la resina alquídica, otra parte puede obtenerse mediante un procedimiento de polimerización adecuado. Mayores mejoras requieren la preparación de un híbrido de resina alquídica. Esto implica la combinación de la tecnología de resinas alquídicas con otras tecnologías de aglutinantes. Puede ser relevante con una modificación 55 química del polímero de resina alquídica, con la mayor frecuencia un copolímero de injerto. Los compuestos químicos más comunes que se usan para este fin son: resina poli (met) acrílica, silicona / siloxano o poliuretano. Esto mejora bastante la tecnología de resinas alquídicas, mejoras que posiblemente no se conseguirían sin combinar diferentes tecnologías. Incluso a pesar de que se realizan estas modificaciones químicas, este sigue siendo un sistema de secado al aire de un componente. El precio de los nuevos híbridos será más alto debido a materiales de partida más caros y procedimientos más complicados. Ha de justificarse por lo menos una etapa de producción adicional.

Otro método posible para mejorar pinturas a base de resina alquídica es añadir nanopartículas inorgánicas. En primer lugar y ante todo, las nanopartículas contribuyen a una dureza aumentada y una resistencia al rayado 65 mejorada. Se supone que la dureza de las propias partículas contribuye a esto. Hoy en día, la pintura consiste en gran medida en cargas y pigmentos, que son minerales. Estos son grandes, es decir, el diámetro de partícula es de 200 nm - 500 !m. Normalmente, las nanopartículas que se usan en pintura y laca tienen unos diámetros de 10 nm 60 nm. Estos se encuentran en un intervalo de tamaños completamente diferentes, en el que el área superficial de las partículas se hace muy grande en relación con el volumen de partícula. Esto implica que las nanopartículas pueden contribuir a una mejora completamente diferente de la que se consigue cuando se mezclan partículas de pigmento ordinarias incluso a pesar de que la química puede ser bastante similar. La superficie de la película de pintura se vuelve más lisa con las nanopartículas, una superficie lisa es beneficiosa con el fin de tener una mejor resistencia al rayado. Las nanopartículas no dispersan la luz, de tal modo que las propiedades ópticas de la pintura no se ven alteradas. Cuanto más pequeñas son las partículas, más grande es la superficie y esto es favorable con el fin de hacer una película densa y dura. La interacción entre el polímero y la partícula se vuelve mejor.

Muchas nanopartículas para pintura y laca han llegado al mercado, para sistemas tanto diluidos en agua como diluidos en disolvente. La partícula inorgánica es dura y contribuye a unas propiedades mecánicas mejoradas del producto. Se ha hallado que la superficie de las partículas ha de modificarse con el fin de mejorar la susceptibilidad de mezclado con el aglutinante. Si esto no se realiza, pueden surgir problemas con la estabilidad en almacenamiento o perturbaciones superficiales en la película de pintura. En el mejor caso, solo se consigue una mejora insignificante.

Un método para la preparación de nanopartículas de superficie modificada es hacer reaccionar una partícula ya existente con un reactivo de acoplamiento tal como se divulga en los documentos WO2006045713, WO2006125736 y US20040204521. Las partículas existentes pueden ser partículas comercialmente disponibles con tamaños hasta 1000 nm. El reactivo de acoplamiento que se usa en este caso, es un compuesto de silicio orgánico con por lo menos una funcionalidad alcoxi. Pueden unirse químicamente compuestos químicos seleccionados hacia el reactivo de acoplamiento antes o después del acoplamiento hacia la nanopartícula. De esta forma, la nanopartícula de superficie modificada puede obtener una funcionalidad adicional tal como capturador de radicales, anti-oxidantes,

absorbedores UV, estabilizadores frente a la luz, retardadores de la llama, fotoiniciador o combinaciones de los mismos. Las partículas a modificarse pueden ser partículas comercialmente disponibles de SiO2 y Al2O3 o mezclas de estos óxidos de metal. Se menciona el uso de tales partículas modificadas en materiales termoplásticos, plásticos termoestables, pintura y laca. No se divulga aglutinante para una pintura de secado al aire a base de tales nanopartículas de superficie modificada.

Los documentos WO2007020062 y WO2007020063 notifican una modificación superficial de las partículas de óxido de metal existentes mediante el uso de silano como reactivo de acoplamiento. Se reivindica la protección para un procedimiento que no se origina a partir de una síntesis de sol-gel, pero que se basa en la dispersión de aglomerados de partículas en un disolvente orgánico. El procedimiento de aerosil o precipitación a partir... [Seguir leyendo]

1. Aglutinante para pintura de secado al aire, a base de nanopartículas que contienen óxido de metal con ramas orgánicas insaturadas, caracterizado porque por lo menos un átomo de metal de la nanopartícula está unido químicamente a una rama orgánica con por lo menos una funcionalidad etilénica insaturada; y el aglutinante incluye la siguiente subestructura química:

O1, 5Si- (CH2) p-NH-C (O) - (CH2) q- (CH=CH) x- (CH2) r- (CH=CH-CH2) y- (CH2) s- (CH=CH) z- (CH2) t-CH3

en la que p es un número entero de 1 a 24

q, r, s, t son un número entero de 0 a 21

x, z son un número entero de 0 a 4

y es un número entero de 0 a 6

y los átomos de oxígeno de la parte de O1, 5Si están unidos con átomos de metal. 15

2. El aglutinante de la reivindicación 1, caracterizado porque óxido de metal y rama orgánica están unidos entre sí con enlaces químicos covalentes estables frente a hidrólisis en el que los enlaces químicos covalentes estables frente a hidrólisis son más resistentes frente a hidrólisis que los enlaces de éster.

3. El aglutinante de la reivindicación 1, caracterizado porque el átomo de metal de las nanopartículas que contienen óxido de metal se elige de entre Si, Al, Zr, Ce, Zn, Sn, Fe y Ti.

4. El aglutinante de la reivindicación 1, caracterizado porque el aglutinante es soluble o dispersable en agua.

5. Aglutinante de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque el aglutinante se encuentra presente en una mezcla con partículas que se eligen de entre partículas de óxido de metal, pigmentos orgánicos y cargas.

6. El aglutinante de la reivindicación 5, caracterizado porque las partículas tienen un diámetro de entre 5 nm y 1000 nm.

7. El aglutinante de la reivindicación 6, caracterizado porque las partículas de óxido de metal se eligen de entre óxido de silicio, óxido de aluminio, óxido de titanio, óxido de zirconio y óxido de hierro.

8. Procedimiento para la preparación del aglutinante de las reivindicaciones 1-7, en el que en una primera etapa se

prepara un polímero híbrido orgánico / inorgánico polirramificado cuando se convierten compuestos de metal hidrolizables con grupos amina funcionales a través de hidrólisis y condensación caracterizado porque el procedimiento comprende por lo menos una etapa de procedimiento adicional, en la que uno o más de dichos grupos amina funcionales se hace o hacen reaccionar con por lo menos un compuesto orgánico insaturado de tal modo que se forma un enlace químico covalente o enlace iónico, entre el átomo de N del grupo amina funcional y por lo menos un átomo del compuesto orgánico insaturado.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, caracterizado porque el compuesto orgánico insaturado se elige de entre ácidos grasos insaturados y derivados de ácidos grasos insaturados.

10. El procedimiento de la reivindicación 8, caracterizado porque el compuesto de metal hidrolizable con grupos amina funcionales se elige de entre 3-amina propil trietoxi silano y 3-amina propil trimetoxi silano.

11. El procedimiento de la reivindicación 8, caracterizado porque la primera etapa comprende además la reacción de compuestos de metal hidrolizables sin grupos amina funcionales, además de compuestos de metal hidrolizables con grupos amina funcionales.

12. El procedimiento de la reivindicación 11, caracterizado porque los compuestos de metal hidrolizables sin grupos amina funcionales se eligen de entre alcóxidos y carboxilatos de silicio, aluminio, titanio y zirconio.

13. El procedimiento de la reivindicación 8, caracterizado porque comprende la reacción de por lo menos un silano con la siguiente composición:

(Z-) mSi (-Y) 4-n-m

en el que n es un número entero de 0 a 2 m es un número entero de 1 a 3 Y se elige de entre alcoxi, carboxilo y halógeno Z se elige de entre hidrógeno, alquilo, arilo, alquilo sustituido, arilo sustituido.

14. El procedimiento de las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado porque los grupos amina funcionales se hacen reaccionar con compuestos orgánicos que se eligen de entre anhídridos, compuestos epoxídicos, ésteres, ácidos orgánicos saturados, ácidos sulfónicos e hidroxiácidos además de los compuestos orgánicos insaturados.

15. El procedimiento de las reivindicaciones 8 y 14, caracterizado porque el compuesto orgánico es por lo menos un anhídrido cíclico, y esas estructuras de amida que resultan de la reacción con el anhídrido cíclico, se 5 desprotonan y, por lo tanto, se ionizan con bases o compuestos alcalinos adecuados.

16. El procedimiento de la reivindicación 15, caracterizado porque el anhídrido cíclico es anhídrido ftálico.

17. El procedimiento de la reivindicación 8, caracterizado porque el compuesto orgánico tiene por lo menos un grupo

ácido carboxílico funcional, que después de la reacción se desprotona y, por lo tanto, se ioniza con bases o compuestos alcalinos adecuados.

18. El procedimiento de la reivindicación 17, caracterizado porque el compuesto orgánico es anhídrido trimelítico.

19. Pintura o laca de secado al aire, caracterizada porque contiene por lo menos un aglutinante de las reivindicaciones 1-7.

20. La pintura o laca de secado al aire de la reivindicación 19, caracterizada porque adicionalmente contiene uno o más otros aglutinantes. 20

21. La pintura o laca de secado al aire de la reivindicación 20, caracterizada porque uno o más de los otros aglutinantes se elige o eligen de entre resina alquídica, poliéster modificado por ácido graso, poliuretano modificado por ácido graso, aceite de linaza, resina alquídica modificada por uretano, resina acrílica alilfuncional

o resina acrílica modificada por ácido graso. 25

22. La pintura o laca de secado al aire de las reivindicaciones 19-21, caracterizada porque la pintura / laca contiene un 1-90 por ciento en peso de aglutinante.

23. La pintura o laca de secado al aire de las reivindicaciones 19-22, caracterizada porque la pintura se elige de

entre pintura a base de resina alquídica tixotrópica de poliamida y pintura a base de resina alquídica tixotrópica de poliuretano.

24. La pintura o laca de secado al aire de las reivindicaciones 19-23, caracterizada porque la pintura se aplica a un sustrato. 35