Aglutinantes resinosos acuosos.

Un aglutinante resinoso acuoso que comprende:

(a) micropartículas poliméricas obtenidas por polimerización por adición en fase acuosa de un componentemonomérico que comprende uno o más monómeros etilénicamente insaturados polimerizables por adición enpresencia de un polímero dispersado en un medio acuoso,

en donde el polímero se selecciona entre unpoliéster, un poliuretano y un copolímero acrílico incluyendo mezclas de los mismos,

(b) un uretano poliol diluible en agua,

(c) un material que contiene el grupo hidroxilo obtenido de la reacción de un material que contiene el grupoepoxi con un ácido fosforoso; y

(d) una dispersión acuosa que comprende el producto de reacción de anhídrido trimelítico y un poliol, en la quela proporción molar de anhídrido trimelítico a poliol en el producto de reacción varía de 1:2 a 1:4, y en la que elproducto de reacción se hace reaccionar adicionalmente con un anhídrido para formar otro producto dereacción.

Aglutinantes resinosos acuosos Esta solicitud es una Continuación Parcial de la Solicitud de Patente de Estados Unidos en trámite junto con la presente con Nº de Serie 11/533.518, presentada el 20 de septiembre de 2006.

Campo de la invención La presente invención se refiere a aglutinantes resinosos acuosos y, más particularmente, a aglutinantes resinosos acuosos útiles en la formulación de recubrimiento de imprimación para aplicaciones en automoción.

Antecedentes de la invención Los recubrimientos curados para aplicaciones en automoción tales como imprimadores y últimas capas deben tener un número de propiedades deseables. En primer lugar, deben contener bajas cantidades de disolvente orgánico por razones medioambientales y deben contener un alto contenido de sólidos, de manera que se transfiera una cantidad máxima de resina y pigmento a la superficie del sustrato. La respuesta de curado debe completarse a una temperatura relativamente baja y las propiedades físicas del recubrimiento resultante, tales como adhesión, resistencia al disolvente y aspecto, deben de satisfacer los estándares de automoción. Conseguir todas estas características es difícil y, a menudo, ciertas propiedades tienen que comprometerse para que otras propiedades puedan mejorarse para satisfacer los estándares de automoción.

La presente invención proporciona un aglutinante acuoso que comprende una combinación de resinas que proporcionan una combinación particularmente deseable de propiedades para aplicaciones en automoción. Los aglutinantes, cuando se formulan con pigmentos para conferir color para aplicaciones de color, tienen un contenido de sólidos relativamente alto, se curan a temperaturas bajas y proporcionan buenas propiedades físicas tales como adhesión, resistencia a disolventes y aspecto.

Sumario de la invención La presente invención proporciona un aglutinante resinoso acuoso que comprende:

(a) micropartículas poliméricas obtenidas por polimerización por adición en fase acuosa de un componente monomérico que comprende uno o más monómeros etilénicamente insaturados polimerizables por adición en presencia de un polímero dispersado en un medio acuoso, en el que el polímero se selecciona entre poliéster, poliuretano y un copolímero acrílico incluyendo mezclas de los mismos,

(b) un uretano poliol diluible en agua, y

(c) un material que contiene el grupo hidroxilo obtenido de la reacción de un material que contiene el grupo epoxi con un ácido fosforoso; y

(d) una dispersión acuosa que comprende el producto de reacción de anhídrido trimelítico y un poliol, en el que la proporción molar de anhídrido trimelítico a dicho poliol en dicho producto de reacción varía de 1:2 a 1:4, y en el que dicho producto de reacción se hace reaccionar adicionalmente con un anhídrido para formar otro producto de reacción.

Descripción detallada de la invención El aglutinante resinoso acuoso descrito anteriormente tiene un contenido de sólidos de la resina del 20 al 60 por ciento en peso basado en el peso total de (a) + (b) + (c) + (d) y un valor de hidroxilo entre 75 y 250.

Como se usa en el presente documento, el término "poliol", o variaciones del mismo, se refiere ampliamente a un material que tiene un promedio de dos o más grupos hidroxilo por molécula. Sin embargo, se entenderá que un residuo o resto "poliol" en un producto de reacción incluye un material que puede tener uno o más grupos hidroxilo por molécula.

El polímero que se usa en la preparación de las micropartículas poliméricas se selecciona entre un poliéster, un poliuretano o un copolímero acrílico, incluyendo mezclas de los mismos. El polímero se dispersa en un medio acuoso y puede contener funcionalidad ácida que puede neutralizarse al menos parcialmente con una base, tal como una amina orgánica, para ayudar a dispersar el polímero en agua. En una realización, antes de la neutralización, el polímero puede tener un valor de ácido de 10 a 60 o de 20 a 40. El valor de ácido se determina de acuerdo con ASTM D-1639.

En una realización, el polímero es un poliéster. Los poliésteres pueden prepararse por condensación de uno o más ácidos policarboxílicos con uno o más polioles por técnicas bien conocidas en la técnica.

En general, la reacción puede realizarse combinando los ingredientes y calentando a una temperatura de 160 ºC a 220 ºC. La reacción de poliesterificación puede realizarse en condiciones azeotrópicas usando cualquier disolvente que forme un buen azeótropo con agua, por ejemplo xileno o 1-deceno. La cantidad de disolvente azeotrópico generalmente varía del 3 al 4 por ciento, basado en el peso total de los reactivos usados en la preparación del poliéster. En una realización, durante el transcurso de la poliesterificación, la mayor parte del poliéster se forma en un intervalo de temperatura de 170 ºC a 220 ºC. La temperatura durante todo el transcurso de la reacción puede variar de 160 ºC a 220 ºC.

En una realización, el poliéster puede prepararse a partir del 40 por ciento al 90 por ciento de un poliol o mezcla de polioles, cada uno de los cuales tiene un peso molecular de fórmula que varía de 50 a 2.000. La cantidad de poliol puede variar del 50 por ciento al 80 por ciento; los porcentajes están basados en el peso total de los reactivos usados en la preparación del poliéster. El poliol puede ser un diol o un triol, aunque pueden usarse polioles de mayor funcionalidad. En una realización, el poliol tiene un peso molecular de fórmula de 75 a 1000 o de 100 a 300. Los ejemplos no limitantes de polioles adecuados pueden incluir, aunque sin limitación, etilenglicol, dietilenglicol, trimetilpentano diol, ciclohexano diol, 1, 6-hexanodiol, trimetilolpropano, pentaeritritol, neopentilglicol, trimetilolpropano etoxilado y mezclas de los mismos.

El poliol como se ha descrito anteriormente se hace reaccionar con un ácido policarboxílico o un anhídrido del mismo. Puede usarse cualquier ácido policarboxílico o anhídrido del mismo adecuado conocido en la técnica. Los ácidos policarboxílicos o anhídridos que son útiles pueden incluir, por ejemplo, ácido adípico, ácido succínico, ácido subérico, ácido pimérico, ácido isoftálico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido maleico, ácido glutárico, ácido dodecanodioico, ácido tereftálico, ácido cloréndico, ácido ciclohexano carboxílico, anhídrido hexahidroftálico, ácidos grasos diméricos tales como aquellos disponibles con la marca comercial PRIPOL de Unichema, o mezclas de los mismos. En una realización, una parte tal como del 0 al 10 por ciento en peso del ácido policarboxílico tendrá una insaturación alfa, beta etilénica en la estructura básica basada en el peso total de los reactivos usados para preparar el poliéster. Los ejemplos no limitantes de tales ácidos policarboxílicos pueden incluir ácido maleico, ácido fumárico y ácido itacónico.

Los ácidos policarboxílicos o anhídridos de los mismos generalmente varían del 10 por ciento al 60 por ciento o del 15 al 50 por ciento, estando el porcentaje basado en el peso total de los reactivos usados para preparar el poliéster. Los ingredientes usados en la preparación del poliéster pueden incluir también ácidos policarboxílicos superiores, tales como ácido trimelítico y ácido tricarbalílico. Pueden usarse también los ésteres de alquilo inferior de tales ácidos, cuando existen, tales como glutarato de dimetilo y tereftalato de dimetilo.

En una realización, para incorporar funcionalidad ácida en el poliéster, la proporción equivalente de ácido a hidroxilo en los reactivos puede ser mayor de 1. Como alternativa, pueden usarse reactivos tales como ácido bishidroxialquil carboxílico, tal como ácido dimetilolpropiónico, o el uso de ácidos policarboxílicos cuyos grupos carboxilo difieren en reactividad con respecto a la condensación, tales como ácido cítrico o ácido trimelítico. Usando tales técnicas, pueden prepararse poliésteres que contienen grupos tanto ácido carboxílico como hidroxi. Tales poliésteres útiles en la práctica de la invención opcionalmente tienen valores de hidroxilo de 50 a 300.

Los poliésteres útiles en la práctica de la invención pueden tener pesos moleculares promedio en número de 800 a 6000 basados en patrones de poliestireno.

Como se ha mencionado anteriormente, el polímero con funcionalidad ácida está neutralizado al menos parcialmente con una base para formar una dispersión acuosa del polímero en agua. Las bases adecuadas pueden incluir aquellas conocidas en la técnica. Los ejemplos no limitantes son aminas orgánicas tales como trimetilamina, dietilamina y dimetiletanolamina. El grado de neutralización puede... [Seguir leyendo]

1. Un aglutinante resinoso acuoso que comprende:

(a) micropartículas poliméricas obtenidas por polimerización por adición en fase acuosa de un componente monomérico que comprende uno o más monómeros etilénicamente insaturados polimerizables por adición en presencia de un polímero dispersado en un medio acuoso, en donde el polímero se selecciona entre un poliéster, un poliuretano y un copolímero acrílico incluyendo mezclas de los mismos,

(b) un uretano poliol diluible en agua,

(c) un material que contiene el grupo hidroxilo obtenido de la reacción de un material que contiene el grupo epoxi con un ácido fosforoso; y

(d) una dispersión acuosa que comprende el producto de reacción de anhídrido trimelítico y un poliol, en la que la proporción molar de anhídrido trimelítico a poliol en el producto de reacción varía de 1:2 a 1:4, y en la que el producto de reacción se hace reaccionar adicionalmente con un anhídrido para formar otro producto de reacción.

2. El aglutinante resinoso acuoso de la reivindicación 1 en el que el aglutinante resinoso acuoso tiene un contenido de sólidos de la resina del 20 al 60 por ciento en peso basado en el peso total de (a) + (b) + (c) + (d) y un valor de hidroxilo entre 75 y 250.

3. El aglutinante resinoso acuoso de la reivindicación 1 en el que los monómeros etilénicamente insaturados polimerizables por adición se seleccionan entre ésteres de alquilo de ácido acrílico o metacrílico, haluros de vinilideno e hidroxialquil ésteres de ácido acrílico o metacrílico incluyendo mezclas de los mismos, preferentemente comprende un hidroxialquil éster de ácido acrílico o ácido metacrílico que contiene de 1 a 4 átomos de carbono en el grupo hidroxialquilo.

4. El aglutinante resinoso acuoso de la reivindicación 1 en el que el poliéster tiene un índice de acidez entre 10 y 60

o se forma a partir de la reacción de un ácido policarboxílico con un poliol, en el que preferentemente una parte del ácido policarboxílico se selecciona entre ácido maleico, ácido fumárico y ácido itacónico.

5. El aglutinante resinoso acuoso de la reivindicación 1 en el que el uretano poliol se prepara por la reacción de un carbonato cíclico con una poliamina, en el que el carbonato cíclico es preferentemente un carbonato cíclico alifático lineal o ramificado, en el que el carbonato cíclico es preferentemente un monocarbonato y en el que la poliamina es una amina poliprimaria.

6. El aglutinante resinoso acuoso de la reivindicación 1 en el que el material con funcionalidad hidroxilo (c) es el producto de reacción de un poliepóxido y un ácido fosforoso, en el que preferentemente el poliepóxido es un poliglicidil éter de un polifenol y en el que el ácido fosforoso preferentemente se selecciona entre ácido fosfórico y un ácido fosfónico orgánico.

7. El aglutinante resinoso acuoso de la reivindicación 1 en el que las micropartículas poliméricas (a) están presentes en el aglutinante resinoso acuoso en cantidades del 40 al 90 por ciento en peso basado en el peso total de los sólidos de la resina.

8. El aglutinante resinoso acuoso de la reivindicación 1 en el que el uretano poliol diluible en agua está presente en la composición en cantidades del 5 al 30 por ciento en peso basado en el peso de los sólidos de la resina.

9. El aglutinante resinoso acuoso de la reivindicación 1 en el que el componente (c) está presente en la composición en cantidades del 2 al 20 por ciento en peso basado en el peso total de sólidos de la resina.

10. El aglutinante resinoso acuoso de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un agente de curado en el que el agente de curado está presente preferentemente en cantidades del 10 al 30 por ciento en peso basado en el peso total de los sólidos de la resina en el aglutinante resinoso acuoso y el agente de curado.

11. El aglutinante resinoso acuoso de la reivindicación 10 en el que el agente de curado se selecciona entre poliisocianatos incluyendo poliisocianatos bloqueados y aminoplastos.

12. El aglutinante resinoso acuoso de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente pigmentos.

13. El aglutinante resinoso acuoso de la reivindicación 12 en el que la proporción en peso de pigmento a resina es de 0, 2 a 3:1.

14. El aglutinante resinoso acuoso de la reivindicación 1, en el que la proporción molar del anhídrido trimelítico a poliol en el producto de reacción varía de 1:2, 3 a 1:3, 3.

15. Un recubrimiento compuesto multicapa que comprende un imprimador, una capa base adherida al imprimador y un recubrimiento transparente adherido a la capa base, en el que el imprimador se obtiene a partir del aglutinante resinoso acuoso de la reivindicación 1 o 10.