Composiciones de revestimiento reticulables que contienen poliuretano.

Una composición de revestimiento reticulable acuosa que comprende:

agua;

un polímero de poliuretano dispersable en agua, que comprende:

una pluralidad de enlaces uretano;

una pluralidad de grupos cicloalifáticos que tienen la estructura X-Z-X, en la que:

Z es una estructura de anillo alifático;

cada X es un grupo seleccionado independientemente entre un grupo éster, un grupo éter, un grupoamida, un grupo carbonato, hidrógeno, o CRn, en la que R se selecciona independientemente entre unhalógeno, oxígeno, nitrógeno, un grupo orgánico, o combinaciones de los mismos, y n es 0, 1 o 2; yen el que al menos uno de los grupos X es un grupo de enlace divalente que une el grupo cicloalifático aotra parte del polímero de poliuretano;

una pluralidad de grupos salinos o grupos que forman sales; y

una pluralidad de grupos etilénicamente insaturados curables al aire; y

un polímero de vinilo carbonilo funcional, y grupos funcionales amina y/o hidracina reactivos con los gruposcarbonilo.

Composiciones de revestimiento reticulables que contienen poliuretano Las composiciones de revestimiento que incluyen polímeros de poliuretano (PU) por lo general presentan una resistencia excelente a la abrasión, a los productos químicos, y a los disolventes. Los revestimientos de PU se pueden utilizar en diversas aplicaciones tales como, por ejemplo, revestimientos para madera, cemento, metal, plásticos semi-rígidos y flexibles, caucho, y cuero, así como en aprestos de fibra de vidrio, tintas para impresión, y adhesivos.

Las composiciones de revestimiento de PU que presentan propiedades mecánicas adecuadas para dichas aplicaciones se pueden preparar utilizando polímeros de PU modificados con aceite. Los polímeros de PU modificados con aceite convencionales normalmente se preparan en disolventes orgánicos y se aplican en revestimientos claros o pigmentados. Después de la aplicación de una composición de revestimiento de PU a un sustrato, el disolvente orgánico se evapora para formar una película que a continuación, por lo general, se cura mediante la oxidación al aire de los grupos etilénicos incluidos en los polímeros de PU de la película.

Los gobiernos han establecido cada vez más regulaciones que restringen la liberación de compuestos orgánicos volátiles (COV) a la atmósfera, que tienen un impacto en la utilización de composiciones de revestimiento de PU que contienen polímeros de PU modificados con aceite. Para reducir la cantidad de COV liberados, los fabricantes han ido reduciendo la cantidad de disolvente orgánico en las composiciones de revestimiento de PU mediante la utilización de polímeros de PU dispersables en agua. Los polímeros de PU dispersables en agua convencionales se pueden producir, por ejemplo, haciendo reaccionar polioles y compuestos de ácidos dihidroxicarboxílicos con un exceso de diisocianato para dar un prepolímero carboxi funcional que tiene grupos terminales isocianato (NCO) . Los grupos ácidos se pueden neutralizar para dar un prepolímero neutralizado dispersable agua, que se puede modificar adicionalmente para obtener diversas propiedades.

Las películas de PU formadas utilizando polímeros de PU dispersables en agua convencionales por lo general abarcan desde películas que son duras y relativamente inflexibles a películas que son blandas y muy flexibles. Con frecuencia es difícil preparar una película de PU que presente una mezcla adecuada en las características de rendimiento (por ejemplo, tanto una buena dureza como una buena flexibilidad) a partir de polímeros de PU dispersables en agua convencionales. Para conseguir tanto una buena dureza como una buena flexibilidad utilizando polímeros de PU dispersables en agua convencionales, por lo general los fabricantes formulan los polímeros de PU utilizando mayores cantidades de isocianato, que puede producir un incremento en los costes de materiales que resultan prohibitivos para diversas aplicaciones.

El documento WO 02/28977 A2 se refiere a dispersiones acuosas de un compuesto alquídico y un polímero de vinilo y su utilización para revestimientos. Como se divulga en la Tabla 3, se mezclan una resina uralquídica dispersa en agua y un polímero de vinilo. La dispersión acuosa uralquídica se prepara con la reacción entre un poliol a base de aceite de soja (que aporta una pluralidad de grupos etilénicamente insaturados curables al aire) , ácido dimetilolpropiónico (que aporta una pluralidad de grupos que forman sales) , ciclohexano-dimetanol, diisocianato de tolueno y agua. De acuerdo con la reivindicación 4 y los ejemplos 2, 5 y 8 del documento WO 02/28977 A2, el polímero de vinilo utilizado comprende acetoacetoxi etil metacrilato (que porta grupos carbonilo) . Además, en la página 5, líneas 22-25 y en la página 7, líneas 10-13 se especifica que se pueden utilizar extensores de la cadena 45 tales como hidracinas sustituidas.

El documento WO 2005/016999 A1 se refiere a composiciones que comprenden mezclas de dispersiones de poliuretano y polietileno con una base acuosa adecuadas para revestimientos. Como se divulga en el ejemplo 4, se prepara una resina alquídica dispersa en agua con la reacción entre un ácido isoftálico sulfonado (que aporta una pluralidad de grupos que forman sales) , un ácido graso de soja (que aporta una pluralidad de grupos etilénicamente insaturados curables al aire) e IPDI. Este polímero de poliuretano sulfonado se mezcla con un segundo polímero formado de monómeros de vinilo (véase reivindicación 1) , dicho polímero de vinilo puede comprender diacetonacrilamida (que porta grupos carbonilo) como monómeros (véase reivindicación 8) . Además, en la composición se utilizan compuestos a base de amina (tal como etilendiamina, véase el ejemplo 4 de D2) o grupos 55 funcionales hidracina (véase reivindicación 26) .

Como tal, aún existe la necesidad de nuevos sistemas de revestimiento de PU de base acuosa con un bajo contenido en COV o sustancialmente sin COV. También existe la necesidad de que dichas composiciones de revestimiento acuosas se curen por reticulación tras la evaporación del agua.

La presente invención proporciona una composición de revestimiento reticulable acuosa que incluye un polímero de poliuretano (PU) dispersable en agua. En ciertas realizaciones, la composición de revestimiento también incluye un polímero de vinilo que porta grupos carbonilo (es decir, un polímero de vinilo carbonilo funcional) . En ciertas realizaciones, la composición de revestimiento también incluye un polímero de látex. La composición también puede 65 incluir grupos funcionales amina y/o hidracina reactivos con grupos carbonilo. Aunque dichos grupos funcionales se pueden incorporar al polímero de vinilo (o polímero de látex) , preferentemente están en un agente de reticulación distinto del polímero de vinilo (o polímero de látex) y el polímero de poliuretano.

En una realización, la presente invención proporciona una composición de revestimiento reticulable acuosa que incluye: agua; un polímero de poliuretano dispersable en agua, un polímero de vinilo carbonilo funcional; y grupos funcionales amina y/o hidracina reactivos con grupos carbonilo. El polímero de poliuretano dispersable en agua incluye: una pluralidad de enlaces uretano; una pluralidad de grupos cicloalifáticos que tienen la estructura X-Z-X, en la que: Z es una estructura de anillo alifático; cada X es un grupo seleccionado independientemente entre un grupo éster, un grupo éter, un grupo amida, un grupo carbonato, hidrógeno, o CRn, en la que R se selecciona independientemente entre un halógeno, oxígeno, nitrógeno, un grupo orgánico, o combinaciones de los mismos, y n es 0, 1 o 2; y en el que al menos uno de los grupos X es un grupo de enlace divalente que une el grupo cicloalifático a una parte del polímero de poliuretano; una pluralidad de grupos salinos o grupos que forman sales; y una pluralidad de grupos etilénicamente insaturados curables al aire.

En ciertas realizaciones, el polímero de vinilo carbonilo funcional es un polímero vinílico de látex multifásico que porta grupos carbonilo. En otra realización, el polímero vinílico de látex multifásico incluye al menos una fase blanda que tiene una Tg de -65 °C a 50 °C y al menos una fase dura que tiene una Tg de 30 °C a 230 °C.

En ciertas realizaciones, el polímero vinílico de látex multifásico incluye al menos una fase que tiene una elevada concentración de monómero carbonilo funcional, preferentemente, la alimentación de monómero concentrado contiene del 90% al 100% del monómero carbonilo funcional utilizado para preparar el polímero de vinilo completo. Por ejemplo, en un polímero bifásico el primer 50% del polímero está preparado con bajos niveles de C=O y el segundo 50% contiene niveles elevados de C=O.

En ciertas realizaciones, los grupos funcionales amina y/o hidracina reactivos con grupos carbonilo se incorporan al

polímero de vinilo. En ciertas realizaciones, el contenido de amina y/o hidracina del polímero de vinilo es de 10 a 300 miliequivalentes por 100 g de polímero.

En ciertas realizaciones, los grupos funcionales de amina y/o hidracina reactivos con grupos carbonilo se encuentran en un agente de reticulación distinto del polímero de vinilo y del polímero de poliuretano. En ciertas realizaciones, el agente de reticulación es una amina multifuncional (es decir, poliamina) que comprende de 2 a 10 grupos amina primarios por molécula. En ciertas realizaciones, el agente de reticulación es una hidracina multifuncional (es decir, polihidracina) .

En ciertas realizaciones, el nivel de agente de reticulación en la composición es tal que proporciona al menos 0, 2 35 equivalentes de grupos amina y/o hidracina por mol de grupos funcionales carbonilo... [Seguir leyendo]

1. Una composición de revestimiento reticulable acuosa que comprende:

agua; un polímero de poliuretano dispersable en agua, que comprende:

una pluralidad de enlaces uretano; una pluralidad de grupos cicloalifáticos que tienen la estructura X-Z-X, en la que:

Z es una estructura de anillo alifático; cada X es un grupo seleccionado independientemente entre un grupo éster, un grupo éter, un grupo amida, un grupo carbonato, hidrógeno, o CRn, en la que R se selecciona independientemente entre un halógeno, oxígeno, nitrógeno, un grupo orgánico, o combinaciones de los mismos, y n es 0, 1 o 2; y en el que al menos uno de los grupos X es un grupo de enlace divalente que une el grupo cicloalifático a otra parte del polímero de poliuretano;

una pluralidad de grupos salinos o grupos que forman sales; y una pluralidad de grupos etilénicamente insaturados curables al aire; y

un polímero de vinilo carbonilo funcional, y grupos funcionales amina y/o hidracina reactivos con los grupos carbonilo.

2. La composición de la reivindicación 1 en la que los grupos funcionales amina y/o hidracina reactivos con los grupos carbonilo se incorporan al polímero de vinilo.

3. La composición de la reivindicación 1 en la que los grupos funcionales amina y/o hidracina reactivos con los grupos carbonilo se encuentran en un agente de reticulación distinto del polímero de vinilo y del polímero de poliuretano.

4. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la cantidad de grupos carbonilo funcionales en el polímero de vinilo es de 3-500 miliequivalentes por 100 gramos de polímero.

5. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en la que el polímero de poliuretano incluye al menos el 3% en peso de compuesto que contiene grupos cicloalifáticos que contienen la estructura X-Z-X, en base al peso seco total del polímero de poliuretano.

6. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en la que Z comprende un anillo cerrado de seis miembros.

7. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en la que al menos una parte de los grupos etilénicamente insaturados curables al aire son suministrados por un ácido graso.

8. Un método de preparación de una composición de revestimiento reticulable acuosa de acuerdo con la reivindicación 1, el método que comprende:

el suministro de una dispersión acuosa que comprende un polímero de poliuretano dispersable en agua, que comprende:

una pluralidad de enlaces uretano; una pluralidad de grupos cicloalifáticos que tienen la estructura X-Z-X, en la que:

Z es una estructura de anillo alifático;

cada X es un grupo seleccionado independientemente entre un grupo éster, un grupo éter, un grupo amida, un grupo carbonato, hidrógeno, o CRn, en la que R se selecciona independientemente entre un halógeno, oxígeno, nitrógeno, un grupo orgánico, o combinaciones de los mismos, y n es 0, 1 o 2; y en el que al menos uno de los grupos X es un grupo de enlace divalente que une el grupo cicloalifático a otra parte del polímero de poliuretano;

una pluralidad de grupos salinos o grupos que forman sales; y una pluralidad de grupos etilénicamente insaturados curables al aire; y

el suministro de una dispersión acuosa de partículas poliméricas que comprenden un polímero de vinilo 65 carbonilo funcional; el suministro de grupos funcionales amina y/o hidracina reactivos con grupos carbonilo en un agente de reticulación distinto del polímero de poliuretano o del polímero de vinilo carbonilo funcional y/o incorporado dentro del polímero de vinilo carbonilo funcional; la combinación de la dispersión acuosa del polímero de poliuretano y el polímero de vinilo carbonilo funcional para formar una mezcla; y

si se utiliza un agente de reticulación distinto, la combinación de la mezcla con el agente de reticulación distinto.

9. El método de la reivindicación 8 en el que el suministro de grupos funcionales amina y/o hidracina reactivos con grupos carbonilo comprende el suministro de un agente de reticulación que comprende los grupos funcionales amina y/o hidracina reactivos con grupos carbonilo, y el método comprende la combinación de la mezcla con el agente de reticulación.

10. Un método de preparación de una composición de revestimiento reticulable acuosa de acuerdo con la reivindicación 1, el método que comprende:

el suministro de un polímero de vinilo carbonilo funcional; la preparación de un polímero de poliuretano dispersable en agua en presencia del polímero de vinilo carbonilo funcional y la combinación de la mezcla con agua, en el que el poliuretano dispersable en agua comprende:

una pluralidad de enlaces uretano; una pluralidad de grupos cicloalifáticos que tienen la estructura X-Z-X, en la que:

Z es una estructura de anillo alifático; cada X es un grupo seleccionado independientemente entre un grupo éster, un grupo éter, un grupo

amida, un grupo carbonato, hidrógeno, o CRn, en la que R se selecciona independientemente entre un halógeno, oxígeno, nitrógeno, un grupo orgánico, o combinaciones de los mismos, y n es 0, 1 o 2; y en el que al menos uno de los grupos X es un grupo de enlace divalente que une el grupo cicloalifático a otra parte del polímero de poliuretano;

una pluralidad de grupos salinos o grupos que forman sales; y una pluralidad de grupos etilénicamente insaturados curables al aire; y

el suministro de grupos funcionales amina y/o hidracina reactivos con grupos carbonilo en un agente de reticulación distinto del polímero de poliuretano o del polímero de vinilo carbonilo funcional y/o incorporado dentro del polímero de vinilo carbonilo funcional; y si se utiliza un agente de reticulación distinto, la combinación de la dispersión acuosa del polímero de poliuretano y el polímero de vinilo carbonilo funcional con el agente de reticulación distinto.

11. Un método de preparación de una composición de revestimiento reticulable acuosa de acuerdo con la reivindicación 1, el método que comprende:

el suministro de una dispersión acuosa de partículas poliméricas que comprenden un polímero de vinilo carbonilo funcional; la preparación de un prepolímero de poliuretano dispersable en agua;

la combinación del prepolímero de poliuretano dispersable en agua con la dispersión acuosa de partículas poliméricas que comprenden un polímero de vinilo carbonilo funcional; y la formación de un polímero de poliuretano dispersable en agua a partir del prepolímero de poliuretano en presencia de las partículas poliméricas que comprenden un polímero de vinilo carbonilo funcional, en el que el poliuretano dispersable en agua comprende:

una pluralidad de enlaces uretano; una pluralidad de grupos cicloalifáticos que tienen la estructura X-Z-X, en la que:

Z es una estructura de anillo alifático;

cada X es un grupo seleccionado independientemente entre un grupo éster, un grupo éter, un grupo amida, un grupo carbonato, hidrógeno, o CRn, en la que R se selecciona independientemente entre un halógeno, oxígeno, nitrógeno, un grupo orgánico, o una de sus combinaciones, y n es 0, 1 o 2; y en el que al menos uno de los grupos X es un grupo de enlace divalente que une el grupo cicloalifático a otra parte del polímero de poliuretano;

una pluralidad de grupos salinos o grupos que forman sales; y una pluralidad de grupos etilénicamente insaturados curables al aire; y

el suministro de grupos funcionales amina y/o hidracina reactivos con grupos carbonilo en un agente de 65 reticulación distinto del polímero de poliuretano o del polímero de vinilo carbonilo funcional y/o incorporado dentro del polímero de vinilo carbonilo funcional; y

si se utiliza un agente de reticulación distinto, la combinación de la dispersión acuosa del polímero de poliuretano y del polímero de vinilo carbonilo funcional con el agente de reticulación distinto.

12. Una composición de revestimiento reticulable acuosa obtenible mediante el método de una cualquiera de las 5 reivindicaciones 8 a 11.

13. Un método de revestimiento de un sustrato, el método que comprende la aplicación de una composición de revestimiento reticulable acuosa de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 o la reivindicación 12, y la retirada del agua.

14. Un sustrato revestido obtenible mediante el método de la reivindicación 13.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

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