Dispersión de poliuretano de altop peso molecular que se auto-entrelaza.

Dispersión de poliuretano de alto peso molecular que se auto-entrelaza,

a base de dioles y/o trioles que producensecado oxidativo, caracterizada porque contiene los componentes de reacción

(A) de >12 a 30 % en peso de un componente de ácido graso insaturado capaz de producir secadooxidativo, con sistente en por lo menos un derivado de ácido graso insaturado con dos o tres gruposhidroxilo reactivos frente a los poliisocianatos, producido a partir de ácidos grasos insaturados y resinas deepóxido alifáticas o aromáticas, o poliepóxidos con dos o tres grupos epóxido reactivos frente a los ácidosgrasos,

(B) de 2 a 11 % en peso de un componente de poliol consistente en

(i) 0 a 1,5 % en peso de por lo menos un poliol de bajo peso molecular con dos o más grupos hidroxiloreactivos y una masa molecular de 60 a 150 dalton

(ii) 0,8 a 6 % en peso de por lo menos un poliol de alto peso molecular con dos o más grupos hidroxiloreactivos y una masa molecular de 500 a 4.000 dalton,

(iii) 1,2 a 3,5 % en peso de por lo menos un poliol modificado aniónicamente con dos o más gruposhidroxilo reactivos y uno o varios grupos carboxilo inertes respecto a los poliisocianatos,

(C) 8 a 25 % en peso de un componente de poliisocianato, consistente en por lo menos un poliisocianato oderivado de poliisocianato con dos o más grupos isocianato alifáticos o aromáticos,

(D) 0 a 10 % en peso de un componente de solvente, consistente en por lo menos un solvente inerterespecto a los poliisocianatos y miscible parcial o totalmente con agua,

(E) 0,5 a 3 % en peso de un componente de neutralización, consistente en por lo menos una base a basede una amina o hidróxido,

(F) 0 a 0,5 % en peso de un componente de secado consistente en por lo menos un secante activo oauxiliar que puede ser emulsificado en agua,

(G) 0,5 a 3 % en peso de un componente de alargamiento de cadena consistente en por lo menos unapoliamina con dos o más grupos amino reactivos así como el resto de agua.

Dispersión de poliuretano de alto peso molecular que se auto-entrelaza La presente invención se refiere a una dispersión de poliuretano que se auto-entrelaza, a base de dioles y trioles que producen secado por vía oxidativa, método para su producción y su empleo.

Para muchas aplicaciones de la química de la construcción son de interés los agentes ligantes, en las cuales puede emplearse una combinación de secado físico y químico, como por ejemplo resinas alquídicas.

Debido a su versatilidad y aplicabilidad universal, las resinas alquídicas forman hoy sin lugar a dudas el grupo más importante de agentes ligantes sintéticos de laca. Las resinas alquídicas representan policondensados o bien poliésteres modificados con ácidos grasos o bien con aceites, de ácidos policarboxílicos o bien anhídridos policarboxílicos y polialcoholes. Considerando la construcción y composición, las posibilidades de variación de las resinas alquídicas son extraordinariamente grandes.

Como materias primas pueden emplearse triglicéridos naturales (aceites, grasas) o ácidos grasos sintéticos definidos. El perfil de propiedades de las resinas alquídicas depende del tipo y cantidad de ácidos grasos o bien aceites de cadena larga presentes. Dependiendo del grado de insaturación se diferencian entre ácidos grasos o bien aceites que producen secado, con capacidad media de producir secado y que no producen secado. Dependiendo del contenido aceite se diferencia entre resinas alquídicas de aceite corto, de aceite medio y aceite de largo.

La formación de película de las resinas alquídicas que producen secado reside en una elevación de la masamolecular mediante un entrelazamiento químico de los ácidos grasos insaturados. Ésta polimerización es iniciada mediante procesos de autoxidación (denominada autoxipolimerización) . Para el aceleramiento catalítico del secado y formación autoxidativa de película se añaden a las resinas alquídicas entre otros secantes auxiliares y activos o bien secantes, los cuales son sales metálicas de ácidos orgánicos.

Las resinas alquídicas trajeron otro enriquecimiento mediante la modificación con otros componentes como estireno, poliisocianatos, resinas de fenol, epóxidos, siliconas. En la producción de resinas alquídicas de uretano o bien uretanos alquídicos reaccionan resinas alquídicas de aceite largo que contienen grupos hidroxilo con poliisocianatos en solventes orgánicos adecuados, hasta que no están presentes más grupos isocianato libres (NCO/OH " 0, 95) . Estos uretanos alquídicos que contienen solvente son adecuados en particular para revestimientos de alto valor, capas base, lacas, sellamientos y se distinguen por secado rápido, elevada dureza, distinguida resiliencia mecánica, muy buena resistencia a la abrasión, elevada estabilidad al agua, estabilidad química mejorada.

Debido a la carga ambiental por emisiones de solvente y teniendo en cuenta el cumplimiento de normas existentes sobre emisiones, se realizaron en los últimos años sustanciales esfuerzos para el desarrollo de agentes ligantes que pueden ser diluidos con agua para lacas y revestimientos, con un contenido tan bajo como fuera posible de compuestos orgánicos volátiles (VOC, volatile organic compounds) .

Las dispersiones de poliuretano que producen secado oxidativo modificadas con ácidos grasos representan combinaciones sinergísticas de resinas alquídicas y resinas de poliuretano, que incorporan en ellas el excelente perfil de propiedades de ambos tipos de polímeros. Estas dispersiones acuosas de poliuretano que se autoentrelazan pueden ser producidas libres de solvente (cero VOC) o pobres en solvente (bajo VOC) y además son claramente más amigables con el medio ambiente comparadas con los uretanos alquídicos que contienen solvente. Dependiendo del perfil de requerimientos pueden emplearse sistemas de un componente o de dos componentes. El desempeño de las lacas y revestimientos producidos a partir de dispersiones de poliuretano que producen secado oxidativo es adecuado para muchos propósitos de aplicación.

La producción de dispersiones de poliuretano modificadas con ácidos grasos y que producen secado oxidativo y su empleo en sistemas de un componente y de dos componentes son conocidos.

En EP-A 379 007 se describen dispersiones de poliuretano a base de resinas alquídicas que producen secado oxidativo. Con excepción del secado relativamente largo, estos agentes ligantes se distinguen por un elevado nivel de propiedades. Según EP-A 451 647 se manifiestan dispersiones de poliuretano a base de resinas alquídicas que producen secado oxidativo, que exhiben desventajas determinadas por el elevado contenido de solvente, la elevada viscosidad y la elevada carga. De modo correspondiente, en el método según EP-A 640 632 y EP-A 647 665 se produce la transesterificación de aceites que producen secado con polioles, hasta dar monoglicéridos y se emplean para la producción de dispersiones de poliuretano que producen secado oxidativo.

A partir de la EP-A 729 991 se conocen dispersiones de poliuretano que contienen grupos hidroxilo, a base de resinas alquídicas que producen secado oxidativo, que son adecuadas para la producción de agentes de

revestimiento de un componente o de dos componentes. Sin embargo, estos agentes ligantes solo muestran buenos resultados en el procesamiento de dos componentes, combinados con agentes de curado En DE-OS 36 30 422 se describe la reacción de aceites que producen secado parcialmente epoxidados con polioles y su empleo para la producción de dispersiones de poliuretano. Estas dispersiones de poliuretano poseen sólo en pequeña capacidad para producir secado. DE-OS 42 37 965 manifiesta dímeros de ácidos grasos hidrogenados o bien dioles diméricos para la producción de dispersiones de poliuretano, que son producidos en combinación con agentes del curado bajo condiciones de secado en horno. Según DEOS 44 45 199 se producen dispersiones de poliuretano a base de polihidroxipoliesteramidas y prepolímeros de poliuretano modificados con ácidos grasos y que producen secado oxidativo.

A partir de la EP-A 444 454 se conocen resinas de poliuretano que producen secado con aire, que fueron producidas mediante reacción de isocianatos con polioles que contienen grupos que producen secado así como con polioles de bajo peso molecular y polioles que contienen grupos carboxilo. Las resinas de poliuretano exhiben una masa molecular de aproximadamente 1.600 a 30.000 dalton. Para su estabilización, estos sistemas requieren un contenido comparativamente alto de emulsificantes internos. Además, la formación de película ocurre exclusivamente mediante secado químico (secado oxidativo) .

Para la producción de dispersiones de poliuretano que producen secado oxidativo modificadas con ácidos grasos se emplean resinas alquídicas de aceite corto a aceite de medio, que exhiben grupos hidroxilo terminales y reactivos frente a poliisocianatos. Las resinas alquídicas son empleadas en forma pura o como soluciones en solventes orgánicos. Además, las resinas alquídicas pueden estar provistas de emulsificantes internos iónicos o no iónicos. Para la elevación de la resistencia inicial a las sustancias químicas (pre-crosslinking) de los revestimientos producidos a partir de las dispersiones de poliuretano, se emplean frecuentemente resinas alquídicas que producen secado al aire con una funcionalidad de hidroxilo F >2. Aparte de las resinas alquídicas, en la estructura de poliuretano pueden estar presentes aún otros polioles poliméricos (esqueleto de poliuretano) . Para el secado tiene lugar un entrelazamiento de los polímeros modificados con ácidos grasos de poliuretano o poliuretano-poliurea en presencia de oxígeno atmosférico y secantes (postentrelazamiento) .

Como posibles variaciones de síntesis entran en consideración el proceso de mezcla de prepolímero (bajo VOC) , el proceso de solvente (cero VOC) o combinaciones de estos métodos. En la síntesis de los prepolímeros de poliuretano se pretende en la mayoría de los casos una funcionalidad F <2, 5, para prevenir una gelificación y para mantener baja la viscosidad o bien mantener la solubilidad del prepolímero en los solventes empleados.

La síntesis de estas dispersiones de poliuretano modificadas con resinas alquídicas que producen secado oxidativo está ligada sin embargo a diferentes problemas. En el empleo del proceso de mezcla de prepolímero se requieren grandes cantidades de emulsificantes internos así como solventes. Son responsables de ello la elevada viscosidad de los prepolímeros de poliuretano y la hidrofobia de las resinas alquídicas. Este problema es obviado la mayoría de las veces mediante la realización de la síntesis con ayuda del proceso... [Seguir leyendo]

1. Dispersión de poliuretano de alto peso molecular que se auto-entrelaza, a base de dioles y/o trioles que producen secado oxidativo, caracterizada porque contiene los componentes de reacción

(A) de >12 a 30 % en peso de un componente de ácido graso insaturado capaz de producir secado oxidativo, consistente en por lo menos un derivado de ácido graso insaturado con dos o tres grupos hidroxilo reactivos frente a los poliisocianatos, producido a partir de ácidos grasos insaturados y resinas de epóxido alifáticas o aromáticas, o poliepóxidos con dos o tres grupos epóxido reactivos frente a los ácidos grasos,

(B) de 2 a 11 % en peso de un componente de poliol consistente en

(i) 0 a 1, 5 % en peso de por lo menos un poliol de bajo peso molecular con dos o más grupos hidroxilo reactivos y una masa molecular de 60 a 150 dalton

(ii) 0, 8 a 6 % en peso de por lo menos un poliol de alto peso molecular con dos o más grupos hidroxilo reactivos y una masa molecular de 500 a 4.000 dalton,

(iii) 1, 2 a 3, 5 % en peso de por lo menos un poliol modificado aniónicamente con dos o más grupos hidroxilo reactivos y uno o varios grupos carboxilo inertes respecto a los poliisocianatos,

(C) 8 a 25 % en peso de un componente de poliisocianato, consistente en por lo menos un poliisocianato o derivado de poliisocianato con dos o más grupos isocianato alifáticos o aromáticos,

(D) 0 a 10 % en peso de un componente de solvente, consistente en por lo menos un solvente inerte respecto a los poliisocianatos y miscible parcial o totalmente con agua,

(E) 0, 5 a 3 % en peso de un componente de neutralización, consistente en por lo menos una base a base de una amina o hidróxido,

(F) 0 a 0, 5 % en peso de un componente de secado consistente en por lo menos un secante activo o auxiliar que puede ser emulsificado en agua,

(G) 0, 5 a 3 % en peso de un componente de alargamiento de cadena consistente en por lo menos una poliamina con dos o más grupos amino reactivos así como el resto de agua.

2. Dispersión de poliuretano según la reivindicación 1, caracterizada porque el componente (A) posee un número de yodo en el rango de 100 a 150 g de I2· (100 g) -1, un número hidroxilo de 120 a 150 mg de KOH·g-1 así como un número ácido de 1 a 5 mg de KOH·g-1.

3. Dispersión de poliuretano según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque el componente (A) exhibe una viscosidad de 2.500 a 25.000 mPa·s (20 °C) .

4. Dispersión de poliuretano según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el componente (A) contiene un producto de reacción de ácidos grasos insaturados y resinas de epóxido alifáticas o aromáticas o bien poliepóxidos con dos o tres grupos epóxido reactivos frente a los ácidos grasos.

5. Dispersión de poliuretano según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el componente (A) contiene un producto de reacción de ácidos grasos con máximo tres insaturaciones con un número de yodo de 170 a 190 g de l2· (100 g) -1 así como resinas de epóxido alifáticas o aromáticas o bien poliepóxidos con un número epóxido > 0, 5 eq· (100 g) -1.

6. Dispersión de poliuretano según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el componente (B) (i) contiene por lo menos un poliol de bajo peso molecular con una masa molecular de 90 a 140 dalton.

7. Dispersión de poliuretano según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el componente (B) (ii) contiene un poliol polimérico elegido de entre el grupo de polialquilenglicoles, polioles de poliéster alifáticos o aromáticos, polioles de policaprolactona así como polioles de policarbonato y combinaciones de ellos.

8. Dispersión de poliuretano según la reivindicación 7, caracterizada porque el componente (B) (ii) contiene polipropilenglicoles lineales o bien difuncionales.

9. Dispersión de poliuretano según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el componente (B) (ii) contiene por lo menos un poliol de alto peso molecular con una masa molecular de 1.000 a 2.000 dalton.

10. Dispersión de poliuretano según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el componente (B) (iii) contiene por lo menos un ácido bishidroxialcanocarboxílico.

11. Dispersión de poliuretano según la reivindicación 10, caracterizada porque el ácido bishidroxialcanocarboxílico es ácido dimetilolpropiónico.

12. Dispersión de poliuretano según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque el componente (B)

(iii) contiene por lo menos un poliol modificado aniónicamente con una masa molecular de 100 a 200 dalton.

13. Dispersión de poliuretano según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque el componente de neutralización (E) contiene amoníaco y/o aminas terciarias.

14. Dispersión de poliuretano según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque el componente de neutralización (E) contiene un hidróxido alcalino.

15. Dispersión de poliuretano según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque el componente de neutralización (E) está presente en una cantidad tal que el grado de neutralización, es decir los grupos carboxilo libres, están en 80 a 100 % de equivalentes, preferiblemente en 90 a 100 % de equivalentes.

16. Dispersión de poliuretano según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada porque el componente secante (E) contiene jabones metálicos y/o sales metálicas.

17. Dispersión de poliuretano según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizada porque el componente de alargamiento de cadena (G) está presente en una cantidad tal que el grado de alargamiento de cadena es 50 a 100 % de equivalentes, preferiblemente 70 a 100 % de equivalentes, referido a los grupos isocianato libres del prepolímero.

18. Dispersión de poliuretano según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizada porque contiene el componente (A) en una cantidad de >12 a 20 % en peso, el componente (B) (i) 0, 4 a 1 % en peso, el componente

(B) (ii) 1, 6 a 5 % en peso, el componente (B) (iii) 1, 6 a 3 % en peso, el componente (C) 12 a 20 % en peso, el componente (D) 7 a 9 % en peso, el componente (E) 1 a 2 % en peso, el componente (F) 0, 1 a 0, 5 % en peso, el componente (G) 1 a 2 % en peso así como el resto en agua.

19. Dispersión de poliuretano según una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizada porque la relación de equivalentes NCO/OH de los componentes (A) , (B) y (C) está en el rango 1, 2 a 2, 0, preferiblemente en el rango de 1, 4 a 1, 8.

20. Dispersión de poliuretano según una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizada porque el contenido de materia seca es de 30 a 60 % en peso, preferiblemente 35 a 55 % en peso.

21. Dispersión de poliuretano según una de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizada porque la resina de poliuretano exhibe una masa molecular de 50.000 a 100.000 dalton.

22. Método para la producción de la dispersión de poliuretano según una de las reivindicaciones 1 a 21,

caracterizado porque a) los componentes (A) a (C) reaccionan dado el caso en el componente de solvente (D) y dado el caso en presencia de un catalizador hasta dar un prepolímero de poliuretano,

b) a continuación el prepolímero de la etapa a) reacciona con el componente de neutralización (E) y dado el caso el componente secante (F) y finalmente c) se dispersa en agua el prepolímero de la etapa b) y mediante reacción con el componente de alargamiento de la cadena (G) se construye la dispersión de poliuretano de alto peso molecular.

23. Método según la reivindicación 22, caracterizado porque la etapa de reacción a) es ejecutada de 60 °C a 120 °C, preferiblemente de 80 °C a 100 °C.

24. Método según una de las reivindicaciones 22 y 23, caracterizado porque se ejecuta la etapa de reacción a) en presencia de 0, 01 a 1 % en peso, referido los componentes (A) a (D) , de un catalizador común para la reacciones de poliadición en poliisocianatos.

25. Empleo de la dispersión de poliuretano según una de las reivindicaciones 1 a 21 como agente ligante para lacas

o revestimientos de un componente, para las superficies de materiales minerales para la construcción, como por ejemplo hormigón, madera y materiales de madera, papel, metales y plásticos así como para agentes de sellado y adhesivos de un componente en el sector de la construcción.