Partículas de óxido de zinc modificadas con ácido fosfonocarboxílico y uso de partículas de óxido de zinc.

Uso de particulas de ZnO a escala nanometrica en un sistema aglutinante acuoso para reducir el tiempo desecado o aumentar la resistencia de adherencia del sistema aglutinante secado o curado o para mejorar laresistencia del sistema aglutinante secado o curado frente a sustancias quimicas,

detergentes, calor, agentes atmosfericos o agresiones biológicas.

Partículas de óxído de zinc modifICadas con acido fosfonocarboxílico y uso de partículas de óxido de zinc

(0001) la invención se refiere a particulas de óxido d~~ zinc a escala nanometrica recubiertas con un ácido fosfonocarboxílico y al uso de partículas de óxido de zinc el escala nanometrica.

[0002) la presencia de sístemas aglutinantes a base de agua como sistemas de recubrimíento en la aplicación industrial es cada vez mayor. Ello se debe sobre todiJ a los requisitos legales en vista a la sostenibilidad medioambiental de los sistemas aglutinantes y de recublimiento que se vayan a utilizar, como p. ej. la directiva COV. Sin embargo, los sistemas a base de agua suelen conllevar desventajas frente a los sistemas a base de disolvente, como p. ej. una baja resistencia de adherencia o largos tiempos de secado, los cuales retrasan considerablemente un tratamiento posterior o una utilización de, por ejemplo, piezas lacadas.

(0003) El óxido de zinc se utiliza actualmente para diferentes fines en lacas a base de agua. Su uso como pigmento blanco es bien conocido. En barnices para madera se utiliza lnO junto con otras sales de zinc como aditivos para evitar la migración de ácido tánico. También se utiliza en pinturas de imprimación sobre metales como medios adherentes. Para estas aplicaciones se utilizan partículas de Óxido de zinc con un diámetro de más de un 1 ~m.

También se utilizan óxido de zinc y otros óxidos metálicos en lacas para mejorar la protección ultravioleta (UV) , la estabilidad en disolventes y la dureza de superficies. En WO 20081049679 se describe el uso de partículas a escala nanométrica para lacas a base de disolventes orgánicos con el fin de conseguir una mejora de la resistencia contra arañazos y de la flexibilidad. US-Bl-0342556 describe el uso de partículas de lnO con un diámetro de entre 10 y 80 nm en agua en combinación con lacas para una mejor protección UV de la madera.

[0005) WO 20051071002 describe el uso de una dispersión que contiene 200 con una superficie BET (BrunauerEmmett-Tellerde) entre 10 Y 200 m2¡g como protección UV transparente en lacas. las partículas de lnO descritas en esta solicitud son partículas fabricadas pirogénicamente, las cuales en dispersión presentan un tamano medio de partlcula secundario de menos de 300 nm. Estas partículas producidas pirogénicamente poseen una superficie específica en el margen de tamaño de las partículas de ó) cido de zinc a escala nanométrica, sin embargo, estas no se pueden utilizar para fabricar capas transparentes. Por I () tanto, el aditivo especificado en WO 20051071002 no es adecuado para su uso en sistemas de lacado transparente:s.

[0006) En WO 20051071029 se usa óxido de zinc con un diámetro de partícula menor de 100 nm para mejorar la dureza de la superficie y la resistencia contra aranazos d~! lacas de poliuretano (PUR) . WO 20061023064 describe el uso de dispersiones de lnO en aglutinantes de PUR para la fabricación de recubrimientos para suelo resistentes contra aranazos. En W020061023064 se describe la fabricación de barnices protectores para madera resistentes contra arañazos utilizando dispersiones de lnO en aglutin:antes acrílicos.

WO 20061023004 describe la utilización de entre un 2% y un 20% de óxido de zinc a escala nanométrica en lacas y recubrimientos conteniendo acrilato para mejorar, p. ej., la adherencia, la estabilidad de los taninos o la resistencia a la corrosión. Debido a que la proporción del ZnO relativamente caro se encuentra por encima del 2%, la composición es a menudo econÓmicamente dificil de apticar para el segmento de los recubrimientos superiores. WO 20061023065 describe compuestos de recubrimiento que contienen pigmentos de TIez a escala micrométrica y óxido de metal a escala nanométrica como lnO, siend () el objeto del óxido de metal a escala nanometrica el asegurar una distancia uniforme de los pigmentos de Ti02 en la capa.

[0008) WO 20051119359 y US-A1-2003lO180466 describEm compuestos filmógenos que comprenden aglutinantes, nanopartículas, tensioaclivos y un medio de dispersión p:>limérico para mejorar la resistencia a la abrasión de los substratos recubiertos con dichos compuestos.

WO 20081064114 Se refiere la utilización de partículas de lnO con un diámetro de menos de 1 ~m en una laca hibrida de acrilato para mejorar la resistencia de los disolventes, la resistencia a la humedad y la resistencia a los rayos ultravioleta.

En DE 102007032189 A1 se describe un lnO especial a escala nanométrica producido en disolventes orgánicos con ayuda de un prOCeSO sol-gel, siendo posible modificar su superficie con moleculas conteniendo silicio. las dispersiones de partículas de lnO en disolventeS orgánicos obtenidas de esta manera se usan como catalizadores para aumentar la velocidad de reticulación, p. ej. en lacas de poliuretano de dos componentes. Una desventaja, además del costoso procedimiento de prodU (::Ción, es que el sistema solo se puede emplear en lacas que contengan disolvente y solo en sistemas de dos componentes. Elliempo de empleo útil severamente reducido supone otra desventaja, ya que el margen de tiempo para un tratamiento posterior queda delimitado notablemente.

Para la fabricación de dispersiones de recubrimiento o aglutinantes estables conteniendo lnO es necesario que las partículas de lnO presenten una carga similar. Los sistemas aglutinantes a base de agua, induyendo los compuestos de recubrimiento y las dispersiones de liitex, consisten con frecuencia en particulas aniónicas estabilizadas. Muchas de estas dispersiones se ajustan El valores de pH de entre 7 y 9. El punto isoeléctrico del lnO se sitúa en un valor de pH de aprox. 9-9, 5. Por lo tanto, las particulas de Zno con un valor de pH menor a 9 se presentan en forma positiva y, por lo tanto, catiónica. El ajuste del valor de pH de una dispersíón de lnO por encima del punto isoeléctrico con el fin de Obtener asi pal1iculas cargadas negativamente es imposible a causa de la naturaleza anfólera del óxido de zinc, el cual se disolvería en este caso.

(001 2] DE 10163256 A1 divulga un óxido de zinc cuya SUlPerficie ha sido mOdificada con un ácido glicólico de oIigo o polielileno. El óxido de zinc con su superficie modificada de esta manera Se puede dispersar en agua. La modificación del óxido de zinc en un ambiente no acuoso es una desventaja. Para obtener una dispersión acuosa, en primer lugar se deben eliminar los medios de disolución orgánicos, y entonces dispersar nuevamente en agua el Zno modificado con un ácido glicólico de aligo o poIietileno. La aplicación de la dispersión está limitada por el potencial zeta positivo.

Una posibilidad de estabilización para el Zno es HI desplazamiento del punto isoeléctrico hacia valores de pH más bajos. Para ello se pueden emplear polielcctrolitCls. En WQ A 95/24359 Se usa, p. ej., la sal sódica de un ácido poliacrllico como aditivo de molienda en la moliend'a de óxido de Zinc. E. Tang et. al., Appl. Surto Sci., 252, 2006, 5227-5232 describen el uso de un ácido polimelacrilico con una masa molar de menos de 10.000 g/mol en agua, el cual se ajusta con NaOH a un valor de pH de :5.0-5.5, para estabilizar una dispersión de óxido de zinc acuosa. Para fabricar dispersiones estables a escala nanométrica se necesitan grandes cantidades de ácido polimetacrllico, como entre el 10% Y el 50% en relaCK~n al polvo a escala nanométrica. Ademas, existe una tendencia al puenteo en ahos porcentajes de sólidos.

WO 2007/082155 se refiere al uso de sales de ~Icido 2, 3-dihidroxinaftalino-6-sulf6nico y de catequin-3, 5disulfonatos para la dispersión de óxido de zinc en pnesencia de etilenoglicol, propilenoglicol, glicerina o sus monoésteres. De esta manera también se desplaza el punto isoeléctrico a valores de pH más bajos. Supone una desventaja el hecho de que las dispersiones se descoloran fuertemente, especialmente bajo la influencia de luz o en presencia de iones metálicos de transición, especialmente iones de hierro, lo que limita considerablemente el empleo de la dispersión de lnO en lacas.

Otra manera de desplazar el punto isoeléctrico a lJ"alores de pH más bajos es recubrir la partícula con una capa de silice. El Si02 tiene un punto isoeléctrico de 2 y está cargado negativamente por encima de este valor de pH. DE 10118309 C2 describe la fabricación de una dispersión acuosa de óxido de zinc a escala nanométrica estabilizada aniónicamente y su aplicación como activadora de lJulcanización para la lJulcanización de cuerpos moldeados de látex. En este caso, la carga negatilJa sobre la particula se consigue con un recubrimiento con silicatos. Para este fin, el 6xido de zinc con valores de pH por debajo del punto isoeléctrico se dispersa en... [Seguir leyendo]

1. Uso de particuias de ZnO a escala nanométrica en un sistema aglutinante acuoso para reducir el tiempo de secado o aumentar la resistencia de adherencia del sistema aglutinante secado o curado o para mejorar la resistencia del sistema aglutinante secado O curado frente a sustancias quimicas, detergentes, calor, agentes atmosféricos o agresiones biológicas.

2. Uso segun la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que las particulas de ZnO a escala nanométrica se añaden al sistema aglutinante aClIOso en fonna de polvo o de dispersión de las particulas de ZnO a escala nanométrica.

3. Uso segun la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que la dispersión es una dispersión acuosa.

4. Uso segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que el sistema aglutinante es una composición de recub~miento.

5. Uso segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que las partículas de ZnO a escala nanométrica son partículas de Zno a esa.la nanomélrica modificadas en su superficie, las cuales han sido modificadas en su superficie con un ácido fosfonocarboxilico, una sal del acido fosfonocarboxilico

o una mezcla de ambos.

6. Partículas de óxido de zinc a escala nanométrica rnodificadas en su superficie, caracterizadas por el hecho de que las particulas de óxido de zinc han sido modificadas en su superficie con un ácido fosfonocarboxílico, una sal del ácido fosfonoc, s.rboxílico o una mezcla de ambos, siendo el ácido fosfonocarboxílico ácido 2·fosfono--1 , 2, 4-butanotricarboxilico, y usándose una mezda de ácido 2·fosfono-1, 2, 4·butanotricarboxilico y sal de ácido 2.fosfono·1, 2, 4·butanotricarboxilico con cationes monovalenles (M+) , estando la proporción molar de M+ en relaciOn al ácido 2·fosfonO-1 , 2, 4-butanotricarboxilico y sus sales en un rango de 0, 1:1 a 3:1 .

7. Particulas de óxido de zinc a escala nanomélrica modificadas en su superficie segun la reivindicación 6, caracterizadas por el hecho de que las partiCUIaS de óxido de zinc a escala nanométrica modificadas en su superficie se presentan en forma de polvo O en una. dispersión acuosa.

8. Particulas de óxido de zinc a escala nanométrica rnodificadas en su superficie segun la reivindicación 6 O 7, caracterizadas por el hecho de que M+ es un catión amónico o alcalino.

9. Método para preparar partículas de ZnO a escala nanométrica modificadas en su superfICie según una de las reivindicaciones 6 a 8, en el cual se someten pé:.rticulas de ZnO en un medio liquido en presenda de una mezcla de ácido fosfonocarboxilico y de la sal de ácido fosfonocarboxflico a un tratamiento de dispersión.

10. Uso de particulas de Zno a escala nanométrica modificadas en su superfide según una de las reivindicaciones 6 a 8 como protección frente ;:1 los rayos ultravioteta, catalizador, activador para la vulcanización , para fabricar sistemas ópticos, para fabricar componentes electrónicos, para variar características ópticas o electrónicas de cuerpos moldeados, recubrimientos o materiales a granel.

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