Polímeros redispersables que incluyen un sistema de coloide protector.

Un polímero redispersable que incluye, como adyuvante de redispersión,

un sistema de coloide protector queincluye de 30% a 100% de un coloide de poliacrilamida de bajo peso molecular con una viscosidad de la disoluciónal 20% en agua de 0,2 a 0,8 Pa.s (200 a 800 Centipoise), en el que el coloide de poliacrilamida de bajo pesomolecular se fabrica usando de 1% en peso a 10% en peso de iniciador de persulfato a base de contenido enacrilamida durante la polimerización.

Polímeros redispersables que incluyen un sistema de coloide protector

Campo de la invención La presente invención se refiere a polímeros redispersables y en particular polvos de polímeros redispersables incluyendo, como adyuvante de redispersión, un sistema de coloide protector que ayuda en la redispersibilidad del polímero. Más en particular, la invención se refiere a un polímero redispersable que incluye un sistema de coloide protector que contiene un coloide de poliacrilamida de bajo peso molecular. La invención también se refiere a diversos métodos para la producción de dichos polímeros redispersables y en particular polvos de polímeros redispersables.

Antecedentes de la invención El uso de polímeros formadores de película redispersables en forma de polvo encuentra un uso extendido en toda una serie de industrias. Por ejemplo, tales polímeros formadores de película redispersables se usan como aglutinantes de construcción para adhesivos de azulejos, enlucidos de resina sintética, mezclas de nivelación de suelos, EIFS (sistemas de acabado de aislamiento exterior, por sus siglas en inglés) y en áreas donde es deseable en general un sistema sin agua. Estos sistemas en general son producidos por la mezcla seca de las materias primas, tales como arena, cemento, carbonato de calcio, sílice en polvo, espesantes a base de celulosa modificada y el polvo de polímero seco, para obtener un producto acabado listo para uso para mezcla en el sitio donde se añade agua en el punto de uso. Dichos sistemas son ventajosos ya que evitan la necesidad de dos componentes envasados previamente separados, un componente que contiene una dispersión acuosa de polímero y el otro componente que contiene el componente en polvo que puede contener un componente de endurecimiento hidráulico tal como cemento (es decir, denominados "sistemas de dos componentes) . Evitar dichos sistemas puede ser ventajoso por una serie de razones tales como economía, utilidad y consideraciones medioambientales.

Para obtener un polímero formador de película en forma de polvo, se somete una dispersión líquida del polímero a una operación de secado donde se retira el agua. El método puede incluir, por ejemplo, secado por pulverización o liofilización. El secado por pulverización es un método ampliamente usado y entendido que proporciona un polvo fino que normalmente no requiere tratamiento adicional. Este método se prefiere, por lo tanto, en general en la industria.

Para fabricar un polvo de polímero formador de película redispersable con transiciones vítreas por debajo de 50°C, es necesario en general añadir a la dispersión líquida antes de secado por pulverización o durante la polimerización del polímero de la dispersión una cantidad de adyuvante de redispersión. Los adyuvantes de redispersión actúan recubriendo las partículas de polímero individuales para evitar la formación irreversible de partículas primarias durante operaciones de secado de la dispersión de polímero. Dichos adyuvantes también aumentan ventajosamente el rendimiento durante el procedimiento de secado por pulverización minimizando la adherencia del polímero seco a las paredes del secador de pulverización. El adyuvante de redispersión también puede mejorar la estabilidad en el almacenaje del polvo de polímero minimizando el "bloqueo" (la fusión termoplástica de las partículas de polímero bajo la presión del peso) y debería presentar en general algunas propiedades hidrófilas para ayudar a la redispersibilidad del polvo de polímero en la reintroducción de agua.

Los polvos de polímeros redispersables conocidos hasta la fecha comprenden en general un adyuvante de redispersión que es soluble en agua y que se añade en general a la dispersión de polímero antes de la liofilización. Como se indicó anteriormente, esto evita ventajosamente o reduce la formación de partículas primarias durante la operación de secado por pulverización. Alternativamente, el adyuvante de redispersión se puede añadir durante la polimerización de la dispersión de polímero líquida para ayudar en la estabilización de manera coloidal del polímero durante la polimerización y como adyuvante de redispersión durante la liofilización.

El uso de sales de condensados de ácido arilsulfónico – formaldehído como adyuvantes de redispersión es conocido, especialmente para dispersiones acrílicas. German Offenlegungs-chrift 24 45 813 traducido como "Redispersible synthetic powder and method of production" describe el uso de condensados de ácido fenolsulfónico formaldehído y condensados de ácido naftalenosulfónico -formaldehído y sus sales alcalinas o sus sales de metal alcalino-térreo como adyuvantes de redispersión para polvos redispersables. La Patente de EE.UU. Nº 5.225.478 cedida a BASF también describe el uso de condensados de ácido fenolsulfónico – formaldehído y sus sales alcalinas o sales de metal alcalino-térreo como adyuvante de redispersión. La Patente de EE.UU. Nº 6.028.167 cedida a BASF describe una mejora por control del peso molecular de los adyuvantes de redispersión. Asimismo, la Patente Australiana Nº 718.907 describe una mejora en los condensados de ácido naftalenosulfónico – formaldehído por control o restricción del peso molecular de los adyuvantes de redispersión.

La solicitud de patente australiana número 2003904725 a Acquos Pty Ltd describe un oligómero a base de condensado de sulfonato de orto-cresol donde se obtiene un producto de bajo peso molecular con condensados de alto peso molecular prácticamente eliminados. Esto proporciona considerables mejoras en las propiedades de los polvos redispersables fabricados. La solicitud de patente internacional WIPO número WO2006/034531 proporciona más mejoras.

Aunque los condensados de ácido arilsulfónico - formaldehído producto de bajo peso molecular ya mencionados, tal como el condensado de ácido fenolsulfónico – formaldehído como en la Patente de EE.UU. Nº 6.028.167 y el condensado de ácido naftaleno sulfónico - formaldehído en la Patente Australiana Nº 718.907, son adyuvantes de redispersión eficaces, siendo con la solicitud de patente australiana número 2003904725 un adyuvante de redispersión especialmente eficaz, experimentan algunas desventajas secundarias tales como color y retraso del tiempo de endurecimiento a niveles de dosificación de polímero grandes.

Los alcoholes polivinílicos han sido usados históricamente como adyuvantes de redispersión para dispersiones de etileno - acetato de vinilo (EVA) durante muchos años. Por ejemplo, la Patente de EE.UU. Nº 3.883.489 cedida a Hoechst Aktinengellschaft hace uso de alcohol polivinílico como adyuvante de redispersión para dispersiones de etileno - acetato de vinilo. Aunque no tan eficaces, también se pueden usar alcoholes polivinílicos como adyuvantes de redispersión en la fabricación de polvos acrílicos o etireno-acrílicos redispersables. Por ejemplo, la Patente de EE.UU. Nº 5.567.750 cedida a Wacker-Chemie GmbH hace uso de un alcohol polivinílico junto con un alcohol polivinílico con funciones amino para la fabricación de un polvo de polímero de estireno-acrílico redispersable. La Patente de EE.UU. Nº 5.519.084 cedida a Air Products and Chemicals hace uso de un alcohol polivinílico como adyuvante de redispersión con un polímero acrílico que consiste en hasta 15% de ácido carboxílico olefínicamente insaturado.

El uso de alcohol polivinílico como coloide protector en la preparación de copolímero de éster acetato de viniloacrilato (o vinilacrílico) (opcionalmente con etileno) se menciona en la Patente de EE.UU. 6.706.805. Aunque estos polímeros son eficazmente redispersables, el polímero se forma en dos fases. La primera fase implica polimerización del componente éster vinílico a una conversión de desde 90-100% en peso y la segunda fase la adición de un éster de ácido (met) acrílico y posterior polimerización. Aunque sería deseable tener una distribución uniforme de (met) acrilato de alquilo por la cadena principal a base de acetato de vinilo para hacer el polímero más resistente a álcalis e hidrófobo, ninguna de las tecnologías actuales basadas exclusivamente en adyuvantes de alcohol polivinílico son completamente satisfactorias para polvos de polímero redispersables.

Los polvos de polímeros redispersables ofrecidos comercialmente hasta la fecha pueden ser clasificados por lo tanto en sistemas que son:

1) A base de alcohol polivinílico;

2) A base de arilsulfonato de alquilo;

3) A base de coloide patentado o 4) A base de tecnología de carcasa de núcleo.

Los polvos de polímero redispersable comerciales más populares se basan en tecnología de alcohol polivinílico o arilsulfonato... [Seguir leyendo]

1. Un polímero redispersable que incluye, como adyuvante de redispersión, un sistema de coloide protector que incluye de 30% a 100% de un coloide de poliacrilamida de bajo peso molecular con una viscosidad de la disolución al 20% en agua de 0, 2 a 0, 8 Pa.s (200 a 800 Centipoise) , en el que el coloide de poliacrilamida de bajo peso molecular se fabrica usando de 1% en peso a 10% en peso de iniciador de persulfato a base de contenido en acrilamida durante la polimerización.

2. Un polímero redispersable según la reivindicación 1, que incluye un polímero formado por la polimerización en emulsión de un polímero de base vinil (met) acrílica.

3. Un polímero redispersable según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el iniciador de persulfato es seleccionado de persulfato de amonio, persulfato de potasio y persulfato de sodio.

4. Un polímero redispersable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el coloide de poliacrilamida se fabrica usando una cantidad de agente reductor y/o agente de transferencia de cadena durante la polimerización para ayudar en la formación de especies de bajo peso molecular.

5. Un polímero redispersable según la reivindicación 4, en el que el agente reductor es seleccionado de ácido ascórbico y metabisulfito de sodio y/o el agente de transferencia de cadena es isopropanol, n-dodecilmercaptán.

6. Un polímero redispersable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el sistema de coloide protector incluye hasta 70% en peso de alcohol polivinílico.

7. Un método para fabricar un polímero redispersable que incluye polimerizar un polímero redispersable en presencia de un sistema de coloide protector que incluye de 30% a 100% de un coloide de poliacrilamida de bajo peso molecular con una viscosidad de la disolución al 20% en agua de 0, 2 a 0, 8 Pa.s (200 a 800 Centipoise) , en el que el coloide de poliacrilamida de bajo peso molecular se fabrica usando de 1% en peso a 10% en peso de iniciador de persulfato basado en contenido en acrilamida durante la polimerización.

8. Un método según la reivindicación 7, en el que el sistema de coloide protector que incluye el coloide de poliacrilamida se añade a una carga del reactor en un reactor o se divide entre la carga del reactor en el reactor y una alimentación de monómero o se añade como una alimentación separada.

9. Un método según la reivindicación 7 u 8, en el que al menos se añade un tensioactivo durante y/o después de polimerización.

10. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que un tensioactivo de alto HLB (>12) en un portador adecuado se añade al polímero redispersable postsecado para ayudar en la formación irreversible de película una vez redispersado.

11. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el que se selecciona un iniciador del grupo que consiste en iniciadores de persulfato, peróxido de hidrógeno e hidroperóxido de terc-butilo (TBHP) en agua que se usa durante la polimerización del polímero redispersable.

12. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, en el que el polímero redispersable se forma de al menos un monómero seleccionado de monómeros de (met) acrilato, tales como (met) acrilato de metilo, (met) acrilato de etilo, (met) acrilato de butilo y (met) acrilato de 2-etil-hexilo, monómeros vinílicos, tales como acetato de vinilo y propionato de vinilo, ácidos vinilversáticos, tales como monómero VEOVA, estireno, butadieno y otros monómeros gaseosos, tales como etileno.

13. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, en el que el sistema de coloide protector incluye hasta 70% en peso de alcohol polivinílico.

14. Un polímero redispersable producido por el método según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 13.

15. Uso de un sistema de coloide protector que incluye de 30% a 100% de un coloide de poliacrilamida de bajo peso molecular con una viscosidad de la disolución al 20% en agua de 0, 2 a 0, 8 Pa.s (200 a 800 Centipoise) , como adyuvante de redispersión en un polímero redispersable, en el que el coloide de poliacrilamida de bajo peso molecular se fabrica usando de 1% en peso a 10% en peso de iniciador de persulfato basado en contenido en acrilamida durante polimerización.