Composición acuosa bio-renovable de polímero vinílico.

Una composición acuosa de polímero vinílico de recubrimiento que comprende al menos:

a) un polímero vinílico A, que comprende:

i) 1 a 45% en peso de monómero olefínicamente insaturados con funcionalidad ácida;

ii) 0 a 20% en peso de monómeros olefínicamente insaturados con funcionalidad reticulable; y

iii) 99 a 50% en peso de monómeros sin funcionalidad ácida no reticulables seleccionados del grupo constituido por monómeros olefínicamente insaturados y monómeros arilalquileno;

donde los porcentajes en peso de cada uno de (a)(i), (a)(ii) y (a)(iii) se calculan basados en el total de (a)(i) + (a)(ii) + (a)(iii) ≥ 100%; y donde

dicho polímero A tiene un peso molecular medio ponderal comprendido dentro del intervalo de 1000 a 150.000 g/mol y un índice de acidez >5 mgKOH/g; y

b) un polímero vinílico B, que comprende:

i) 0 a 5% en peso de monómeros olefínicamente insaturados con funcionalidad ácida;

ii) 0 a 25% en peso de monómeros olefínicamente insaturados con funcionalidad reticulable; y

iii) 100 a 75% en peso de monómeros no reticulables y sin funcionalidad ácida seleccionados del grupo constituido por monómeros olefínicamente insaturados y monómeros arilalquileno;

donde los porcentajes en peso de cada uno de (b)(i), (b)(ii) y (b)(iii) se calculan basándose en el total de (b)(i) + (b)(ii) + (b)(iii) ≥ 100%; y donde

dicho polímero B tiene un peso molecular medio ponderal de al menos 80.000 g/mol y un índice de acidez< 35 mgKOH/g, preferiblemente< 10 mgKOH/g;

en donde

I) el porcentaje en peso de monómeros olefínicamente insaturados y arilalquileno utilizado para formar el polímero A y el polímero B cuando se calcula basado en la cantidad total de (a)(i) + (a)(ii) + (a)(iii) + (b)(i) + (b)(ii) + (b)(iii) ≥ 100% se encuentran en la ratio respectiva de 5:75 a 95:25, preferiblemente de 5:70 a 95:30;

II) al menos 10%, preferiblemente al menos 20%, en peso de la cantidad total de monómeros (a)(i) + (a)(ii) + (a)(iii) + (b)(i) + (b)(ii) + (b)(iii), utilizada para formar el polímero A y el polímero B se deriva de al menos un monómero olefínicamente insaturado bio-renovable tal que la cantidad de isótopo C-14 en el polímero A y/o el polímero B comprenden al menos aproximadamente 1,5 desintegraciones por minuto por gramo de carbono-14;

III) el índice de acidez del polímero A es mayor que el índice de acidez del polímero B al menos en 10 mgKOH;

IV) el polímero A y el polímero B tienen una diferencia de temperatura de transición vítrea de al menos 20ºC:

V) el polímero B se prepara en presencia de polímero A;

VI) dicha composición de recubrimiento tiene, una vez seca, una dureza Koenig de al menos 20 segundos; y

VII) dicha composición de recubrimiento tiene una temperatura mínima de formación de film de< 55ºC.

Composición acuosa bio-renovable de polímero vinílico La presente invención se refiere a una composición acuosa de polímero vinílico de recubrimiento en la cual al menos 10% en peso (preferiblemente al menos 20% en peso de la composición de monómero (s) utilizada para producir el 5 polímero vinílico se deriva de al menos un monómero olefínicamente insaturado bio-renovable; procesos para la producción de una composición acuosa de polímero vinílico de este tipo y a su uso en aplicaciones de recubrimiento.

Existe una demanda continuamente creciente de reemplazar o suplementar las composiciones de recubrimiento de polímero basadas en disolventes con equivalentes de base acuosa debido a los problemas de toxicidad ambiental e inflamabilidad planteados por el uso de disolventes orgánicos volátiles. Sin embargo, incluso en el caso en que se 10 han ideado composiciones de polímeros de base acuosa, su producción ha implicado usualmente el uso intermedio de disolventes orgánicos, requiriendo eliminación subsiguiente, o la incorporación de cierta cantidad de un disolvente en la composición final que actúa para asegurar la formación de film apropiada durante el recubrimiento (conocido como disolvente coalescente) . Por tanto, existe también ahora una presión creciente a fin de reducir significativamente o eliminar los contenidos orgánicos volátiles (VOC) en las síntesis de composiciones de polímero de base acuosa.

Adicionalmente, aun cuando puede conseguirse una composición acuosa de recubrimiento de polímero exenta de disolvente, se ha encontrado que es difícil alcanzar una con un balance de propiedades satisfactorias requeridas convencionalmente en la mayoría de las composiciones de recubrimiento, particularmente dureza aceptablemente alta y temperatura mínima baja de formación de film (MFFT) del recubrimiento resultante. El recubrimiento debería tener también una resistencia satisfactoria al agua y los disolventes.

Existe además una demanda creciente de utilización de monómeros bio-renovables a fin de mejorar la sostenibilidad de los polímeros utilizados por ejemplo en las aplicaciones de recubrimiento. Teniendo en cuenta los problemas acerca del agotamiento de los recursos de combustibles fósiles o un aumento en el dióxido de carbono en el aire que plantea un problema ambiental a escala mundial en los últimos años, los métodos para producir materias primas de estos polímeros a partir de recursos de biomasa han atraído mucha atención. Dado que estos recursos son renovables y por consiguiente tienen una biomasa neutra en lo que respecta al carbono, se espera que tales métodos en particular alcancen importancia en el futuro.

EP0758364 (= WO95-29963) da a conocer un proceso para producción de una composición acuosa de polímero reticulable exenta de disolventes orgánicos que comprende un polímero A con funcionalidad ácida con Tg de 10 a 125º C y que tiene grupos funcionales reticulables y un polímero B que tiene Tg al menos 25º C inferior a la del polímero A en combinación con un agente reticulable que tiene un balance ventajoso de MFFT y dureza Koenig.

EP0758347 (= WO95-29944) da a conocer un proceso para producción de una composición acuosa de polímero reticulable acuosa exenta de disolventes orgánicos que comprende un polímero A con funcionalidad ácida con Tg menor que 50º C y que tiene grupos funcionales reticulables y un polímero B que tiene Tg al menos 25º C superior a la del polímero A en combinación con un agente reticulable que tiene un balance ventajoso de MFFT y dureza Koenig.

WO 2010-125276 (Arkema) describe la producción de (co) polímeros de ésteres acrílicos a partir de un ácido acrílico esterificado por polimerización del éster en fase líquida para formar un líquido polímero viscoso en la misma que se separa utilizando un método de film delgado. Se afirma que este proceso es especialmente adecuado para producción de copolímeros que contienen carbono a partir de fuentes renovables.

FR 2.943.351 da a conocer composiciones de polímeros acrílicos que comprenden copolímeros acrílicos basados en la copolimerización de ésteres de ácido acrílico y metacrílico, en donde dichos copolímeros contienen carbono originario de biomasa, a saber glicerol, y da a conocer que los compuestos orgánicos procedentes de material naturalmente existente pueden caracterizarse por sus contenidos en 14C tal como se determina por métodos 45 estándar y se expresa en términos de número de desintegraciones por minuto.

US 2003-035869 (Li Xiawei) describe un método para identificación de productos puramente naturales (tales como la medicina china tradicional) por medida del porcentaje de 14C en la muestra por medio de un aritmómetro de líquidos inflamables.

Ninguna de las exposiciones arriba expuestas propugna una composición de recubrimiento de polímeros vinílicos 50 que tenga la combinación seleccionada de características y entidades que se definen en la invención que sigue y una combinación ventajosa de propiedades como las expuestas anteriormente, utilizando monómeros biorenovables para producir el polímero vinílico.

Se ha inventado ahora una composición acuosa de polímero vinílico de recubrimiento con una combinación ventajoso de MFFT y dureza y que se prepara adicionalmente al menos en parte a partir de monómeros biorenovables.

Conforme a la presente invención, se proporciona una composición acuosa de polímero vinílico de recubrimiento 5 que comprende al menos: a) un polímero vinílico A, que comprende: i) 1 a 45% en peso de monómero olefínicamente insaturados con funcionalidad ácida; ii) 0 a 20% en peso de monómeros olefínicamente insaturados con funcionalidad reticulable; y iii) 99 a 50% en peso de monómeros sin funcionalidad ácida no reticulables seleccionados del 10 grupo constituido por monómeros olefínicamente insaturados y monómeros arilalquileno; calculándose los porcentajes en peso de cada uno de (a) (i) , (a) (ii) y (a) (iii) basados en el total de (a) (i)

+ (a) (ii) + (a) (iii) = 100%; y donde dicho polímero A tiene un peso molecular medio ponderal comprendido dentro del intervalo de 1000 a

150.000 g/mol y un índice de acidez > 5 mgKOH/g; y

b) un polímero vinílico B, que comprende: i) 0 a 5% en peso de monómeros olefínicamente insaturados con funcionalidad ácida; ii) 0 a 25% en peso de monómeros olefínicamente insaturados con funcionalidad reticulable; y iii) 100 a 70% en peso de monómeros no reticulables y sin funcionalidad ácida seleccionados del grupo constituido por monómeros olefínicamente insaturados y monómeros arilalquileno;

donde los porcentajes en peso de cada uno de (b) (i) , (b) (ii) y (b) (iii) se calculan basándose en el total de (b) (i) + (b) (ii) + (b) (iii) = 100%; y donde dicho polímero B tiene un peso molecular medio ponderal de al menos 80.000 g/mol y un índice de acidez Ë 35 mgKOH/g, preferiblemente < 10 mgKOH/g; en donde 25 I) el porcentaje en peso de monómeros olefínicamente insaturados y arilalquileno utilizado para formar el polímero A y el polímero B cuando se calcula basado en la cantidad total de (a) (i) + (a) (ii) + (a) (iii) + (b) (i) + (b) (ii) + (b) (iii) = 100% se encuentran en la ratio respectiva de 5:75 a 95:25, preferiblemente de 5:70 a 95:30. II) al menos 10%, preferiblemente al menos 20% en peso de la cantidad total de monómero (a) (i) 30 + (a) (ii) + (a) (iii) + (b) (i) + (b) (ii) + (b) (iii) , utilizados para formar el polímero A y el polímero B se deriva de al menos un monómero olefínicamente insaturado bio-renovable tal que la cantidad de isótopo C-14 en el polímero A y/o el polímero B comprenden al menos aproximadamente 1, 5 desintegraciones por minuto por gramo de carbono-14; III) el índice de acidez del polímero A es mayor que el índice de acidez del polímero B al menos en 35 10 mgKOH; IV) el polímero A y el polímero B tienen una diferencia de temperatura de transición vítrea de al menos 20º C: V) el polímero B se prepara en presencia del polímero A; VI) dicha composición de recubrimiento tiene, una vez seca, una dureza Koenig de al menos 20

segundos; y VII) dicha composición de recubrimiento tiene una temperatura mínima de formación de film de < 55º C. Preferiblemente, el polímero A actúa como un (co) -surfactante para la preparación de polímero B.

Preferiblemente, el % en peso de monómeros olefínicamente insaturados utilizados para formar el polímero A son 10 a 65% en peso, más preferiblemente 15 a 60% en peso y especialmente 20 a 55% en peso de los monómeros utilizados para formar el polímero A y el polímero B.

En una realización de la invención, los monómeros utilizados para preparar el polímero vinílico A están constituidos... [Seguir leyendo]

1. Una composición acuosa de polímero vinílico de recubrimiento que comprende al menos: a) un polímero vinílico A, que comprende: i) 1 a 45% en peso de monómero olefínicamente insaturados con funcionalidad ácida; 5 ii) 0 a 20% en peso de monómeros olefínicamente insaturados con funcionalidad reticulable; y iii) 99 a 50% en peso de monómeros sin funcionalidad ácida no reticulables seleccionados del grupo constituido por monómeros olefínicamente insaturados y monómeros arilalquileno; donde los porcentajes en peso de cada uno de (a) (i) , (a) (ii) y (a) (iii) se calculan basados en el total de (a) (i) + (a) (ii) + (a) (iii) = 100%; y donde dicho polímero A tiene un peso molecular medio ponderal comprendido dentro del intervalo de 1000 a 150.000 g/mol y un índice de acidez > 5 mgKOH/g; y b) un polímero vinílico B, que comprende:

i) 0 a 5% en peso de monómeros olefínicamente insaturados con funcionalidad ácida; ii) 0 a 25% en peso de monómeros olefínicamente insaturados con funcionalidad reticulable; y 15 iii) 100 a 75% en peso de monómeros no reticulables y sin funcionalidad ácida seleccionados del grupo constituido por monómeros olefínicamente insaturados y monómeros arilalquileno;

donde los porcentajes en peso de cada uno de (b) (i) , (b) (ii) y (b) (iii) se calculan basándose en el total de (b) (i) + (b) (ii) + (b) (iii) = 100%; y donde dicho polímero B tiene un peso molecular medio ponderal de al menos 80.000 g/mol y un índice de acidez < 35

mgKOH/g, preferiblemente < 10 mgKOH/g; en donde I) el porcentaje en peso de monómeros olefínicamente insaturados y arilalquileno utilizado para formar el polímero A y el polímero B cuando se calcula basado en la cantidad total de (a) (i) + (a) (ii) + (a) (iii) + (b) (i) + (b) (ii) + (b) (iii) = 100% se encuentran en la ratio respectiva de 5:75 a 95:25, preferiblemente de 5:70 a 95:30;

II) al menos 10%, preferiblemente al menos 20%, en peso de la cantidad total de monómeros (a) (i) + (a) (ii) + (a) (iii) + (b) (i) + (b) (ii) + (b) (iii) , utilizada para formar el polímero A y el polímero B se deriva de al menos un monómero olefínicamente insaturado bio-renovable tal que la cantidad de isótopo C-14 en el polímero A y/o el polímero B comprenden al menos aproximadamente 1, 5 desintegraciones por minuto por gramo de carbono-14;

III) el índice de acidez del polímero A es mayor que el índice de acidez del polímero B al menos en 10 mgKOH;

IV) el polímero A y el polímero B tienen una diferencia de temperatura de transición vítrea de al menos 20º C: V) el polímero B se prepara en presencia de polímero A; VI) dicha composición de recubrimiento tiene, una vez seca, una dureza Koenig de al menos 20 segundos; y VII) dicha composición de recubrimiento tiene una temperatura mínima de formación de film de < 55º C.

2. Una composición conforme a la reivindicación 1, en donde dicho monómero con funcionalidad ácida se selecciona del grupo constituido por ácido acrílico, ácido metacrílico, anhídrido itacónico, ácido metileno-malónico, ácido itacónico, ácido crotónico y ácido fumárico.

3. Una composición conforme a la reivindicación 1, en donde los monómeros bio-renovables se seleccionan del grupo constituido por ácido (met) acrílico bio-renovable y/o (met) acrilato de alquilo bio-renovable.

4. Una composición conforme a la reivindicación 1en donde los monómeros bio-renovables se seleccionan

del grupo constituido por: α-metileno-butirolactona, α-metileno-valerolactona, α-metileno-γ-R1 butirolactona (R1 puede ser un alquilo opcionalmente sustituido o arilo opcionalmente sustituido) ; itaconatos tales como itaconatos de dialquilo e itaconatos de monoalquilo, ácido itacónico, anhídrido itacónico, ácido crotónico y alquilésteres del mismo, ácido citracónico y alquilésteres del mismo, ácido metileno-malónico y sus mono-y dialquilésteres, anhídrido 21

citracónico, ácido mesacónico y alquilésteres del mismo, bio-renovables.

5. Una composición conforme a la reivindicación 1 en donde los monómeros bio-renovables se seleccionan del grupo constituido por: N-R2, α-metileno-butirolactama (R2 puede ser un alquilo opcionalmente sustituido o arilo opcionalmente sustituido) ; N-R2, α-metileno-γ-R1 butirolactama; N-alquil-itaconimidas; itaconmonoamidas; itacon

diamidas; dialquil-itaconamidas, monoalquil-itaconamidas; (met) acrilato de furfurilo; y (met) acrilatos funcionales de ácidos grasos, bio-renovables.

6. Una composición conforme a la reivindicación 1 que comprende adicionalmente un agente reticulable que es capaz de reaccionar con cualesquiera grupos funcionales reticulables del polímero A y/o el polímero B por secado subsiguiente de la composición de recubrimiento para efectuar reticulación por enla

ce covalente.

7. Una composición conforme a la reivindicación 6, en donde los grupos funcionales para proporcionar reticulación se seleccionan del grupo constituido por grupos epoxi, hidroxilo, cetona y aldehído.

8. Una composición conforme a la reivindicación 6, en donde el agente reticulable se selecciona, dependiendo

de la funcionalidad reticulable en el polímero A y en el Polímero B del grupo constituido por un poliisocianato, 15 melamina, glicolurilo, una poliamina, y una polihidrazida.

9. Una composición conforme a la reivindicación 1, que tiene menos de 2% en peso de surfactante añadido referido al peso de monómeros utilizado para producir el polímero vinílico A y el polímero vinílico B.

10. Una composición conforme a la reivindicación 1 que tiene un nivel de VOC inferior a 100 g/L.

11. Un film, pulimento, barniz, laca, pintura, tinta o adhesivo que comprende una composición conforme a una 20 cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Uso de una composición conforme a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 como recubrimiento protector sobre un sustrato de madera, plástico, papel o metal.