Humectante y dispersante, producción y uso de los mismos.

Compuestos de adición y sus sales, caracterizados porque los compuestos de adición pueden obtenerse mediante la reacción de

(a) uno o más poliisocianatos con al menos dos grupos isocianato por molécula con (b1) uno o varios compuestos de la fórmula (Ia)

Y-XH (Ia)

donde

XH representa un grupo reactivo frente a isocianatos y

Y representa un grupo monomérico polimérico,

no reactivo frente a isocianatos, sin grupos amino terciarios, el cual comprende uno o varios grupos alifáticos, cicloalifáticos y/o aromáticos,

donde el compuesto de la fórmula general (Ia) tiene una masa molecular promedio en número Mn menor que 20000 g/mol y

donde al menos 55% molar de los compuestos de la fórmula (Ia) tienen un peso molecular promedio en número Mn de 150 a 10000 g/mol y los cuales representan poli(óxidos de alquileno) XH-funcionalizados cuyo contenido de unidades de óxido de alquileno con al menos tres átomos de carbono es de 40 a 100% molar respecto del contenido total de unidades de óxido de alquileno,

con la condición de que reaccionen 20% a 90% de los grupos isocianato del componente (a) con los compuestos de la fórmula (Ia),

(b2) uno o varios compuestos de la fórmula (Ib)

G-(XH)n (Ib)

donde

XH representa un grupo reactivo frente a isocianatos y

n representa 2 a 4, y G representa un alifáticos, cicloalifáticos y/o aromático que contiene al menos 2 átomos de carbono, sin grupos amino terciarios, con peso molecular promedio en número Mn máximo de 3000, en una cantidad tal que reaccionan 0 a 60 % de los grupos isocianato del poliisocianato empleado originalmente,

con la condición de que mediante las reacciones (b1) y (b2) en total reaccionan al menos 20 % y máximo 90 % de los grupos isocianato empleados originalmente,

(c1) uno o varios compuestos de la fórmula general (IIa)

Z-Q (IIa)

donde Q representa -NH2, -NHR o OH, donde R representa un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 18 átomos de carbono, y

Z representa un residuo orgánico básico con al menos un grupo amino terciario que no contiene grupos reactivos frente a isocianato, y

(c2) opcionalmente uno o varios compuestos de la fórmula general (IIb)

Humectante y dispersante, producción y uso de los mismos.

La presente invención se refiere a compuestos de adición y sales de los mismos adecuados como humectantes, dispersantes y como estabilizantes de dispersión. La invención se refiere además a métodos para preparar estos compuestos de adición, para usarlos como humectantes y dispersantes y estabilizantes de dispersión para pigmentos orgánicos e inorgánicos, así como también materiales de carga en sistemas orgánicos y acuosos y materiales sólidos en forma de polvo o de fibra capaces de incorporarse a sistemas líquidos, los cuales se recubren con tales humectantes y dispersantes.

Los humectantes, disueltos o dispersos en un líquido, disminuyen la tensión superficial o tensión interfacial y de esa manera incrementan la capacidad de humectación de la solución. Los dispersantes son adecuados en general para estabilizar partículas sólidas en aglutinantes, lacas, pastas de pigmento, plásticos y mezclas de plástico, para la reducción de la viscosidad de tales sistemas así como para el mejoramiento de las propiedades de flujo. Los estabilizantes de dispersión son adecuados en general para estabilizar dispersiones ya generadas.

A fin de poder incorporar sólidos a medios líquidos se requieren altas fuerzas mecánicas. Es usual emplear dispersantes a fin de disminuir las fuerzas de dispersión y a fin de minimizar la entrada total de energía necesaria al sistema para desflocular las partículas sólidas y con esta también minimizar el tiempo de dispersión. Los dispersantes de este tipo son sustancias surfactantes de estructura aniónica, catiónica o neutra. Estas sustancias se aplican en pequeña cantidad ya sea directamente sobre el sólido o se adicionan al medio de dispersión. Además se conoce que incluso después de desflocular completamente los aglomerados sólidos en partículas primarias, después del proceso de dispersión, puede llegarse a reaglomeraciones, por lo cual se anula el esfuerzo de dispersión, total o parcialmente. Como consecuencia de la dispersión inadecuada y/o como un resultado de la reaglomeración se generan efectos indeseados como un incremento de la viscosidad en sistemas líquidos, una desviación en el tono del color y una pérdida de brillo en lacas y recubrimientos, y una reducción de la resistencia mecánica en plásticos.

Hoy en día se emplean cantidades de diferentes sustancias en calidad de dispersantes para pigmentos y materiales de carga. Además de compuestos simples con bajo peso molecular, tales como, por ejemplo, lecitina, ácidos grasos y sus sales y etoxilados de alquilfenol, por ejemplo, también se usan estructuras complejas en calidad de dispersantes. Tales estructuras incluyen especialmente sistemas amino-funcionales y amido-funcionales, los cuales encuentran un amplio uso dentro de los dispersantes. En la EP 158 46 y EP 28 41 se emplean, por ejemplo, poli- y oligocopolímeros amino- y amido-funcionales a base de poliaminas y policaprolactonas para dispersar pigmentos, en los cuales todos los grupos amino reactivos han sido convertidos en grupos amido. Estos productos representan, sin embargo, mezclas de reacción complejas y con poca capacidad de reproducción y presentan malas solubilidades en solventes y compatibilidades inadecuadas con aglutinantes y otras resinas.

En la actualidad ya pueden obtenerse buenos resultados con dispersantes poliméricos a base de poliisocianatos, tal como se describen, por ejemplo, en la EP 154 678 A1 o la EP 318 999 A2.

La EP 154 678 A1 describen dispersantes que se obtienen mediante adición de monohidroxi-compuestos a poliisocianatos. Los mono hidroxi-compuestos contienen al menos un grupo alifático, cicloalifático o aromático con al menos un grupo -O- y/o -COO-. Los monohidroxi-compuestos preferidos son poliésteres. Principalmente se emplean poliésteres de lactonas alifáticas y monoalcoholes alifáticos. Como otro compuesto para la adición a poliisocianatos se usan preferentemente polietilenglicoles di- o trifuncionales.

En la EP 318 999 A2 se modificaron los compuestos de adición conocidos a partir de la EP 154 678 A1 incorporando adicionalmente grupos que contienen silicona y/o uretano. Los dispersantes obtenidos de esta manera tienen compatibilidad más universal.

La WO 26/13291 A2 describe dispersantes a base de poliuretano que están estructurados con una cadena principal de poliuretano lineal con diversas cadenas laterales posibles. Los compuestos se caracterizan porque contienen al menos uno o preferiblemente varios enlaces dobles reactivos carbono-carbono por molécula. De esta manera, los compuestos pueden reticularse después de la operación de dispersión ya sea mediante adición de Michael de poliaminas, o bien mediante reacción de radicales libres.

De la EP 335 197 A1 se conocen compuestos de poliisocianato-poliadición que actúan como dispersantes. Para su preparación se emplean poliésteres o principalmente óxidos de polietileno, entre otros.

EP 731 148 A2 divulga el uso de productos de adición de poliisocianato los cuales presentan cadenas hidrofílicas de poliéter, en calidad de dispersantes adecuados al incorporar sustancias sólidas como agentes acuosos de recubrimiento. Los dispersantes se preparan a partir de la conversión de 5-1% equivalente (respecto de los

grupos isocianato del componente isocianato) de un componente alcohol monohídrico (B) así como opcionalmente otros tres componentes opcionales con un poliisocianato. El componente de alcohol monohídrico (B) se compone de al menos un alcohol monohídrico de poliéter con un contenido de unidades de óxido de etileno de 5 a 99,5 % en peso el cual puede modificarse mediante reacción de adición de epsilon-caprolactona en una cantidad de hasta 4 en peso respecto del peso del alcohol monohídrico.

En EP 826 753 A1 se producen dispersantes comparables con los de EP 731 148 A2 de una manera libre de solvente. Con la diferencia de que en este caso solamente se emplean de a 75% equivalente del componente de poliéter (B) mono-funcional a base de óxido de etileno y opcionalmente modificado con épsilon-caprolactona. Además, otros tres componentes opcionales pueden hacerse reaccionar con el componente isocianato. Los polímeros divulgados en la EP 827 973 A1 de la formulación de pigmento también contienen altas fracciones de óxido de etileno en la parte de óxido de polialquileno.

La WO 1997/26984 A1 describe productos de reacción de poliisocianatos con un componente Y-R-X. En el componente Y-R-X, el grupo X con función hidroxilo o amino está enlazado al heterociclo nitrogenado a través del puente R de tal manera que un átomo de nitrógeno del heterociclo forma una amina terciaria con el puente R. Mediante la adición de la amina terciaria Y-R-X a poliisocianatos, se obtienen dispersantes que se emplean en composiciones con alto contenido de sólidos.

En la US 24/242727 A1 se divulgan dispersantes especiales que pueden curar con radiación para la preparación de tintas y recubrimientos libres de adhesivo. Se trata de los productos de reacción de poliisocianatos con al menos un componente que puede curar mediante radiación, preferiblemente con (met)acrilatos, principalmente policaprolactonacrilatos, y uno u otros varios componentes.

La US 24/2613 A1 divulga dispersantes con grupos ácidos que se componen de una columna vertebral de poliuretano lineal a partir de diisocianatos con bajo peso molecular, con cadenas laterales de óxidos de poli-alquileno de C2-C4. Las cadenas laterales de óxidos de alquileno tienen que componerse en este caso de al menos hasta en un 6, preferiblemente hasta en un 7 o incluso hasta en un 8% en peso, respecto del peso total de los óxidos de alquileno, de unidades de óxido de etileno.

La DE 11 59 315 A1 describe dispersantes a partir de diisocianatos los cuales contienen un residuo de óxido de oligoalquileno tapado con alquilo. El residuo de óxido de oligoalquileno comprende obligatoriamente uno o varios grupos de óxido de etileno y puede contener además otro residuo de alquilo ramificado, lo cual sin embargo no se prefiere.

WO 24/1464 A2 trata un dispersante a partir de diisocianatos con bajo peso molecular para sistemas no acuosos el cual está estructurado a partir de una columna vertebral de poliuretano lineal con cadenas laterales de poliéster, poliéter y/o pollacrilato.

Los dispersantes presentados previamente representan no obstante con frecuencia solamente soluciones parciales para los problemas descritos al principio. Muchos de estos productos representan mezclas muy complejas y poco definidas de reacción debido a las muchas reacciones secundarias posibles, con que resultan de esto como compatibilidades muy limitadas y malas solubilidades. Por esto, estas reacciones pueden llevarse... [Seguir leyendo]

1. Compuestos de adición y sus sales, caracterizados porque los compuestos de adición pueden obtenerse mediante la reacción de

(a) uno o más poliisocianatos con al menos dos grupos isocianato por molécula con (b1) uno o varios compuestos de la fórmula (la)

Y-XH (la)

donde

XH representa un grupo reactivo frente a isocianatos y

Y representa un grupo monomérico polimérico, no reactivo frente a isocianatos, sin grupos amino terciarios, el cual comprende uno o varios grupos alifáticos, cicloalifáticos y/o aromáticos,

donde el compuesto de la fórmula general (la) tiene una masa molecular promedio en número Mn menor que 2 g/mol

y

donde al menos 55% molar de los compuestos de la fórmula (la) tienen un peso molecular promedio en número Mn de 15 a 1 g/mol y los cuales representan poli(óxidos de alquileno) XH-funcionalizados cuyo contenido de unidades de óxido de alquileno con al menos tres átomos de carbono es de 4 a 1% molar respecto del contenido total de unidades de óxido de alquileno,

con la condición de que reaccionen 2% a 9% de los grupos isocianato del componente (a) con los compuestos de la fórmula (la),

(b2) uno o varios compuestos de la fórmula (Ib)

G-(XH)n (Ib)

donde

XH representa un grupo reactivo frente a isocianatos y

n representa 2 a 4, y G representa un alifáticos, cicloalifáticos y/o aromático que contiene al menos 2 átomos de carbono, sin grupos amino terciarios, con peso molecular promedio en número Mn máximo de 3, en una cantidad tal que reaccionan a 6 % de los grupos isocianato del poliisocianato empleado originalmente,

con la condición de que mediante las reacciones (b1) y (b2) en total reaccionan al menos 2 % y máximo 9 % de los grupos isocianato empleados originalmente,

(c1) uno o varios compuestos de la fórmula general (lia)

Z-Q (lia)

donde Q representa -NH2, -NHR o OH, donde R representa un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 18 átomos de carbono, y

Z representa un residuo orgánico básico con al menos un grupo amino terciario que no contiene grupos reactivos frente a isocianato, y

(c2) opcionalmente uno o varios compuestos de la fórmula general (llb)

M-Q (IIb)

donde Q representa -NH2, -NHR o OH, donde R representa un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 18 átomos de carbono, y

M representa un residuo orgánico con una masa molecular promedio en número máximo de 1 g/mol con al menos un grupo amino terciario y al menos un grupo hidroxilo,

con la condición de que al menos 1 % de los grupos isocianato del componente (a) reaccionan con el componente (c1).

2. Compuestos de adición según la reivindicación 1, donde Y contiene opcionalmente los heteroátomos O, S, Si y/o N y/o los grupos de éter, uretano, carbonato, amida, siloxano y/o éster, y opcionalmente el hidrógeno está sustituido por halógeno.

3. Compuestos de adición según la reivindicación 1 o 2, donde Z tiene uno o varios de los siguientes significados: A) un grupo alifático y/o cicloalifático con al menos un grupo amino terciario o B) un grupo heterocíclico con al menos un átomo de nitrógeno básico de anillo, el cual no contiene un átomo de hidrógeno, en cuyo caso el grupo heterocíclico puede estar enlazado al grupo Q mediante un grupo de acoplamiento orgánico.

4. Compuestos de adición según una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, en cuyo caso se emplean al menos dos compuestos diferentes de la fórmula (la).

5. Compuestos de adición y sus sales según una o varias de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizados porque una parte de los compuestos monofuncionales de la fórmula (la) son poliéteres, poliésteres, poliésteres-poliésteres monohidroxifuncionales y/o monoalcoholes alifáticos y/o cicloalifáticos con 2 a 3 átomos de carbono, cuyos átomos de hidrógeno están reemplazados parcialmente por halógeno y/o residuos de arilo.

6. Compuestos de adición según una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizados porque como compuestos polifuncionales de la fórmula (Ib) se emplean poliéteres, poliésteres o poliéteres-poliésteres di-, tri- o tet ra h i d roxif u n ci o n al es.

7. Compuestos de adición según una o varias de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizados porque no contienen grupos insaturados.

8. Compuestos de adición según una o varias de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizados porque los poliisocianatos son productos de diisocianatos que contienen uno o varios grupos isocianurato, a base de hexametilendiisocianato, diisoforondiisocianato y/o toluilendiisocianato.

9. Método para producir los compuestos de adición según una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, donde se efectúa una reacción de

(a) uno o varios poliisocianatos con al menos dos grupos isocianato por molécula con (b1) uno o varios compuestos de la fórmula (la)

Y-XH (la) donde

XH representa un grupo reactivo frente a isocianatos y

Y representa un monomérico o polimérico no reactivo frente a isocianatos, sin grupos amino terciarios, el cual comprende uno o varios grupos alifáticos, cicloalifáticos y/o aromáticos,

donde el compuesto de la fórmula general (la) tienen una masa molecular promedio en número Mn menor que 2

g/mol

Y

donde al menos 55% molar de los compuestos de la fórmula (la) tienen un peso molecular promedio en número Mn de 15 a 1 g/mol y los cuales representan poll(óxidos de alquileno) XH-funclonalizados, cuyo contenido de unidades de óxido de alquileno con al menos tres átomos de carbono es de 4 a 1% molar respecto del contenido total de unidades de óxido de alquileno,

con la condición de que reaccionan 2% a 9% de los grupos isocianato del componente (a) con los compuestos de la fórmula (la),

(b2) uno o varios compuestos de la fórmula (Ib)

G-(XH)n (Ib) donde

XH representa un grupo reactivo frente a isocianatos y n representa 2 a 4, y G representa un grupo alifátlco, clcloallfátlcos y/o aromático que contiene al menos 2 átomos de carbono, sin grupos amlno terciarios, con peso molecular promedio en número Mn máximo de 3 g/mol en una cantidad tal que reaccionen a 6 % de los grupos isocianato de los poliisocianatos originalmente empleados, con la condición de que mediante las reacciones (b1) y (b2) se conviertan en total al menos 2 % y máximo 9% de los grupos isocianato de los poliisocianatos empleados originalmente,

(c1) uno o varios compuestos de la fórmula general (lia)

Z-Q (lia)

donde Q representa -NH2, -NHR o OH, donde R representa un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 18 átomos de carbono,

y

Z representa un residuo orgánico básico con al menos un grupo amino terciario el cual no contiene grupos reactivos frente a isocianato, y

(c2) opcionalmente uno o varios compuestos de la fórmula general (llb)

M-Q (IIb)

donde Q representa -NH2, -NHR o OH, donde R representa un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 18 átomos de carbono, y

M representa un residuo orgánico con una masa molecular promedio en número máxima de 1 g/mol con al menos un grupo amino terciario y al menos un grupo hidroxilo, con la condición de que reaccionen al menos 1 % de los grupos isocianato del componente (a) con el componente (c1).

1. Proceso para producir un compuesto de adición según la reivindicación 9, donde primero se hace reaccionar el componente (a) con el componente (b1) y opcionalmente (b2) y a continuación tiene lugar una reacción con el componente (c1).

11. Proceso para producir un compuesto de adición según una de las reivindicaciones 9 o 1, donde el componente (a) primero reacciona con compuestos de la fórmula general (la) y a continuación con compuestos de la fórmula general (Ib).

12. Uso de uno de los compuestos de adición de una o varias de las reivindicaciones 1 a 8 o producido según uno o varios de los procesos según las reivindicaciones 9 a 11, como dispersante, estabilizantes de dispersión y/o humectante.

13. Uso de uno de los compuestos de adición de una o varias de las reivindicaciones 1 a 8 o producido según uno o varios de los procesos según las reivindicaciones 9 a 11, en la preparación o el procesamiento de pinturas, tintas de impresión, tintas, pinturas para papel, pinturas para cuero y textil, pastas, concentrados de pigmento, cerámicas, preparaciones cosméticas, composiciones para moldeamiento y/o composiciones de fundición a base de sustancias macromoleculares sintéticas, semisintéticas o naturales.

14. Uso de uno de los compuestos de adición de una o varias de las reivindicaciones 1 a 8 o producido según uno o varios de los procesos según las reivindicaciones 9 a 11, para preparar concentrados de pigmento, pinturas, pastas y/o composiciones para moldear que contienen pigmentos y/o materiales de carga.

15. Uso de uno de los compuestos de adición según una o varias de las reivindicaciones 1 a 8 o producido según uno o varios de los procesos según las reivindicaciones 9 a 11, para recubrimiento de sustancias sólidas con forma de partículas de polvo y/o de partículas de fibra.

16. Uso de un compuestos de adición según la reivindicación 15, donde las sustancias sólidas con forma de partículas de polvo y/o de partículas de fibra son pigmentos y/o materiales de carga dispersables.

17. Uso de uno de los compuestos de adición según una o varias de las reivindicaciones 1 a 8 o producido según uno o varios de los procesos según las reivindicaciones 9 a 11, para la preparación de una pintura pigmentada.

18. Uso de un compuestos de adición según una o varias de las reivindicaciones 1 a 8 o producido según uno o

varios de los procesos según las reivindicaciones 9 a 11, para la preparación de un recubrimiento pigmentado sobre un sustrato, en cuyo caso una pintura pigmentada se prepara con el compuesto de adición, donde la pintura pigmentada se aplica sobre el sustrato donde la pintura pigmentada aplicada sobre el sustrato se hornea o cura o se retícula.

19. Sustancias sólidas en forma de partículas de polvo y/o partículas de fibra, caracterizadas porque éstas se

recubren con un compuesto de adición según una o varias de las reivindicaciones 1 a 8 o producido según uno o varios de los procesos según las reivindicaciones 9 a 11.

2. Sustancias sólidas en forma de partículas de polvo y/o partículas de fibra según la reivindicación 19, donde las sustancias sólidas en forma de partículas de polvo y/o partículas de fibra son pigmentos y/o materiales de carga.