Polímero vinílico bio-renovable secuencial.

Una dispersión acuosa de polímero que tiene una temperatura mínima de formación de film inferior a 50ºC,

que comprende un polímero vinílico derivado de monómeros olefínicamente insaturados, con al menos dos fases que comprenden:

A) 40 a 90% en peso de un polímero vinílico A que tiene una temperatura de transición vítrea comprendida en el intervalo de -50 a 30ºC; y

B) 10 a 60% en peso de un polímero vinílico B que tiene una temperatura de transición vítrea comprendida en el intervalo de 50 a 130ºC;

donde 10% en peso (preferiblemente al menos 20% en peso) de la cantidad total de monómero utilizada para formar el polímero vinílico A y el polímero vinílico B se deriva de al menos un monómero olefínicamente insaturado biorenovable 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 de carbono-14;

calculándose el porcentaje en peso de monómeros en A y B basado en la cantidad total de monómeros olefínicamente insaturados utilizada para preparar el polímero A y el polímero B ≥ 100%; y

en donde el polímero vinílico A comprende 0,1 a 10% en peso de al menos un monómero olefínicamente insaturado de funcionalidad ácida donde el porcentaje en peso de monómero de funcionalidad ácida se calcula basado en la cantidad total de monómero olefínicamente insaturado utilizada para preparar el polímero A ≥ 100%.

Polímero vinílico bio-renovable secuencial.

La presente invención se refiere a una dispersión acuosa secuencial de polímero vinílico que comprende al menos 10% en peso (preferiblemente al menos 20% en peso) de monómeros bio-renovables, a un proceso para la 5 producción de una dispersión de polímero de este tipo y su uso para recubrimiento de sustratos.

Es un objeto de la presente invención proporcionar una dispersión secuencial de polímero vinílico que se obtiene preferiblemente a partir de monómeros olefínicamente insaturados bio-renovables que forma un film a la temperatura ambiente con preferiblemente no más de pequeñas cantidades de adyuvantes de formación de film y cuyos films poseen alta flexibilidad (elasticidad) y resistencia satisfactoria al bloqueo.

Los recubrimientos tradicionales pueden ser insatisfactorios debido a que los films de polímero poseen poca flexibilidad y los recubrimientos sobre sustratos, tales como madera, que no son dimensionalmente estables, se desgarran y se desprenden. Una desventaja de las dispersiones de polímero duras es que las mismas pueden procesarse únicamente con adición de grandes cantidades de adyuvantes de formación de film, que son desventajosas para la resistencia inicial al bloqueo.

La resistencia inicial al bloqueo es la tendencia a bloquearse de los recubrimientos aplicados recientemente que se han secado durante sólo un tiempo breve. Esta tendencia al bloqueo hace virtualmente imposible, por ejemplo, que los sustratos recubiertos se apilen rápidamente, y es debida a las grandes cantidades de adyuvantes de formación de film que están todavía presentes en el film aglomerante y se desprenden sólo gradualmente por los polímeros convencionales a la temperatura ambiente. Cuando el secado se lleva a cabo a la temperatura ambiente, la resistencia final al bloqueo se alcanza frecuentemente sólo al cabo de varios días.

Existe además una demanda creciente de utilización de monómeros bio-renovables a fin de mejorar la sostenibilidad de los polímeros utilizados por ejemplo en 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.

EP 387664 da a conocer una dispersión acuosa de resina sintética que tiene una temperatura mínima de formación de film inferior a 50º C y que contiene un polímero en emulsión con una estructura núcleo/envoltura constituida por A)

65-90 por ciento en peso de un polímero de núcleo reticulado débilmente que tiene una temperatura de transición vítrea inferior a 0º C y una elongación a la rotura de al menos 150 por ciento y B) 10-35 por ciento en peso de un polímero de envoltura esencialmente no reticulado que tiene una temperatura de transición vítrea inferior a 60º C, siendo la temperatura de transición vítrea de dicho polímero de núcleo al menos 10º C inferior a la de dicho polímero de envoltura.

US 5.021.469 da a conocer un aglomerante, para pinturas brillantes de base acuosa que contiene, dispersadas en una fase acuosa, partículas de un polímero multifásico en emulsión constituido por (a) un material de núcleo que tiene una temperatura de transición vítrea que excede de 40º C, y (b) un material de envoltura que tiene una temperatura de transición vítrea inferior a 70º C.

US 4.654.397 da a conocer un proceso para la preparación de dispersiones acuosas de polímero que tienen una temperatura baja de formación de film pero proporcionan todavía films que tienen una resistencia elevada al bloqueo, y el uso de estas dispersiones de polímero como aglomerantes para materiales de recubrimiento.

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 de funcionalidad ácida con Tg de 10 a 125º C y que tiene grupos funcionales reticulantes y un polímero B que tiene Tg al menos 25º C inferior a la del 45 polímero A en combinación con un agente reticulante 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 exenta de disolventes orgánicos que comprende un polímero A de funcionalidad ácida con Tg menor que 50º C y que tiene grupos funcionales reticuladores y un polímero B que tiene Tg al menos 25º C superior a la del polímero A en combinación con un agente reticulante que tiene un balance ventajoso de MFFT y dureza Koenig.

FR 2.943.351 (Arkema) describe una composición de polímero de a) un copolímero formado por i) al menos un (metacrilato de alquilo C1-4 y/o acrilato de alquilo C1-8) ; y ii) al menos un resto vinilaromático, donde el componente ii) comprende carbono derivado de biomasa como se mide por ASTM D6866.

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 55 inflamables.

Ninguna de las descripciones arriba expuestas da a conocer una dispersión que tenga la combinación seleccionada de características y entidades que se definen en la invención siguiente y que se utilizan para producir una dispersión que utiliza monómeros bio-renovables adecuados para recubrimiento que tienen una conversión ventajosa de propiedades como las expuestas anteriormente.

La invención tiene por objeto proporcionar un aglomerante de secado físico en forma de una dispersión acuosa de resina sintética que se seca físicamente a bajas temperaturas para proporcionar films altamente elásticos que son más o menos no pegajosos desde el comienzo.

La solución de este problema se encuentra en los polímeros en emulsión conforme a la invención. La designación de la fase de polímero implicada como primera fase o material de núcleo y segunda fase o material de envoltura no significa que la invención deba estar ligada a ninguna morfología particular de las partículas de látex. El término fase de polímero debe entenderse con el significado de una porción del polímero en emulsión que se prepara durante un segmento limitado temporalmente de la polimerización en emulsión, y cuya dispersión difiere de la de la fase anterior o la fase posterior. Esto se conoce también como polimerización multi-etápica.

En cualquier caso, la estructura multifásica tiene una influencia esencial sobre las propiedades del film que se forma 15 por secado de la dispersión.

Se ha inventado ahora una dispersión acuosa de polímero vinílico con una combinación ventajosa de MFFT y antibloqueo y que se prepara adicionalmente al menos en parte a partir de monómeros bio-renovables.

Conforme a la presente invención, se proporciona una dispersión acuosa de polímero que tiene una temperatura mínima de formación de film inferior a 50º C, más preferiblemente inferior a 30º C y que comprende un polímero vinílico derivado de monómeros olefínicamente insaturados, con al menos dos fases que comprenden:

A) 40 a 90%, más preferiblemente 50 a 85% en peso, y especialmente 60 a 80% en peso, de un polímero vinílico A que tiene una temperatura de transición vítrea en el intervalo de -50 a 30º C; y B) 10 a 60% en peso, más preferiblemente 15 a 50% en peso, y especialmente 20 a 40% en peso, de un polímero vinílico B que tiene una temperatura de transición vítrea en el intervalo de 50 a 130º C;

donde 10% en peso (preferiblemente al menos 20% en peso) de la cantidad total de monómero utilizada para formar el polímero vinílico A y el polímero vinílico 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;] donde el porcentaje en peso de monómeros en A y B se calcula basado en la cantidad total de monómeros olefínicamente insaturados utilizada para preparar el polímero A y el polímero B = 100%; y en donde el polímero vinílico A comprende 0, 1 a 10% en peso de al menos un monómero olefínicamente insaturado con funcionalidad ácida, donde el porcentaje en peso de monómero con funcionalidad... [Seguir leyendo]

1. Una dispersión acuosa de polímero que tiene una temperatura mínima de formación de film inferior a 50º C, que comprende un polímero vinílico derivado de monómeros olefínicamente insaturados, con al menos dos fases que comprenden:

A) 40 a 90% en peso de un polímero vinílico A que tiene una temperatura de transición vítrea comprendida en el intervalo de -50 a 30º C; y B) 10 a 60% en peso de un polímero vinílico B que tiene una temperatura de transición vítrea comprendida en el intervalo de 50 a 130º C; donde 10% en peso (preferiblemente al menos 20% en peso) de la cantidad total de monómero utilizada para formar el polímero vinílico A y el polímero vinílico B se deriva de al menos un monómero olefínicamente insaturado biorenovable 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 de carbono-14;

calculándose el porcentaje en peso de monómeros en A y B basado en la cantidad total de monómeros olefínicamente insaturados utilizada para preparar el polímero A y el polímero B = 100%; y en donde el polímero vinílico A comprende 0, 1 a 10% en peso de al menos un monómero olefínicamente insaturado de funcionalidad ácida donde el porcentaje en peso de monómero de funcionalidad ácida se calcula basado en la cantidad total de monómero olefínicamente insaturado utilizada para preparar el polímero A = 100%.

2. Una dispersión acuosa de polímero conforme a la reivindicación 1 en donde dicho monómero olefínicamente insaturado de funcionalidad ácida se selecciona del grupo constituido por ácido acrílico, ácido metacrílico, anhídrido 20 itacónico, ácido metileno-malónico, ácido itacónico, ácido crotónico y ácido fumárico.

3. Una dispersión acuosa de polímero conforme a la reivindicación 1 en donde el polímero vinílico A comprende 0, 1 a 20% en peso de al menos un monómero olefínicamente insaturado reticulante.

4. Una dispersión acuosa de polímero conforme a la reivindicación 1 en donde el polímero vinílico A comprende

0, 4 a 6% en peso de al menos un monómero olefínicamente insaturado con una funcionalidad promotora de la 25 adhesión en estado húmedo.

5. Una dispersión acuosa de polímero conforme a la reivindicación 4 en donde el monómero olefínicamente insaturado con funcionalidad promotora de adhesión en estado húmedo contiene grupos funcionales promotores de adhesión en estado húmedo tales como grupos acetoacetoxi y grupos amina o urea opcionalmente sustituidos, por ejemplo grupos ureído cíclicos, grupos imidazol, grupos piridina, grupos hidrazina o grupos semicarbazida.

6. Una dispersión acuosa de polímero conforme a la reivindicación 1 en donde los monómeros olefínicamente insaturados bio-renovables son ácido (met) acrílico bio-renovable y/o (met) acrilato de alquilo bio-renovable.

7. Una dispersión acuosa de polímero conforme a la reivindicación 1 en donde los monómeros olefínicamente insaturados bio-renovables se seleccionan del grupo constituido por: α-metileno-butirolactona, α-metilenovalerolactona, 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 bio-renovables; ácido itacónico, anhídrido itacónico, ácido crotónico y alquilésteres del mismo, ácido citracónico y alquilésteres del mismo, ácido metileno-malónico y sus mono-y dialquil-ésteres, anhídrido citracónico, ácido mesacónico y alquilésteres del mismo.

8. Una dispersión acuosa de polímero 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) bio-renovables; N-R2, α-metileno-γ-R1 butirolactama; N-alquilitaconimidas; itaconmonoamidas; itacondiamidas; dialquil-itaconamidas, monoalquil-itaconamidas; (met) acrilato de furfurilo; y (met) acrilatos funcionales de ácidos grasos.

9. Un proceso para preparar la dispersión acuosa de polímero conforme a una cualquiera de las 45 reivindicaciones anteriores, proceso que comprende los pasos de:

a) un primer paso de polimerización, para formar un polímero vinílico de primera fase; b) un segundo paso de polimerización en presencia del polímero vinílico resultante de la primera fase del paso a) para formar un polímero vinílico de segunda fase.

10. Un film, pulimento, barniz, laca, pintura, tinta o composición adhesiva que comprende una dispersión acuosa 50 de polímero conforme a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

11. Uso de una dispersión acuosa de polímero conforme a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 como recubrimiento protector sobre un sustrato de madera, plástico, papel o metal.