Pigmentos tratados con compuestos organosulfónicos.

Pigmento que comprende:

a. dióxido de titanio, en el que dicho dióxido de titanio no está activado mediante un ión metálico;

y

b. un compuesto organosulfónico que tiene la fórmula:

(R-SO3)xMx+



en la que

x = 1, 2, 3 ó 4

M se selecciona del grupo que consiste en hidrógeno, amonio, iones organoamonio o iones metálicos con una valencia de +1, +2, +3 ó +4, y

R es un grupo orgánico que tiene desde 2 hasta 22 átomos de carbono.

Pigmentos tratados con compuestos organosulfónicos La presente invención se refiere a pigmentos, y en particular, pigmentos que se han tratado con ciertos compuestos organosulfónicos, tales como ácidos organosulfónicos y sus sales.

La incorporación de pigmentos en matrices poliméricas se ha realizado durante muchos años, y a lo largo de los años, se han incorporado y continúan incorporándose pigmentos en matrices poliméricas por muchos motivos. Por ejemplo, pueden usarse pigmentos como cargas. También pueden usarse para conferir mejores atributos físicos y químicos a matrices poliméricas, incluyendo actividad química disminuida y estabilidad térmica mejorada, especialmente resistencia a la formación de ampollas en aplicaciones de película polimérica extruida. Con el fin de obtener diferentes beneficios, pueden tratarse los pigmentos de diferentes formas, incluyendo mediante la adición de tratamientos de superficie.

Los pigmentos usados comúnmente para su incorporación en matrices poliméricas incluyen dióxido de titanio y caolín. Los tratamientos de superficie comúnmente conocidos que se han aplicado a estos pigmentos incluyen silanos, alcanolaminas, polioles, ácidos alquilfosfónicos y polienos fosforilados. El tratamiento óptimo dependerá en parte de los atributos que se desean en un pigmento tratado, lo que dependerá en parte de la aplicación en la que se usará. A menudo se desea proporcionar un pigmento hidrófobo que sea estable, fácil de preparar, económico, que pueda dispersarse en un alto grado en polímeros y que no es reactivo en presencia de otros aditivos tales como litopón. Sin embargo, a pesar de los numerosos tratamientos de superficie conocidos, por diversos motivos, incluyendo el coste y las propiedades deseadas, ningún tratamiento de superficie conocido es ideal para todas las aplicaciones. Por tanto, hay siempre una necesidad de desarrollar nuevos y mejores tratamientos para pigmentos.

Una opción poco explorada para tratar pigmentos es el uso de compuestos organosulfónicos tales como ácidos organosulfónicos y sus sales. Estos compuestos se han sugerido como tratamientos para carbonato de calcio con el fin de mejorar las propiedades de flujo de composiciones de moldeo y las propiedades mecánicas de artículos conformados producidos a partir de composiciones de moldeo. Sin embargo, tal uso limitado no se ha extendido a otras aplicaciones, tales como óxidos de metal y sus mezclas madres en polímeros tales como polietileno, o artículos producidos a partir de los mismos.

También se han sugerido compuestos organosulfónicos como tensioactivos que pueden usarse con pigmentos mediante unión a los pigmentos a través de cationes metálicos. Por ejemplo, la patente estadounidense nº 5, 260, 353 enseña el uso de cationes metálicos hidrolizados para unir especies tensioactivas químicamente a superficies particuladas con un requisito de la adición de un tratamiento con tensioactivo en una suspensión dentro de un intervalo de pH especificado que depende del catión metálico. Funcionando a un pH ácido particular, este método de la técnica anterior usa iones metálicos para activar superficies particuladas y para permitir la unión química de un tensioactivo a la superficie del sitio de metal activado. Con este método, se sugiere que un tensioactivo está firmemente unido a la superficie del sustrato. Debido a las condiciones específicas en las que este proceso debe ponerse en práctica, puede ser indeseablemente engorroso controlar si se desea garantizar una mínima pérdida del tratamiento de superficie.

El documento US-A-4, 386, 169 da a conocer matrices poliméricas que están reforzadas con materiales particulados de carga de carbonato de calcio. Los materiales particulados se tratan en la superficie con un ácido sulfónico orgánico o sal de amonio del mismo, y un ácido graso o sal del mismo.

Sorprendentemente, se encontró que podía producirse un pigmento hidrófilo que comprende una base pigmentaria con un compuesto organosulfónico que no está estrechamente unido, sino que tiene buena dispersibilidad. La presente invención proporciona pigmentos novedosos económicos y de fácil preparación que tienen una excelente dispersión en concentrados poliméricos que comprenden hasta el 85% del TiO2 tratado basándose en el peso de la matriz polimérica y proporcionan excelente resistencia a la formación de ampollas cuando se procesan para dar películas delgadas tales como películas de polietileno a altas temperaturas. La presente invención también proporciona métodos para preparar estos pigmentos. Los pigmentos producidos según la presente invención pueden incorporarse en una matriz polimérica que puede ser un producto final como tal o un producto que se procesará adicionalmente tal como en una mezcla madre que puede diluirse para dar una película polimérica.

La presente invención proporciona pigmentos tratados para su uso en matrices poliméricas, así como métodos para preparar estos pigmentos. Los pigmentos tratados pueden comprender dióxido de titanio que se trata con uno o más compuestos organosulfónicos. Opcionalmente, estos pigmentos comprenderán además un óxido de metal. Los pigmentos tratados pueden formarse tratando un dióxido de titanio con un ácido organosulfónico o una sal de un ácido organosulfónico que puede representarse mediante la siguiente fórmula:

(R-SO3) xMx+

en la que x = 1, 2, 3, ó 4 M es un hidrógeno, amonio, organoamonio o ión metálico con una valencia de +1, +2, +3 ó +4; y R es un grupo orgánico que tiene desde 2 hasta 22 átomos de carbono.

Según una realización, la presente invención proporciona un pigmento que comprende:

a. un dióxido de titanio; y

b. un compuesto organosulfónico que tiene la fórmula:

(R-SO3) xMx+

en la que x = 1, 2, 3 ó 4

M es un hidrógeno, amonio, organoamonio o ión metálico con una valencia de +1, +2, +3 ó +4 y R es un grupo orgánico que tiene desde 2 hasta 22 átomos de carbono.

Los pigmentos tratados de la presente invención pueden combinarse con y dispersarse fácilmente en polímeros para formar matrices poliméricas tras haberse combinado la base pigmentaria con el compuesto organosulfónico. Los pigmentos de la presente invención, que se han tratado con compuestos organosulfónicos, presentan excelente resistencia a la formación de ampollas cuando se incorporan en artículos poliméricos tales como películas.

Adicionalmente, la presente invención también proporciona un pigmento que no genera olores tóxicos cuando se mezcla con litopón a altas temperaturas.

Según un método preferido para preparar los pigmentos de la presente invención, se combina un dióxido de titanio con un compuesto organosulfónico de fórmula I en un entorno que tiene un pH mayor de o igual a aproximadamente pH 6 antes de la adición del compuesto organosulfónico. También es preferible que el pH tras la adición del compuesto organosulfónico sea mayor de o igual a aproximadamente pH 6. Además, estas sustancias preferiblemente se combinan posteriormente de cualquier acción de filtración.

Los pigmentos tratados de la presente invención pueden usarse también para preparar mezclas madre de polímeros altamente cargadas. Los pigmentos tratados presentan excelentes calidades de dispersión cuando se incorporan en mezclas madre que contienen hasta aproximadamente el 85% de los pigmentos tratados con compuestos organosulfónicos. Estas mezclas madre altamente cargadas son especialmente útiles en aplicaciones en las que la dispersión y la estabilidad térmica, especialmente la resistencia a la formación de ampollas, son críticas.

Los pigmentos tratados de la presente invención tienen las ventajas de ser estables, fáciles de preparar, pueden dispersarse en un alto grado en polímeros y no reaccionan en presencia de otros aditivos tales como litopón. Tales pigmentos tratados pueden ser útiles en la fabricación de plásticos y otros productos.

La presente invención proporciona pigmentos para su uso conjuntamente con polímeros y los métodos para preparar estos pigmentos. Según la presente invención, se trata un dióxido de titanio con un compuesto organosulfónico. El pigmento tratado resultante puede combinarse entonces con un polímero para formar una matriz polimérica.

La presente descripción no pretende ser un tratado sobre o bien pigmentos o bien la producción de matrices poliméricas y se remite a los lectores a textos apropiados, disponibles y otros... [Seguir leyendo]

1. Pigmento que comprende:

a. dióxido de titanio, en el que dicho dióxido de titanio no está activado mediante un ión metálico; y

b. un compuesto organosulfónico que tiene la fórmula:

(R-SO3) xMx+

en la que x = 1, 2, 3 ó 4

M se selecciona del grupo que consiste en hidrógeno, amonio, iones organoamonio o iones metálicos con una valencia de +1, +2, +3 ó +4, y R es un grupo orgánico que tiene desde 2 hasta 22 átomos de carbono.

2. Pigmento según la reivindicación 1, en el que el dióxido de titanio se trata con un compuesto seleccionado del grupo que consiste en polialcoholes, alcanolaminas, fosfatos inorgánicos y mezclas de los mismos.

3. Pigmento según la reivindicación 1, en el que el compuesto organosulfónico es una sal de sulfonato de organoamonio.

4. Pigmento según la reivindicación 1, que comprende además un óxido inorgánico.

5. Pigmento según la reivindicación 4, en el que dicho óxido inorgánico se selecciona del grupo que consiste en dióxido de silicio, óxido de zirconio y óxido de aluminio.

6. Pigmento según la reivindicación 1, en el que R es hexilo, octilo o 2-etilhexilo.

7. Pigmento según la reivindicación 1, en el que el compuesto organosulfónico está presente en la cantidad de desde aproximadamente el 0, 1 por ciento hasta aproximadamente el 5 por ciento en peso del dióxido de titanio, basándose en el peso de dióxido de titanio antes de tratar el dióxido de titanio con el compuesto organosulfónico.

8. Matriz polimérica compuesta por un polímero y el pigmento según la reivindicación 1.

9. Matriz polimérica según la reivindicación 8, en la que el polímero es polietileno.

10. Matriz polimérica según la reivindicación 8, en la que la cantidad del pigmento es de desde aproximadamente el 50 por ciento hasta aproximadamente el 85 por ciento en peso de la matriz polimérica, basándose en el peso de la matriz polimérica.

11. Método para preparar un pigmento, que comprende: (i) filtrar una suspensión, comprendiendo dicha suspensión dióxido de titanio en el que dicho dióxido de titanio no está activado mediante un ión metálico; y

(ii) combinar dicho dióxido de titanio tras dicha filtración con un compuesto organosulfónico, en el que dicho compuesto organosulfónico tiene una fórmula de:

(R-SO3) xMx+

en la que x = 1, 2, 3 ó 4

M se selecciona del grupo que consiste en hidrógeno, amonio, iones organoamonio o iones metálicos con una valencia de +1, +2, +3 ó +4 y R es un grupo orgánico que tiene desde 2 hasta 22 átomos de carbono.

12. Método según la reivindicación 11, en el que el dióxido de titano se ha tratado con el compuesto organosulfónico antes de una etapa de secado.

13. Método según la reivindicación 11, en el que el dióxido de titanio se ha tratado con el compuesto organosulfónico durante una etapa de molienda.

14. Método según la reivindicación 11, en el que el dióxido de titanio se ha tratado con el compuesto organosulfónico cuando el dióxido de titanio es una torta de filtro.

15. Método según la reivindicación 11, en el que dicha combinación se produce a una temperatura de desde aproximadamente 10º C hasta aproximadamente 270º C. 16. Método para preparar un pigmento, que comprende combinar un dióxido de titanio seco y un compuesto organosulfónico, en el que dicho compuesto organosulfónico tiene una fórmula de: (R-SO3) xMx+ 5 en la que x= 1, 2, 3 ó 4 M se selecciona del grupo que consiste en hidrógeno, amonio, iones organoamonio o iones metálicos con una valencia de +1, +2, +3 ó +4 y R es un grupo orgánico que tiene desde 2 hasta 22 átomos de carbono. 10 17. Método según la reivindicación 16, en el que el dióxido de titanio se ha tratado con el compuesto organosulfónico durante una etapa de micronización.