BR102012024665A2

BR102012024665A2 - composiÇço de lÁtex

Info

Publication number: BR102012024665A2
Application number: BR102012024665A
Authority: BR
Inventors: David Michael Fasano; Qing Zhang; John William Hook Iii
Original assignee: Rohm & Haas
Priority date: 2011-10-03
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2013-08-06
Also published as: AU2012233014B2; CN103031013B; US20130085222A1; CN103031013A; EP2578647B1; AU2012233014A1; EP2578647A1; US8609759B2

Abstract

COMPOSIÇçO DE LÁTEX. A presente invenção refere-se a uma composição de látex compreendendo: a) um polímero opaco, tendo uma concentração de volume de pigmento de 18 a 28; b) partículas de TiO~ 2~ total ou parcialmente encapsuladas por polímero, tendo uma concentração de volume de pigmento de 8 a 18; c) um diluente tendo uma concentração de volume de pigmento de 0 a 10; d) um aglutinante; e) um espessante; e f) água. Não obstante a surpreendentemente elevada concentração de volume de pigmento do polímero opaco, a composição - na aplicação em um substrato - fornece um revestimento com um acabamento de brilho ou semibrilho, excelente ocultação e aceitável resistência ao lustro.

Description

“COMPOSIÇÃO DE LÁTEX” Fundamentos

A presente invenção refere-se a formulações de revestimento com relativamente elevada concentração volumétrica de pigmentos (PVC) poliméricos opaca, em combinação com partículas TiO2 poliméricas, total ou parcialmente encapsuladas, e níveis relativamente baixos de diluente.

Na indústria de tinta, os formuladores baseiam-se em TiO2 como um pigmento para obter excelentes características de ocultação; contudo, o elevado custo do TiO2 tem motivado os formuladores a procurarem meios de melhorar sua eficiência. Uma abordagem é utilizar uma concentração mais baixa de TiO2 em conjunto com polímero opaco, que é sabido prover ocultação equivalente, porém em um custo mais baixo. Infelizmente, como descrito na US. 4.474.910, a menos que o polímero opaco seja usado em pequenas quantidades, a resistência ao lustro da formulação de tinta final sofre.

A adição de um diluente grosseiro, tal como sílica ou carbonato de cálcio, provê um meio de aumentar a resistência ao lustro das tintas contendo polímero opaco em uma concentração de volume de pigmento (PVC) que de outro modo produzir inaceitável resistência ao lustro. Entretanto, a presença de um diluente toma sem brilho a aparência da tinta revestida, desse modo limitando o formulador a produzir tintas sem brilho, com níveis relativamente elevados de polímero opaco, ou uma tinta com brilho ou semibrilho com níveis relativamente baixos (<15 PVC) de polímero opaco. É, portanto, desejável encontrar uma maneira de aumentar a quantidade de polímero opaco, que possa ser usado em uma formulação de tinta com brilho ou semibrilho, enquanto mantendo resistência ao brilho aceitável.

Sumário da Invenção

A presente invenção trata da necessidade de prover-se uma composição de látex compreendendo a) um polímero opaco tendo uma concentração de volume de pigmento de 18 a 28;

b) partículas de TiO2 total ou parcialmente encapsuladas, tendo uma concentração de volume de pigmento de 8 a 18;

c) um diluente tendo uma concentração de volume de pigmento de O a 10;

d) um aglutinante;

e) um espessante; e

f) água;

com a condição de que a soma das concentrações de volume de pigmento do polímero opaco e TiO2 não seja mais do que 40.

Não obstante, os níveis surpreendentemente elevados do polímero opaco na composição da presente invenção, a composição - na aplicação em um substrato - fornece um revestimento com um acabamento de brilho ou semibrilho, excelente ocultação e aceitável resistência ao lustro. Descrição Detalhada da Invenção

A presente invenção provê uma composição de látex compreendendo

a) um polímero opaco tendo uma concentração de volume de pigmento de 18 a 28;

b) partículas de TiO2 total ou parcialmente encapsuladas por polímero, tendo uma concentração de volume de pigmento de 8 a 18;

c) um diluente tendo uma concentração de volume de pigmento de 0 a 10;

d) um aglutinante;

e) um espessante; e

f) água;

com a condição de que a soma das concentrações de volume de pigmento de polímero opaco e TiO2 não seja de mais do que 40. Os polímeros opacos são polímeros esféricos tendo cápsulas suficientemente fortes para reter um ou mais vazios ou canais na secagem. Um exemplo de um polímero opaco é uma emulsão aquosa de contas de estireno/acrílicas. As contas são enchidas com água e, quando a composição contendo o polímero opaco é aplicada como um revestimento sobre um substrato, a água difunde-se do centro das contas e é substituída por ar, resultando em distintos vazios encapsulados. Exemplos de polímeros opacos comercialmente disponíveis incluem ROPAQUE™ Opaque Polymers ou ROPAQUE™ Hollow Sphere Pigments (uma marca comercial da The Dow Chemical Company ou suas afiliadas). Outros exemplos de polímeros opacos são descritos na U.S. 4.427.836; U.S. 4.468.498; U.S. 4.474.910; U.S. 4.594.363; U.S. 4.677.003; U.S. 4.920.160; U.S. 5.510.422; Pub. Pat. U.S. 2009/0162558A1; e Pub. Pat. U.S. 2010/0317753Al.

A composição da presente invenção inclui ainda partículas de TiO2 total ou parcialmente encapsuladas por polímero. As partículas de TiO2 parcialmente encapsuladas por polímero incluem partículas de látex adsorvidas sobre a superfície das partículas de TiO2. Látexes adsorventes adequados incluem látexes contendo acrílico, estireno-acrílico, vinil éster e etileno-vinil éster. Os látexes acrílicos preferivelmente contêm unidades estruturais de acrilatos e metacrilatos, tais como metil metacrilato, etil metacrilato, etil acrilato, butil acrilato e etil hexil acrilato e suas combinações. Exemplos de látexes de vinil éster são látexes de vinil acetato; exemplos de látexes de vinil éster-etileno são látexes de vinil acetato-etileno.

Como usado aqui, a expressão “unidades estruturais” é usado para referir-se aos grupos formados da polimerização do correspondente monômero. Assim, uma unidade estrutural de metil metacrilato é como ilustrada: onde as linhas pontilhadas indicam os pontos de conectividade à cadeia principal polimérica.

O látex adsorvente inclui ainda um componente adsorvente, que é um grupo funcional pendente da cadeia principal polimérica, que adsorve na superfície das partículas de TiO2. Entende-se que as partículas de T1O2 podem ser tratadas na superfície com óxidos metálicos, tais como óxidos de alumina, sílica e zircônia e suas combinações. Assim, a adsorvidade da superfície das partículas de TiO2 varia com a natureza do tratamento de superfície.

Tipicamente, o componente adsorvente inclui unidades estruturais de um monômero ácido, tal como um monômero contendo ácido carboxílico ou um monômero contendo ácido fosforoso. Exemplos de monômeros de ácido carboxílico adequados incluem ácido acrílico, metacrílico e itacônico. Exemplos de monômeros de ácido fosforoso adequados incluem ésteres de fosfonatos e de fosfato de diidrogênio de um álcool em que o álcool contém ou é substituído por um grupo vinila ou olefínico polimerizável. Ésteres de fosfato de diidrogênio preferidos são fosfatos de hidroxialquilmetacrilatos, incluindo fosfoetil metacrilato e fosfopropil metacrilato, com metacrilato de fosfoetila sendo especialmente preferido. Os monômeros contendo ácido fosforoso são preferivelmente usados em uma concentração na faixa de 0,1 a 5 % em peso, com base no peso da pré-composição.

Descrições de polímeros parcialmente encapsulados por polímero podem ser encontradas, por exemplo, em U.S. 5.509.960; U.S. 6.080.802; U.S. 6.214.467; U.S. 7.179.531; U.S. 7.081.488; e Pub. de Pat. U.S. 2003/0018103A1. Exemplos de partículas de T1O2 parcialmente encapsuladas por polímero, comercialmente disponíveis, incluem EVOQUE™ Precomposite Polymers (uma marca comercial da The Dow Chemical Company ou suas Afiliadas). Quando somente partículas de TiO2 parcialmente encapsuladas por polímero são usadas na composição, o polímero opaco preferido PVC é de 18 a 22, mais preferivelmente de 19 a 21; e o PVC para as partículas de TiO2 parcialmente encapsuladas por polímero é de 13 a 17; mais preferivelmente de 14 a 16.

Exemplos de partículas de TiO2 totalmente encapsuladas por polímero são descritos na U.S. 4.421.660; Pub. Pat. U.S. 2010/0298483 e EP1802662. Um processo geral preferido para totalmente encapsular partículas de TiO2 em um polímero compreende as etapas de a) formar uma mistura de i) uma dispersão aquosa de partículas de TiO2 e um polímero anfotérico; ii) um surfactante aniônico; e iii) sulfonato de estireno sódico; b) adicionar à mistura da etapa (a) um sistema iniciador redox; em seguida c) adicionar uma dispersão aquosa de um primeiro monômero selecionado do grupo consistindo de um monômero de (met)acrilato; um monômero de estireno; um éster vinílico; uma combinação de (met)acrilato e monômeros de estireno; uma combinação de (met)acrilato e monômeros de vinil acetato; e uma combinação de vinil éster e monômeros de etileno; e d) polimerizar o primeiro monômero para formar uma dispersão aquosa de um primeiro polímero que encapsula as partículas de TiO2.

Pode ser ainda desejável incluírem-se as seguintes etapas após a etapa d): e) adicionar à mistura uma dispersão aquosa de um segundo monômero selecionado do grupo consistindo de um monômero de (met)acrilato; uma combinação de monômeros de (met)acrilato e estireno; uma combinação de monômeros de (met)acrilato e um vinil éster; e uma combinação de monômeros de vinil éster e etileno; e f) polimerizar o segundo monômero para formar uma dispersão aquosa de um segundo polímero, que pelo menos parcialmente encapsula o primeiro polímero. O polímero anfotérico, que adsorve na superfície das partículas de TiO2, é um dispersante polimérico para partículas de T1O2, que contém funcionalidade amina e funcionalidade ácida, preferivelmente um polímero que é preparado da copolimerização de um monômero funcional de amina etilenicamente insaturada e um monômero funcional de ácido sulfurico etilenicamente insaturado. Exemplos de monômeros funcionais de amina etilenicamente insaturados adequados incluem dimetilamino etil(met)acrilato, dimetilamino propil(met)acrilamida e í-butilamino etil(met)acrilato, com dimetilamino etil(met)acrilato sendo preferido. Exemplos de monômeros funcionais de ácido sulfurico etilenicamente insaturados adequados incluem sulfoetil (met)acrilato, sulfopropil (met)acrilato, ácido estireno sulfônico, ácido vinil sulfônico e ácido 2-(met)acrilamido-2-metil propanossulfônico, e seus sais, com ácido 2-(met)acrilamido-2-metil propanossulfônico e sulfoetil metacrilato sendo preferidos. Como aqui usado, o termo “(met)acrilato” refere-se a acrilato ou metacrilato; o termo “(met)acrílico” refere-se a acrílico ou metacrílico; e o termo “(met)acrilamida” refere-se a acrilamida ou metacrilamida.

Surfactantes aniônicos adequados incluem dodecilbenzeno sulfonato de sódio (SDS) ou dodecil alil sulfossuccinato. E entendido que a expressão “um primeiro monômero” é usado para referir-se a um ou mais monômeros; similarmente, “uma dispersão aquosa” refere-se a uma ou mais dispersões aquosas; assim, um monômero de (met)acrilato refere-se a um ou mais monômeros de (met)acrilato. O primeiro monômero é preferivelmente:

a) um monômero de (met)acrilato; ou b) monômeros de (met)acrilato e estireno; ou c) monômeros de (met)acrilato e vinil acetato; ou d) monômeros de vinil acetato e etileno.

A expressão “sistema iniciador redox” refere-se a uma combinação de um agente redutor, um agente oxidante e um catalisador de íon metálico. Exemplos de agentes oxidantes adequados incluem persulfatos tais como persulfatos de amônio e metal alcalino; hidroperóxidos, tais como hidroperóxido de í-butila e hidroperóxido de cumeno; peróxidos tais como peróxido de benzoíla, peróxido de caprilila e peróxido de di-í-butila; perésteres tais como peracetato de ?-butila,perftalato de í-butila e perbenzoato de t-butila; percarbonatos; e perfosfatos; com hidroperóxido de í-butila sendo preferido.

Exemplos de agentes de redução adequados incluem ácido ascórbico, ácido isoascórbico, ácido málico, ácido glicólico, áxido oxálico, ácido lático e ácido tioglicólico; um hidrossulfito de metal alcalino, tal como um hidrossulfito de sódio; um hipossulfito tal como hipossulfito de potássio; ou um metabissulfito, tal como metabissulfito de potássio; e formaldeído sulfoxilato de sódio.

Aceleradores adequados incluem sais de haleto e sulfato de cobalto, ferro, níquel e cobre, usados em pequenas quantidades. Um exemplo de um sistema iniciador redox preferido é í-butil hidroperoxido/ácido isoascórbico/Fe+2. Preferivelmente, o acelerador é adicionado antes da adição

r

dos agentes oxidante e redutor. E ainda preferido que os agentes oxidantes e de redução sejam adicionados durante o tempo para manter um nível relativamente uniforme de fluxo de radical através do curso da adição de monômeros.

A dispersão de TiO2 e o polímero anfotérico são vantajosamente preparados adicionando-se lentamente, com concomitante trituração, o TiO2 em uma dispersão aquosa do polímero anfotérico. O conteúdo de sólidos preferido da dispersão Ti02/polímero anfotérico é na faixa de 70 a 80 %, em peso, com base no peso de TiO2, polímero anfotérico e água.

Para aplicações de revestimentos, é desejável preparar os polímeros encapsulantes que são formadores de película em temperaturas ambientes; isto é, a natureza e concentrações relativas dos monômeros são selecionadas para produzir primeiros polímeros tendo uma Tg de preferivelmente não mais do que 20°C, mais preferivelmente não mais do que IO0C e, muitíssimo preferivelmente não mais do que O0C; e preferivelmente não menos do que -40°C, e mais preferivelmente não menos do que -30°C, 5 como determinado pela equação de Fox (Vide Bulletin of the American Physical Society 1, 3 Página 123 (1956)). Uma pessoa de habilidade comum na arte seria capaz de preparar polímeros em uma Tg desejada.

Exemplos de monômeros de (met)acrilato adequados incluem metil (met)acrilato, etil (met)acrilato e butil (met)acrilato e suas combinações. Para aplicações de revestimento, monômeros de (met)acrilato preferidos são combinações de butil acrilato/metil metacrilato; etil hexil acrilato/metil metacrilato; e butil acrilato/etil hexil acrilato/metil metacrilato.

O primeiro monômero pode também incluir um vinil éster ou uma combinação de vinil éster e monômeros de acrilato, ou uma combinação 15 de vinil éter e monômeros de etileno. Um vinil éster preferido é vinil acetato; para aplicações de revestimento, uma combinação de vinil acetato e butil acrilato ou uma combinação de vinil acetato, butil acrilato e um vinil éster de um monômero de ácido carboxílico ramificado, caracterizado pela seguinte fórmula, pode ser usada:

O

R2

I 1J

em que ReR são, cada um independentemente, Ci-Ci0-

alquila.

Exemplos de ésteres de vinila adequados de monômeros de ácido carboxílico ramificados, são o vinil éster do ácido neodecanoico (comercialmente disponível como monômero VeoVa 10) e o vinil éster do ácido neononanoico (comercialmente disponível como monômero VeoVa 9). Quando vinil acetato ou vinil acetato e um monômero de acrilato são usados, prefere-se incluir de 0,1 a 1 % em peso de ácido 2-acrilamido-2- metilpropano-sulfônico (AMPS).

Finalmente, o primeiro monômero pode também ser uma combinação de estireno e um monômero de acrilato, tal como butil acrilato, etil acrilato e 2-etil hexil acrilato, ou suas combinações.

Um agente de reticulação etilenicamente insaturado, tal como alil metacrilato, em uma concentração preferida de 0,05 a 3 % em peso, com base nos monômeros totais, pode ser incluído na primeira etapa de adição de monômero e é preferivelmente excluído na segunda etapa de adição de monômero.

Subsequente á polimerização de primeiro estágio, pode ser desejável realizar uma etapa de polimerização de segundo estágio adicionando-se segundos monômeros ao vaso, seguido por polimerização na forma de um polímero de segundo estágio, que, para aplicações de revestimento, preferivelmente tem uma Tg menor do que 20°C, preferivelmente menor do que 10°C e, mais preferivelmente, menor do que 0°C; e preferivelmente não menor do que -40°C e, mais preferivelmente, não menor do que -3 0°C. Os monômeros adequados para esta etapa de polimerização de segundo estágio são selecionados do mesmo grupo que o dos monômeros de primeiro estágio, exceto que os monômeros de segundo estágio preferivelmente não contêm monômero reticulante; é ainda preferido que o polímero de segundo estágio tenha uma Tg não maior do que a Tg do polímero do primeiro estágio.

É entendido que o monômero usado neste segundo estágio pode ser o mesmo que o ou diferente do monômero usado na polimerização de primeiro estágio. Por exemplo, o monômero de primeiro estágio pode ser um sistema monomérico (met)acrílico, enquanto o do segundo estágio pode ser um sistema monomérico (met)acrílico ou um sistema de estireno-acrílico. Subsequente à etapa de polimerização final (isto é, após a primeira etapa de polimerização para um polímero encapsulante de um estágio ou após a segunda etapa de polimerização para um polímero encapsulante de dois estágios), a mistura é vantajosamente neutralizada com uma base adequada. A formulação resultante é uma dispersão de partículas de TiO2, preferivelmente totalmente encapsuladas com polímero de estireno sulfonato de sódio e qualquer um ou todos dos polímeros baseados em (met)acrilato, estireno, vinil éster, (met)acrilato-estireno, (met)acrilato-vinil éster e etileno-vinil éster e etileno-vinil éster.

As partículas de TiO2 totalmente encapsuladas com polímero são vantajosamente formadas como uma dispersão aquosa de partículas encapsuladas. O polímero encapsulante preferivelmente tem uma Tg não maior do que 20°C e é um polímero de (met)acrilato, um copolímero de estireno-acrilato ou um copolímero de vinil éster-(met)acrilato, um copolímero de vinil éster-etileno ou uma combinação deles. O polímero encapsulante contém ainda unidades de sulfonato de estireno de sódio como ilustrado:

+NaO3S

onde as linhas pontilhadas representam os pontos de ligação à cadeia principal polimérica. Mais preferivelmente, o polímero encapsulante tem uma Tg menor do que O0C e é um copolímero de metil metacrilato e butil acrilato e contém ainda unidades de sulfonato de estireno sódico.

Quando somente partículas de TiO2 totalmente encapsuladas por polímero são usadas, a PVC de polímero opaco preferida é de 20 a 25, mais preferivelmente de 21 a 23; e a PVC de TiO2 preferida é de 9 a 15, mais preferivelmente de 10 a 12.

Prefere-se que a soma das PVCs para o polímero opaco e TiO2 total ou parcialmente encapsulado não seja mais do que 35. A composição da presente invenção é útil para tintas de brilho ou de semi brilho, isto é, revestimentos que dão um brilho do Master Painters Institute (brilho MPI) a 60° de pelo menos 35 unidades. Consequentemente, o diluente é opcional e, se usado, é usado em uma PVC não maior do que 10 e, preferivelmente, não mais do que 5. Exemplos de partículas diluentes adequadas incluem carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, sulfato de bário, mica, argila, argila calcinada, feldspato, nefelina sienita, volastonita, terra diatomácea, silicatos de alumina, óxido de alumínio, sílica, talco e partículas poliméricas não formadoras de película. Outros exemplos de diluentes incluem diluentes de contas poliméricas sólidas de elevado Tg ou reticulados, tais como contas de poliestireno, cloreto de polivinila, poliacrílico e poliéster, e suas combinações.

Exemplos

Os seguintes exemplos são para fins ilustrativos somente e não são destinados a limita o escopo da invenção.

A Tabela 1 mostra as receitas para formular tintas utilizando PVC Opaque Polymer; a Tabela 2 mostra as receitas para formular tintas empregando 30 PVC Opaque Polymer. Dispersante refere-se a TAMOL™ 731 Dispersant; Acrylic Binder refere-se a RHOPLEX™ VSR-2015 Acrylic Binder; RM-2020NPR refere-se a ACRYSOL™ RM-2020NPR Rheology Modifier; RM-8W refere-se a ACRYSOL™ RM-83 Rheology Modifier; Ultra E refere-se a ROPAQUE™ Ultra E Opaque Polymer (TAMOL, RHOPLEX, ACRYSOL e ROPAQUE são todas marcas comerciais da The Dow Chemical Company ou suas Afiliadas); T1O2 refere-se a Ti-Pure R-746 T1O2; VS referese a sólidos volumétricos; OP refere-se a polímero opaco; Comp. 1 refere-se a Exemplo Comparativo 1, que não contém T1O2 parcial ou totalmente encapsulado; Ex. 1 é Exemplo 1, que contém TiO2 parcialmente encapsulado por polímero; e Ex. 2 é Exemplo 2, que contém TiO2 totalmente encapsulado por polímero. As formulações de tinta foram agitadas por 10 min após todos os ingredientes terem sido adicionados. As tintas foram armazenadas em temperatura ambiente durante a noite, após cujo tempo vários testes foram realizados e as propriedades medidas.

Abreviações

SDS = dodecilbenzeno sulfonato de sódio (23%) BA = Butil acrilato SSS = sulfonato de estireno de sódio MMA = Metil metacrilato t-BHP = í-butil hidroperóxido MMA = Ácido metacrílico glacial

EDTA = ácido etileno diamina tetracético ALMA = Alil metacrilato

r r

IAA = ácido isoascórbico Agua DI = Agua deionizada

PEM = fosfoetil metacrilato UMA = metacrilato de ureído

SDS = dodecilbenzeno sulfonato de sódio NaPS = persulfato de sódio

As partículas de TiO2 parcialmente encapsuladas por polímero foram preparadas substancialmente como descrito a seguir:

Intermediário 1 - Preparação de um Pré-compósito Polimérico

Parcialmente Encapsulante

Uma emulsão monomérica de estágio 1 foi preparada misturando-se DI (150 g), SLS (12,6 g, 30% ativo), (BA, 292,3 g), (MMA, 205,1 g), ALMA (2,52 g) e MAA (4,03 g). Uma emulsão 20 monomérica de estágio 2 foi preparada misturando-se água DI (275 g), SLS (17,4 g, 30% ativo), BA (403,7 g), MMA (5,6 g), PEM (59,9 g) e UMA (12,0 g). A um reator de 5 litros, um frasco de fundo redondo, de quatro gargalos, equipado com uma agitador de pá, um termopar, uma entrada de nitrogênio e condensador de refluxo, foi adicionada água 25 deionizada (1000 g) e SLS (50,0 g, 30% ativo). O conteúdo do frasco foi agitado e aquecido a 84°C sob N2. Uma solução de NaPS (2,5 g) em água deionizada (35 g) foi então adicionada ao reator, seguido pela adição da emulsão monomérica de estágio 1 durante 40 min a 16,7 g/min. Uma solução de NaPS (1,8 g) em água DI (108 g) foi alimentada separadamente ao reator durante 40 min a 1,1 g/min. Após o término da adição da emulsão monomérica de estágio 1, o vaso contendo a emulsão foi enxaguado com uma pequena parte de água deionizada e adicionado em um frasco. A coalimentação de NaPS foi parada e a reação mantida a 83 - 86°C por 25 min. A emulsão monomérica de estágio 2 foi então alimentada dentro do frasco durante 60 min a 16,7 g/min. A coalimentação de NaPS foi reiniciada e realizada durante 60 min a 1,1 g/min. Após o término da adição da emulsão monomérica de estágio 2, o vaso contendo esta emulsão foi enxaguado com uma pequena porção de água deionizada e alimentado dentro do frasco. O conteúdo do frasco foi mantido a 84 - 86°C por 5 min, após cujo tempo a batelada foi esfriada. Quando a temperatura da batelada alcançou 80°C, uma solução de amônia aquosa (16,5 g, 28% conc.) em água deionizada (18,5 g) foi adicionada e enxaguada. O vaso contendo a amônia foi enxaguado com água deionizada (5 g) adicionada ao frasco. O frasco foi ainda esfriado a 65°C, em cuja temperatura um par redox foi adicionado. A batelada foi então esfriada à temperatura ambiente. Quando a temperatura alcançou < 50°C, amônia aquosa (21,8 g, 28% concentrada) foi adicionada. O tamanho da partícula da dispersão aquosa do compósito parcialmente encapsulado ((pH = 8,1)) foi de 64 nm, com um teor de sólidos de 39,1%. Uma parte deste pré-compósito foi usada para preparar os exemplos IA, IBe 1C.

Intermediário 2 - Preparação de uma Dispersão Aquosa de Partículas de TiO2 Totalmente Encapsuladas por Polímero

Uma dispersão aquosa de partículas de TiO2 totalmente encapsuladas por polímero (o compósito totalmente encapsulado) foi preparada substancialmente de acordo com o seguinte procedimento: Em um frasco de fundo redondo de quatro gargalos de 500 ml, equipado com agitador de pá, entrada de N2, condensador de refluxo, manta de aquecimento e termopar, foi carregado pasta fluida polimérica anfotérica-Ti02 (preparada essencialmente como descrito na Pub. Pat. U.S. 20100/298483, Exemplo 1; 197,3 g, 73% sólidos) juntamente com uma solução de SDS (1,5 g) misturada em água DI (10 g) e uma solução separada de SSS (1,2 g em IOg 5 água DI). O frasco foi purgado com N2 e aquecido a 50°C, em cujo tempo soluções aquosas de 0,1% sulfato de ferro (II) (4,0 g) e 1% EDTA (0,4 g) foram combinadas e adicionadas ao frasco. Após 2 min, coalimentação #2 (BHP (1,6 g) dissolvida em água DI (25 G)) e coalimentação #2 (IAA (0,9 G) dissolvida em água DI (25 g)) foi alimentada ao frasco em uma 10 velocidade de 0,25 g/min. Dois minutos após o início da adição de solução de coalimentação, uma emulsão monomérica (ME) preparada misturando-se água DI (25,0 g), SDS (3,0 g), BA (68,0 g) e MMA (46,0 g) foi alimentada ao reator em uma velocidade de 2,0 g/min em uma temperatura de 50°C. Quando a adição ME estava completa, as adições #1 e #2 de 15 coalimentação foram continuadas por mais 20min até término. O conteúdo do reator foi esfriado à temperatura ambiente, após cujo tempo amônia aquosa (0,3 g, 14%) foi adicionada. O conteúdo do reator foi então filtrado para remover qualquer gel. A dispersão filtrada foi constatada ter um conteúdo de sólidos de 61,7% com 0,01 g (~23 ppm) de gel seco 20 removido. O polímero tinha uma Tg de -8°C, como calculado pela equação de Fox. Uma parte deste compósito foi usada para preparar os exemplos 2A,

2B e 2C.

Tabela 1 - Formulações de Tinta W/20 PVC Polímero Opaco

Ingrediente (g) C-IA C-IB C-IC Ex, IA Ex, IB Ex, 2A Ex, 2B Agua 0,95 0,95 0,95 4,55 3,35 0,95 0,95 Pré-compósito Pare. 0,00 0,00 0,00 36,55 24,37 0,00 0,00 Enc. Ti-Pure R-746 TiO2 45,21 35,69 23,79 35,85 23,90 0,00 0,00 Compósito Tot. Enc. 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 85,08 56,72 Dispersante 1,12 1,12 1,12 0,58 0,76 0,43 0,66 Surfactante BYK 348 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 Desespumante Tego 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 Foamex 810 Desespumante 0,00 0,00 0,00 0,07 0,05 0,00 0,00 Foamstar A34 Trituração total 47,51 37,99 26,09 77,73 52,59 86,54 58,46 Agua 3,55 3,55 3,55 1,39 2,11 0,76 1,69 Aglutinante Acrílico 62,03 66,10 71,19 32,48 48,77 18,16 39,23 Ingrediente (g) C-IA C-IB C-IC Ex, IA Ex, IB Ex, 2A Ex, 2B Ultra E 18,35 18,35 18,35 18,35 18,35 18,35 18,35 Surfactante BYK 348 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 Desespumante Tego 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 Foamex 810 Amônia (28%) 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 RM-2020NPR 1,29 1,23 1,17 1,00 1,01 1,36 1,25 RM-8W 0,70 0,72 0,74 0,72 0,74 1,08 0,98 Água 21,10 21,37 21,70 17,87 19,37 23,20 22,93 TOTAL 154,87 149,66 143,14 149,99 143,36 149,94 143,33 TiO2 PVC 19 15 10 15 10 15 10 OPPVC 20 20 20 20 20 20 20 Ingrediente (g) C-ID Ex. IC Ex. 2C Agua 1,42 3,82 1,42 Pré-compósito Pare. 0,00 24,37 0,00 Enc. Ti-Pure R-746 TiO2 23,79 23,90 0,00 Compósito Tot. Enc. 0,00 0,00 56,72 Dispersante 1,12 0,76 0,66 Surfactante BYK 348 0,15 0,15 0,15 Desespumante Tego 0,07 0,07 0,07 Foamex 810 Desespumante 0,00 0,05 0,00 Foamstar A34 Trituração total 26,56 53,06 58,93 Agua 3,08 1,64 1,21 Aglutinante Acrílico 61,02 38,60 29,06 UltraE 27,53 27,53 27,53 Surfactante BYK 348 0,15 0,15 0,15 Desespumante Tego 0,07 0,07 0,07 Foamex 810 Amônia (28%) 0,12 0,12 0,12 RM-2020NPR 1,27 1,12 1,36 RM-8W 0,74 0,74 0,98 Agua 22,29 19,96 23,51 TOTAL 142,84 143,06 143,03 TiO2 PVC 10 10 10 OP PVC 30 30 30 Método de Teste Kubelka-Munc S/mil

Dois estiramentos foram preparados em Black Release Charts (Leneta Form RC-BC) para cada tinta empregando-se uma barra de estiramento Bird 1,5 mil e foram permitidos secar os quadros secar durante

a noite. Empregando-se um gabarito, retângulos de 3,25” x 4” foram recortados com uma lâmina X-ACTO em cada quadro. A refletância-y foi medida usando-se um Reflectômetro BYK Gardner 45° em cada uma das áreas riscadas cinco vezes medindo-se em uma diagonal, começando 10 no topo do retângulo e a refletância-y média gravada. Um estiramento de película espessa foi preparado para cada tinta em Black Vinyl Charts (Leneta For P121-10N), usando-se uma barra de estiramento de bloco de 3”25 mil e os quadros foram permitidos secar durante a noite. A refletância-y foi medida nas cinco diferentes áreas do estiramento e a refletância-y média registrada. O valor de ocultaçãoKubelka-Munk S é dado pela Equação 1:

Equação 1

Xx(l-Ã2) j

R

onde X é a espessura de película média, R é a refletância média da película espessa e Rb é a refletância média sobre preto da película fina. X pode ser calculado pelo peso da película de tinta (WPf), a densidade (D) da película seca; e a área de película (A). A área de película fora um gabarito de 3,25” x 4” (8,25 x 10,16 cm) foi de 13 in2 (83,87 cm2).

x(mils) =_Wpf(g)xl000(mil/in)

D(lbs / gal)x 1,964(g / m3 / Ibs / gal)x A(in)

Procedimento para Medir Brilho e Lustro

Um estiramento da amostra de teste foi preparado em uma carta Leneta 5 C com um aplicador de película Bird 3-mil e a carta foi permitida secar no recinto de temperatura constante (~25°C) por 7 dias. Um 15 medidor de rilho BYK Gardner foi usado para medir o brilho a 20°, 60° e 85°. Três medições foram feitas para cada amostra e o valor médio foi registrado como o brilho pré-lustro.

Empregando-se um tecido enrolado em tomo do dedo médio, a película foi esfregada por 10 ciclos para trás e para frente, aplicando-se uma 20 força reprodutível que é próxima de 200 g. O brilho da área lustrada foi medido novamente e os resultados registrados como brilho pós-lustre. O lustro foi calculado como a mudança percentual de lustro pela seguinte equação:

100% x (pós-brilho lustro - brilho pré-lustro) / brilho pré-lustro

Ocultação (S/mil), brilho pré-lustro e lustro para Exemplos Comparativos IA-1D e exemplos IA-IC e 2A-2C e são mostrados na Tabela 3.

Tabela 3 - Ocultação, Brilho e Lustro das Amostras de Teste

TiO2 PVC OP PVC Ocultação (S/mil) Brilho Lustro (%) Comp. IA 19 20 6.69 47.4 43.2 Comp. IB 15 20 5.67 58.8 34.0 Comp. IC 10 20 4.24 70.8 21.4 Comp. ID 10 30 4.94 53.4 55.7 Ex. IA 15 20 7.70 64.1 25.7 Ex. IB 10 20 5.62 72.4 19.4 Ex. IC 10 30 6.64 57.0 46.4 Ex. 2A 15 20 8.79 55.9 34.2 Ex. 2B 10 20 6.34 66.8 17.7 Ex. 2C 10 30 7.65 49.3 51.9 Os dados da Tabela 3 ilustram a dificuldade em conseguir

ocultação aceitável (>6,0 S/mil) e resistência ao lustro (<30%) para uma formulação de tinta de brilho ou semi brilho para amostras contendo partículas não encapsuladas TiO2 (Exemplos Comparativos IA-I D). Onde a ocultação for aceitável, a resistência ao lustro é pobre (Comp. IA); onde a resistência ao lustro for aceitável, a ocultação é pobre (Comp. 1C). Onde tanto a ocultação como o lustro forem subpar (Comp. 1B), seria possível melhorar a resistência ao lustro pela adição do diluente; entretanto, tal adição diminuiria mais a ocultação e poderia adversamente afetar a qualidade de brilho ou semibrilho do revestimento. Finalmente, níveis de polímero opacos a 30 PVC (Com. 1D) dão tanto lustre pobre como ocultação pobre.

Ao contrário, os exemplos da presente invenção fornecem resistência a ocultação e a lustro para formulações de brilho ou semi-brilho em PVC polímero de elevada opacidade sem adição de qualquer diluente (Exemplos IA e 2B) ou fornecem notável ocultação e ligeira resistência a lustro subpar (Exemplo 2A), ou excelente resistência a lustro e ligeira ocultação subpar (Exemplo 1B). Nos dois exemplos onde uma das propriedades está marginalmente fora de especificação, o problema pode prontamente ser resolvido por um ligeiro ajuste na PVC TiO2 total ou parcialmente encapsulado, ou um ligeiro aumento na PVC polímero opaco (Exemplo 1B), ou com a adição de uma pequena quantidade de diluente (Exemplo 2A). Em um ou outro caso, não seria necessário baixar a PVC do polímero opaco para obterem-se formulações de brilho ou semi-brilho com aceitáveis lustro e ocultação.

De particular interesse é o caso em que os níveis de polímero opaco são a 30 PVC (Exemplo IC e 2C). Embora ambos os exemplos deem níveis de lustro inaceitavelmente elevados, a ocultação é suficientemente elevada que uma diminuição marginal de PVC de polímero opaco, em combinação com a adição de uma pequena amostra de diluente, permitiria ao formulador fornecer formulações de brilho ou semi-brilho com aceitável resistência à ocultação e lustro.

Foi, portanto, surpreendentemente descoberto que a resistência ao lustra e elevada ocultação podem ser conseguidas para revestimentos de brilho ou semi-brilho em uma PVC de polímero opaco relativamente elevada. É ainda surpreendente que não é somente desejável substituir total ou parcialmente as partículas de TiO2 total ou parcialmente encapsuladas por polímero com polímero opaco, por razões de custo, porém que a redução das partículas de TiO2 encapsuladas por polímero também melhora a resistência a lustro.

Claims

1. Composição de látex, caracterizada pelo fato de compreender: a) um polímero opaco tendo um concentração de volume de pigmento de 18 a 28; b) partículas TiO2 total ou parcialmente encapsuladas por polímero, tendo uma concentração de volume de pigmento de 8 a 18; c) um diluente tendo uma concentração de volume de pigmento de O a 10; d) um aglutinante; e) um espessante; e f) água; com a condição de que a soma das concentrações de volume de pigmento do polímero opaco e TiO2 não seja mais do que 40.

2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o polímero opaco ter uma PVC de 20 a 25; TiO2 ser totalmente encapsulado por polímero e ter uma PVC de 9 a 15; e a soma da PVC do polímero opaco e da PVC de TiO2 não ser mais do que 35.

3. Composição de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de o polímero opaco ter uma PVC de 21 a 23; o TiO2 totalmente encapsulado por polímero ter uma PVC de 10 a 12; e o diluente ter uma PVC de 0 a 5.

4. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o polímero opaco ter uma PVC de 18 a 23; o TiO2 ser parcialmente encapsulado por polímero e ter uma PVC de 13 a 17; ea soma da concentração do polímero opaco e da PVC de TiO2 não ser de mais do que 35.

5. Composição de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de o polímero opaco ter uma PVC de 19 a 21; o TiO2 parcialmente encapsulado por polímero ter uma PVC de 14 a 16; e o diluente ter uma PVC de 0 a 5.

6. Composição de acordo com qualquer uma entre a reivindicação 2 ou 3, caracterizada pelo fato de o polímero que totalmente encapsula as partículas de TiO2 ter uma Tg de não maior do que 20°C e ser um polímero de (met)acrilato, um copolímero de estireno-acrilato, ou um copolímero de vinil acetato-(met)acrilato, ou uma combinação deles, em que o polímero encapsulante contém ainda unidades de sulfonato de estireno de sódio.

7. Composição de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de o polímero, que totalmente encapsula as partículas de TiO2, ter uma Tg não maior do que O0C e ser um copolímero de metil metacrilato e butil acrilato, e ainda conter unidades de sulfonato de estireno de sódio.

8. Composição de acordo com qualquer uma entre as reivindicações 6 ou 7, caracterizada pelo fato de incluir ainda um polímero anfotérico adsorvido na superfície das partículas de TiO2, polímeros anfotéricos estes contendo funcionalidade amina e funcionalidade ácida de enxofre.