BR112012031495B1 - emulsões acrílicas intumescíveis alcalinas livres de tensoativo, seu uso em formulações aquosas e formulações contendo-as - Google Patents
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Abstract
emulsões acrílicas intumescíveis alcalinas livres de tensoativo, seu uso em formulações aquosas e formulações contendo-as a presente invenção refere-se às novas emulsões alcalinas espessantes intumescíveis, livres de tensoativos e solventes diferentes de água: como um resultado, todas as desvantagens relacionadas com o uso de solventes, ou com a formação de espuma no caso de tensoativos, são evitadas. estas novas emulsões contêm uma certa quantidade de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano aulfônico (ou amps, cas #: 40623-75-7). elas comprovaram ser eficazes no espessamento de meios aquosos, particularmente tintas com base em água, revestimentos de papel, suspensões aquosas de materiais minerais, detergentes, formulações cosméticas, ou as formulações contendo um aglutinante hidráulico.
Description
“EMULSÕES ACRÍLICAS INTUMESCÍVEIS ALCALINAS LIVRES DE TENSOATIVO, SEU USO EM FORMULAÇÕES AQUOSAS E FORMULAÇÕES CONTENDO-AS” [0001] A presente invenção diz respeito às novas emulsões alcalinas espessantes intumescíveis, livres de tensoativos e solventes diferentes de água: como um resultado, todas as desvantagens relacionadas ao uso de solventes, ou à formação de espuma no caso de tensoativos, são evitadas. Estas novas emulsões contêm uma certa quantidade de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico (ou AMPS, CAS #·. 40623-75-4). Elas comprovaram ser eficazes no espessamento de meios aquosos, particularmente tintas à base de água, revestimentos de papel, suspensões aquosas de materiais minerais, detergentes, formulações cosméticas, ou as formulações contendo um aglutinante hidráulico.
[0002] O controle da reologia de formulações aquosas que podem conter cargas minerais é uma necessidade, não só durante o estágio de fabricação destes produtos, mas também durante o seu transporte, armazenagem ou implementação. A diversidade dos limites práticos dentro de cada um destas etapas é devido à uma variedade de diferentes comportamentos reológicos. Por exemplo, em uma tinta, a necessidade da pessoa versada na técnica pode ser resumida como a necessidade de se obter um efeito de espessamento da tinta, por razões de estabilidade ao longo do tempo assim como para a possível aplicação da tinta sobre uma superfície vertical, a ausência de respingos no momento da execução, ou decaimento após a execução, etc.
[0003] Como um resultado, os produtos que contribuem para esta regulação do comportamento reológico são designados utilizando o termo espessantes. Presentes no setor de tinta à base de água, elas também são encontrados em revestimentos de papel, suspensões de materiais minerais, detergentes, formulações cosméticas, e concretos e cimentos. Entre estes espessantes, a pessoa versada na técnica tem sido muito consciente da categoria particular das emulsões acrílicas intumescíveis alcalinas, as quais são polímeros de emulsão direta em água com base em tensoativos, ditos polímeros sendo preparados de pelo menos um monômero não solúvel em água e pelo menos um monômero solúvel em água intumescível alcalino
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2/14 incluindo o ácido metacrílico.
[0004] O Requerente especifica que a expressão “emulsão direta de um polímero em água” designa uma dispersão estável e homogênea de partículas poliméricas em água (nenhuma referência é feita aqui para às emulsões de óleo em água ou água em óleo, que envolvem a existência de duas fases separadas, uma aquosa e outra oleosa). Enquanto isso, a expressão “polímero alcalino intumescível” significa que o polímero é capaz, assim que o meio ficar alcalino, de incorporar uma quantidade de água de tal forma que um gel se forma e, portanto, a viscosidade é melhorada.
[0005] Existem duas grandes famílias de espessantes acrílicos alcalinos intumesíveis: espessantes ASE (Emulsão Intumesível Alcalina) e espessantes HASE (Emulsão Intumesível Alcalina Hidrofobicamente Modificada). O primeiro refere-se aos copolimeros de ácido metacrílico com um éster não solúvel em água deste ácido, e o outro se refere aos copolimeros à base de ácido metacrílico, um éster não solúvel em água de ácido (met)acrílico, e um monômero tendo os assim chamados grupos hidrofóbicos “associativos”. Estes copolimeros também podem ser reticulados.
[0006] Estes mecanismos de ação dos produtos químicos diferem. Os polímeros ASE espessam apenas em um estado neutro, portanto, a expressão “intumesível alcalino”: o resultado é um mecanismo de repulsão iônica entre os vários grupos de carboxilato transportados pela cadeia polimérica. Estes grupos ionizados polarizam as moléculas de água, que motivam o aumento da viscosidade do meio. Além do fenômeno iônico anteriormente mencionado, os polímeros HASE envolvem as interações entre os grupos hidrofóbicos associativos, o que também contribui para o espessamento do meio. Estes mecanismos, e particularmente a natureza intumesível alcalina destas emulsões e a sua capacidade de espessar um ambiente aquoso em um pH quase neutro, foram descritos nos documentos WO 2007/144721 e “Practical guide to associative thickeners” (Proceedings of the Annual Meeting Technical Program of the FSCT, 2000, 78th, 644-702).
[0007] Muitas aplicações desses espessantes são encontradas em tintas, revestimentos de papel e cosméticos (ver os pedidos de patente FR 2.693.203 A1,
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FR 2.872.815 A1, FR 2.633.930 A1, FR 2.872.815 A1). Além disso, eles existem na forma comercial, particularmente por meio das linhas de produto Rheocarb™, Rheocoat™, Thixol™, Rheotech™, Polyphobe™ e Viscoatex™ vendidos pela empresa COATEX™ S.A.S.
[0008] De um modo geral, os espessantes ASE e HASE são fabricados na forma de emulsões diretas do polímero intumesível alcalino em água, cujo teor de ingrediente ativo oscila entre 10 % e 45 % do seu peso total.
[0009] O processo de síntese correspondente é particularmente descrito nas seguintes publicações: “Synthesis of an alkali-swellable emulsion and its effect on the rate of polymer diffusion in poly(vinyl acetate-butyl acrylate) latex films” (Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry, 2005, 43 (22), pp. 5632-5642), “Structural and rheological properties of hydrophobically modified alkali-soluble emulsion solutions” (Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics, 2002, 40(18), pp. 1985-1994), “Viscoelastic properties of hydrophobically modified alkalisoluble emulsion in salt solutions” (Polymer, 1999, 40 (23), pp. 6369-6379), “Dissolution behavior in water of a model hydrophobic alkali-swellable emulsion polymer with C20H41 groups” (Canadian Journal of Chemistry, 1998, 76 (11), pp. 1779-1787).
[0010] Muitos pedidos de patente igualmente cobriram (EP 0.089.213 A1, EP 0.646.606 A1, EP 0.979.833 A1 para ASE, e EP 0.013.836 A1, WO 93/2454 A1, US 4.268.641 A1, US 4.421.902 A1, US 3.915.921 A1 para HASE).
[0011] Uma constante de seu método de fabricação reside na implementação de tensoativos, cuja primeira função é estabilizar as partículas poliméricas colocadas em suspensão na água. Os agentes tensoativos bem conhecidos para este uso são sulfato de lauril sódio, sulfonato de dodecilbenzeno, e sulfatos de álcool graxo etoxilado. Embora sua implementação tenha sido descrita durante 30 anos (ver documento EP 0.013.836 citado acima, página 7, linhas de 3 a 12), esta implementação ainda aparece em documentos muito mais recentes, como as publicações científicas listadas acima.
[0012] O uso de tensoativos, portanto, parece ser uma característica inevitável
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4/14 nos métodos para a fabricação de emulsões ASE e HASE. No entanto, há uma tendência em omitir ou ignorar as desvantagens provocadas por estes tensoativos, pois acredita-se que o seu uso não pode ser eliminado. Estes problemas são primeiramente ligados à formação natural de espuma, que começa quando o meio contendo o agente tensoativo é agitado: além das desvantagens estéticas, esta espuma pode degradar a eficiência do espessante.
[0013] No caso de uma tinta, pode-se criar desigualdades dentro da formulação aquosa, e ainda alterar as propriedades do produto final, o que significa a película de tinta seca resultante da secagem da formulação aquosa. A formação de “crateras” ou partículas insolúveis pode assim ser observada, estas são apenas algumas das heterogeneidades que prejudicam o aspecto estético e as propriedades de superfície da película (o aspecto mecânico, assim como as propriedades ópticas e condição superficial). Finalmente, é bem sabido que a presença de tensoativos em uma formulação de tinta no final das contas irá degradar a natureza lavável da película seca (ver “Effect of surfactants used for binder synthesis on the properties of latex paints”, Progress in Organic Coatings, 2005, 53 (2), pp. 112-118).
[0014] De modo a remediar tais desvantagens, o Requerente planejou um novo método para a fabricação de emulsões ASE ou HASE, o qual não envolve quaisquer tensoativos, nem quaisquer solventes diferentes de água. A característica principal deste método é que ele implementa, além dos monômeros normais a serem polimerizados nas emulsões ASE e HASE, uma certa quantidade de um monômero particular, o qual é ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico (ou AMPS, CAS #: 40623-75-4). Totalmente surpreendente e vantajoso, o resultado é a fabricação de emulsões ASE e HASE genuínas, cada uma apresentando um teor comercial de sólidos (maior do que 25 % em peso seco do ingrediente ativo), que são estáveis ao longo do tempo, caracterizadas pelo tamanho das partículas semelhantes às emulsões da técnica anterior, cuja eficácia de espessamento é comprovada.
[0015] Além disso, já se sabe como se polimerizar AMPS em uma emulsão com monômeros de (met)acrílico e seus ésteres, mas esta técnica sempre foi descrita na presença de tensoativos (ver, por exemplo, o documento US 3.931.087 A1). Outros
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5/14 exemplos de copolímeros são observados os quais contêm um ácido carboxílico (como ácido acrílico) com AMPS, mas ainda na presença de tensoativos ou solventes diferentes de água; no entanto, fica claro que os solventes correntemente apresentam um grande número de desvantagens no que diz respeito à preservação do meio ambiente. Exemplos de tais produtos existem no campo de cimento (EP 1.886.980 A1), farmácia (EP 1.400.564 A1), e cerâmica (EP 1.262.463 A1), embora não sejam intumesíveis alcalinos, muito menos emulsões intumesíveis alcalinas que apresentam uma natureza associativa.
[0016] No campo de emulsões intumesíveis alcalinas, o AMPS já tinha sido concebido como um comonômero, por outro lado, ninguém tinha ainda pensado que os tensoativos não eram necessários para a síntese do polímero que os contém, e ninguém tinha sido capaz de detectar a influência que isso pode ter sobre a fabricação de emulsões ASE e HASE.
[0017] Por meio de exemplo, os documentos WO 03/012004 A1 e WO 03/012004 A1 descrevem emulsões espessantes HASE que incorporam AMPS, mas cuja síntese é realizada na presença de tensoativos e/ou solventes diferentes de água. Os documentos FR 2873126 A1 e FR 2782086 A1 descrevem emulsões de óleo/água inversas criadas com agentes emulsificantes, um copolímero de AMPS, com ácido (met)acrílico e outro monômero que pode ser um éster destes ácidos.
[0018] Finalmente, toda a literatura que lida com a fabricação de emulsões sem tensoativos não pode guiar a pessoa versada na técnica na implementação de AMPS. Em vez disso, foi principalmente centrada nos métodos particulares tais como ondas acústicas, CO2 super-crítico (“Surfactant-free emulsions”, Current opinion in Colloidal and Interface Science, 13, 2008, pp. 228-235), polimerização de radical controlada (“Surfactant-Free, Controlled/Living Radical Emulsion Polymerization in batch conditions using a low molar mass RAFT Agent”, Macromolecules, 2008, 41 (21), pp 7850-7856), ou em miniemulsões (“Emulsifierfree miniemulsion polymerization of styrene and the investigation of encapsulation of nanoparticles with polystyrene via this procedure using an anionic initiator”, Journal of Applied Polymer Science, 105, 3, pp. 1244-1250). Não é preciso dizer que o
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6/14 método da invenção é simples para uma extensão sem paralelo pelas técnicas acima listadas.
[0019] Consequentemente, as ASE e HASE que resultam do método da invenção, e que estão na forma de emulsões diretas livres de tensoativos e solventes diferentes de água, são elas mesmas novas e apresentam a vantagem de não formar qualquer espuma quando agitadas, ao contrário dos seus antecessores.
[0020] Um outro objetivo da presente invenção reside no uso das emulsões anteriormente mencionadas, como um agente espessante nas formulações aquosas, as quais constituem o objetivo final da invenção.
[0021] Assim, um primeiro objetivo da presente invenção consiste de um método para a fabricação de um polímero em emulsão aquosa direta, caracterizado pelo fato de que dito método utiliza a reação de polimerização de, expressa como uma % em peso de cada um dos monômeros:
a) 20 % a 60 % em peso de ácido metacrílico, e potencialmente ácido acrílico,
b) 40 % a 80 % em peso de pelo menos um éster de ácido (met)acrílico,
c) 0,05 % a 22 % em peso de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico,
d) 0 a 1 % em peso de pelo menos um monômero reticulado, [0022] o total de a) + b) + c) + d) sendo igual a 100 %, [0023] ou
a) 20 % a 60 % em peso de ácido metacrílico, e potencialmente ácido acrílico,
b) 40 % a 80 % em peso de pelo menos um éster de ácido (met)acrílico,
c) 0,5 % a 25 % em peso do monômero contendo um grupo hidrofóbico,
d) 0,05 % a 22 % em peso de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico,
e) 0 a 1 % em peso de pelo menos um monômero reticulado, [0024] o total de a) + b) + c) + d) + e) sendo igual a 100 %, [0025] e caracterizado pelo fato de que dito método é livre de tensoativos e
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7/14 solventes diferentes de água.
[0026] As outras características deste método (temperatura, escolha do sistema catalítico, implementação de um agente de transferência, uso potencial de reticulação) são aquelas descritas no estado da técnica, em particular nos documentos acima mencionados, em que a pessoa versada na técnica pode se referir.
[0027] Este método é ainda caracterizado pelo fato de que o éster de ácido (met)acrílico é selecionado dentre acrilato de etila, acrilato de butila, metacrilato de metila, e suas misturas.
[0028] Este método é ainda caracterizado pelo fato de que o monômero contendo um grupo hidrofóbico possui a fórmula geral:
Ri R?
- q onde:
- m, n, p e q são números inteiros e m, n, p são menores do que 150, q é maior do que 0, e pelo menos um número inteiro entre m, n e p é diferente de zero;
- R possui uma função vinílica polimerizável,
- Ri e R2 são idênticos ou diferentes e representam átomos de hidrogênio ou grupos de alquila,
- R’ é um grupo hidrofóbico que compreende pelo menos 6 e no máximo 36 átomos de carbono.
[0029] Este método é ainda caracterizado pelo fato de que 0 monômero reticulado é selecionado de dimetacrilato de etileno glicol, triacrilato de trimetilol propano, ftalato de dialila, acrilato de alila, maleatos de alila, metileno-bis-acrilamida, metileno-bis-metacrilamida, tetraliloxietano, trialilcianuratos, e os éteres alílicos obtidos de polióis.
[0030] Este método é ainda caracterizado pelo fato de que a emulsão aquosa
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8/14 apresenta um teor de sólidos entre 10 % e 50 % em peso seco de polímero, em relação ao seu peso total.
[0031] Este método é ainda caracterizado pelo fato de que a emulsão apresenta um tamanho de partícula entre 50 nm e 500 nm.
[0032] Este método é ainda caracterizado pelo fato de que o polímero apresenta uma massa molar média em peso entre 20000 g/mol e 1000000 g/mol.
[0033] Um outro objetivo da presente invenção consiste de uma emulsão aquosa direta de um polímero caracterizada pelo fato de que ela é preparada, expressa como uma % em peso de cada um dos monômeros:
a) 20 % a 60 % em peso de ácido metacrílico, e potencialmente ácido acrílico,
b) 40 % a 80 % em peso de pelo menos um éster de ácido (met)acrílico,
c) 0,05 % a 22 % em peso de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico,
d) 0 a 1 % em peso de pelo menos um monômero reticulado, [0034] o total de a) + b) + c) + d) sendo igual a 100 %, [0035] ou
a) 20 % a 60 % em peso de ácido metacrílico, e potencialmente ácido acrílico,
b) 40 % a 80 % em peso de pelo menos um éster de ácido (met)acrílico,
c) 0,5 % a 25 % em peso do monômero contendo um grupo hidrofóbico,
d) 0,05 % a 22 % em peso de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico,
e) 0 a 1 % em peso de pelo menos um monômero reticulado, [0036] o total de a) + b) + c) + d) + e) sendo igual a 100 %, [0037] e caracterizada pelo fato de que dita emulsão é livre de tensoativos e solventes diferentes de água.
[0038] Esta emulsão é ainda caracterizada pelo fato de que dito monômero contendo pelo menos um grupo hidrofóbico possui a fórmula geral:
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9/14
*- q onde:
- m, n, p e q são números inteiros e m, n, p são menores do que 150, q é maior do que 0, e pelo menos um número inteiro entre m, n e p é diferente de zero;
- R possui uma função vinílica polimerizável,
- Ri e R2 são idênticos ou diferentes e representam átomos de hidrogênio ou grupos de alquila,
- R’é um grupo hidrofóbico que compreende pelo menos 6 e no máximo 36 átomos de carbono.
[0039] Esta emulsão é ainda caracterizada pelo fato de que o monômero reticulado é selecionado de dimetacrilato de etileno glicol, triacrilato de trimetilol propano, ftalato de dialila, acrilato de alila, maleatos de alila, metileno-bis-acrilamida, metileno-bis-metacrilamida, tetraliloxietano, trialilcianuratos, e os éteres alílicos obtidos de polióis.
[0040] Esta emulsão é ainda caracterizada pelo fato de que apresenta um teor de sólidos entre 10 % e 50 % em peso seco de polímero, em relação ao seu peso total.
[0041] Esta emulsão é ainda caracterizada pelo fato de que apresenta um tamanho de partícula entre 50 nm e 500 nm.
[0042] Esta emulsão é ainda caracterizada pelo fato de que o polímero apresenta uma massa molar média em peso entre 20000 g/mol e 1000000 g/mol.
[0043] Um outro objetivo da presente invenção reside no uso da emulsão acima mencionada, como um agente espessante de uma formulação aquosa. Concretamente, a emulsão é adicionada ao meio a ser espessado, cujo pH é regulado para ser quase neutro, de modo a obter o efeito de espessamento. A pessoa versada na técnica, a partir da experiência rotineira, saberá como encontrar
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10/14 o pH do qual o fenômeno de espessamento é observado.
[0044] Este uso é ainda caracterizado pelo fato de que dita formulação é selecionada dentre uma tinta aquosa, um revestimento de papel, uma suspensão aquosa de materiais minerais, um detergente, uma formulação cosmética, ou uma formulação contendo um aglutinante hidráulico.
[0045] Um objetivo final da presente invenção reside em uma formulação aquosa contendo a emulsão anteriormente mencionada, dita formulação sendo selecionada entre uma tinta à base de água, um revestimento de papel, uma suspensão aquosa de materiais minerais, um detergente, uma formulação cosmética, ou contendo um aglutinante hidráulico.
[0046] EXEMPLOS [0047] Exemplo 1 [0048] Este exemplo refere-se à síntese de várias emulsões ASE e HASE, sem tensoativos e sem solventes diferentes de água.
[0049] Teste #1 de acordo com a invenção [0050] Este teste refere-se à fabricação de uma emulsão ASE, contendo um copolímero preparado de, expresso como uma % em peso de cada um dos seus monômeros:
a) 36,5 % de ácido metacrílico,
b) 62,3 % de acrilato de etila,
c) 1,2 % do AMPS.
[0051] Em um reator de 1 litro equipado com agitação mecânica e um sistema de aquecimento com banho de óleo, 605 g de água bipermutada e 7,5 g de uma solução de AMPS são adicionados (uma solução a 55 % de AMPS neutralizado por hidróxido de sódio em água, vendido pela empresa LUBRIZOL™ sob o nome AMPS 2405).
[0052] O meio é aquecido para 82 °C, depois o sistema catalítico preparado de 1,0 g de persulfato de amônio dissolvido em 10 g de água bipermutada e 0,1 g de metabissulfito de sódio dissolvido em 10 g de água bipermutada é adicionado através de um funil.
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11/14 [0053] Logo depois, 215 g de acrilato de etila e 140 g de ácido metacrilico (solução a 90 %) são depois contínua e gradualmente adicionados.
[0054] Ao longo de todo o processo de adição, a temperatura do meio de reação é mantida a 85 °C (± 2).
[0055] Assim que a adição está completa, a bomba é enxaguada com 15 g de água bipermutada, depois é deixado reagir durante 30 minutos a 85 °C (± 2).
[0056] Depois, 0,15 g de persulfato de amônio dissolvido em 20 g de água é adicionado em 30 minutos, enquanto mantém a temperatura a 85 °C (± 2) e deixado reagir durante 1 hora a 87 °C (± 2).
[0057] O resultado é uma emulsão perfeitamente homogênea contendo 34,0 % em peso de teor de sólidos, cujo tamanho de partícula, medido pela dispersão da luz dinâmica, é igual a 170 nm.
[0058] Testes comparativos [0059] Foi inicialmente procurado fabricar o mesmo polímero como no teste 1, mas sem implementar o AMPS, isto é, um polímero preparado de 36,5 % em peso de ácido metacrilico e 63,5 % em peso de acrilato de etila.
[0060] Para fazer isso, o mesmo protocolo foi implementado como antes, exceto para a adição inicial de AMPS. Depois de ter sido deixado reagir a 85 °C durante 1 hora, a formação de um precipitado turvo na solução é observada, parte da qual é fixada no eixo do reator (escamação). O tamanho das partículas formadas é de cerca de 400 nm. O meio que não é muito homogêneo e rico em partículas grandes, não é adequado para a manipulação, particularmente para operações de bombeamento. A armazenagem pode levar à sedimentação do produto.
[0061] Em seguida, uma quantidade de AMPS maior do que 22 % em peso da massa total dos monômeros envolvidos, utilizando um procedimento idêntico àquele descrito no teste #1, é implementada, o copolímero depois sendo preparado, expresso como uma % em peso de cada um dos seus monômeros:
a) 36,5 % de ácido metacrilico,
b) 38,5 % de acrilato de etila,
c) 25,0% de AMPS.
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12/14 [0062] Depois disso, a formação de espécies insolúveis que precipitam no meio é observada.
[0063] O AMPS (1,2 % em peso) foi então substituído por outro monômero implementado nas emulsões ASE e HASE: ácido acrílico ou ácido metacrílico, ou um éster que é o acrilato de etila. Emulsões homogêneas não são alcançadas, as observações são as mesmas que antes, com a formação de um precipitado, o fenômeno de escamação, e as conseqüências prejudiciais que se seguem.
[0064] Depois, o AMPS (ainda 1,2 % em peso) foi substituído com estireno, metacrilato de laurila, metacrilato de 2-sulfoetila, sulfonato de estireno sódio, sal de sódio de sulfonato de 1 -alilóxi-2-hidroxipropila (Sipomer COPS 1), obtendo-se resultados idênticos (insolúveis presentes, e fenômeno de escamação).
[0065] Testes de #2 a 10 de acordo com a invenção [0066] Os testes de #2 a 10 referem-se à síntese de outras emulsões que ilustram a invenção, de acordo com o mesmo procedimento como descrito acima.
[0067] Os testes de #2 a 7 ilustram outras composições monoméricas com uma taxa de massa de AMPS ajustada para 1,2 %, enquanto os testes de #8 a 10 ilustram outros níveis de AMPS (a relação de massa entre o acrilato de etila e o ácido metacrílico foi mantida constante).
[0068] As emulsões perfeitamente homogêneas são alcançadas, cujas características aparecem na tabela 1.
| Teste # | Composição monomérica (% em massa) | Teor de sólidos (%) | Diâmetro de partícula (nm) |
| 1 | 1,2 AMPS / 62,3 EA / 36,5 MAA | 34,0 | 212 |
| 2 | 1,2 AMPS / 74,6 EA /18,5 AA / 5,7 MAA | 32,3 | 214 |
| 3 | 1,2 AMPS/68,7 EA /18,6 AA /11,5 MAA | 32,1 | 115 |
| 4 | 1,2 AMPS / 61,3 EA /1,7 AA / 35,8 MAA | 32,1 | 198 |
| 5 | 1,2 AMPS / 60,3 EA / 3,3 AA / 35,2 MAA | 33,1 | 198 |
| 6 | 1,2 AMPS / 53,25 EA / 28,9 AA / 6,9 MAA / 9,75 MetC22OE25 | 38,5 | 183 |
| 7 | 1,2 AMPS / 62,2 EA / 28,5 AA / 3,3 MAA / | 38,5 | 153 |
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13/14
| 4,8 MetC22OE25 | |||
| 8 | 10 AMPS / 57,9 EA / 32,1 MAA | 34,0 | 220 |
| 9 | 15 AMPS / 55,4 EA / 29,6 MAA | 34,0 | 280 |
| 10 | 20 AMPS / 52,9 EA / 27,1 MAA | 34,0 | 319 |
[0069] Tabela 1 [0070] Nesta tabela, MetC22OE25 designa um monómero com a fórmula (I) na qual R designa a função de metacrilato, m = p = 0, n = 25, e R’ designa um grupo de metila, EA designa acrilato de etilo, e AA e MAA respectivamente designam ácidos acrílico e metacrílico.
[0071] Exemplo 2 [0072] Este exemplo ilustra o poder de espessamento das emulsões da invenção implementadas em água de tal maneira para ter um nível de ingrediente ativo de 5 % em peso de polímero seco. Após ser adicionado a água, o meio é neutralizado pela adição de hidróxido de sódio em um pH ao redor de 6,5, e a viscosidade Brookfield™ do meio de é medida, a 25 °C e a 100 rotações/minuto, cujos valores são listados na tabela 2.
| Emulsão de acordo com o teste # | Viscosidade Brookfield™ (mPa.s)do gel em 5 % |
| 1 | 3420 |
| 8 | 2920 |
| 9 | 1880 |
| 10 | 1440 |
[0073] Tabela 2 [0074] A natureza de espessamento das emulsões fabricadas é assim demonstrada, que começa quando elas são colocadas em solução aquosa e sob condições alcalinas.
[0075] Exemplo 3 [0076] Este exemplo ilustra a implementação, na formulação de um concreto, de espessantes ASE comerciais (contendo tensoativos) e uma emulsão da invenção livre de tensoativos.
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14/14 [0077] Para fazer isso, um concreto é produzido usando técnicas bem descritas na literatura, preparado de:
- 300 kg de cimento CEM I 52.5 N;
- 880 de cascalho grande 10/20;
-110 kg de areia 0/4;
[0078] Cuja relação de água para cimento W/C é ajustada para 0,5, e em que o que segue é adicionado, em relação ao peso seco do cimento:
- 1,23 % em peso como está de um agente dispersante vendido pela empresa COATEX™ sob o nome Ethacryl™ 1030;
- 1%, em peso como está de um agente anti-espuma vendido pela empresa HUNTSMANN™ sob o nome Empilan™ PF 7169.
[0079] Os Testes A, B, C e D, respectivamente implementam 0,7 % em peso como é na formulação de concreto:
- uma emulsão ASE contendo tensoativos vendida pela empresa COATEX™ sob o nome Viscoatex™ 730;
- uma emulsão ASE contendo tensoativos vendida pela empresa COATEX™ sob o nome Viscoatex™ 35;
- uma emulsão HASE contendo tensoativos vendida pela empresa COATEX™ sob o nome Viscoatex™ 66;
- uma emulsão de acordo com a invenção, que é descrita no teste #1.
[0080] Para cada teste A, B, C e D, o ar carregado é medido, de acordo com a EN 12350-7 padrão. 9,5 %, 12,0 %, 12,5 % e 2,5 % são respectivamente alcançados.
[0081] A emulsão de espessamento, portanto, torna possível reduzir consideravelmente a quantidade de ar adicionado à formulação. O resultado final é, no entanto, um produto que é mais compacto, com resistência melhorada.
Claims (17)
- REIVINDICAÇÕES1. Método para a fabricação de um polímero com emulsão aquosa direta, caracterizado pelo fato de que dito método utiliza a reação de polimerização de, expressa como uma % em peso de cada um dos monômeros:a) 20 % a 60 % em peso de ácido metacrílico, e potencialmente ácido acrílico,b) 40 % a 80 % em peso de pelo menos um éster de ácido (met)acrílico,c) de 0,05 % a 22 % em peso de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico,d) 0 a 1 % em peso de pelo menos um monômero reticulado, o total de a) + b) + c) + d) sendo igual a 100 %, oua) 20 % a 60 % em peso de ácido metacrílico, e potencialmente ácido acrílico,b) 40 % a 80 % em peso de pelo menos um éster de ácido (met)acrílico,c) 0,5 % a 25 % em peso do monômero contendo um grupo hidrofóbico,d) 0,05 % a 22 % em peso de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico,e) 0 a 1 % em peso de pelo menos um monômero reticulado, o total de a) + b) + c) + d) + e) sendo igual a 100 %, e caracterizado pelo fato de que dito método é livre de tensoativos e solventes diferentes de água.
- 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o éster de ácido (met)acrílico é selecionado entre acrilato de etila, acrilato de butila, metacrílato de metila, e suas misturas.
- 3. Método de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o monômero contendo um grupo hidrofóbico possui a fórmula geral (I):Petição 870190110587, de 30/10/2019, pág. 22/262/4onde:- m, n, p e q são números inteiros e m, n, p são menores do que 150, q é maior do que 0, e pelo menos um número inteiro entre m, n e p é diferente de zero;- R possui uma função vinílica polimerizável,- Ri e R2 são idênticos ou diferentes e representam átomos de hidrogênio ou grupos de alquila,- R’ é um grupo hidrofóbico que compreende pelo menos 6 e no máximo 36 átomos de carbono.
- 4. Método de acordo com uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que 0 monômero reticulado é selecionado de dimetacrilato de etileno glicol, acrilato de trimetilol propano, ftalato de dialila, acrilato de alila, maleatos de alila, metileno-bis-acrilamida, metileno-bis-metacrilamida, tetraliloxietano, trialilcianuratos, e éteres alílicos obtidos de polióis.
- 5. Método de acordo com uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a emulsão aquosa apresenta um teor de sólidos entre 10 % e 50 % em peso seco de polímero, em relação ao seu peso total.
- 6. Método de acordo com uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a emulsão aquosa apresenta um tamanho de partícula entre 50 nm e 500 nm.
- 7. Método de acordo com uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que 0 polímero apresenta uma massa molar média em peso entre 20000 g/mol e 1000000 g/mol.
- 8. Emulsão aquosa direta de um polímero caracterizada pelo fato de que é preparada, expressa como uma % em peso de cada um dos monômeros:a) 20 % a 60 % em peso de ácido metacrílico, e potencialmente ácidoPetição 870190110587, de 30/10/2019, pág. 23/263/4 acrílico,b) 40 % a 80 % em peso de pelo menos um éster de ácido (met)acrílico,c) 0,05 % a 22 % em peso de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico,d) 0 a 1 % em peso de pelo menos um monômero reticulado, o total de a) + b) + c) + d) sendo igual a 100 %, oua) 20 % a 60 % em peso de ácido metacrílico, e potencialmente ácido acrílico,b) 40 % a 80 % em peso de pelo menos um éster de ácido (met)acrílico,c) 0,5 % a 25 % em peso do monômero contendo um grupo hidrofóbico,d) 0,05 % a 22 % em peso de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico,e) 0 a 1 % em peso de pelo menos um monômero reticulado, o total de a) + b) + c) + d) + e) sendo igual a 100 %, e caracterizada pelo fato de que dita emulsão é livre de tensoativos e solventes diferentes de água.
- 9. Emulsão de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que dito monômero contendo um grupo hidrofóbico possui a fórmula geral (I):q onde:- m, n, p e q são números inteiros e m, n, p são menores do que 150, q é maior do que 0, e pelo menos um número inteiro entre m, n e p é diferente de zero;- R possui uma função vinílica polimerizável,- Ri e R2 são idênticos ou diferentes e representam átomos de hidrogênio ou grupos de alquila,- R’ é um grupo hidrofóbico que compreende pelo menos 6 e no máximo36 átomos de carbono.Petição 870190110587, de 30/10/2019, pág. 24/264/4
- 10. Emulsão de acordo com uma das reivindicações 8 ou 9, caracterizada pelo fato de que o monômero reticulado é selecionado de dimetacrilato de etileno glicol, acrilato de trimetilol propano, ftalato de dialila, acrilato de alila, maleato de alila, metileno-bis-acrilamida, metileno-bis-metacrilamida, tetraliloxietano, trialilcianuratos, e éteres alílicos obtidos de polióis.
- 11. Emulsão de acordo com uma das reivindicações de 8 a 10, caracterizada pelo fato de que apresenta um teor de sólidos entre 10 % e 50 % em peso seco de polímero, em relação ao seu peso total.
- 12. Emulsão de acordo com uma das reivindicações de 8 a 11, caracterizada pelo fato de que apresenta um tamanho de partícula entre 50 nm e 500 nm.
- 13. Emulsão de acordo com uma das reivindicações de 8 a 12, caracterizada pelo fato de que o polímero apresenta uma massa molar média em peso entre 20000 g/mol e 1000000 g/mol.
- 14. Uso da emulsão de acordo com uma das reivindicações de 8 a 13, caracterizado pelo fato de ser como um agente espessante de uma formulação aquosa.
- 15. Uso de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que dita formulação é selecionada entre uma tinta aquosa, um revestimento de papel, uma suspensão aquosa de materiais minerais, um detergente, uma formulação cosmética, ou uma formulação contendo um aglutinante hidráulico.
- 16. Formulação aquosa contendo a emulsão, caracterizada pelo fato de ser do tipo definido nas reivindicações de 8 a 13.
- 17. Formulação de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que é selecionada entre uma tinta à base de água, um revestimento de papel, uma suspensão aquosa de materiais minerais, um detergente, uma formulação cosmética, ou uma formulação contendo um aglutinante hidráulico.
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