BR112016006596B1 - Composição de revestimento com repelência de mancha líquida melhorada e processo para preparar a mesma - Google Patents
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Abstract
resumo composição de revestimento com repelência de mancha líquida melhorada e processo para preparar a mesma uma nova composição de revestimento compreendendo, em peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento, i) de 12% a 80% de partículas de polímero compreendendo, como unidades polimerizadas, em peso seco com base no peso seco total das partículas de polímero, de 3% a 70% de um acetato de vinil; de 2% a 65% de um estireno; e de 20% a 55% de monômeros de (met)acrilato; ii) de 0,1% a 6% de uma cera; e iii) de 14% a 55% de um pigmento. um processo para preparar a composição de revestimento. 1/1
Description
[1] A presente invenção refere-se a uma composição de revestimento com repelência de mancha líquida melhorada e um processo para preparar a mesma.
[2] Repelência de mancha, especialmente repelência de mancha líquida, é um dos requisitos de desempenho principais para filmes de revestimento. Repelência de mancha é a resistência a manchas, incluindo resistência a ser molhado por mancha líquida, resistência a ser aderido por manchas, e/ou facilidade de remoção de manchas.
[3] A repelência de mancha é alcançável pela seleção apropriada dos aglutinantes e aditivos em uma formulação de revestimento. A cera é o aditivo mais comumente usado. A cera tende a migrar para a superfície dos filmes de revestimento seco e reduz a sua tensão superficial, melhorando assim a sua repelência de mancha.
[4] Acetato de vinil (VA) é um monômero relativamente barato e seus polímeros com monômeros de etileno ou acrílico são usados geralmente como um aglutinante para revestimentos de arquitetura. Devido à sua hidrofilicidade, não é comumente usado em formulações de revestimento com exigência de repelência de mancha líquida. Filmes de revestimento baseados em VA tendem a ser mais hidrofílicos e, portanto, geralmente têm pior repelência de mancha líquida. Para superar isso, mais cera é necessária nas formulações.
[5] É, portanto, ainda desejado na técnica uma composição de revestimento com repelência de mancha líquida melhorada. Também é desejado que esta composição de revestimento compreenda um aglutinante baseado em VA e um conteúdo de cera relativamente baixo.
[6] A presente invenção fornece uma composição de revestimento compreendendo, em peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento, i) de 12% a 80% de partículas de polímero compreendendo, como unidades polimerizadas, em peso seco com base no peso seco total das partículas de polímero, de 3% a 70% de um acetato de vinil; de 2% a 65% de um estireno; e de 20% a 55% de monômeros de (met)acrilato; ii) de 0,1% a 6% de uma cera; e iii) de 14% a 55% de um pigmento.
[7] Em uma modalidade preferencial, as partículas de polímero ainda compreendem, como unidades polimerizadas, de 0,1% a 40% em peso seco com base no peso seco total das partículas de polímero, de um éster de vinil do ácido versático e/ou um éster de vinil do ácido 2-etil hexanoico.
[8] A presente invenção ainda fornece um processo de polimerização de duas fases para preparar a composição de revestimento.
[9] A composição do revestimento da presente invenção compreende, em peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento, de 12% a 80%, preferencialmente de 15% a 70%, e mais preferencialmente de 20% a 60%, de partículas de polímero; de 0,1% a 6%, preferencialmente de 0,3% a 4%, e mais preferencialmente de 0,6% a 3%, de uma cera; e de 14% a 55%, preferencialmente de 17% a 50%, e mais preferencialmente de 20% a 40%, de um pigmento.
[10] Em uma modalidade preferencial, a composição de revestimento da presente invenção ainda compreende de 0,1% a 70%, preferencialmente de 0,5% a 60%, e mais preferencialmente de 1% a 50%, em peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento, de um extensor.
[11] As partículas de polímero compreendem, como unidades polimerizadas, em peso seco com base no peso seco total das partículas de polímero, de 3% a 70%, preferencialmente de 10% a 65%, e mais preferencialmente de 30% a 60%, de um acetato de vinil; de 2% a 65%, preferencialmente de 3% a 40%, e mais preferencialmente de 5% a 20%, de um estireno; e de 20% a 55%, preferencialmente de 25% a 50%, e mais preferencialmente de 30% a 40%, de monômeros de (met)acrilato.
[12] Exemplos adequados dos monômeros de (met)acrilato incluem (met)acrilato de butil, (met)acrilato de etil-hexil, (met)acrilato de etil, metacrilato de metil, (met)acrilato de n- heptil, (met)acrilato de n-octil, (met)acrilato de n-nonil, (met)acrilato de n-decil, (met)acrilato de estearil, (met)acrilato de lauril, anidrido maleico, e acrilonitrila.
[13] Em uma modalidade preferencial, as partículas de polímero da presente invenção ainda compreendem, como unidades polimerizadas, de 0,1% a 40%, preferencialmente de 0,5% a 20%, e mais preferencialmente de 1% a 10%, em peso seco com base no peso seco total das partículas de polímero, de um éster de vinil de ácido versático e/ou um éster de vinil de ácido 2-etil hexanoico.
[14] O éster de vinil de ácido versático é um composto tendo uma fórmula (I):
em que R1 ou R2 é cada um independentemente C1-C10 alquil. Exemplos adequados incluem o composto de fórmula (I) com R1 e R2 sendo grupos alquil cada um contendo um total de 6 átomos de carbono, e o composto de fórmula (I) com R1 e R2 sendo grupos alquil, cada um contendo um total de 7 átomos de carbono, respectivamente como comercialmente disponíveis sob os nomes comerciais VEOVATM 10, e VEOVA 9 de Momentive Specialty Chemicals Management (Shanghai) Co., Ltd.
[15] O éster de vinil de ácido 2-etil hexanoico é um composto tendo uma fórmula (II):
em que R1 é um C4 alquil, e R2 é um C2 alquil. Exemplo adequado está disponível comercialmente sob a marca de VEOVA EH de Momentive Specialty Chemicals Management (Shanghai) Co., Ltd.
[16] Em uma modalidade preferencial, as partículas de polímero ainda compreendem, como unidades polimerizadas, de 0,01% a 2%, preferencialmente de 0,05% a 1,5%, e mais preferencialmente de 0,1% a 1%, em peso seco com base no peso seco total das partículas de polímero, de um monômero de estabilizador.
[17] Em uma modalidade preferencial, a composição de aglutinante ainda compreende, de 0,01% a 5%, preferencialmente de 0,05% a 3%, e mais preferencialmente de 0,1% a 2%, em peso seco com base no peso seco total das partículas de polímero, de um estabilizador coloidal.
[18] Exemplos adequados do estabilizador coloidal incluem hidroxietil celulose (HEC) e seus derivados, e álcool polivinílico (PVOH).
[19] Exemplos adequados do monômero de estabilizador incluem sulfonato de estireno de sódio (SSS), sulfonato de vinil de sódio (SVS), ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico (AMPS), acrilamida (AM), ácido acrílico (AA), ácido metilacrílico (MAA), e ácido itacônico (IA).
[20] A polimerização das partículas de polímero pode ser qualquer método conhecido na técnica, incluindo tecnologia de polimerização de emulsão, polimerização de miniemulsão, e dispersão mecânica. Exemplos adequados do processo de polimerização incluem aqueles divulgados em US 7.579.081 B2, US 7.357.949 B2 e WO 2010074865 A1.
[21] Em uma modalidade preferida, as partículas de polímero da presente invenção são preparadas por um método de polimerização de duas fases. Compreende uma primeira fase de polimerização do acetato de vinil e os monômeros de (met)acrilato, e uma segunda fase de polimerização do produto resultante da primeira fase de polimerização e estireno.
[22] A cera usada na presente invenção é preferencialmente uma cera de parafina, e mais preferencialmente uma cera de parafina refinada fundida ou sua mistura com outros materiais como cera de polietileno, cera de carnaúba, ou ácido acrílico de etileno. A cera preferencial tem uma temperatura de ponto de fusão de 46 a 71°C.
[23] A cera pode ser adicionada para a composição de revestimento como uma emulsão de cera, ou adicionada dissolvendo nos monômeros como em US 4368077, ou adicionada pela mistura com outros componentes de revestimento.
[24] Exemplos adequados da cera incluem emulsões de cera como Emulsão MICHEMTM 62330 (uma emulsão de mistura de cera de parafina e polietileno), Emulsão MICHEM 34935 (uma emulsão de mistura de cera de parafina e ácido acrílico de etileno), MICHEM Lube 180 (uma emulsão de mistura de cera de parafina e cera de carnaúba), Emulsão MICHEM 70950, e Emulsão MICHEM 71450 comercialmente disponível de Michaelman Inc., e ULTRALUBETM E-340 comercialmente disponível de Keim Additec Surface GmbH.
[25] A emulsão de cera pode ser preparada fundindo a cera refinada a uma temperatura acima de seu ponto de fusão (a temperatura elevada). Emulsionantes apropriados como ácido esteárico, ácido oleico, dietilamina etanol, 2-amino- 2-metil-1-propanol, podem então ser agitados na cera fundida a uma temperatura elevada. Uma base, como o hidróxido de potássio ou hidróxido de amônio, separadamente pode ser dissolvida em etileno glicol ou água em temperatura elevada e então lentamente adicionada para a cera derretida com uma velocidade de agitação crescente do agitador. Depois de toda a água/mistura de base ser adicionada para a cera fundida, a emulsão de cera resultante pode ser passada através de um homogeneizador. Após a homogeneização, a emulsão de cera resultante é resfriada, por exemplo, através de um trocador de calor, e então filtrada e embalada.
[26] Pigmentos da presente invenção são partículas de pigmento normalmente inorgânicas, e preferencialmente materiais inorgânicos particulados que são capazes de materialmente contribuir para a capacidade de opacidade ou de esconder de um revestimento. Esses materiais normalmente têm um índice de refração igual ou maior que 1,8, e incluem dióxido de titânio (TiO2), óxido de zinco, sulfeto de zinco, sulfato de bário, e carbonato de bário. Dióxido de titânio (TiO2) é preferencial.
[27] Extensores são normalmente materiais inorgânicos particulados tendo um índice de refração menor que ou igual a 1,8 e maior que 1,3 e incluem carbonato de cálcio, argila, sulfato de cálcio, silicato de alumínio, silicato, zeólita, mica, terra de diatomáceas, vidro oco ou sólido, e grânulo cerâmico.
[28] A composição de revestimento da presente invenção ainda pode conter pelo menos um aditivo de revestimento convencional como agentes de coalescência, cossolventes,tensoativos, tampões, neutralizadores, espessantes, modificadores de reologia não espessantes, dispersantes,umectantes, agentes molhantes, antibolor, biocidas, plastificantes, agentes antiespuma, agentes antidescascamento, corantes, agentes de fluxo, reticulantes, e antioxidantes. Os usos destes aditivos são conhecimento comum na técnica.Preparação da Composição de Revestimento
[29] A preparação da composição de revestimento envolve o processo de seleção e mistura de ingredientes de revestimento adequados nas proporções corretas para fornecer um revestimento com propriedades de processamento e de manipulação específicas, bem como um filme de revestimento seco final com as propriedades desejadas.
[30] A composição do revestimento pode ser aplicada por métodos convencionais de aplicação como escovação, aplicação com rolo, e métodos com pulverizador como pulverizador atomizado com ar, pulverizador assistido com ar, pulverizador sem ar, pulverizador de baixa pressão de alto volume, e pulverizador sem ar assistido com ar.
[31] Substratos adequados incluem concreto, placa de cimento, fibra de média densidade (MDF), e placa de partícula, placa de gesso, madeira, pedra, metal, plásticos, papel de parede e têxteis. Preferencialmente, todos os substratos são pré-preparados por iniciadores baseados em água ou baseados em solvente.EXEMPLOSI. Matérias-primas
[32] Repelência de mancha líquida avalia a dificuldade de molhar uma superfície de revestimento com manchas líquida. Para determinar a repelência de mancha líquida, revestimentos de teste foram fundidos em gráficos de vinil preto (The Leneta Co., Form P121-10N Leneta Scrub Test Panels), ou em substratos de painéis cerâmicos, de metais, plásticos e cimento. Os revestimentos foram secos por 7 dias. Os substratos revestidos foram mantidos na vertical para que as gotas de mancha líquida caíssem do lado superior para o inferior de substratos revestidos com os revestimentos de teste. A repelência de mancha líquida foi observada pelos olhos nus e foi representada pelas pontuações de repelência de mancha líquida mostradas na Tabela 2.TABELA 2
[33] A polimerização foi uma polimerização de duas fases e envolveu uma emulsão de monômero de primeira fase e uma emulsão de monômero de segunda fase. A emulsão de monômero de primeira fase foi preparada primeiro pela mistura de 415g água DI, 17,13g FES-32 e 11,09g 15-S-40, e seguido pela adição de 14,16g SVS, 8,93g AM, 1,46g A-171, 1226,68g VA e 538,24g BA. A segunda emulsão de monômero foi preparada primeiro pela mistura de 22g água DI, 3,00g FES-32, e seguida pela adição de 0,94g GMAA, 52,40g BA e 40,20g ST.
[34] 16,80g FES-32, 18,68g SA-9 e 3,74g QP-3L e 736,02g água DI foram carregados para um balão de fundo redondo de 4 bocas de 5L equipado com um agitador mecânico, um cobertor de gás nitrogênio, um termômetro, um condensador, uma manta de aquecimento e um controlador de temperatura. O conteúdo do balão foi aquecido a 84°C, sob uma atmosfera de nitrogênio. 0,026g FeSO4.7H2O (peso seco), 0,18g EDTA (peso seco) e 8,53g água DI foram adicionados ao balão em agitação, e seguido pela adição de 4,21g SPS e uma solução de 0,38g acetato de sódio em 37,55g água DI, e lavados com 4,74g água DI. A emulsão de monômero de primeira fase, uma solução de 3,43g SPS dissolvido em 62,86g água DI e uma solução de 0,75g IAA e 2,78g acetato de sódio em 62,86g água DI foram então adicionados ao balão durante 140 minutos. A temperatura de reação foi mantida a 75°C. 40g água DI foram usados para lavar a linha de alimentação de emulsão e 10g água DI foram usados para lavar as linhas de coalimentação. O balão foi mantido por 20 minutos. Depois que o conteúdo do reator foi resfriado a 70°C, 1,89g t-BHP em 15,82g água DI, e 1,45g SBS em 15,82g água DI foram adicionados ao balão durante 30 minutos, e 3,32g água DI foram usados para lavar as linhas de chaser. Amônia foi adicionada para ajustar o pH a cerca de 8,0 e o balão foi mantido por 5 minutos.
[35] A emulsão de monômero de segunda fase foi colocada na caldeira e então uma solução de 1,70g t-BHP em 16,66g água DI e uma solução de 0,90g IAA em 17,66g água DI foram adicionados ao balão durante 10 minutos. A temperatura foi mantida em 62 a 75°C. 30g água DI foram usados para lavar o tanque e linhas de coalimentação. Aglutinante PRIMALTM E-2086 foi então colocado no balão.
[36] A temperatura do balão foi resfriada para 65°C e 2,48g t-BHP em 17,49g água DI, então 1,31g IAA em 20,14g água DI foram adicionados ao balão durante 50 minutos. O balão foi mantido por 10 minutos. A temperatura do balão foi resfriada a 60°C e 1,70g t-BHP em 16,66g água DI, então 0,90g IAA em 17,66g água DI foram adicionados para o balão durante 30 minutos. Então o balão foi mantido por mais 10 minutos.
[37] Quando a temperatura do balão foi menor que 45°C, a solução de 12,22g biocida KATHONTM LXE em 6,99g água DI e 1,2g antiespuma FOAMASTERTM NXZ foram adicionados para o balão. O gel foi removido pelo filtro e a dispersão 1 resultante tinha 52,70% sólido e um tamanho de partícula de 258nm.
[38] Em um procedimento semelhante da preparação da dispersão 1, a dispersão 2 foi preparada. A emulsão de monômero de primeira fase continha 1032,99g VA, 452,41g BA, 11,92g SVS, 7,52g AM, e 1,23g A-171. A emulsão de monômero de segunda fase continha 93,48g ST, 276,95g BA e 3,76g GMAA. A dispersão resultante 2 tinha 54,39% em peso de sólido e um tamanho de partícula de 274nm.
[39] Em um procedimento semelhante da preparação da dispersão 1, a dispersão 3 foi preparada. A emulsão de monômero de primeira fase continha 129,11g VA, 56,69g BA, 0,38g SVS, e 0,94g AM. A emulsão de monômero de segunda fase continha 706,82g ST, 943,37g BA e 33,79g GAA. A dispersão resultante 3 tinha 48,32% em peso de sólido e um tamanho de partícula de 215nm.
[40] Em um procedimento semelhante da preparação da dispersão 1, a dispersão 4 foi preparada. A emulsão de monômero de primeira fase continha 64,55g VA, 28,34g BA, 0,19g SVS, e 0,47g AM. A emulsão de monômero de segunda fase continha 746,02g ST, 995,70g BA e 35,67g GAA. A dispersão resultante 3 tinha 48,75% em peso de sólido e um tamanho de partícula de 237nm.
[41] Em um procedimento semelhante da preparação da dispersão 1, a dispersão 5 foi preparada. A emulsão de monômero de primeira fase continha 1032,99g VA, 226,21g BA, 225,07g VEOVA 10, 11,92g SVS, 7,52g AM, e 1,23g A-171. A emulsão de monômero de segunda fase continha 93,48g ST, 276,95g BA e 3,76g GMAA. A dispersão resultante 5 tinha 53,95% em peso de sólido e um tamanho de partícula de 350nm.
[42] A dispersão 6 é uma dispersão de partícula de polímero compreendendo, em peso seco, 15% BA e 85% VA.
[43] As composições das dispersões foram resumidas na Tabela 3.Tabela 3
Composições de revestimento
[44] Um revestimento contendo dispersão 1 foi preparado usando os ingredientes listados na Tabela 4. Materiais de moagem foram misturados usando um dispersor de Cowles de alta velocidade, e materiais de queda foram adicionados usando um misturador de laboratório convencional. O ajuste apropriado de pesos de modificador de reologia ACRYSOLTM TT-935 e base AMP-95 no processo de queda foi feito de forma que o revestimento resultante tinha uma viscosidade KU de 90 a 95, e um pH de 8,5 a 9,0. O PVC do revestimento resultante foi 35,7%. O sólido de volume do revestimento resultante foi 32,2%.
[45] O Revestimento 2 contendo dispersão 1 foi preparado seguindo o procedimento de preparação de Revestimento 1, exceto que o carregamento de emulsão de cera de parafina (ULTRALUBETM E- 340) no Revestimento 2 foi 3%. Além disso, o ajuste apropriado de pesos de modificador de reologia ACRYSOL TT-935 e base AMP-95 no processo de queda foi feito de forma que o revestimento resultante tinha uma viscosidade KU de 90 a 95, e um pH de 8,5 a 9,0. Além disso, os ajustes apropriados de pesos de água e aglutinante foram feitos de forma que o revestimento resultante tinha um sólido de volume de 32,2% e um PVC de 35,7%.
[46] O Revestimento 3 a Revestimento 9 contendo dispersão 2 a dispersão 6 (como mostrado na Tabela 5) foram preparados seguindo o procedimento para preparar o Revestimento 1, exceto que os carregamentos de emulsão de cera de parafina (ULTRALUBE E-340) nos Revestimentos 3 a 9 foram, respectivamente, 4%, 3%, 1%, 0,4%, 0,2% e 5%. O ajuste apropriado de pesos de modificador de reologia ACRYSOL TT-935 e base AMP-95 no processo de queda foi feito de forma que o revestimento resultante tinha viscosidade KU de 90 a 95, e pHs de 8,5 a 9,0. Além disso, os ajustes apropriados de pesos de água e aglutinante foram feitos de forma que o revestimento resultante tinha um sólido de volume de 32,2% e PVCs de 35,7%.
[47] O Revestimento 9 foi um exemplo comparativo.
*Exemplo comparativo.
[48] Os resultados na tabela acima indicam que revestimentos 1-8, compreendendo respectivamente dispersões 1-5 forneceram boa repelência de mancha líquida. O Revestimento 9 foi um exemplo comparativo compreendendo dispersão 6 que consistia em 15% BA e 85% VA. Sem usar ST, o revestimento 9 em comparação com revestimento 1 (mesmo carregamento de cera do revestimento 9), tinha pior repelência de mancha líquida. O revestimento 6 comparado ao revestimento 5, tinha um carregamento de ST maior nas partículas de polímero, e resultou em melhor repelência de mancha líquida mesmo quando os carregamentos de cera eram iguais. O revestimento 8 compreendendo VEOVA 10, em comparação com revestimento 3 (mesmo carregamento de ST), alcançou repelência de mancha líquida semelhante com um carregamento de cera mais baixo. O revestimento 7 em comparação com o revestimento 4, tinha um carregamento ST maior, e um carregamento de cera menor para alcançar a repelência de mancha líquida semelhante.
Claims (9)
1. Composição de revestimento, caracterizada pelo fato de que compreende, em peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento,i) de 12% a 80% de partículas de polímero compreendendo, como unidades polimerizadas, em peso seco com base no peso seco total das partículas de polímero, de 3% a 70% de um acetato de vinil; de 2% a 65% de um estireno; e de 20% a 55% de monômeros de (met)acrilato;ii) de 0,1% a 6% de uma cera possuindo uma temperatura de ponto de fusão de 46 a 71°C, e em que a cera é fornecida como uma emulsão de cera; eiii) de 14% a 55% de um pigmento,em que os pigmentos têm um índice de refração igual ou maior que 1,8, e são selecionados dentre dióxido de titânio (TiO2), óxido de zinco, sulfeto de zinco, sulfato de bário, e carbonato de bário.
2. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas de polímero compreendem, como unidades polimerizadas, em peso seco com base no peso seco total das partículas de polímero, de 10% a 65%, do acetato de vinil; de 3% a 40% do estireno; e de 25% a 50% dos monômeros de (met)acrilato.
3. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda de 0,1% a 70%, em peso seco com base no peso seco total da composição de revestimento, de um extensor, em que o extensor é um material inorgânico particulado tendo um índice de refração de 1,3 a 1,8.
4. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas de polímero ainda compreendem, como unidades polimerizadas, de 0,1% a 40% em peso seco com base no peso seco total das partículas de polímero, de um éster de vinil de ácido versático e/ou um éster de vinil de ácido 2-etil hexanoico; em que o éster de vinil de ácido versático é um composto tendo uma fórmula (I):
em que R1 ou R2 é cada um independentemente C1-C10 alquil; e o éster de vinil de ácido 2-etil hexanoico é um composto tendo uma fórmula (II):
em que R1 é um C4 alquil, e R2 é um C2 alquil.
5. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o éster de vinil de ácido versático e/ou o éster de vinil de ácido 2- etil hexanoico está presente de 0,5% a 20% em peso seco com base no peso seco total das partículas de polímero.
6. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizada pelo fato de que R1 e R2 da fórmula (I) são grupos alquil cada um contendo um total de 6 átomos de carbono, ou são grupos alquil cada um contendo um total de 7 átomos de carbono.
7. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas de polímero ainda compreendem, como unidades polimerizadas, de 0,01% a 2% em peso seco com base no peso seco total das partículas de polímero, de um monômero de estabilizador.
8. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ainda compreende, de 0,01% a 5% em peso seco com base no peso seco total das partículas de polímero, de um estabilizador coloidal.
9. Processo para preparar a composição de revestimento, como definida na reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas de polímero são preparadas por uma polimerização de duas fases compreendo uma primeira fase de polimerização do acetato de vinil e os monômeros de (met)acrilato, e uma segunda fase de polimerização do produto resultante da primeira fase de polimerização e estireno.
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