BR112018077240B1 - Composição de tinta látex estável ao envelhecimento térmico - Google Patents

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Abstract

A presente invenção refere-se a copolímeros e composições de tinta látex usando esses copolímeros que são estáveis ao envelhecimento térmico e proporcionam boa aderência, resistência à blocagem, e cobertura enquanto usam-se quantidades menores de dióxido de titânio. Em um aspecto, as composições estáveis ao envelhecimento térmico incluem um copolímero acrílico, estireno acrílico, vinil acrílico ou suas misturas incluindo, como unidades polimerizáveis adicionais, pelo menos um tensoativo fosfato polimerizável e pelo menos um monômero hidrofóbico linear ou ramificado que são ambos polimerizados na espinha dorsal de copolímero acrílico, estireno acrílico, vinil acrílico.

Description

[001] Este pedido reivindica o benefício do pedido provisório U.S. número 62/356.836 depositado em 30 de junho de 2016, cuja totalidade é aqui incorporada por referência.
ANTECEDENTES 1. Campo da Invenção
[002] A presente invenção refere-se a complexos de pigmentos estáveis para composições de revestimento e polímeros dos mesmos com boa aderência, resistência à blocagem (block resistance) e cobertura. Em outras abordagens, o pedido refere-se a composições de revestimento de látex estáveis ao envelhecimento térmico, com pouco ou nenhum VOC, com polímeros látex e dióxido de titânio, para proporcionar uma boa aderência, resistência à blocagem e cobertura com reduzidos níveis de dióxido de titânio.
2. Descrição da técnica relacionada
[003] Tintas contêm tipicamente quatro ingredientes: um líquido transportador, um ligante, um ou mais pigmentos e um ou mais aditivos para proporcionar à tinta as propriedades desejadas. Cada um desses ingredientes pode consistir em um único componente ou vários componentes diferentes misturados na tinta.
[004] O líquido transportador é um componente fluido da tinta que serve para transportar todos os outros componentes da tinta. O líquido transportador é parte da tinta úmida e geralmente evapora à medida que a tinta forma um filme e seca sobre uma superfície. Nas tintas látex, o líquido transportador é geralmente água. Nas tintas à base de óleo, o líquido transportador é geralmente um solvente orgânico.
[005] O componente ligante da tinta é o que faz com que a tinta forme um filme e adira a uma superfície. Em uma tinta látex, o ligante compreende uma resina látex, usualmente selecionada entre acrílicos, vinil acrílicos, ou estireno acrílicos ou suas misturas em proporções variáveis. Em uma tinta látex, as partículas de resina látex geralmente estão em uma dispersão com água como líquido transportador.
[006] Pigmentos proporcionam à tinta recursos decorativos e de proteção. Pigmentos são partículas sólidas usadas para prover à tinta várias qualidades, incluindo, entre outras, cor, opacidade e durabilidade. A tinta também pode conter outras partículas sólidas, como contas de poliuretano ou outros sólidos. Pigmentos e outros sólidos adicionam volume à tinta e seus níveis estão relacionados ao brilho ou nivelamento da tinta.
[007] Uma multiplicidade de outros aditivos pode ser incluída conforme necessário para aplicação particular das tintas. Os aditivos são tipicamente usados em níveis relativamente baixos na formulação de tinta, mas contribuem para várias propriedades das tintas, incluindo, mas não limitadas à reologia, estabilidade, desempenho de tinta e qualidade de aplicação.
[008] Os pigmentos utilizados em uma composição de pintura à base de água incluem tipicamente um pigmento opacificante, que confere opacidade ou cobertura ao filme de tinta. Um dos mais eficazes e, portanto, um dos pigmentos opacificantes mais utilizados é o dióxido de titânio ou TiO2. Embora muito eficaz, o dióxido de titânio é caro e em muitas aplicações é o componente mais caro de uma composição de tinta à base de água. Por isso é desejável alcançar o grau desejado de cobertura e outras características de tinta usando a menor quantidade de dióxido de titânio possível. Várias composições de tinta com uso de dióxido de titânio mais eficiente têm sido propostas; no entanto, a maioria destas composições de tinta são menos desejadas e as composições tendem, também, a ser menos estáveis ao longo do tempo.
SUMÁRIO
[009] Em um aspecto, é fornecida uma composição estável de tinta látex que inclui, em algumas abordagens, um complexo ou associação de dióxido de titânio-polímero que proporciona adesão, resistência de blocagem e cobertura melhoradas com níveis mais baixos de dióxido de titânio. Em algumas abordagens, a composição de tinta inclui um copolímero acrílico, estireno acrílico ou vinil acrílico ou suas misturas, incluindo, como unidades polimerizáveis, pelo menos um tensoativo fosfato polimerizável e pelo menos um monômero hidrofóbico linear ou ramificado; uma partícula de dióxido de titânio associada ao copolímero acrílico, estireno acrílico ou vinil acrílico ou misturas dos mesmos, formando o complexo ou associação de dióxido de titânio - polímero; água; sendo que a composição de tinta de látex estável apresenta boa cobertura evidenciada por uma razão de contraste de cerca de 0,9 a cerca de 0,99 e uma refletância y de cerca de 90 a cerca de 100 quando a composição tem um fator de carga de dióxido de titânio ou partículas expresso como proporção em peso de dióxido de titânio para o copolímero acrílico, estireno acrílico ou vinil acrílico superior a 1: 2,1, e em outras abordagens maior que 1: 2,2. Para este fim, as composições de tinta látex da presente divulgação atingem características desejadas, como cobertura de tinta, em uma tinta estável usando menos dióxido de titânio em relação ao polímero.
[0010] A composição de tinta látex mencionada acima pode ser combinada com uma ou mais outras abordagens, individualmente ou em combinação, como indicado abaixo. Por exemplo, a composição de tinta de látex pode exibir ainda uma estabilidade a envelhecimento térmico, evidenciada por menos de cerca de 5 a 10 KU de aumento de viscosidade após 4 semanas de envelhecimento a cerca de 60°C (140°F) (preferivelmente a viscosidade em KU envelhecida não é superior a 5 Unidades KU a mais que a viscosidade inicial, após o envelhecimento térmico); a composição de tinta látex pode incluir cerca de 30 a cerca de 50 por cento em peso do copolímero acrílico, estireno acrílico ou vinil acrílico, e cerca de 10 a cerca de 25 por cento em peso do dióxido de titânio; o copolímero da composição pode ainda incluir monômeros de ureído, monômeros de amino, monômeros ou tensoativos de sulfonato, monômeros de acetoacetato, monômeros de epóxi, monômeros de carbonila, monômeros de amida, monômeros de silano, monômeros ou tensoativos de fosfato, monômeros ou tensoativos de carboxila e suas combinações; o pelo menos um tensoativo de fosfato polimerizável pode incluir acrilato de fosfato propoxilado ou etoxilado ou metacrilato de fosfato propoxilado ou etoxilado e suas misturas; o pelo menos um monômero hidrofóbico linear ou ramificado pode incluir acrilato ou metacrilato de butila, acrilato ou metacrilato de isobutila, acrilato ou metacrilato de butila terciária, acrilato ou metacrilato de etil hexila, acrilato ou metacrilato de laurila, acrilato ou metacrilato de octila, acrilato ou metacrilato de iso-octila, maleato de dibutila, maleato de dioctila, ésteres vinílicos ramificados, combinações dos mesmos e monômeros similares; os monômeros hidrofóbicos lineares ou ramificados podem incluir um éster vinílico com uma cadeia de carbono linear ou ramificada C4 a C30; pelo menos uma porção dos tensoativos de fosfato polimerizáveis pode ser polimerizada adjacente aos monômeros hidrofóbicos lineares ou ramificados; a composição pode ainda incluir unidades polimerizáveis adicionais selecionadas no grupo que consiste de acetato de vinila, acrilato de alquila, metacrilato de alquila, acrílico, estireno acrílico, alil imidazolidinona, sulfato de alil hidroxipropil sódio e combinações dos mesmos; o copolímero pode ainda compreender cerca de 0,1 a cerca de 5 por cento em peso dos tensoativos de fosfato polimerizáveis e cerca de 1 a cerca de 30 por cento em peso dos monômeros hidrofóbicos lineares ou ramificados; o copolímero pode ainda compreender cerca de 60 a cerca de 90 por cento em peso de acetato de vinila e cerca de 10 a cerca de 25 por cento em peso de acrilato de alquila ou metacrilato de alquila; o copolímero pode ainda incluir uma relação de fosfato para monômero hidrofóbico em termos de uma proporção em peso dos tensoativos de fosfato polimerizáveis (em uma base ativa) para os monômeros hidrofóbicos lineares ou ramificados de cerca de 1: 5 a cerca de 1:20; os tensoativos de fosfato polimerizáveis podem ter um peso molecular médio ponderal de cerca de 100 a cerca de 1500, em outras abordagens, de cerca de 100 a cerca de 1000 e ainda em outras abordagens, de cerca de 100 a cerca de 500; e/ou a composição pode ainda incluir pigmentos extensores, modificadores de reologia, tensoativos e combinações dos mesmos.
[0011] De acordo com outro aspecto, é fornecida uma composição ou complexo de dióxido de titânio-polímero para uma composição de tinta que é configurada, em algumas abordagens, para proporcionar adesão aumentada, resistência a blocagem e cobertura com menos pigmento quando utilizada numa composição de tinta. A composição ou complexo de dióxido de titânio-polímero inclui um copolímero de acrílico, estireno acrílico ou vinil acrílico ou suas misturas com, como unidades polimerizáveis, pelo menos um tensoativo de fosfato polimerizável e pelo menos um monômero hidrofóbico linear ou ramificado. A composição ou complexo também possui uma partícula de dióxido de titânio associada ao copolímero de acrílico, estireno acrílico ou vinil acrílico, formando a composição ou complexo de dióxido de titânio- polímero. O polímero é configurado para fornecer as propriedades melhoradas, mesmo quando se utilizam menos dióxido de titânio, outro pigmento ou outras partículas inorgânicas na tinta, enquanto proporciona ao mesmo tempo um polímero estável.
[0012] O complexo dióxido de titânio-polímero mencionado acima pode ser combinável com uma ou mais outras abordagens, individualmente ou em combinação, como se observa abaixo. Por exemplo, o copolímero pode incluir monômeros de ureído, monômeros de amino, monômeros ou tensoativos de sulfonato, monômeros de acetoacetato, monômeros de epóxi, monômeros de carbonila, monômeros de amida, monômeros de silano, monômeros ou tensoativos de fosfato, monômeros ou tensoativos de carboxila e suas combinações; o pelo menos um tensoativo de fosfato polimerizável pode incluir acrilato de fosfato propoxilado ou etoxilado ou metacrilato de fosfato propoxilado ou etoxilado e suas misturas; o pelo menos um monômero hidrofóbico linear ou ramificado pode incluir acrilato ou metacrilato de butila, acrilato ou metacrilato de isobutila, acrilato ou metacrilato de butila terciária, acrilato ou metacrilato de etil hexila, acrilato ou metacrilato de laurila, acrilato ou metacrilato de octila, acrilato ou metacrilato de iso-octila, maleato de dibutila, maleato de dioctila, ésteres vinílicos ramificados, combinações dos mesmos e monômeros similares; os monômeros hidrofóbicos lineares ou ramificados podem incluir um éster vinílico com uma cadeia de carbono linear ou ramificada C4 a C30; pelo menos uma porção dos tensoativos de fosfato polimerizáveis pode ser polimerizada adjacente aos monômeros hidrofóbicos lineares ou ramificados; o polímero pode ainda incluir unidades polimerizáveis adicionais selecionadas no grupo que consiste de acetato de vinila, acrilato de alquila, metacrilato de alquila, acrílico, estireno acrílico, alil imidazolidinona, acetoacetato de alila, alil epóxi, alil glicidil éter, alil hidroxipropil sulfonato de sódio e suas combinações; o copolímero pode ainda incluir cerca de 0,1 a cerca de 5 por cento em peso dos tensoativos fosfato polimerizáveis e cerca de 1 a cerca de 30 por cento em peso dos monómeros hidrofóbicos lineares ou ramificados; o copolímero pode ainda compreender cerca de 60 a cerca de 90 por cento em peso de acetato de vinila e cerca de 10 a cerca de 30 por cento de acrilato de alquila ou metacrilato de alquila; o copolímero pode ainda incluir uma relação de fosfato para monômero hidrofóbico em termos de uma proporção em peso dos tensoativos de fosfato polimerizáveis (em uma base ativa) para os monômeros hidrofóbicos lineares ou ramificados de cerca de 1: 5 a cerca de 1:20; e/ou os tensoativos de fosfato polimerizáveis podem ter um peso molecular médio ponderal de cerca de 100 a cerca de 1500, em outras abordagens, de cerca de 100 a cerca de 1000 e ainda em outras abordagens, de cerca de 100 a cerca de 500. Misturas de materiais como amino, epóxi silanos, e aceto acetatos também são possíveis.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0013] Copolímeros e composições de tintas látex usando esses copolímeros que são estáveis ao envelhecimento térmico e proporcionam boa aderência, resistência a blocagem e cobertura (quando usados em uma tinta látex) enquanto se utilizam quantidades mais baixas de dióxido de titânio e outros pigmentos são aqui descritos. Em um aspecto, as composições estáveis ao envelhecimento térmico incluem um copolímero acrílico, estireno acrílico, vinil-acrílico ou suas misturas incluindo, como unidades polimerizáveis adicionais, pelo menos um tensoativo fosfato polimerizável e pelo menos um monômero hidrofóbico linear ou ramificado que são ambos polimerizados espinha dorsal de copolímero de acrílico, estireno acrílico, vinil acrílico. O copolímero pode incluir dióxido de titânio ou uma partícula inorgânica ou partícula de pigmento associada ou combinada com o copolímero acrílico, estireno acrílico ou vinil acrílico, formando assim um complexo ou composição de dióxido de titânio ou pigmento-polímero. Estes copolímeros e composições ou complexos de polímero-pigmento proporcionam, surpreendentemente, maior vida de prateleira e/ou estabilidade ao envelhecimento térmico em relação aos polímeros e pigmentos anteriores, proporcionando boa aderência, resistência à blocagem e cobertura ao mesmo tempo quando usados em uma tinta látex. Além disso, as composições de tinta látex aqui descritas atingem esse desempenho de preferência sem necessidade de um segundo (ou mais) polímero(s) ou copolímero(s) de látex adiciona(l)(is) para conseguir estabilidade. Isto é, em algumas abordagens, os copolímeros da presente divulgação são o único polímero de látex na composição e funcionam tanto como ligante como para formar as composições ou complexos de polímero-pigmento para conseguir as surpreendentes composições de tinta látex.
[0014] Certa terminologia é usada aqui apenas por conveniência e não deve ser tomada como uma limitação na presente invenção. A linguagem relativa usada aqui é melhor entendida com referência aos desenhos (se houver), nos quais numerais iguais são usados para identificar itens iguais ou semelhantes. Além disso, nos desenhos, certas características podem ser mostradas de uma forma um tanto esquemática.
[0015] Deve-se também notar que a frase "pelo menos um", se aqui utilizada, seguida por vários membros aqui significa um dos membros, ou uma combinação de mais do que um dos membros. Por exemplo, a frase "pelo menos uma de uma primeira ferramenta e uma segunda ferramenta" significa no presente pedido: a primeira ferramenta, a segunda ferramenta ou a primeira ferramenta e a segunda ferramenta. Da mesma forma, "pelo menos uma de uma primeira ferramenta, uma segunda ferramenta e uma terceira ferramenta" significa no presente pedido: a primeira ferramenta, a segunda ferramenta, a terceira ferramenta, a primeira ferramenta e a segunda ferramenta, a primeira ferramenta e a terceira ferramenta, a segunda ferramenta e a terceira ferramenta, ou a primeira ferramenta e a segunda ferramenta e a terceira ferramenta.
Glossário de Termos
[0016] "Opacidade" ou cobertura (em algumas abordagens), neste contexto, refere-se geralmente à capacidade de um filme de dispersar a luz com base na espessura do filme. A Opacidade é frequentemente expressa como S/mil e pode estar na forma de coeficientes de dispersão Kubelka-Munk, determinado usando uma modificação da norma ASTM D 2805-70 como descrito em JE Mchutt e HL Ramsay em American Paint and Coatings Journal, abril de 1988. p. 46 pelo método de redução de peso do revestimento, que é aqui incorporado por referência.
[0017] "Polímero Opaco", neste contexto, refere-se, de maneira geral, a uma rede polimérica que envolve ou envolve substancialmente um volume definido. Em algumas modalidades, um Polímero Opaco inclui poliestireno. Polímeros opacos estão comercialmente disponíveis em fornecedores comerciais. Polímeros Opacos comercialmente disponíveis exemplificativos são Ropaque Ultra EF ou Ropaque OP-96 EF (ambos disponíveis na Dow Chemical Company, Midland, MI). Em certas modalidades, o volume definido de um Polímero Opaco inclui o ar formando um vazio que dispersa a luz. Para modalidades incluindo um líquido dentro do volume definido, o líquido é eventualmente substituído por ar, criando um vazio que dispersa a luz. Polímeros opacos podem ser usados como substitutos parciais do TiO2 em tintas ou outros revestimentos para aumentar a cobertura e a brancura em tintas e revestimentos.
[0018] "Concentração Volumétrica de Pigmentos" ou "PVC" (Pigment Volume Concentration), neste contexto, refere-se a um número que representa o volume de pigmento em comparação com o volume de todos os sólidos. No campo de tintas e revestimentos, o PVC é uma medida útil porque o Ligante atua como o material para unir todo o pigmento e outras matérias-primas na tinta e o valor de PVC garante que haja ligante suficiente para permitir que a tinta adira adequadamente a qualquer coisa sobre a qual foi aplicada além de conter todos os outros componentes da tinta. Se uma tinta não tiver nenhum pigmento, geralmente será muito brilhante e terá um PVC de zero. Um exemplo são tintas brilhantes transparentes. Tintas opacas têm uma carga de pigmento muito alta e têm altos PVCs (usualmente na faixa de cerca de 35% até cerca de 80%). Outra faixa exemplificativa não limitativa de PVC em que o pigmento pode ser carregado é de cerca de 60% a cerca de 75%. Tintas base ou de primeira camada (Primers ou undercoats) variam de 30% a cerca de 50% de PVC como as tintas semibrilhantes, acetinadas e de baixo brilho.
[0019] "Yblack" neste contexto representa o valor de refletância de um revestimento e mede a capacidade de um revestimento cobrir um fundo preto. A medição de Yblack pode ser feita como parte da medição da razão de contraste (contrast ratio).
[0020] "Ywhite" neste contexto representa o valor de refletância de um revestimento e mede a capacidade de um revestimento de refletir a luz contra um fundo branco. A medição de Ywhite pode ser feita como parte da medição da razão de contraste.
[0021] "Razão de Contraste", neste contexto, é calculada como Yblack / Ywhite e é a razão entre a refletância de um filme sobre um substrato preto e a de um filme idêntico sobre um substrato branco. ASTM D2805-11 fornece a medição da razão de contraste.
[0022] "Ligante", neste contexto, refere-se a moléculas de cadeia longa de polímeros ou resinas que são materiais formadores de filme. Ligantes são geralmente responsáveis pela colagem ou ligação de materiais de revestimento entre si e ao substrato. Polímeros de látex são um exemplo não limitativo de um Ligante que pode ser disperso em água usando um dispersante; a formação de filme (ou outra formação de rede) ocorre pela união (ou coalescência) destas partículas sólidas à medida que a água evapora ou é retirada. Ligantes exemplares que podem ser utilizados na presente divulgação incluem, mas não se limitam a acetatos de polivinila, vinil-acrílicos, estireno-butadieno, estireno-acrílicos, polímeros e copolímeros de etileno-vinila, aqui discutidos. Em algumas abordagens, esses copolímeros funcionam como um ligante de tinta e nenhum ligante adicional é utilizado.
[0023] "Brilho (Sheen)" neste contexto pode também, algumas vezes ser referido como brilho ("gloss"). Acredita-se que, como a maioria dos extensores tem um índice de refração da luz que está próximo do índice de refração dos ligantes da maioria dos revestimentos, abaixo do CPVC, um extensor / filme látex será amplamente transparente à luz visível. Em um revestimento, um acabamento brilhante indica que a superfície que tem um revestimento aplicado (isto é, "acabado") é brilhante ou semelhante a vidro. O brilho de uma superfície é descrito como o reflexo da luz da superfície que é independente da cor. ASTM D523 pode ser usado para medir brilho. O ângulo prescrito no qual a luz é refletida da superfície pode variar, mas para os propósitos desta divulgação 85 Sheen, é medida a 85° em relação à superfície que reflete a luz. ASTM D523 também pode ser usado para descrever 60 Gloss, que é medido a 60° em relação à superfície refletindo a luz. Um perito na técnica é capaz de determinar níveis relativos de brilho (gloss) (baixo versus alto) no contexto de cada revestimento.
[0024] "Tinta", neste contexto, refere-se a qualquer mistura compreendendo diferentes tipos de matérias-primas, cada uma com a sua função própria, que deve ser equilibrada para alcançar as propriedades desejadas no produto final ou revestimento tipo filme. As duas principais funções da tinta são decoração e proteção. Uma tinta pode conter um solvente (que pode incluir um componente volátil derivado de um destilado de petróleo para uma tinta à base de solvente, ou um VOC ou baixo VOC, ou água para uma tinta à base de água), um ligante, um pigmento, cargas (como um extensor ou vários extensores de tamanhos diferentes) e um aditivo, que pode conferir funcionalidade diferente à tinta ou ao revestimento final. Modalidades podem incluir um aglomerado de pigmentos como um componente da mesma, opcionalmente em combinação com pelo menos um dos solventes, ligante, pigmento, carga e aditivo.
[0025] "Revestimentos" neste contexto referem-se a composições como tinta (paint), corantes (stains), lacas, etc.
[0026] "Aditivos", neste contexto, referem-se a uma categoria geral de componentes ou outras matérias-primas que podem ser adicionadas aos revestimentos i para promover várias propriedades. Exemplos incluem, mas não estão limitados a agentes tensoativos, desespumantes, biocidas, agentes antimofo (mildewcides), algicidas, espessantes, agentes antissedimentação, tampões de pH, inibidores de corrosão, secantes e/ou agentes antidescascamento.
[0027] "Esfregabilidade" ou "Esfregar", neste contexto, refere-se geralmente à capacidade do revestimento para resistir à erosão causada por esfregamento.
[0028] "Lavabilidade", neste contexto, refere-se à capacidade de um revestimento exibir resistência a manchas e propriedades de remoção de manchas.
[0029] "Absorver" ou "adsorção", neste contexto, refere-se a um pigmento ou partícula inorgânica que se associou ou entrou em contato com os copolímeros ou tem uma afinidade com os copolímeros aqui descritos, como os grupos fosfato dos tensoativos polimerizáveis aqui descritos. Esta afinidade ou adsorção pode ser através da fisiossorção, quimiossorção, atração eletrostática ou por outros meios.
[0030] "Impedimento" ou "Impedimento estérico", neste contexto, refere-se a um grupo polimérico que estericamente abaixa, controla e regula a capacidade de um monômero polimérico ou tensoativo polimérico de adsorver ou se associar com um pigmento ou partícula inorgânica. Um grupo de impedimento estérico tende a ser uma cadeia ou grupo lateral volumoso que se estende a partir da espinha dorsal polimérica dos copolímeros aqui descritos. O grupo de impedimento estérico pode cobrir qualquer monômero ou tensoativo adsorvente ou associativo do copolímero ou bloquear o acesso do pigmento ou partícula inorgânica ao monômero ou tensoativo adsorvente ou associativo do copolímero. Como discutido adicionalmente neste documento, o grupo de impedimento estérico pode ser selecionado a partir de quaisquer monômeros hidrofóbicos lineares ou ramificados, polimerizados na espinha dorsal do polímero, com comprimentos de cadeia do grupo lateral de impedimento estérico de C4 a C30.
[0031] "Estabilidade ao envelhecimento térmico", neste contexto, refere-se a uma composição de tinta que apresenta um aumento de viscosidade inferior a 5 a 10 unidades KU após cerca de 4 semanas de envelhecimento a cerca de 60°C (140°F) e, de preferência, permanece não gelificada. A viscosidade é medida em unidades KU ou Krebs, de acordo com a norma ASTM D562.
[0032] "Poder de tingimento" ("Tint Strength"), neste contexto, refere-se à capacidade de um pigmento de alterar a tonalidade de outro pigmento e pode ser medido comparando-se o valor do poder de tingimento de uma amostra com o de um padrão usando um espectrofotômetro para determinar o aumento ou a diminuição percentual de uma amostra de tinta em comparação com o padrão. Se o poder de tingimento for positivo, a amostra terá melhor cobertura do que o padrão. Se o poder de tingimento for negativo, a amostra terá menor capacidade de cobertura que o padrão.
[0033] "Adesão" ou "Adesão úmida", neste contexto, refere-se a uma propriedade de tinta seca e a capacidade de um revestimento aderir a um substrato em condições úmidas. O método padrão para adesão úmida de tintas látex é a um substrato de esmalte alquídico brilhante. O método de teste usado aqui para adesão é o ASTM D6900- 10.
[0034] "Blocagem" ou "Resistência à blocagem", neste contexto, refere-se à capacidade da tinta de resistir à adesão a si mesma ou a outra superfície recém-revestida e é medida por ASTM-D 4946-89 com resultados sendo <6 após 1, 3, e 7 dias.
[0035] "Brilho", neste contexto, refere-se à intensidade do brilho medida a 60 graus e é determinada de acordo com ASTM D323.
Espinha Dorsal do Copolímero
[0036] De acordo com um aspecto, é fornecida uma composição ou complexo pigmento-polímero para uma composição de tinta látex, que é configurada, em algumas abordagens, para proporcionar adesão, resistência a blocagem e cobertura melhoradas em uma composição de tinta estável com níveis reduzidos de pigmento ou partículas inorgânicas. Os polímeros e as composições de tinta exibem boa estabilidade com pouco aumento da viscosidade no processo de envelhecimento térmico. A composição ou complexo de pigmento- polímero inclui um copolímero acrílico, estireno acrílico ou vinil acrílico e/ou misturas dos mesmos com, como unidades polimerizáveis, pelo menos um tensoativo fosfato polimerizável e pelo menos um monômero hidrofóbico linear ou ramificado que é polimerizado na espinha dorsal de polímero acrílico, estireno acrílico ou vinil acrílico. A composição ou complexo também inclui um pigmento ou partícula inorgânica associada ao copolímero acrílico, estireno acrílico ou vinil acrílico, formando a composição ou complexo de pigmento-polímero. O polímero é configurado para fornecer as propriedades melhoradas em uma tinta látex estável ao envelhecimento térmico mesmo quando se utiliza menos pigmento ou partículas inorgânicas na tinta.
[0037] Mais especificamente, o copolímero é, de preferência, um polímero ou copolímero acrílico, estireno acrílico ou vinil acrílico e/ou misturas dos mesmos incluindo monômeros etilenicamente insaturados com pelo menos porções de ácido carboxílico, acrilato de alquila, metacrilato de alquila, ou acetato. O copolímero pode incluir como unidades polimerizáveis em uma espinha dorsal polimérica monômeros de vinila e monômeros acrílicos, como pelo menos acetato de vinila, acrilato de alquila, metacrilato de alquila, acrílico, estireno acrílico, e combinações dos mesmos. Grupos alquila dos monômeros podem ter comprimentos de cadeia de C1 a C4 e, em algumas abordagens, são grupos laterais etila, propila, isopropila, butila e similares.
[0038] Monômeros de vinila preferidos são selecionados no grupo que consiste em ésteres de vinila, hidrocarbonetos vinil aromáticos, hidrocarbonetos vinil alifáticos, éteres alquílicos de vinila e misturas dos mesmos. Exemplos de ésteres de vinila que podem ser usados incluem acetato de vinila, propionato de vinila, laurato de vinila, pivalato de vinila, nonanoato de vinila, decanoato de vinila, neodecanoato de vinila, butiratos de vinila, benzoatos de vinila e acetatos de isopropil vinila. Exemplos de hidrocarbonetos vinil aromáticos que podem ser usados incluem estireno, metil-estirenos e outros alquil-estirenos inferiores, cloroestireno, viniltolueno, vinil naftaleno e divinilbenzeno. Exemplos de hidrocarbonetos alifáticos de vinila que podem ser usados incluem cloreto de vinila e cloreto de vinilideno, bem como alfa olefinas, tais como etileno, propileno, isobutileno, bem como dienos conjugados, como 1,3-butadieno, metil-2-butadieno, 1,3-piperileno, 2,3- dimetilbutadieno, isopreno, ciclo-hexeno, ciclopentadieno e diciclopentadieno. Exemplos de vinil alquil éteres que podem ser usados incluem metil vinil éter, isopropil vinil éter, n-butil vinil éter e isobutil vinil éter.
[0039] Monômeros acrílicos adequados para uso na presente invenção incluem quaisquer compostos com funcionalidade acrílica. Monômeros acrílicos preferidos são selecionados no grupo constituído por (met) acrilatos de alquila, ácidos acrílicos, assim como derivados aromáticos do ácido (met) acrílico, acrilamidas e acrilonitrila. Tipicamente, os monômeros de (met) acrilato de alquila (também aqui referidos como "ésteres de alquila de ácido (met)acrílico") terão uma porção éster de alquila contendo de 1 a 12, de preferência cerca de 1 a 5 átomos de carbono por molécula.
[0040] Monômeros acrílicos adequados incluem, por exemplo, (met) acrilato de metila, (met) acrilato de etila, (met) acrilato de butila, (met) acrilato de propila, (met) acrilato de 2-etil hexila, (met) acrilato de ciclo- hexila, met(acrilato) de decila, (met)acrilato de isodecila, (met)acrilato de benzila, (met)acrilato de isobornila, (met)acrilato de neopentila, metacrilato de 1-adamatila e diversos produtos de reação como butil, fenil e cresil glicidil éteres reagidos com ácido (met)acrílico, (met) acrilatos de hidroxilalquila, como (met)acrilatos de hidroxietila e hidroxipropila, (met)acrilatos de amino, bem como ácidos acrílicos, como ácido (met)acrílico, ácido etacrílico, ácido alfa-cloroacrílico, ácido alfa-cianoacrilico, ácido crotônico, ácido beta-acrilóxi propiônico e ácido beta estiril acrílico.
[0041] Em algumas abordagens, o copolímero inclui cerca de 60 a cerca de 90 por cento em peso de um monômero acetato de vinila, e em outras abordagens, cerca de 70 a cerca de 80 por cento em peso de um monômero acetato de vinila. O copolímero também pode incluir cerca de 10 a cerca de 30 por cento em peso de um monômero acrilato de alquila ou metacrilato de alquila, e em outras abordagens, cerca de 15 a cerca de 25 por cento em peso de um monômero acrilato de alquila ou metacrilato de alquila. O copolímero pode ainda incluir cerca de 0,05 a cerca de 1,0 por cento em peso de um monômero ácido acrílico, e em outras abordagens, cerca de 0,05 a cerca de 0,5 por cento em peso de um monômero ácido acrílico.
Tensoativo Fosfato Polimerizável
[0042] Os polímeros ou copolímeros da presente divulgação também incluem, como unidades polimerizáveis adicionais, pelo menos um agente tensoativo fosfato polimerizável polimerizado na espinha dorsal polimérica discutida acima. Por uma abordagem, o tensoativo fosfato polimerizável inclui unidades de acrilato de fosfato propoxilado ou etoxilado ou unidades de metacrilato de fosfato propoxilado ou etoxilado e suas misturas polimerizadas formando a espinha dorsal do polímero ou copolímero. Em algumas abordagens, a unidade de tensoativo fosfato polimerizada na espinha dorsal do copolímero tem um peso molecular médio de cerca de 100 a cerca de 1500, em outras abordagens, de cerca de 150 a cerca de 1200, em outras abordagens, de cerca de 200 a cerca de 1000, e em ainda outras abordagens, de cerca de 200 a cerca de 700. Em algumas abordagens e embora não completamente compreendido, o tensoativo fosfato polimerizável pode formar uma composição ou complexo com partículas de pigmento ou partículas inorgânicas através de uma afinidade ou adsorção, via fisiossorção, quimiossorção, atração eletrostática ou por outros meios ao fosfato.
[0043] Em uma abordagem, o tensoativo fosfato polimerizável polimerizado no esqueleto do polímero inclui unidades poliméricas tendo a estrutura da fórmula 1 abaixo:
Figure img0001
[0044] onde R é hidrogênio ou um grupo metila, X é um grupo alquila linear ou ramificado, como um grupo etila ou propila, e n é um número inteiro selecionado para prover o intervalo de peso molecular discutido acima.
[0045] Em algumas abordagens, os copolímeros da presente invenção incluem cerca de 0,1 a cerca de 5 por cento em peso das unidades de tensoativo fosfato polimerizáveis polimerizadas na espinha dorsal do polímero, e em outras abordagens, cerca de 0,5 a cerca de 3 por cento em peso do tensoativo fosfato.
Monômero hidrofóbico linear ou ramificado
[0046] O copolímero da presente divulgação também inclui, como um monômero polimerizável adicional, pelo menos um monômero hidrofóbico linear ou ramificado que também é polimerizado na espinha dorsal do copolímero. Em algumas abordagens, o monômero hidrofóbico linear ou ramificado inclui monômeros de éster vinílico de cadeia lateral longa como acrilato ou metacrilato de isobutila, acrilato ou metacrilato de butila terciária, acrilato ou metacrilato de etil hexila, acrilato ou metacrilato de laurila, acrilato ou metacrilato de octila, acrilato ou metacrilato de iso-octila, maleato de dibutila, maleato de dioctila, cadeias laterais de ésteres de vinila ramificados e suas combinações. Em outras abordagens, os monômeros hidrofóbicos lineares ou ramificados incluem um éster vinílico com uma cadeia lateral de carbono C4 a C30 linear ou ramificada e, em ainda outras abordagens, um éster vinílico com uma cadeia de carbono C6 a C20 ramificada e preferivelmente saturada, como discutido mais abaixo.
[0047] Embora não pretendendo ser limitado por teoria, o monômero ramificado de cadeia longa tende a fornecer impedimento estérico à adsorção ou afinidade entre o pigmento ou partículas inorgânicas e o tensoativo fosfato, o que em algumas abordagens, auxilia na estabilidade ao envelhecimento térmico dos copolímeros da invenção quando usados em uma composição de tinta látex. Por exemplo, o grupo polimérico de cadeia longa do monômero de éster vinílico tende a controlar, regular ou limitar estericamente, a capacidade de um tensoativo fosfato de adsorver, associar ou formar uma afinidade com um pigmento ou partícula inorgânica, o que ajuda na estabilidade ao calor dos polímeros aqui referidos. O grupo de impedimento estérico tende a ser uma cadeia ou grupo lateral volumoso que se estende a partir da espinha dorsal polimérica dos copolímeros aqui descritos. Em algumas abordagens, o monômero e/ou a grande cadeia lateral volumosa podem ser não polares ou incluir grupos hidrocarboneto não polares. O grupo de impedimento estérico pode cobrir pelo menos uma porção de qualquer tensoativo de adsorção ou associação do copolímero ou bloquear pelo menos uma porção do acesso do pigmento ou partícula inorgânica ao tensoativo de adsorção ou associação do copolímero. Como discutido adicionalmente neste documento, o grupo de impedimento estérico pode ser selecionado a partir de quaisquer monômeros hidrofóbicos ou não polares lineares ou ramificados com comprimento de cadeias de carbono, lineares ou ramificadas de C4 a C30, em outras abordagens, de C6 a C20 e ainda em outras abordagens de C9 a C12.
[0048] Em algumas abordagens, a cadeia de carbono ramificada que se estende da ligação éster do monômero hidrofóbico pode ser não polar e pode incluir pelo menos 3 a 4 cadeias laterais alquílicas separadas, que se estendem de uma porção C1 a C4 alquila central de um éster vinílico. Em algumas abordagens, cada uma das 3 a 4 cadeias laterais alquílicas separadas pode ser um hidrocarboneto linear ou ramificado C1 a C4. Em ainda outras abordagens, o monômero hidrofóbico pode ter uma temperatura de transição vítrea negativa (Tg). Para este fim e em algumas abordagens, o monômero hidrofóbico linear ou ramificado pode ter pelo menos uma porção do mesmo polimerizada adjacente a, ou pelo menos em uma posição próxima ao monômero, para proporcionar o impedimento estérico à adsorção, afinidade ou contato do pigmento ou polímero inorgânico com o tensoativo fosfato para ajudar a proporcionar a estabilidade e outras características da tinta aqui descritas.
[0049] Em algumas abordagens, o copolímero pode incluir cerca de 5 a cerca de 30 por cento em peso do monômero hidrofóbico linear ou ramificado, e em outras abordagens, cerca de 10 a cerca de 20 por cento em peso do monômero hidrofóbico linear ou ramificado. Um exemplo de um monômero hidrofóbico ramificado adequado pode ser neodecanoato de vinila e neo nonato de vinila.
[0050] Em algumas abordagens, para ajudar a alcançar a estabilidade das composições de tinta incluindo o copolímero e pigmentos ou partículas inorgânicas aqui descritas, pode ser útil uma relação selecionada tensoativo-monômero hidrofóbico no copolímero. Por exemplo, um excesso de tensoativo fosfato em relação ao monômero hidrofóbico tende a resultar na instabilidade das composições de polímero e tinta da presente invenção (isto é, aumento excessivo de viscosidade ou gelificação no envelhecimento térmico) e, por outro lado, muito pouco tensoativo resulta em cobertura e razões de contraste deficientes das composições de tinta. Por uma abordagem, uma relação fosfato-para monômero hidrofóbico em termos de uma razão em peso do tensoativo fosfato polimerizável (em uma base ativa) para os monômeros hidrofóbicos lineares ou ramificados no copolímero para alcançar a estabilidade no envelhecimento térmico, boa adesão e cobertura ao mesmo tempo pode ser de cerca de 1:5 a cerca de 1:20, e em outras abordagens cerca de 1:5 a cerca de 1:15, e ainda em outras abordagens, de cerca de 1:8 a cerca de 1:10.
Outros Monômeros
[0051] O copolímero da presente divulgação pode incluir outros monómeros polimerizados na espinha dorsal do polímero, conforme necessário para uma aplicação particular. Por exemplo, o copolímero pode ainda incluir monômeros de ureído, monômeros de amino, monômeros ou tensoativos de sulfonato, monômeros de silano, monômeros ou tensoativos de fosfato, monômeros ou tensoativos de carboxila e combinações dos mesmos. Em algumas abordagens, o copolímero pode ainda incluir monómeros de vinila, como alil- imidazolidinona, acetoacetatos de alila, epóxidos de alila, epóxi acrilatos, monômeros de carbonila, outros sulfonatos, outros fosfonatos, vinil fosfonato, sulfonato de alil hidroxipropil sódio, sulfonato de alilóxi hidroxipropil sódio e combinações dos mesmos, conforme necessário para uma aplicação específica.
[0052] Em algumas abordagens, por exemplo, os outros monômeros podem estar presentes no copolímero em quantidades de até cerca de 10 por cento em peso, e em outras abordagens, de cerca de 0,1 a cerca de 5 por cento em peso, em outras abordagens, de cerca de 0,5 a cerca de 2 por cento em peso, mas as quantidades podem variar dependendo da aplicação particular. Em outras abordagens, os outros monômeros ou monômeros adicionais podem ser incluídos na espinha dorsal do polímero em quantidades inferiores a cerca de 1 por cento em peso.
[0053] Em algumas abordagens, o copolímero pode incluir até cerca de 1 por cento em peso de monômero alil imidazolidinona para auxiliar na adesão úmida da composição de tinta e até cerca de 1 por cento em peso de monômero sulfonato de alil hidroxipropil sódio para estabilidade, para proporcionar estabilidade mecânica e térmica ao polímero e à composição de tinta. Em algumas abordagens não são necessários monômeros de imidazolidona, sulfonato e/ ou amida.
Pigmento ou Partícula Inorgânica
[0054] As composições de copolímero e tintas de látex da presente divulgação também incluem um pigmento ou partícula inorgânica. Partículas de pigmentos ou partículas inorgânicas adequadas usadas nas composições ou complexos poliméricos ou na composição de tinta de base aquosa da presente descrição podem ser dióxido de titânio (TiO2), óxido de zinco (ZnO2), carbonato de cálcio (CaCO3), talco, materiais argilosos, óxido de alumínio, dióxido de silício, óxido de magnésio, sulfato de zinco, óxido de sódio, óxido de potássio, combinações dos mesmos, ou outro pigmento ou partículas inorgânicas conhecidas adequadas para tintas e outros revestimentos. Em algumas abordagens, o pigmento ou partícula inorgânica é dióxido de titânio, que pode compreender dióxido de titânio anatase ou dióxido de titânio rutilo, ou uma mistura dos dois. Em outras abordagens, o pigmento ou partícula inorgânica compreende dióxido de titânio rutilo, com exclusão do dióxido de titânio anatase. Em algumas abordagens, o dióxido de titânio rutilo é tratado superficialmente com um óxido inorgânico, como sílica (SiO2). Geralmente, o dióxido de titânio tem um tamanho de partícula de cerca de 0,2 a cerca de 0,3 mícrons de diâmetro e é fornecido na forma de pó, ou em uma suspensão aquosa. Um exemplo de um dióxido de titânio que é adequado para uso na presente invenção é o Ti-Pure® R-706, que é comercialmente disponível na E.I. du Pont de Nemours and Company. O dióxido de titânio Ti-Pure® R-706 é um dióxido de titânio rutilo que é tratado superficialmente com sílica.
[0055] Adicionalmente, os copolímeros da invenção proporcionam características desejadas na tinta de látex com cargas reduzidas de pigmento ou partículas inorgânicas devido, em parte e não desejando ser limitado pela teoria, à capacidade única dos copolímeros de manter o espaçamento e uniformidade do pigmento ou partículas inorgânicas ao longo de uma faixa ampla de PVC e sem absorver em excesso a partícula de pigmento a ponto de as tintas se tornarem instáveis com o envelhecimento. Por exemplo, as composições de tinta látex podem ter um fator de carga de pigmento ou de partículas em termos de uma razão em peso de partícula inorgânica ou pigmento para os copolímeros da presente invenção (razão pigmento : látex) superior a cerca de 1:2 e em algumas abordagens cerca de 1,2 a cerca de 1,3. Em outras abordagens, a relação pode ser superior a 1: 2,1, preferivelmente para composições de tinta com valores de brilho abaixo de cerca de 25 e ainda apresentarem características semelhantes ou melhores do que tintas estáveis com maiores cargas de pigmento. Em outras abordagens, como para composições de tinta com maiores valores de brilho (superiores a cerca de 25), as composições de tinta látex da invenção podem ter uma razão pigmento : látex superior a 1: 2,2 e em outras abordagens uma razão pigmento : látex de cerca de 1: 2,2 a 1:3. Portanto, as composições de tinta látex da invenção têm uma carga maior de polímero em relação aos pigmentos ou partículas inorgânicas do que as tintas de látex anteriores e ainda alcançam estabilidade no envelhecimento térmico.
Preparação de Composições de Polímeros e Composições de Tintas Látex
[0056] A presente divulgação também inclui métodos para fabricação dos copolímeros e composições de tinta. Os copolímeros podem ser sintetizados através de técnicas de polimerização em emulsão e a composição de tinta pode ser preparada usando métodos de mistura padrão para a fabricação de tintas e revestimentos.
[0057] Preferivelmente, os copolímeros da presente divulgação podem ser formados por polimerização em emulsão por radicais livres usando técnicas conhecidas dos especialistas. Por uma abordagem, um reator é primeiro carregado com um meio aquoso, quaisquer estabilizantes e tensoativos. Separadamente, uma mistura pré-emulsão de monômeros é preparada dispersando as várias unidades e monômeros polimerizáveis discutidos acima em um meio aquoso juntamente com estabilizantes, tensoativos, desespumantes e similares. Uma pequena quantidade da pré-emulsão de monômeros pode ser removida para semeadura. Em seguida, uma solução oxidante redox pode ser preparada dissolvendo persulfato de sódio e álcool t-butílico em água. Uma pequena quantidade do oxidante redox também pode ser removida para semeadura. Uma solução redutora pode ser preparada dissolvendo meta bissulfito de sódio e um derivado de ácido sulfúrico (Bruggolite FF6) em água. Uma pequena quantidade da solução redutora também pode ser removida para semeadura.
[0058] Em seguida, uma solução oxidante de detecção (chase oxidizer solution) e uma solução redutora de detecção (chase reducer solution) podem ser preparadas. A solução oxidante de detecção é preparada com hidroperóxido de t-butila em água, e a solução redutora de detecção é preparada combinando meta bissulfito de sódio com um derivado de ácido sulfúrico (Bruggolite FF6) em água.
[0059] Após um período de manutenção da reação, o reator pode ser resfriado até cerca de 60°C ou abaixo, quando as soluções oxidante de detecção e redutora de detecção são alimentadas ao reator durante um período de cerca de 30 a 60 minutos. O reator é novamente mantido em espera por aproximadamente 15 a 60 minutos. O reator é, então, resfriado adicionalmente e quaisquer ingredientes pós-adição, tais como conservantes, desespumantes, ajustadores de pH e semelhantes, podem ser adicionados. O polímero resultante pode ser filtrado, se necessário.
[0060] A composição de revestimento à base de água da presente invenção, usando os copolímeros aqui descritos, pode ser produzida usando técnicas convencionais de formação de tinta à base de látex, conhecidas dos especialistas na técnica de fabricação de tintas. Além do copolímero ou látex ligante descrito acima (que pode ser o único látex ligante nas tintas), um látex dispersante opcional, um extensor opcional e um espessante opcional, a composição de revestimento à base de água pode conter aditivos convencionais, como auxiliares de coalescência, biocidas, agentes antiespumantes, aditivos de congelamento/ descongelamento, modificadores de reologia, tensoativos, conservantes e similares e suas combinações. Deve também ser apreciado que, além do pigmento e do extensor, podem ser usadas pequenas quantidades de outros pigmentos ou corantes para proporcionar a coloração desejada ou para conferir outros efeitos ópticos.
EXPERIMENTAL
[0061] Os exemplos a seguir demonstram a preparação de copolímeros e composições de tinta, como as descritas acima. Os exemplos pretendem ser representativos dos polímeros que podem ser feitos e não pretendem limitar o escopo da presente divulgação aos exemplos ilustrativos específicos divulgados abaixo. Todas as percentagens, razões e quantidades nesta divulgação são em peso, salvo indicação em contrário.
EXEMPLO 1
[0062] Este Exemplo prepara o Polímero A (tensoativo fosfato a 1,5%, monômero hidrofóbico éster vinílico ramificado a 15%) e formulado em uma tinta que permanece estável ao envelhecer por calor a 60°C (140°F) durante quatro semanas. O polímero A tinha uma relação de fosfato para monômero hidrofóbico de 1:10.
[0063] O polímero A é preparado como se segue: Preparar a pré- emulsão de monômero misturando 638,50 gramas de água, 0,8 gramas de bicarbonato de sódio, 39,61 gramas (60% de princípio ativo) de tensoativo aniônico, 47,54 gramas (50% de princípio ativo) de tensoativo não iônico, 53,41 gramas de tensoativo fosfato (55,6% de ativo, monômero Sipomer, Solvay SA), 205,99 gramas de acrilato de butila, 1465,67 gramas de acetato de vinila, 1,99 gramas de ácido acrílico, 9,9 gramas de alil imidazolidinona, 24,5 gramas de sulfonato de alilóxi hidroxipropil sódio e 297 gramas de éster vinílico ramificado (neodecanoato de vinila, monômero VeoVa, Momentive Specialty Chemicals, Inc.).
[0064] Carregar o reator equipado com um agitador de pá, um termopar, entrada de nitrogênio e condensador de refluxo com 877 gramas de água, 1 grama de bicarbonato de sódio, 39,61 gramas (60% de princípio ativo) de tensoativo aniônico. O conteúdo do frasco é aquecido a 70°C sob atmosfera de nitrogênio. Uma solução de 0,14 gramas de persulfato de sódio em 6 gramas de água foi adicionada ao reator. A pré-emulsão de monômero é alimentada ao reator ao longo de 240 minutos. Um par redox consistindo em solução de 5,9 gramas de persulfato de sódio em 75 gramas de água e 5,9 gramas de meta- bissulfito de sódio em 75 gramas de água foram alimentados separadamente ao reator ao longo de 245 minutos. A reação foi mantida a 70 ° C durante 30 minutos. A batelada foi então resfriada a 60 ° C e um par redox consistindo de 1,6 gramas de metabissulfito de sódio em 15 gramas de água e 2,26 gramas de hidroperóxido de t-butila em 15 gramas de água foram alimentados separadamente ao reator durante 60 minutos. A reação foi mantida a 60 ° C durante 30 minutos. A batelada foi resfriada à temperatura ambiente.
EXEMPLO 2
[0065] Este Exemplo prepara o Polímero B Comparativo (1,5% de fosfato, 0% de monômero hidrofóbico de éster vinílico ramificado) que quando formulado em uma tinta, gelificou em uma semana com envelhecimento a 60°C (140°F). O Polímero Comparativo B tinha uma relação de fosfato para monômero hidrofóbico de 0.
[0066] O polímero B é preparado da seguinte maneira: Preparar a pré-emulsão de monômero misturando 642,23 gramas de água, 0,8 gramas de bicarbonato de sódio, 33,14 gramas (60% de princípio ativo) de tensoativo aniônico, 47,71 gramas (50% de princípio ativo) de tensoativo não iônico, 53,61 gramas do tensoativo fosfato (55,6% de princípio ativo) do Exemplo 1, 423,47 gramas de acrilato de butila, 1552,72 gramas de acetato de vinila, 1,99 gramas de ácido acrílico, 9,9 gramas de alil imidazolidinona e 24,5 gramas de sulfonato de alilóxi hidroxipropil sódio.
[0067] Carregar o reator equipado com um agitador de pá, um termopar, entrada de nitrogênio e condensador de refluxo com 878,7 gramas de água, 1 grama de bicarbonato de sódio, 33,14 gramas (60% de princípio ativo) de tensoativo aniônico. O conteúdo do frasco é aquecido a 70°C sob atmosfera de nitrogênio. Uma solução de 0,14 gramas de persulfato de sódio em 6 gramas de água foi adicionada ao reator. A pré-emulsão de monômero é alimentada ao reator ao longo de 240 minutos. Um par redox consistindo em solução de 5,9 gramas de persulfato de sódio em 75 gramas de água e 5,9 gramas de metabissulfito de sódio em 75 gramas de água foram alimentados separadamente ao reator ao longo de 245 minutos. A reação foi mantida a 70 ° C durante 30 minutos. A batelada foi então esfriada a 60°C e um par redox consistindo de 1,6 gramas de metabissulfito de sódio em 15 gramas de água e 2,26 gramas de hidroperóxido de t-butila em 15 gramas de água foram alimentados separadamente ao reator durante 60 minutos. A reação foi mantida a 60 ° C durante 30 minutos. A batelada foi resfriada até temperatura ambiente (20 a 25°C).
EXEMPLO 3
[0068] Este Exemplo prepara o Polímero C (1,2% de fosfato, 10% de monômero hidrofóbico de éster vinílico ramificado) e formulado em uma tinta que permaneceu estável durante o envelhecimento a 60°C (140°F). O Polímero C tinha uma relação de fosfato para monômero hidrofóbico de 1:8,3.
[0069] O Polímero C é preparado da seguinte maneira: Preparar a pré-emulsão de monômero misturando 733,15 gramas de água, 0,8 gramas de bicarbonato de sódio, 48 gramas de tensoativo fosfato (55,6% de princípio ativo) do Exemplo 1, 37,6 gramas (60% de princípio ativo) de tensoativo aniônico, 45 gramas (50% de princípio ativo) de tensoativo não iônico, 369 gramas de acrilato de butila, 1644,6 gramas de acetato de vinila, 2,25 gramas de ácido acrílico, 15,8 gramas de alil- imidazolidinona, 22,5 gramas de sulfonato de alilóxi hidroxipropil sódio e 225 gramas de éster vinílico ramificado (neodecanoato de vinila) do Exemplo 1.
[0070] Carregar o reator equipado com um agitador de pá, um termopar, entrada de nitrogênio e condensador de refluxo com 937,4 gramas de água, 1,1 grama de bicarbonato de sódio, 15 gramas (60% de princípio ativo) de tensoativo aniônico, 45 gramas (50% de princípio ativo) de tensoativo não iônico. O conteúdo do frasco é aquecido a 70°C em atmosfera de nitrogênio. Uma solução de 0,14 gramas de persulfato de sódio em 6 gramas de água foi adicionada ao reator. A pré-emulsão de monômero é alimentada ao reator ao longo de 240 minutos. Um par redox consistindo em solução de 2,6 gramas de persulfato de sódio e 3,8 gramas de hidroperóxido de t-butila em 115 gramas de água e 5,27 gramas de metabissulfito de sódio em 115 gramas de água foram alimentados separadamente ao reator ao longo de 245 minutos. A reação foi mantida a 70°C durante 30 minutos. A batelada foi então resfriada a 60 ° C e um par redox consistindo de 1,8 gramas de metabissulfito de sódio em 18 gramas de água e 2,6 gramas de peróxido de t-butila em 18 gramas de água foram alimentados separadamente ao reator durante 60 minutos. A reação foi mantida a 60°C por 30 minutos. A batelada foi resfriada até temperatura ambiente.
EXEMPLO 4
[0071] Este Exemplo prepara o Polímero D Comparativo (1,2% fosfato, 0% monômero hidrofóbico éster vinílico ramificado). O Polímero D também tem uma relação de fosfato para monômero hidrofóbico de 0.
[0072] O Polímero D é preparado como se segue: Preparar a pré- emulsão de monômero misturando 644,79 gramas de água, 0,6 gramas de bicarbonato de sódio, 39,31 gramas de tensoativo fosfato (55,6% de princípio ativo) do Exemplo 1, 32,9 gramas (60% de princípio ativo) de tensoativo aniônico, 39,5 gramas (50% de princípio ativo) de tensoativo não iônico, 419,1 gramas de acrilato de butila, 1542,20 gramas de acetato de vinila, 1,97 gramas de ácido acrílico, 13,8 gramas de alil imidazolidinona e 19,77 gramas de sulfonato de alóxi hidroxipropil sódio.
[0073] Carregar o reator equipado com um agitador de pá, um termopar, entrada de nitrogênio e condensador de refluxo com 822,55 gramas de água, 1 grama de bicarbonato de sódio, 13 gramas (60% de princípio ativo) de tensoativo aniônico, 39,5 gramas (50% de princípio ativo) de tensoativo não iônico. O conteúdo do frasco é aquecido a 70°C em atmosfera de nitrogênio. Uma solução de 0,14 gramas de persulfato de sódio em 6 gramas de água foi adicionada ao reator. A pré-emulsão de monômero é alimentada ao reator ao longo de 240 minutos. Um par redox consistindo em solução de 2,37 gramas de persulfato de sódio e 2,82 gramas de hidroperóxido de t-butila em 115 gramas de água e 4,34 gramas de metabissulfito de sódio em 115 gramas de água foram alimentados separadamente ao reator ao longo de 245 minutos. A reação foi mantida a 70°C durante 30 minutos. A batelada foi então resfriada a 60°C e um par redox consistindo de 1,6 gramas de metabissulfito de sódio em 15 gramas de água e 2,26 gramas de peróxido de t-butila em 15 gramas de água foram alimentados separadamente ao reator durante 60 minutos. A reação foi mantida a 60°C por 30 minutos. A batelada foi resfriada até temperatura ambiente.
EXEMPLO 5
[0074] As composições de copolímero A, B, C e D dos Exemplos 1a4 foram combinadas com dióxido de titânio e formuladas em uma composição de tinta Egg shell usando técnicas convencionais de formação de tinta látex. Foram preparadas, também, composições de tinta comparativas utilizando polímeros de látex acrilato de vinila convencionais, que não incluíram tensoativo fosfato polimerizável ou monômero de éster vinílico hidrofóbico ramificado. As composições de tinta foram testadas quanto a adesão a úmido, blocagem, efletância-y, razão de contraste, poder de tingimento e aumento de viscosidade após envelhecimento térmico. As tabelas a seguir fornecem dados relevantes das comparações. Tabela 1: Composições de Tinta Eggshell
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Tabela 2: Propriedades da " rinta Egg shell
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Tabela 3: Viscosidade da Tinta Látex Egg shell
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EXEMPLO 6:
[0075] A composição copolimérica C do Exemplo 3 foi também formulada em uma composição de tinta semibrilhante e comparada a uma tinta formulada com o látex vinil acrílico convencional do Exemplo 5 e um látex comercialmente disponível (Evoque 1180). O vinil acrílico convencional não incluiu um tensoativo fosfato polimerizável ou um monômero hidrofóbico de éster vinílico ramificado. As tabelas a seguir fornecem dados relevantes das comparações. Tabela 4: Composições de Tintas Semibrilhantes
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Tabela 5: Propriedades de Tintas Semibrilhantes
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Tabela 6: Viscosidade de Tintas Látex Semibrilhantes
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[0076] A menos que especificado de outro modo, todas as medições descritas aqui são feitas a 23 ± 1°C e 50% de umidade relativa. Todas as publicações, pedidos de patente e patentes emitidas aqui mencionadas são aqui incorporadas em sua totalidade por referência. A citação de qualquer referência não é uma admissão em relação a qualquer determinação quanto à sua disponibilidade como técnica anterior para a invenção reivindicada.
[0077] As dimensões e valores aqui divulgados não devem ser entendidos como estando estritamente limitados aos valores numéricos exatos citados. Em vez disso, a menos que seja especificado de outra forma, essa dimensão pretende significar tanto o valor citado como um intervalo funcionalmente equivalente em torno desse valor. Todas as faixas indicadas pretendem significar qualquer ponto de medição (endpoint) dentro desse intervalo. Por exemplo, uma dimensão divulgada como "40 mm" deve significar "cerca de 40 mm".
[0078] Modalidades ilustrativas foram descritas acima. Será evidente para os especialistas na técnica que os dispositivos e métodos acima podem incorporar alterações e modificações sem sair do escopo geral desta divulgação. Pretende-se incluir todas essas modificações e alterações no escopo da presente divulgação. Além disso, na medida em que o termo "inclui" é usado ou na descrição detalhada ou nas reivindicações, tal termo deve ser inclusivo de uma maneira similar ao termo "compreendendo" já que "compreendendo" é interpretado quando empregado como uma palavra de transição em uma reivindicação.

Claims (8)

1. Composição de tinta látex estável ao envelhecimento térmico, caracterizada pelo fato de que compreende (i) um copolímero acrílico, estireno acrílico ou vinil acrílico incluindo, como unidades polimerizadas, pelo menos um tensoativo de fosfato e pelo menos um monômero hidrofóbico linear ou ramificado, em que o pelo menos um tensoativo de fosfato polimerizável inclui acrilato de fosfato propoxilado, metacrilato de fosfato propoxilado ou misturas dos mesmos, em que o tensoativo de fosfato tem um peso molecular médio ponderal de 500 a 1500; (ii) uma partícula de dióxido de titânio associada ao copolímero acrílico, estireno acrílico ou vinil acrílico formando um complexo pigmento-copolímero; e (iii) água; em que a composição de tinta látex exibe uma razão de contraste de 0,9 a 0,99 e uma refletância y de 90 a 100; em que a composição de tinta látex estável ao envelhecimento térmico inclui 30 a 50 por cento em peso do copolímero acrílico, estireno acrílico ou vinil acrílico e 10 a 25 por cento em peso da partícula de dióxido de titânio; em que o copolímero inclui 0,5 a 5 por cento em peso do tensoativo de fosfato e 5 a 20 por cento em peso do monômero hidrofóbico linear ou ramificado, em que o monômero hidrofóbico linear ou ramificado é um éster vinílico com uma cadeia de carbono C9 a C30 linear ou ramificada; e em que o copolímero inclui 60 a 80 por cento em peso de acetato de vinila e 10 a 25 por cento em peso de acrilato de alquila ou metacrilato de alquila, em que o acrilato de alquila ou metacrilato de alquila inclui grupos alquila selecionados do grupo que consiste em cadeias de hidrocarboneto de Ci, C2, C3 e C4 alquila.
2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um aumento da viscosidade KU após 4 semanas de envelhecimento a 60°C (140°F) de não mais que 10 unidades.
3. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o copolímero inclui ainda, como unidades polimerizadas, monômeros de ureído, monômeros de amino, monômeros de sulfonato ou tensoativos de sulfonato, monômeros de silano, monômeros de fosfato, monômeros de carboxila ou tensoativos de carboxila, e combinações dos mesmos.
4. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um monômero hidrofóbico linear ou ramificado inclui acrilato de isobutila ou metacrilato de isobutila, acrilato de butila terciária ou metacrilato de butila terciária, acrilato de etil hexila ou metacrilato de etil hexila, acrilato de laurila ou metacrilato de laurila, acrilato de octila ou metacrilato de octila, acrilato de iso-octila ou metacrilato de iso-octila, maleato de dibutila, maleato de dioctila, ésteres vinílicos ou ramificados e suas combinações.
5. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os monômeros hidrofóbicos lineares ou ramificados incluem um éster vinílico com uma cadeia de carbono C4 a C30 linear ou ramificada.
6. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma porção dos tensoativos de fosfato polimerizáveis é polimerizada adjacente aos monômeros hidrofóbicos lineares ou ramificados.
7. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda unidades polimerizadas adicionais selecionadas do grupo que consiste em acetato de vinila, acrilato de alquila, metacrilato de alquila, estireno, alil imidazolidinona, sulfato de alil hidroxipropil sódio e combinações dos mesmos.
8. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda uma razão em peso do tensoativo de fosfato para o monômero hidrofóbico linear ou ramificado de 1:5 a 1:20.
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