BRPI0616802A2 - preparação de pigmento - Google Patents
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Abstract
PREPARAçãO DE PIGMENTO. A presente invenção refere-se a uma preparação de pigmento sólida compreendendo um pigmento e uma resina dispersante, em que a composição compreende pelo menos 35% em peso de pelo menos um pigmento e quando muito 65% em peso de resina dispersante, calculado no peso combinado de pigmento e resina dispersante, em que a resina dispersante compreende um suporte de polímero produzido por polimerização de reação de cadeia tendo grupos laterais de óxido de polialquileno hidrofílicos pendentes, e em que as partículas de pigmento dentro da preparação têm tamanhos médios de partícula na faixa de 50 nm a 5.000 nm.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PREPARAÇÃO DE PIGMENTO".
A presente invenção refere-se a uma preparação de pigmentosólida compreendendo um pigmento e uma resina dispersante, a um proces-so para preparar uma preparação de pigmento, e ao uso de uma resina dis-persante.
A patente européia EP 1026178 descreve preparação aquosabombeável e escoável de pigmentos compreendendo um pigmento e umaresina dispersante, no qual a resina dispersante compreende um suporte depolímero produzido por polimerização de reação de cadeia tendo grupos la-terais de óxido de polialquileno hidrofílicos pendentes. Também uma prepa-ração de pigmento sólida é descrita, que requer dispersão, isto é, alta forçade cisalhamento, para preparação de uma composição aquosa líquida.
O pedido de patente internacional WO 96/14347 refere-se a umcopolímero compreendendo unidades alternantes de um monômero de vinilae um diéster de um ácido dicarboxílico em que pelo menos um dos gruposde esterificação compreende um grupo poliéter, referido copolímero tendoum valor ácido de menos do que um. As dispersões de pigmento líquidascontendo o copolímero e composições de revestimento formuladas com asdispersões, são também descritas.
As preparações de pigmentos líquidas conhecidas geralmentetêm que ser formuladas com adjuvantes adicionais, tais como inibidores decrosta seca, intensificadores de resistência a congelamento, espessadores,e agentes de antidescascamento, para estabilização. Preparações de pig-mentos de base aquosa não são geralmente adequadas para composiçõesde revestimento que suportam solvente. A presença de co-solventes orgâni-cos nas preparações de pigmentos líquidas é indesejável, visto que estesco-solventes introduzem compostos orgânicos voláteis em composições derevestimento que suportam água. As preparações de pigmentos pulverulen-tas sólidas descritas em EP 1026178 não podem ser introduzidas em formu-lações de tinta diretamente sem uma etapa de dispersão extra. Desse modo,elas não são adequadas como pigmentos em agitação. Preparações depigmentos em agitação são freqüentemente secas, concentrados de pigmen-to geralmente pulverulentos compreendendo um pigmento e um agente dis-persante que pode ser incorporado em uma matriz, tal como uma composi-ção de revestimento, por agitação simples sem a necessidade de uma etapade dispersão adicional; conseqüentemente o nome preparação de pigmentoem agitação.
Existe uma necessidade de nova preparação de pigmentos quesejam comparáveis às formulações líquidas com relação às propriedades decor e dispersibilidade, mas que não requeiram os adjuvantes adicionaismencionados, e sejam mais fáceis de manipular.
Conseqüentemente, a invenção procura proporcionar uma pre-paração de pigmento compreendendo um pigmento e uma resina dispersan-te que pode ser usada como uma preparação de pigmento em agitação,conduzindo a uma tinta com pigmentos estavelmente dispersos. A prepara-ção de pigmento deve ser fácil de se incorporar em composições de reves-timento em que os pigmentos são estavelmente dispersos. Em adição, deveser possível preparar a preparação de pigmento com uma faixa ampla depigmentos. A preparação de pigmento deve permitir a preparação de tintatendo excelentes propriedades e estabilidade, especialmente no caso depigmentos difíceis de dispersar e estabilizar. A preparação de pigmento deveser adequada para a pigmentação de composições de revestimento que su-portam água, bem como composições de revestimento que suportam solven-te.
A invenção agora proporciona uma preparação de pigmento só-lida compreendendo um pigmento e uma resina dispersante, no qual a com-posição compreende pelo menos 35% em peso de pelo menos um pigmentoe quando muito 65% em peso de resina dispersante, calculado no pesocombinado de pigmento e resina dispersante, no qual a resina dispersantecompreende um suporte de polímero produzido por polimerização de reaçãode cadeia tendo grupos laterais de óxido de polialquileno hidrofílicos penden-tes, e no qual as partículas de pigmento dentro da preparação têm tamanhosmédios de partícula na faixa de 50 nm a 5.000 nm.Deve ser notado que a patente dos US 3385808 descreve com-binações de escoamento livre, não-aquosas, finamente divididas para colo-ração de plásticos. As combinações são compostas de 10-80% em peso deum pigmento e 90-20% em peso de um polímero de enxerto preparado porpolimerização de radical de um composto de vinila pólimerizável e um oxidode polialquileno. Os polimerizados são produzidos por compostos de vinilapolimerizáveis de enxerto em óxidos de polialquileno. A reação de enxertoproduz uma resina compreendendo um óxido hidrofílico de suporte de polial-quileno tendo grupos laterais de polímero pendentes produzidos por polime-rização de reação de cadeia.
A preparação de pigmento da invenção pode ser usada comopigmento em agitação, isto é, ela pode ser facilmente incorporada nas com-posições de revestimento nas quais os pigmentos são estavelmente disper-sos. Em adição, é possível preparar a preparação de pigmento com umaampla faixa de pigmentos. A preparação de pigmento permite a preparaçãode tinta tendo excelentes propriedades e estabilidade, especialmente no ca-so de pigmentos difíceis de estabilizar e dispersar. Uma vantagem adicionalé que a preparação de pigmento é adequada para a pigmentação de suportede água, bem como composições de revestimento de suporte de solvente.
A preparação de pigmento da invenção pode compreender umpigmento orgânico ou inorgânico. Alternativamente, a preparação de pig-mento pode compreender uma pluralidade de pigmentos diferentes, por e-xemplo dois ou mais pigmentos inorgânicos, dois ou mais pigmentos orgâni-cos, ou uma mistura de um ou mais pigmentos inorgânicos e um ou maispigmentos orgânicos.
Conforme mencionado acima, as partículas de pigmento dentroda preparação estão presentes na forma finamente dividida, isto é, o tama-nho de partícula médio está dentro da faixa de 50 nm a 5.000 nm. Preferi-velmente, o tamanho de partícula médio é pelo menos 80 nm, mais preferi-velmente pelo menos 100 nm. É preferível que o tamanho de partícula médioseja quando muito 3.000 nm, mais preferivelmente quando muito 1.500 nm,e, mais preferivelmente, quando muito 1.000 nm. O tamanho de partículamédio das partículas de pigmento dentro da preparação pode, por exemplo,ser determinado por microscopia de elétron. Desde que o tamanho de partí-cula médio dos pigmentos dentro da preparação seja essencialmente omesmo conforme o tamanho de partícula médio dos pigmentos após elesserem agitados em um líquido, é também possível misturar a preparação depigmento com um meio líquido e determinar o tamanho de partícula de pig-mento médio por difusão de luz dinâmica.
Os pigmentos orgânicos tipicamente são pigmentos cromáticosorgânicos e negros. Os pigmentos inorgânicos podem, do mesmo modo,serem pigmentos de cor (pigmentos cromáticos, negros e brancos), e tam-bém pigmentos de brilho, e os pigmentos inorgânicos tipicamente usadoscomo cargas.
Os seguintes são exemplos de pigmentos de cor orgânicos ade-quados:
pigmentos de monoazo:
C.l. Pigmento Marrom 25; C.l. Pigmento Laranja 5, 13, 36, 38,64, 67, e 74; C.l. Pigmento Vermelho 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 12, 17, 22, 23, 31,48:1, 48:2, 48:3, 48:4, 49, 49:1, 51:1, 52:1, 52:2, 53, 53:1, 53:3, 57:1, 58:2,58:4, 63, 112, 146, 148, 170, 175, 184, 185, 187, 191:1, 208, 210, 245, 247,e 251; C.l. Pigmento Amarelo 1, 3, 62, 65, 73, 74, 97, 120, 151, 154, 168,181, 183, e 191; C.l. Pigmento Violeta 32;
pigmentos de diazo:
C.l. Pigmento Laranja 16, 34, 44, e 72; C.l. Pigmento Amarelo12, 13, 14, 16, 17, 81, 83, 106, 113, 126, 127, 155, 170, 174, 176, 180, e 188;pigmentos de condensação de diazo:
C.l. Pigmento Amarelo 93, 95, e 128; C.l. Pigmento Vermelho144, 166, 214, 220, 221, 242, e 262; C.l. Pigmento Marrom 23 e41;
pigmentos de antantrona:
C.l. Pigmento Vermelho 168;
pigmentos de antraquinona:
C.l. Pigmento Amarelo 147, 177, and 199; C.l. Pigmento Violetapigmentos de antrapirimidina:
C.l. PigmentoAmareIo 108;pigmentos de quinacridona:
Pigmento Laranja 48 e 49; C.l. Pigmento Vermelho 122, 202,206, e 209; C.l. Pigmento Violeta 19;
pigmentos de quinoftalona:
C.l. Pigmento Amarelo 138;
pigmentos de dicetopirrolopirrole:
C.l. Pigmento Laranja 71, 73 e 81; C.l. Pigmento Vermelho 254,255, 264, 270, e 272;
pigmentos de dioxazina:
C.l. Pigmento Violeta 23 e 37; C.l. Pigmento Azul 80;pigmentos de flavantrona:
C.l. Pigmento Amarelo 24;
pigmentos de indantrona:
C.l. Pigmento Azul 60 e 64;pigmentos de isoindolina:
C.l. Pigmentos Laranja 61 e 69; C.l. Pigmento Vermelho 260;
C.l. Pigmento Amarelo 139 e 185;
pigmentos de isoindolinona:C.l. Pigmento Amarelo 109, 110, e 173;pigmentos de isoviolantrona:C.l. Pigmento Violeta 31;pigmentos de complexo de metal:
C.l. Pigmento Vermelho 257; C.l. Pigmento Amarelo 117, 129,150, 153, e 177; C.l. Pigmento Verde 8;pigmentos de perinona:
C.l. Pigmento Laranja 43; C.l. Pigmento Vermelho 194;pigmentos de perileno:
C.l. Pigmento Negro 31 e 32; C.l. Pigmento Vermelho 123, 149,178, 179, 190, e 224; C.l. Pigmento Violeta 29;pigmentos de ftalocianina:
C.l. Pigmento Azul 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, e 16; C.l.Pigmento Verde 7 e 36;
pigmentos de pirantrona:
C.l. Pigmento Laranja 51; C.l. Pigmento Vermelho 216;
pigmentos de pirazoloquinazolona:C.l. Pigmento Laranja 67; C.l. Pigmento Vermelho 251;
pigmentos de tioindigo:
C.l. Pigmento Vermelho 88 e 181; C.l. Pigmento Violeta 38;
pigmentos de triarilcarbonium:
C.l. Pigmento Azul 1, 61 e 62; C.l. Pigmento Verde 1; C.l. Pig-mento Vermelho 81, 81:1, e 169; C.l. Pigmento Violeta 1, 2, 3, e 27; C.l.Pigmento Negro 1 (anilina negra); C.l. Pigmento Amarelo 101 (amarelo alda-zina); C.l. Pigmento Marrom 22.
Exemplos de pigmentos de cor inorgânicos adequados são:pigmentos brancos:
dióxido de titânio (C.l. Pigmento Branco 6), branco de zinco, oxi-do de zinco de grau de pigmento; sulfeto de zinco, litopone;pigmentos negros:
negro de oxido de ferro (C.l. Pigmento Negro 11), negro de ferromanganês, negro de espinélio (C.l. Pigmento Negro 27); negro de carbono(C.l. Pigmento Negro 7);
pigmentos cromáticos:
oxido de cromo, óxido de cromo hidrato verde; verde de cromo(C.l. Pigmento Verde 48); verde de cobalto (C.l. Pigmento Verde 50); verdeultramarino; azul cobalto (C.l. Pigmento Azul 28 e 36; C.l. Pigmento Azul 72);azul ultramarina; azul de manganês; violeta ultramarina; violeta cobalto; vio-leta de manganês; óxido de ferro vermelho (C.l. Pigmento Vermelho 101);sulfoselenida de cádmio (C.l. Pigmento Vermelho 108); sulfeto de cério (C.l.
Pigmento Vermelho 265); vermelho de molibdato (C. I. Pigmento Vermelho104); vermelho ultramarina; óxido de ferro marrom (C.l. Pigmento Marrom 6e 7), marrom misturado, fases de espinélio e fases de coríndon (C.l. Pigmen-to Marrom 29, 31, 33, 34, 35, 37, 39, e 40) , amarelo de cromo titânio (C.l.Pigmento Marrom 24), laranja de cromo; sulfeto de cério (C.l. Pigmento La-ranja 75); óxido de ferro amarelo (C.l. Pigmento Amarelo 42); amarelo deníquel titânio (C.l. Pigmento Amarelo 53; C.l. Pigmento Amarelo 157, 158,159, 160, 161, 162, 163, 164, e 189); fases de espinélio (C.l. Pigmento Ama-relo 119); sulfeto de cádmio e cádmio sulfeto de zinco (C.l. Pigmento Amare-lo 37 e 35); amarelo de cromo (C.l. Pigmento Amarelo 34); vanadato de bis-muto (C.l. Pigmento Amarelo 184).
Exemplos de pigmentos inorgânicos tipicamente usados comocargas são dióxido de silício transparente, quartzo moído, óxido de alumínio,hidróxido de alumínio, micas naturais, giz natural e precipitado, talco, argila,e sulfato de bário.
Os pigmentos de brilho são pigmentos em forma de plaquetatendo uma construção monofásica ou polifásica, a ação de cor da qual émarcada pela interação dos fenômenos de interferência, reflexão e absor-ção. Exemplos são plaquetas de alumínio e alumínio, óxido de ferro, e pla-quetas de mica suportando uma ou mais camadas, especialmente de óxidosde metal.
Conforme mencionado acima, a preparação de pigmento da in-venção compreende como ingredientes essenciais um pigmento e uma resi-na dispersante, no qual a composição compreende pelo menos 35% em pe-so de pelo menos um pigmento e quando muito 65% em peso de o resinadispersante, calculado no peso combinado de pigmento e resina dispersan-te. Quando o pigmento na preparação é negro de carbono, é preferido que oteor de negro de carbono na preparação de pigmento esteja na parte inferiorda faixa descrita. Desse modo, quando o pigmento é negro de carbono, apreparação de pigmento preferivelmente compreende pelo menos 40% empeso, mais preferivelmente pelo menos 45% em peso de negro de carbono,e, quando muito, 60% em peso, preferivelmente quando muito 55% em pesode resina dispersante, calculado no peso combinado de pigmento e resinadispersante. Com outros pigmentos, a preparação de pigmento geralmentecompreende pelo menos 60% em peso, preferivelmente pelo menos 64% empeso, mais preferivelmente pelo menos 68% em peso, e, mais preferivel-mente, pelo menos 70% em peso de pelo menos um pigmento, e, quandomuito, 40% em peso, preferivelmente quando muito 36% em peso, mais pre-ferivelmente quando muito 32% em peso, e, mais preferivelmente, quandomuito, 30% em peso of resina dispersante, calculado no peso combinado depigmento e resina dispersante. Em uma concretização particularmente prefe-rida, as razões de peso acima mencionadas de pigmento e resina dispersan-te também se aplicam quando calculadas no peso total da preparação depigmento.
A preparação de pigmento pode adicionalmente compreenderoutros ingredientes, aditivos ou auxiliares comumente usados na preparaçãode pigmentos, tais como agentes de umectantes, agentes antiespumante,estabilizadores de calor, estabilizadores de luz, antioxidantes, e outros auxi-Iiadores de dispersão de pigmento e/ou tensoativos. Etoxilatos graxos po-dem ser especificamente mencionados como tensoativos adequados quepodem adicionalmente estarem presentes na preparação de pigmento. Etoxi-Iatos graxos são ácido graxo, álcool graxo, amina graxa, ou etoxilatos base-ados em amida graxa. Eles se verificaram ter o potencial para aperfeiçoaradicionalmente as propriedades de agitação da preparação de pigmentos, talcomo a velocidade de geração de cor e a resistência da cor. Um exemplo deum etoxilato graxo adequado é Bermodol® SPS2525, um etoxilato monoeta-nolamida de côco ex Akzo Nobel Surface Chemistry. Os etoxilatos graxospodem estar presentes em quantidades similares a, ou ainda excedendo aquantidade de resina dispersante.
Em uma concretização, a preparação de pigmento da invençãoé um pó de escoamento livre que é adequado para uso como um pigmentode agitação. Também, preparações de pigmento compactas sólidas podemser usadas, por exemplo, na forma de péletes ou comprimidos.
O suporte de polímero do dispersante a ser usado na prepara-ção de pigmento e processo de acordo com a invenção pode ser preparadopor polimerização de reação de cadeia de monômeros polimerizáveis etileni-camente insaturados adequados.Um exemplo de uma polimerização de reação de cadeia ade-quada é a polimerização de radical livre bem-conhecida dos monômeros po-limerizáveis olefinicamente insaturados acima mencionados. A polimerizaçãopode ser realizada em um ou mais estágios, e na ausência ou presença deum diluente orgânico.
Iniciadores de formação de radical adequados são conhecidosna técnica, tais como di-terc.-butila peróxido, hexanoato de terc.-butila peróxibenzoato, terc.-butil peróxi-2-etila, hexaonato de terc.-butil peróxi-3,5,5-trimetila, e similares, e iniciadores azo, tais como 2,2'-azo-bis(2-metilabutironitrila) e 2,2'-azo-bis (isobutironitrila).
O peso molecular dos polímeros pode ser controlado por agen-tes de transferência de cadeia, tais como, n-octila mercaptan, n-dodecilamercaptan, terc.-dodecila mercaptan, mercapto etanol, mercapto ácido pro-piônico, ou tioglicol.
O grau de polimerização do suporte de polímero, isto é, o núme-ro médio de monômeros por suporte de polímero, adequadamente está nafaixa de 5 a 150, preferivelmente 10 a 100, e, mais preferivelmente, 15 a 50.
Técnicas avançadas de polimerização, tais como polimerizaçãode transferência de grupo (GTP), polimerização mediada por nitróxido(NMP), polimerização de radical de transferência de átomo (ATRP), e poli-merização de transferência de cadeia de fragmentação de adição reversível(RAFT), podem também serem usadas para a preparação do suporte de po-límero.
Monômeros adequados para a preparação do suporte de polí-mero são monômeros polimerizáveis etilenicamente insaturados. Exemplosadequados de tais monômeros são ésteres de ácido acrílico ou metacrílicotendo 1 a 18 átomos de carbono na parte de álcool, tais como metila (me-ta)acrilato, etila (meta)acrilato, propila (meta)acrilato, isopropila (me-ta)acrilato, n-butila (meta)acrilato, isobutila (meta)acrilato, t-butila (me-ta)acrilato, hexila (meta)acrilato, ciclohexila (meta)acrilato, n-octila (me-ta)acrilato, n-decila (meta)acrilato, isodecila (meta)acrilato, Iaurila (me-ta)acrilato, 2-etilahexila (meta)acrilato, 3,5,5-trimetila ciclohexila (me-ta)acrilato, t-butila ciclohexila (meta)acrilato, isobornila (meta)acrilato, estea-rila (meta)acrilato, (meta)acrilatos com grupos éteres, tais como 2-metoxietila(meta)acrilato, 2-etoxietila (meta)acrilato, e 3-metoxipropila (meta)acrilato; 2-hidroxibutila (meta)acrilato, 3-hidroxibutila (meta)acrilato ou, preferivelmente,2-hidroxietila (meta)acrilato, 2-hidroxipropila (meta)acrilato, 3-hidroxipropila(meta)acrilato, e 4-hidroxibutila (meta)acrilato, (meta)ácido acrílico, ácidoetacrílico, β-carboxietila acrilato, ácido crotônico, ácido maléico, ácido fumá-rico, ácido itacônico, ácido citracônico, ésteres monoalquila de ácidos dibási-cos insaturados, tais como ácido maléico, ácido itacônico, e ácido citracôni-co; outros metacrilatos, tais como dimetila aminoetila metacrilato, glicidil (me-ta)acrilato, 2-acetoacetoxietila metacrilato, e 3-(trimetoxisilila)-propila meta-crilato. Monômeros adicionais adequados são ésteres de β-carboxietila acri-lato e ácido crotônico tendo 1 a 18 átomos de carbono na parte de álcool, e(ciclo)alquila ésteres de ácidos dicarboxílicos insaturados com 1 a 12 átomosde carbono nos grupos (ciclo)alquila, tais como maleato de dietila e fumaratode dibutila, itaconatos de di(ciclo)alquila, e citraconatos de di(ciclo)alquila.
Outros monômeros etilenicamente insaturados adequados in-cluem compostos aromáticos de vinila, tais como estireno, α-metila estireno,o-, m- ou p-metila estireno, e terc.-butila estireno; anidrido maléico, anidridoitacônico, anidrido citracônico, acrilamida, metacrilamida, acrilonitrila, N-alcóxi acrilamidas, N-alcóxi metacrilamidas; vinil ésteres de CrCi8 ácidosmonocarboxílicos, tais como acetato de vinila, propionato de vinila, isobutira-to de vinila, vinil ésteres de ácidos monocarboxílicos α-ramificados C5-Ci8-
Outros monômeros de vinila adequados incluem cloreto de vinila, cloreto devinilideno, vinil pirrolidona, e vinil silanos, tais como vinil trimetoxisilano e viniltrietoxisilano.
O suporte de polímero pode também conter quantidades meno-res até cerca de 10% de unidades polimerizadas de monômeros poliinsatu-rados, tais como metacrilato de alil, dimetacrilato de etileno glicol, diacrilatode hexanodiol, triacrilato de trimetilol propano, e similares.
A resina dispersante tem pelo menos um grupo lateral de oxidode polialquileno pendente a partir do suporte de polímero. É preferido que aresina dispersante tenha dois ou mais grupos laterais de oxido de polialqui-Ieno pendentes. As resinas dispersantes tendo 3 a 20 grupos laterais de oxi-do de polialquileno são particularmente adequadas. Tipicamente, o númerode grupos laterais de oxido de polialquileno pendentes não excede 100. Emuma concretização típica, o suporte de polímero da resina é essencialmentelinear, tendo grupos laterais de oxido polialquileno hidrofílicos pendentes.Tais polímeros podem também ser descritos como polímeros.
O pelo menos um grupo lateral de oxido de polialquileno hidrofí-Iico pendente pode ser introduzido pelo uso de monômeros tendo pelo me-nos um grupo de óxido de polialquileno na reação de polimerização. Exem-plos de tais monômeros são acrilato de poli(etileno glicol) metil éter e meta-crilato de poli(etileno glicol) metil éter.
Alternativamente, é possível introduzir o pelo menos um grupolateral de óxido de polialquileno hidrofílico pendente em uma reação de pós-polimerização, isto é, para primeiro preparar o suporte de polímero e, subse-qüentemente, enxertar o pelo menos um grupo lateral de óxido de polialqui-leno hidrofílico pendente ao suporte. Neste caso, monômeros tendo gruposfuncionais adequados para uma reação de pós-polimerização são preferi-velmente incluídos no suporte de polímero. Exemplos de tais grupos funcio-nais são grupos hidroxila, grupos acetoacetóxi, grupos de ácido carboxílico,grupos de anidrido carboxílico cíclico, grupos isocianato, grupos epóxido, esimilares. Os grupos de anidrido carboxílico cíclico são particularmente pre-feridos. Exemplos de monômeros polimerizáveis etilenicamente insaturadoscompreendendo grupos de anidrido carboxílico cíclico são anidrido maléico,anidrido itacônico, e anidrido citracônico, o anidrido maléico sendo preferido.Os copolímeros de anidrido maléico e estireno são suportes de polímero par-ticularmente preferidos.
Para a introdução do pelo menos um grupo de óxido de polial-quileno hidrofílico pendente por uma reação de pós-polimerização, é particu-larmente adequado preparar a resina dispersante de pigmento pela reaçãode
(i) um monoalquiléter monoamina de óxido de polialqui-leno hidrofílico da fórmula
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na qual R é um radical alqu(en)ila, ou preferivelmente hidrogê-nio, R1 é selecionado de grupos alquila Ci a C4, η é O a 25, m é 1 a 50, coma condição que n+m < 50, e
(ii) um suporte de polímero tendo grupos de anidridocarboxílico cíclico.
Exemplos de compostos de monoamina adequados de acordocom a fórmula (I) são aminas baseadas em óxido de polialquileno, que sãocomercialmente disponíveis de Huntsman sob a marca Jeffamine® M.
O monoalquiléter monoamina de óxido de polialquileno hidrofíli-co reage com os grupos de anidrido carboxílico cíclico do suporte de políme-ro. Nesta reação, o anidrido carboxílico cíclico é primeiro aberto pelo grupoamina do monoalquiléter monoamina de óxido de polialquileno hidrofílico,para formar um grupo amina e um grupo de ácido carboxílico (grupo ácidoamídico). Neste estágio, os grupos de óxido de polialquileno hidrofílico já sãoligados ao suporte de polímero, e o produto pode ser usado como uma resi-na dispersante na preparação de pigmento da invenção. Quando R na fór-mula (I) é hidrogênio, o grupo ácido amídico pode também suportar uma re-ação de condensação em uma segunda etapa de reação para formar imida.É preferido que pelo menos parte do grupo ácido mie forme uma imida.
O teor de óxido de polialquileno da resina dispersante adequa-damente é pelo menos 20% em peso, preferivelmente pelo menos 35% empeso, mais preferivelmente pelo menos 50% em peso, e, mais preferivel-mente, pelo menos 65% em peso, calculado no peso total da resina disper-sante. Um limite superior adequado para o teor de óxido de polialquileno daresina dispersante é 95% em peso, preferivelmente 90% em peso, e, maispreferivelmente 85% em peso, calculado no peso total da resina dispersante.
Exemplos de óxidos de alquileno adequados são óxido de etile-no, óxido de propileno, e óxido de butileno. É preferido que os grupos late-rais baseados em óxido de polialquileno sejam baseados no óxido de etilenoou óxido de propileno, ou misturas destes. Desse modo, resultados muitobons têm sido obtidos com grupos laterais baseados em óxido de polialqui-Ieno pelo menos 50% em peso, preferivelmente 70% em peso do qual é ba-seado no óxido de etileno, calculado no peso total do grupo lateral baseadoem óxido de polialquileno. Os grupos laterais baseados em óxido de polial-quileno geralmente têm um peso molecular de pelo menos 200, preferivel-mente de pelo menos 350, e, mais preferivelmente, de pelo menos 700. Opeso molecular dos grupos laterais baseados em óxido de polialquileno ge-ralmente não excede 4.000, preferivelmente não excede 3.000.
A resina dispersánte opcionalmente compreende grupos tônicos.Exemplos dos grupos tônicos são grupos aniônicos, tais como grupos ácidosneutralizados por base, e grupos catiônicos, tais como grupos básicos neu-tralizados por ácidos. Grupos iônicos podem ser introduzidos pelo uso demonômeros adequados na preparação do suporte de polímero. Exemplos demonômeros adequados são monômeros funcionais de ácido carboxílico e/oumonômeros funcionais de anidrido carboxílico, tais como ácido acrílico e a-nidrido maléico.
Se o teor de óxido de polialquileno da resina dispersánte estiverna extremidade inferior da faixa acima descrita, a presença de grupos iôni-cos é particularmente preferida de modo a assegurar as propriedades dese-jadas da preparação de pigmento. O valor ácido da resina dispersánte, cal-culado como a soma de grupos ácidos neutralizados ou não-neutralizados,adequadamente está na faixa de 0 a 200 mg KOH/g, calculado na matérianão-volátil do dispersánte. Preferivelmente, o valor ácido é de pelo menos 5mg KOH/g, mais preferivelmente pelo menos 15 mg KOH/g. É preferido queo valor ácido seja abaixo de 150 mg KOH/g, mais preferivelmente abaixo de100 mg KOH/g, e, mais preferivelmente, abaixo de 50 mg KOH/g.
O número de peso molecular médio da resina dispersánte ade-quadamente é pelo menos 1.500, preferivelmente pelo menos 3.000, maispreferivelmente pelo menos 8.000, e, mais preferivelmente, pelo menos12.000. O número de peso molecular médio da resina dispersánte adequa-damente está abaixo de 150.000, preferivelmente abaixo de 100.000, maispreferivelmente abaixo de 60.000, e, mais preferivelmente, abaixo de40.000.
A invenção se refere adicionalmente a um processo para prepa-rar uma preparação de pigmento compreendendo as etapas de
a) agitar um pigmento e uma resina dispersante, opcionalmentecom água adicionada ou diluente orgânico, para formar uma pasta de pig-mento fluidizada,
b) opcionalmente, moer a pasta fluida, e
c) secar a pasta fluida,no qual a resina dispersante compreende um suporte de políme-ro produzido por polimerização de reação de cadeia tendo grupos laterais deoxido de polialquileno hidrofílicos.
Conforme mencionado acima com relação à preparação de pig-mento, o pigmento usado no processo pode ser um pigmento orgânico ouinorgânico. É também possível usar uma mistura de pigmentos, por exem-plo, uma mistura de dois ou mais pigmentos inorgânicos, uma mistura dedois ou mais pigmentos orgânicos, ou uma mistura de pigmentos inorgânicose orgânicos. É possível usar uma grande variedade de pigmentos no pro-cesso. Os pigmentos podem ser introduzidos no processo como pigmentossecos padrão. A etapa de moagem serve para quebrar aglomerados e al-cançar o tamanho de partícula de pigmento requerido. Os pigmentos orgâni-cos são também disponíveis como assim denominados massas de prensar.Os pigmentos orgânicos, quando sintetizados, estão na forma de cristaismuito pequenos, denominados partículas primárias. O objetivo da síntese depigmento é produzir partículas primárias de um tamanho que aperfeiçoe aspropriedades de aplicação do pigmento, tais como resistência de cor, tonali-dade e brilho, transparência e opacidade, e propriedades de fluxo. A massade prensar contém o pigmento essencialmente nesta forma desagregada.Conseqüentemente, menos energia é requerida para quebrar os aglomera-dos e para alcançar o tamanho de partícula de pigmento requerido. Durantea secagem da massa de prensar de pigmento na ausência de resina disper-sante, as partículas primárias se unirão juntas para formarem agregados eaglomerados. Portanto, quando um pigmento orgânico é usado no processo,é possível e preferido usar o pigmento orgânico na forma de uma massa deprensar de pigmento. Quando massas de prensar de pigmento são usadas,agitação simples da pasta de pigmento fluidizada pode ser suficiente paraalcançar o tamanho de partícula de pigmento requerido. A moagem da pastafluida pode ser redundante em tais casos.
Quando líquido adicional é requerido para fluidizar a mistura depigmento e a resina dispersante, é preferido que o líquido seja água. Ao in-vés de água, ou em adição à água, solventes orgânicos podem ser usados,tais como glicóis ou éteres glicol, por exemplo, etileno glicol, ou homólogosmais altos destes, ou etileno glicol mono-n-butila éter.
A etapa de moagem adicional pode ser realizada usando-se e-quipamento de moagem bem-conhecido usualmente empregado para que-bra do tamanho de partícula de pigmentos. Exemplos de equipamento ade-quado para efetuar o processo são moinhos de gota, moinhos de jato, moi-nhos ultra-sônicos, moinhos de cesta, moinhos de rolo, e dissolvedores dealta velocidade. A moagem é geralmente continuada até que o tamanho departícula médio esteja dentro da faixa de 50 nm a 5.000 nm. Preferivelmente,o tamanho de partícula médio é pelo menos 80 nm, mais preferivelmentepelo menos 100 nm. É preferível que o tamanho de partícula médio seja,quando muito, 3.000 nm, mais preferivelmente, quando muito, 1.500 nm, e,mais preferivelmente, quando muito, 1.000 nm.
Exemplos de métodos adequados de secagem são granulaçãode pulverização e secagem de leito fluidizado, secagem por atomização, se-cagem em um secador de pá, evaporação e cominuição subseqüente, e se-cagem por congelamento. O método selecionado de secagem pode influen-ciar o tamanho de partícula da preparação de pigmentos da presente inven-ção. A etapa de secagem é preferivelmente realizada por secagem por con-gelamento, ou por secagem por atomização.
A pulverização e a granulação de leito fluidizado podem produzirgrânulos grosseiramente divididos tendo tamanhos de partícula médios de50 a 5.000 μηι, e, especialmente, de 100 a 1,000 μηι. Dependendo das con-dições de processo, secagem por atomização pode também produzir prepa-ração de pigmentos finamente dividida. Secagem por atomização pode pro-duzir grânulos tendo tamanhos médios de partícula < 20 pm. Preparaçõesfinamente divididas são também alcançáveis em um secador de pá, e porevaporação com moagem subseqüente.
O teor de umidade residual da preparação de pigmento secaobtida pode variar significantemente. O teor de umidade residual pode, porexemplo, ser 15% em peso, calculado no peso da preparação de pigmentototal. Geralmente, o teor de umidade residual não excede 15% em peso, pre-ferivelmente não excede 12% em peso. Em muitos casos, o teor de umidaderesidual é ainda menor do que 5% em peso. Quando a preparação de pig-mento é pretendida para uso em sistemas não-aquosos, um teor de umidaderesidual baixo é particularmente preferido, por exemplo, menor do que 2%em peso.
As preparações de pigmento da presente invenção são notáveisno uso por suas propriedades de cor excelentes, especialmente com relaçãoà resistência de cor, brilho, matiz, e propriedade de uma tinta em encobririmperfeições da superfície, e especialmente por suas características de agi-tação, isto é, elas podem ser dispersas no meio de aplicação com uma en-trada mínima de energia, simplesmente por agitação ou sacudimento.
As preparações de pigmento da presente invenção adicional-mente têm as seguintes vantagens: elas têm um alto teor de pigmento, exi-bem estabilidade muito boa em armazenamento, são ambas economicamen-te e ecologicamente vantajosas com relação ao acondicionamento, armaze-nagem, e transporte, e elas são mais flexíveis em uso, isto é, elas podem serusadas para pigmentar composições que suportam água, bem como compo-sições suportando solvente.
As preparações de pigmento da presente invenção são muitoúteis para pigmentação de materiais macromoleculares orgânicos e inorgâ-nicos de qualquer tipo. O meio de aplicação líquido neste contexto pode serpuramente aquoso, compreender misturas de água e solventes orgânicos,por exemplo, álcoois, ou serem baseados exclusivamente em solventes or-gânicos, tais como, álcoois, glicol éteres, cetonas, por exemplo, metiletilacetona, amidas, por exemplo, N-metila pirrolidona e dimetila formamida, és-teres, por exemplo, acetato de etila, acetato de butila, e acetato de metoxi-propila, ou hidrocarbonetos aromáticos ou alifáticos, por exemplo, xileno,óleo mineral, e espíritos minerais.
Exemplos de materiais que podem ser pigmentados com as pre-parações de pigmento da presente invenção incluem: revestimentos, porexemplo, revestimentos de arquitetura, revestimentos industriais, revesti-mentos automotivos, revestimentos curáveis por radiação; revestimentos deenergia; tintas, incluindo tintas para exteriores de construção ou interiores deconstrução, por exemplo, tintas de madeira, lavagens de cal, pinturas à têm-pera, tintas de emulsão; tintas de impressão suportando solvente, por exem-plo, tintas de impressão offset, tintas de impressão flexográfica, tintas deimpressão de gravação de tolueno, tintas de impressão de têxtil, tintas deimpressão curáveis por radiação; tintas que suportam água, incluindo tintasde jato de tinta; filtros de cor; materiais de construção (água é tipicamenteadicionada somente após o material de construção, e a preparação de pig-mento foi secada-misturada), por exemplo, sistemas de restituir silicato, ci-mento, concreto, argamassa, gipsita; betume, calafetações; materiais celuló-sicos, por exemplo, papel, papelão, papel cartão, madeira, e à base de ma-deira, que podem cada um ser revestido ou, de outro modo, acabado; adesi-vos; colóides protetores poliméricos de formação de película conforme usa-dos, por exemplo, na indústria farmacêutica; artigos cosméticos; plásticos; edetergentes.
As preparações de pigmento da presente invenção são particu-larmente úteis como componentes de mistura em sistemas de equiparaçãoou mistura de cor. Devido às suas características de agitação, elas podemser usadas diretamente como um sólido para esta proposta. Se desejado,elas podem também serem primeiro convertidas em cores bases, vernizesde mistura, e tintura de cores (especialmente em cores tendo um alto teor desólidos, "cores HS"), ou ainda pastas de tintura mais altamente pigmentadas,que, em seguida, constituem os componentes do sistema de mistura. A e-quiparação da matiz desejada e, conseqüentemente, a mistura dos compo-nentes de cor, pode ser efetuada visualmente via um sistema de cartões decor em um número muito grande de graduações de matiz baseadas em pa-drões de cor, tais como RAL1 BS, e NCS, ou preferivelmente sob controle decomputador, pelo que um número não-limitado de matizes tornam-se aces-síveis ("equiparação de cor por computador"). Um processo para prepararuma composição pigmentada de revestimento compreende misturar e agitar,em qualquer ordem operável, a preparação de pigmento da presente inven-ção, pelo menos um aglutinante de formação de película, e pelo menos umdiluente líquido.
EXEMPLOS
MATÉRIAS-PRIMAS USADAS:
SMA 2000® Copolímero de estireno e anidridomaléico tendo um peso molecular de cerca de 2.500, a razão molar de esti-reno/anidrido maléico sendo 2/1, ex Cray Valley
Jeffamine® M 2070 Amina baseada em óxido de poli-
alquileno ex Huntsman
Irgazin® DPP Red BO Pigmento vermelho ex Ciba
Autowave® Sistema de revestimento de base
modular suportando água ex Akzo Nobel Car Refinishes
Autowave® 665 Módulo base claro de Autowave
compreendendo uma mistura de poliuretano e dispersões de resina acrílicaex Akzo Nobel Car Refinishes
Autowave® 666 Módulo base claro de Autowave
compreendendo uma dispersão de resina acrílica ex Akzo Nobel Car Refini-shes
Autowave® 357 Módulo de toner vermelho de Au-
towave ex Akzo Nobel Car Refinishes
Autowave® 00 Módulo de toner branco de Auto-
wave ex Akzo Nobel Car Refinishes
Autocryl® LV Camada superior de dois compo-
nentes ex Akzo Nobel Car RefinishesAutocryl® Plus Camada superior de dois compo-nentes ex Akzo Nobel Car Refinishes
MÉTODOS GERAIS:
o teor de sólidos de composições foi determinado pela mediçãoda perda de peso após aquecimento de uma amostra a 140°C por 30 minu-tos.
Os pesos moleculares foram determinados por cromatografia deexclusão de tamanho usando poliestireno como padrão.
O brilho foi determinado com um medidor de brilho Byk-Gardner,e os resultados são reportados em unidades de brilho.
Valores Croma (C*) foram determinados de acordo com o siste-ma CIE LCh.
EXEMPLO 1
A preparação de uma resina dispersante tendo um suporte depolímero e grupos laterais de óxido de polialquileno hidrofílicos pendentes.
Em um vaso de reação assentado com um agitador, um termo-par, uma jaqueta de aquecimento, um condensador de refluxo, e um funil dedistribuição, foram colocados 20,3 partes em peso de SMA 2000® e 79,7partes em peso de Jeffamine® M 2070. A mistura foi aquecida a 180°C sobvácuo. A água de reação foi destilada, e a reação foi continuada a 180°C atéque o valor ácido estava abaixo de 30 mg KOH/g. Em seguida, a mistura dereação foi permitida arrefecer a temperatura ambiente. A resina dispersanteera solúvel em água, tinha um valor ácido de 28,0 mg KOH/g (calculado namatéria não-volátil), um número de peso molecular médio de 17.100, e umpeso molecular médio de 43.000.
EXEMPLO 2
A preparação de uma preparação de pigmento de acordo com ainvenção.
Uma mistura de 33,5 partes em peso de uma solução aquosa40% da resina dispersante do Exemplo 1, 20,1 partes em peso de águadesmineralizada, 0,3 partes em peso de um agente anti-espumante comer-cialmente disponível, 0,5 partes em peso de dimetil etanolamina, e 45,6 par-tes em peso de Irgazin® DPP Red BO pigmento, foi preparada.
A mistura foi moída em uma escala de 7 litros usando um moi-nho ECM-pilot e à dispersão de pigmento foi dado um total de 75 passagensusando gotas de 0,7 - 0,9 mm. O tamanho de partícula médio foi 170 nm.
As amostras foram secadas por atomização em um mini-secador de atomização Büchi com temperatura de admissão de 132°Cetemperatura de descarga de 85°C, o fluxo foi 0,2 kg/hr. Nenhum entupimentodo bocal ou pressão produzida foi verificado. A preparação pulverulenta depigmento foi secada a cerca de 1% de umidade residual, e o teor de umida-de foi calculado para ser 76,8%. A preparação de pigmento acabada era umpó seco de escoamento livre.
EXEMPLOS DE 3 A 10 E EXEMPLOS COMPARATIVOS AAFPREPARAÇÃO DE COMPOSIÇÕES DE REVESTIMENTO
A preparação de pigmento do Exemplo 2 foi testada como pig-mento de agitação em dois sistemas de aglutinante suportando água diferen-tes, Autowave® 665 (Exemplo 3) e Autowave® 666 (Exemplo 4), e em doissistemas de aglutinante suportando solvente diferentes, Autocryl® Plus (E-xemplo 5) e Autocryl® LV (Exemplo 6). Um agitador IKA RW20 com lâminaagitadora de 4 cm operando a 750 -760 rpm foi usado para os testes. A pre-paração de pigmento do Exemplo 2 foi adicionada sob agitação e, em segui-da, mantida na velocidade ajustada por um total de 30 minutos. Preparaçãode pigmento suficiente foi adicionada para dar composições de revestimentotendo um teor de pigmento de 6,6% em peso (Exemplos 3 e 4), 9,58% empeso (Exemplo 5), e 11,76% em peso (Exemplo 6). Estes teores de pigmen-to são idênticos àqueles dos Exemplos Comparativos usados como referências:
Exemplo Comparativo A: Autowave® 357 toner, referência paraexemplos 3 e 4
Exemplo Comparativo B: Autocryl® Plus colour A273, referênciapara exemplo 5
Exemplo Comparativo C: Autocryl® LV colour S273, referênciapara exemplo 6As composições de revestimento acabadas tinham excelentefinura de valores moídos, e nenhuma partícula era aparente em um teste demedição Hegmann.
Reduções brancas foram preparadas pela mistura das composi-ções de revestimento com toners brancos:
EXEMPLO 7
A composição de revestimento do Exemplo 3 foi misturada commódulo de toner branco Autowave® 00 de modo que a razão de peso depigmento vermelho para pigmento branco na mistura resultante foi 50:50.
EXEMPLO 8
A composição de revestimento do Exemplo 4 foi misturada commódulo de toner branco Autowave® 00 de modo que a razão de peso depigmento vermelho para pigmento branco na mistura resultante foi 50:50.
EXEMPLO COMPARATIVO D
A composição de revestimento do Exemplo A foi misturada commódulo de toner branco Autowave® 00 de modo que a razão de peso depigmento vermelho para pigmento branco na mistura resultante foi 50:50.
EXEMPLO 9
A composição de revestimento do Exemplo 5 foi misturada commódulo de toner branco Autocryl® Plus A110 de modo que a razão de pesode pigmento vermelho para pigmento branco na mistura resultante foi 50:50.
EXEMPLO COMPARATIVO E
A composição de revestimento do Exemplo Comparativo B foimisturada com módulo de toner branco Autocryl® Plus A110 A de modo quea razão de peso de pigmento vermelho para pigmento branco na misturaresultante foi 50:50.
EXEMPLO 10
A composição de revestimento do Exemplo 6 foi misturada commódulo de toner branco Autocryl® LV S110 de modo que a razão de pesode pigmento vermelho para pigmento branco na mistura resultante foi 50:50.
EXEMPLO COMPARATIVO F
A composição de revestimento do Exemplo Comparativo C foimisturada com módulo de toner branco Autocryl® Plus S110 de modo que arazão de peso de pigmento vermelho para pigmento branco na mistura resul-tante foi 50:50.
As composições de revestimento foram aplicadas em cartões deopacidade Leneta Form 2A usando um Revestidor de Controle K (Barra 0,4,Velocidade 3), e deixadas para secarem à temperatura ambiente durantetoda a noite. Os exemplos 5, 6, 9, 10, e B, C, E, e F foram misturados comendurecedor Autocryl® LV 420 em uma razão de volume de 2:1 antes daaplicação.
As propriedades de cor de toner totais foram boas em todos osrevestimentos de camada base suportando água e camada de topo supor-tando solvente testados. O brilho na camada base suportando água e nacamada de topo suportando solvente foi comparável a e, em alguns casos,melhor do que nas referências.
Os valores de croma para as reduções brancas suportando á-gua (Exemplos 7 e 8) foram mais baixos do que na referência (ExemploComparativo D), mas, não obstante, aceitáveis. Os valores de Autocryl®Plus e LV croma são significantemente mais altos do que aqueles para os
OS RESULTADOS SAO RESUMIDOS NA TABELA 1.<table>table see original document page 23</column></row><table>sistemas de referência. Pode ser concluído que a preparação de pigmentosde acordo com a invenção dá excelentes propriedades de agitação em com-posições suportando água, bem como em composições suportando solven-te.
Claims (11)
1. Preparação de pigmento sólida compreendendo um pigmentoe uma resina dispersante, em que a composição compreende pelo menos-35% em peso de pelo menos um pigmento e quando muito 65% em peso deresina dispersante, calculado no peso combinado de pigmento e resina dis-persante, em que a resina dispersante compreende um suporte de polímeroproduzido por polimerização de reação de cadeia tendo grupos laterais deoxido de polialquileno hidrofílicos pendentes, caracterizado pelo fato de queas partículaís de pigmento dentro da preparação têm tamanhos médios departícula na faixa de 50 nm a 5.000 nm.
2. Preparação de pigmento, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que o teor de oxido de polialquileno na resina dis-persante é pelo menos 20% em peso.
3. Preparação de pigmento, de acordo com a reivindicação 1 ou-2, caracterizada pelo fato de que o oxido de polialquileno é baseado no oxi-do de etileno, óxido de propileno, ou misturas dos mesmos.
4. Preparação de pigmento, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o número do pe-so molecular médio da resina dispersante está na faixa de 1.500 a 150.000.
5. Preparação de pigmento, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a resina disper-sante tem um valor ácido na faixa de 5 a 150 mg KOH/g.
6. Preparação de pigmento, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a preparaçãocompreende adicionalmente um tensoativo etoxilatado graxo.
7. Processo para preparar uma preparação de pigmento com-preendendo as etapas dea) agitar um pigmento e uma resina dispersante, opcionalmentecom água adicionada ou diluente orgânico, para formar uma pasta de pig-mento fluidizada,b) opcionalmente, moer a pasta fluida, ec) secar a pasta fluida,em que a resina dispersante compreende um suporte de políme-ro produzido por polimerização de reação de cadeia tendo grupos laterais deóxido de polialquileno hidrofílicos pendentes.
8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pe-lo fato de que o pigmento é um pigmento orgânico provido na forma de umamassa prensada.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracteriza-do pelo fato de que a etapa c) é realizada por secagem congelamento por ousecagem por atomização.
10. Processo para preparar uma composição de revestimentopigmentada compreendendo mistura com agitação em qualquer ordem ope-rável dea. a preparação de pigmento de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 1 a 6,b. pelo menos um aglutinante de formação de película, ec. pelo menos um diluente líquido.
11. Uso de uma resina dispersante que compreende um suportede polímero produzido por polimerização de reação de cadeia tendo gruposlaterais de óxido de polialquileno hidrofílicos pendentes, para a preparaçãode uma preparação de pigmento em agitação.
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