BRPI0709290A2 - composição vedante - Google Patents

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ultra
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Bedri Erdem
Debkumar Bhattacharjee
Yi Jin
Hermann Hentz
Bindushree Radhakrishnan
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Dow Global Technologies Inc
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Abstract

COMPOSIçãO VEDANTE. A presente invenção é uma composição vedante compreendendo uma dispersão de poliuretano de sólido ultra-elevado compreendendo: (1) um primeiro componente compreendendo um primeiro pré-polímero de poliuretano ou uma primeira emulsão de pré-polímero de poliuretano; (2) um segundo componente compreendendo uma fase média selecionada do grupo consistindo de uma segunda emulsão de pré-polímero de poliuretano, uma dispersão de poliuretano de baixo conteúdo de sólidos, um látex-semente, e combinações dos mesmos; e (3) um extensor de cadeia. A dispersão de poliuretano de sólido ultra-elevado tem um conteúdo de sólidos de pelo menos 65 por cento em peso, baseado no peso total da dita dispersão de poliuretano de sólido ultra-elevado, e uma viscosidade menor que 5000 cps em 20 rpm a 21<198>C usando fuso #4 com viscosímetro de Brookfield. A composição vedante pode incluir ainda opcionalmente um ou mais tensoativos, opcionalmente um ou mais dispersantes, opcionalmente um ou mais espessantes, opcionalmente um ou mais pigmentos, opcionalmente uma ou mais cargas, opcionalmente um ou mais agentes de congelamento/descongelamento, opcionalmente um ou mais agentes neutralizadores, opcionalmente um ou mais plastificantes, e/ou combinações dos mesmos.

Description

"COMPOSIÇÃO VEDANTE"Campo da invenção
A presente invenção refere-se a uma composição vedante.Histórico da invenção
A incapacidade de produzir dispersões aquosas depoliuretano com conteúdos de sólidos ultra-elevadosimpede seu desempenho em muitas aplicações diferentestais como aplicações vedantes. As dispersões aquosas depoliuretano com baixo conteúdo de sólidos resultam emníveis inaceitáveis de contração em resposta à secagem,na incapacidade de incorporar níveis mais elevados decargas nas composições vedantes finais, e requerem temposde secagem mais longos. Além disso, as dispersões depoliuretano com conteúdos de sólidos ultra-elevadosajudam a diminuir os custos de transporte e armazenamentoe reduzem o tempo de produção por unidade de volume de materiais.
A patente U.S. n° 4.130.523 divulga látexes poliméricosaquosos produzidos por um processo no qual, numa zona dereação, se retira continuamente da mesma uma parte de umlátex de formação durante a formação de um látex deorigem estável e de um látex intermediário, e o látexretirado é realimentado continuamente para a zona dereação durante a formação do látex final.
A patente U.S. n° 4.456.726 divulga o método depreparação de dispersões aquosas de resinas sintéticasbimodais muito concentradas pela polimerização em emulsãode monômeros insaturados etilenicamente, na presença deemulsificantes e de iniciadores formadores de radicaislivres, adicionando a um primeiro látex contendo umaprimeira resina sintética dispersa e uma fase aquosa, umsegundo látex contendo uma segunda resina sintéticadispersa e uma fase aquosa e uma fase de monômerocontendo um monômero polimerizável por radicais livres, edepois polimerizando o monômero, o tamanho médio daspartículas da dita primeira resina diferindo por um fatorentre 2 e 15 daquele das partículas da segunda resina, opeso total das resinas e monômeros representando 100partes em peso, e o peso total das fases aquosasrepresentando não mais que 70 partes em peso.A patente U.S. n° 5.340.858 divulga dispersões aquosaspoliméricas finais que são obteníveis polimerizandomonômeros polimerizáveis por radicais livres com a adiçãode uma dispersão aquosa de um polímero de partida pelométodo de polimerização em emulsão aquosa via radicais livres.
A patente U.S. n° 5.340.859 divulga uma dispersão aquosapolimérica polimerizando monômeros pelo método depolimerização em emulsão aquosa via radicais livres com aadição de pelo menos duas dispersões poliméricas departida, das quais uma não contém apenas particularmentepartículas poliméricas finamente divididas mas tambémpartículas poliméricas grosseiramente divididas.A patente U.S. n° 5.350.787 divulga uma dispersão aquosapolimérica que se obtém polimerizando pelo menos ummonômero polimerizável por radicais livres pelo método depolimerização em emulsão aquosa por radicais livres com aadição de uma dispersão aquosa de um polímero de partida.A patente U.S. n° 5.426.146 divulga uma dispersão aquosapolimérica que se obtém polimerizando monômerospolimerizáveis por radicais livres outros que não haletosde vinila ou de vinilideno tendo uma determinadadistribuição de diâmetro de partículas de polímero departida presentes na mesma pelo processo de adição decorrente.
A patente U.S. n° 5.496.882 divulga uma dispersão aquosapolimérica que se obtém polimerizando pelo menos ummonômero polimerizável pro radicais livres pelo método depolimerização em emulsão aquosa via radicais livres com aadição de uma dispersão aquosa de um polímero de partida.A patente U.S. n° 5.498.655 divulga uma dispersão aquosa polimérica que se obtém polimerizando monômerospolimerizáveis por radicais livres outros que não haletosde vinila ou de vinilideno pelo método de polimerizaçãoem emulsão aquosa por radicais livres com a adição de umadispersão aquosa de polímero de partida tendo umadeterminada distribuição de diâmetro de partículas depolímero de partida presentes na mesma pelo processo deadição de corrente.
A patente U.S. n° 5.624.992 divulga uma dispersão aquosapolimérica que se obtém polimerizando monômeros pelométodo de polimerização em emulsão aquosa via radicaislivres com a adição de pelo menos uma dispersão aquosa depolímero de partida fino e pelo menos uma dispersãoaquosa de polímero de partida grosso.
Apesar dos esforços de pesquisa em desenvolver dispersõesde poliuretano de conteúdo de sólido ultra-elevado paraaplicação diferente, ainda há necessidade de dispersõesde poliuretano de conteúdo de sólido elevado apropriadaspara aplicações vedantes que provejam contração reduzidaem resposta à secagem, facilitem carregamento de cargasadicionais, e requeiram quantidade relativamente menor detempo de secagem.
Sumário da invenção
A presente invenção é uma composição vedantecompreendendo uma dispersão de poliuretano de sólidoultra-elevado. A dispersão de poliuretano de sólidoultra-elevado compreende (1) um primeiro componentecompreendendo um primeiro pré-polímero de poliuretano ouuma primeira emulsão de pré-polímero de poliuretano, (2)um segundo componente compreendendo uma fase médiaselecionada do grupo consistindo de uma segunda emulsãode pré-polímero de poliuretano, uma dispersão depoliuretano de baixo conteúdo de sólidos, um látex-semente, e combinações dos mesmos; e (3) um extensor decadeia. A dispersão de poliuretano de sólido ultra-elevado tem pelo menos um conteúdo de sólidos de pelomenos 65 por cento em peso de conteúdo sólido, baseado nopeso total da dispersão de poliuretano de sólido ultra-elevado, e uma viscosidade menor que 5000 cps em 20 rpm a21°C usando fuso #4 com viscosímetro de Brookfield.Opcionalmente, a composição vedante pode incluir ainda umou mais tensoativos, um ou mais dispersantes, um ou maisespessantes, um ou mais pigmentos, uma ou mais cargas, umou mais agentes de congelamento/descongelamento, um oumais agentes neutralizadores, um ou mais plast if icantes,e/ou combinações dos mesmos.Breve descrição dos desenhos
Com o propósito de ilustrar a invenção, mostra-se nosdesenhos uma forma exemplar; entretanto, entenda-se queesta invenção não se limita aos arranjos precisos eequipamentos mostrados.
A Figura 1 é um diagrama de blocos ilustrando um métodopara preparar uma dispersão de poliuretano ultra-elevadoconteúdo de sólidos, apropriada para aplicações vedantes; A Figura 2 é um diagrama de blocos ilustrando um primeirométodo alternativo para preparar uma dispersão depoliuretano ultra-elevado conteúdo de sólidos, apropriadapara aplicações vedantes; e
A Figura 3 é um diagrama de blocos ilustrando um segundo método alternativo para preparar uma dispersão depoliuretano ultra-elevado conteúdo de sólidos, apropriadapara aplicações vedantes.Descrição detalhada da invenção
A presente invenção é uma composição vedante. A presenteinvenção é uma composição vedante compreendendo umadispersão de poliuretano de sólido ultra-elevado. Adispersão de poliuretano de sólido ultra-elevadocompreende (1) um primeiro componente compreendendo umprimeiro pré-polímero de poliuretano ou uma primeiraemulsão de pré-polímero de poliuretano, (2) um segundocomponente compreendendo uma fase média selecionada dogrupo consistindo de uma segunda emulsão de pré-polímerode poliuretano, uma dispersão de poliuretano de baixoconteúdo de sólidos, um látex-semente, e combinações dos mesmos; e (3) um extensor de cadeia. A dispersão depoliuretano de sólido ultra-elevado tem pelo menos umconteúdo de sólidos de pelo menos 65 por cento em peso deconteúdo de sólidos, baseado no peso total da dispersãode poliuretano de sólido ultra-elevado, e uma viscosidademenor que 50 00 cps em 2 0 rpm a 21°C usando fuso #4 comviscosímetro de Brookfield. Opcionalmente, a composiçãovedante pode incluir ainda, um ou mais tensoativos, um oumais dispersantes, um ou mais espessantes, um ou maispigmentos, uma ou mais cargas, um ou mais agentes decongelamento/descongelamento, um ou mais agentesneutralizadores, um ou mais plastificantes, e/oucombinações dos mesmos.
Quando aqui usados, os termos "poliuretano" e"poli(uréia/uretano)" podem ser usados de modopermutável.
A composição vedante compreende uma dispersão depoliuretano de ultra-elevado conteúdo de sólidos,descrita mais detalhadamente abaixo. Opcionalmente, acomposição vedante pode incluir ainda, um ou maistensoativos, um ou mais dispersantes, um ou maisespessantes, um ou mais pigmentos, uma ou mais cargas, umou mais agentes de congelamento/descongelamento, um oumais agentes neutralizadores, um ou mais plastificantes,e/ou combinações dos mesmos. A composição vedante podeincluir ainda quaisquer outros aditivos. Outros aditivosexemplares incluem, mas não se limitam, a fungicidas.
A composição vedante pode ter qualquer flexibilidade dealongamento a -25°C; por exemplo, a composição vedantepode ter uma flexibilidade de alongamento de pelo menos400 por cento a -25°C. Aqui se incluem e se divulgamtodos os valores individuais e subfaixas de pelo menos400 por cento a -25°C; por exemplo, a composição vedantepode ter um alongamento de pelo menos 500 por cento a-25°C; ou na alternativa, a composição vedante pode terum alongamento de pelo menos 600 por cento a -25°C; ounoutra alternativa, a composição vedante pode ter umalongamento de pelo menos 65 0 por cento a -25 °C. Numaincorporação, a composição vedante, essencialmente livrede quaisquer pigmentos, a composição vedante pode ter umaflexibilidade de alongamento de pelo menos 400 por centoa -25°C. Quando aqui usado, "essencialmente livre depigmentos" refere-se a uma porcentagem em peso depigmento na faixa de 0 a menos que 0,1, baseada no peso da composição vedante. Numa incorporação alternativa, acomposição vedante compreendendo de 0,1 a 10 por cento empeso de um ou mais pigmentos pode ter uma flexibilidadede alongamento de pelo menos 650 por cento a -25°C. Acomposição vedante pode ter qualquer recuperação elástica; por exemplo, a composição vedante pode ter umarecuperação elástica de pelo menos 50 por cento a -25°C.Aqui se incluem e se divulgam todos os valoresindividuais e subfaixas de pelo menos 5 0 por cento a-25°C; por exemplo, a composição vedante pode ter uma recuperação elástica de pelo menos 60 por cento a -25°C;ou. na alternativa, a composição vedante pode ter umarecuperação elástica de pelo menos 70 por cento a -25°C;ou noutra alternativa, a composição vedante pode ter umarecuperação elástica de pelo menos 80 por cento a -25°C.A composição vedante pode ter qualquer contração; porexemplo, a composição vedante pode ter uma contração demenos que 2 0 por cento. Aqui se incluem e se divulgamtodos os valores individuais e subfaixas de menos que 2 0por cento; por exemplo, a composição vedante pode ter umacontração de menos que 19 por cento; ou na alternativa, acomposição vedante pode ter uma contração de menos que 18por cento; ou na alternativa, a composição vedante podeter uma contração de menos que 15 por cento. A composiçãovedante pode ser seca num curto período de tempo em relação a uma outra composição vedante.
Opcionalmente, a composição vedante pode incluir ainda umou mais tensoativos. A composição vedante podecompreender de 0,1 a 5 por cento em peso de um ou maistensoativos. Aqui se incluem e se divulgam todos os valores individuais e subfaixas de 0,1 a 5 por cento empeso; por exemplo, a porcentagem em peso de tensoativopode ser de um limite inferior de 0,1, 0,2, 0,3, ou 0,5por cento em peso até um limite superior de 1, 2, 3, 4,ou 5 por cento em peso. Por exemplo, a composição vedantepode compreender de 0,1 a 4 por cento em peso de um oumais tensoativos; ou na alternativa, a composição vedantepode compreender de 0,1 a 3 por cento em peso de um oumais tensoativos; ou na alternativa, a composição vedantepode compreender de 0,1 a 2 por cento em peso de um oumais tensoativos; ou na alternativa, a composição vedantepode compreender de 0,1 a 1 por cento em peso de um oumais tensoativos. Tais tensoativos são obteníveiscomercialmente com a denominação comercial TRIΤΟΝ™ deThe Dow Chemical Company, Midland, Michigan.
Opcionalmente, a composição vedante pode incluir ainda umou mais dispersantes. A composição vedante podecompreender de 0,1 a 5 por cento em peso de um ou maisdispersantes. Aqui se incluem e se divulgam todos osvalores individuais e subfaixas de 0,1 a 5 por cento empeso; por exemplo, a porcentagem em peso de dispersantespode ser de um limite inferior de 0,1, 0,2, 0,3, ou 0,5por cento em peso até um limite superior de 1, 2, 3, 4,ou 5 por cento em peso. Por exemplo, a composição vedantepode compreender de 0,1 a 4 por cento em peso de um oumais dispersantes; ou na alternativa, a composiçãovedante pode compreender de 0,1 a 3 por cento em peso deum ou mais dispersantes; ou na alternativa, a composiçãovedante pode compreender de 0,1 a 2 por cento em peso deum ou mais dispersantes; ou na alternativa, a composiçãovedante pode compreender de 0,1 a 1 por cento em peso deum ou mais dispersantes. Tais dispersantes são obteníveiscomercialmente com a denominação comercial TAMOL™ deRohm & Has, Filadélfia, Estados Unidos.
Opcionalmente, a composição vedante pode incluir ainda umou mais espessantes. A composição vedante podecompreender de 0,1 a 5 por cento em peso de um ou maisespessantes. Aqui se incluem e se divulgam todos osvalores individuais e subfaixas de 0,1 a 5 por cento empeso; por exemplo, a porcentagem em peso de espessantespode ser de um limite inferior de 0,1, 0,2, 0,3, ou 0,5por cento em peso até um limite superior de 1, 2, 3, 4,ou 5 por cento em peso. Por exemplo, a composição vedantepode compreender de 0,1 a 4 por cento era peso de um oumais espessantes; ou na alternativa, a composição vedantepode compreender de 0,1 a 3 por cento em peso de um oumais espessantes; ou na alternativa, a composição vedantepode compreender de 0,1 a 2 por cento em peso de um oumais espessantes; ou na alternativa, a composição vedantepode compreender de 0,1 a 1 por cento em peso de um oumais espessantes. Tais espessantes são obteníveiscomercialmente com a denominação comercial UCAR™ ouCELOSIZE™ de The Dow Chemical Company, Midland,Michigan.
Opcionalmente, a composição vedante pode incluir ainda umou mais pigmentos. A composição vedante pode compreenderde 0 a 10 por cento em peso de um ou mais pigmentos. Aquise incluem e se divulgam todos os valores individuais esubfaixas de 0 a 10 por cento em peso; por exemplo, aporcentagem em peso de pigmentos pode ser de um limiteinferior de 0,1, 0,2, 0,3, ou 0,5, 1, 2, 3, 4, ou 5 porcento em peso até um limite superior de 1, 2, 3, 4, 5, 6,7, 8, 9, ou 10 por cento em peso. Por exemplo, acomposição vedante pode compreender de 0 a 9 por cento em peso de um ou mais pigmentos; ou na alternativa, acomposição vedante pode compreender de 0,1 a 8 por centoem peso de um ou mais pigmentos; ou na alternativa, acomposição vedante pode compreender de 0,1 a 7 por centoem peso de um ou mais pigmentos; ou na alternativa, a composição vedante pode compreender de 0,1 a 6 por centoem peso de um ou mais pigmentos. Tais pigmentos incluem,mas não se limitam a, dióxido de titânio, que é obtenívelcomercialmente com a denominação comercial Ti-PURE™ deDuPont, Wilmington, DE, Estados Unidos.
Opcionalmente, a composição vedante pode incluir aindauma ou mais cargas. A composição vedante pode compreenderde o a 80 por cento em peso de uma ou mais cargas. Aquise incluem e se divulgam todos os valores individuais esubfaixas de 0 a 80 por cento em peso; por exemplo, aporcentagem em peso de cargas pode ser de um limiteinferior de 0,1, 0,2, 0,3, ou 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, ou 10por cento em peso até um limite superior de 15, 20, 25,35, 45, 55, 65, 75, ou 80 por cento em peso. Por exemplo,a composição vedante pode compreender de 0 a 75 por centoem peso de uma ou mais cargas; ou na alternativa, acomposição vedante pode compreender de 0 a 65 por centoem peso de uma ou mais cargas; ou na alternativa, acomposição vedante pode compreender de 0 a 55 por centoem peso de uma ou mais cargas; ou na alternativa, acomposição vedante pode compreender de 0 a 45 por centoem peso de uma ou mais cargas. Tais cargas incluem, masnão se limitam a, carbonato de cálcio, obtenívelcomercialmente com a denominação comercial DRIKALITE™ deImeyrys, Victoria, Austrália, sulfato de bário, silicatode alumínio, micro-esferas de cerâmica, micro-esferas devidro, e poeiras e cinzas.
Opcionalmente, a composição vedante pode incluir ainda umou mais agentes de congelamento/descongelaraento. Acomposição vedante pode compreender de 0,1 a 2 por centoem peso de um ou mais agentes decongelamento/descongelamento. Aqui se incluem e sedivulgam todos os valores individuais e subfaixas de 0,1a 2 por cento em peso; por exemplo, a porcentagem em pesode agentes de congelamento/descongelamento pode ser de umlimite inferior de 0,1, 0,2, 0,3, ou 0,5 por cento empeso até um limite superior de 0,5, 1, 1,5, ou 2 porcento em peso. Por exemplo, a composição vedante podecompreender de 0,1 a 2 por cento em peso de um ou maisagentes de congelamento/descongelamento; ou naalternativa, a composição vedante pode compreender de 0,1a 1,5 por cento em peso de um ou mais agentes decongelamento/descongelamento; ou na alternativa, acomposição vedante pode compreender de 0,1 a 1 por centoem peso de um ou mais agentes neutralizadores; ou naalternativa, a composição vedante pode compreender de 0,1a 0,5 por cento em peso de um ou mais agentesneutralizadores. Quando aqui usados, os agentes decongelamento/descongelamento se referem a aditivos que,tipicamente, impedem a coagulação da dispersão quandoexposta a ciclos de temperatura extrema. Tais agentes decongelamento/descongelamento incluem, mas não se limitama, glicóis, tais como etileno glicol, dietileno glicol,propileno glicol, dipropileno glicol, butileno glicol,dibutileno glicol. Tais glicóis são obteníveiscomercialmente de The Dow Chemical Company, Midland,Michigan.
Opcionalmente, a composição vedante pode incluir ainda umou mais agentes neutralizadores. A composição vedantepode compreender de 0,1 a 2 por cento em peso de um oumais agentes neutralizadores. Aqui se incluem e sedivulgam todos os valores individuais e subfaixas de 0,1a 2 por cento em peso; por exemplo, a porcentagem em pesode agentes neutralizadores pode ser de um limite inferiorde 0,1, 0,2, 0,3, ou 0,5 por cento em peso até um limitesuperior de 0,5, 1, 1,5, ou 2 por cento em peso. Porexemplo, a composição vedante pode compreender de 0,1 a 2por cento em peso de um ou mais agentes neutralizadores;ou na alternativa, a composição vedante pode compreenderde 0,1 a 1,5 por cento em peso de um ou mais agentesneutralizadores; ou na alternativa, a composição vedantepode compreender de 0,1 a 1 por cento em peso de um oumais agentes neutralizadores; ou na alternativa, acomposição vedante pode compreender de 0,1 a 0,5 porcento em peso de um ou mais agentes neutralizadores.
Tipicamente, usam-se os agentes neutralizadores paracontrolar o pH a fim de prover estabilidade à composiçãovedante. Tais agentes neutralizadores incluem, mas não selimitam a, amônia aquosa ou aminas aquosas, ou outrossais inorgânicos aquosos.
Opcionalmente, a composição vedante pode incluir ainda umou mais plastificantes. A composição vedante podecompreender de 0 a 12 por cento em peso de um ou maisplastificantes. Aqui se incluem e se divulgam todos osvalores individuais e subfaixas de 0 a 12 por cento empeso; por exemplo, a porcentagem em peso deplastif icantes pode ser de um limite inferior de 0,1,0,2, 0,3, 0,5, 1, 2, 3, 4, ou 5 por cento em peso até umlimite superior dei, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 12por cento em peso. Por exemplo, a composição vedante podecompreender de 0 a 12 por cento em peso de um ou mais plastificantes; ou na alternativa, a composição vedantepode compreender de 0 a 10 por cento em peso de um oumais plastificantes; ou na alternativa, a composiçãovedante pode compreender de 0 a 7 por cento em peso de umou mais plastificantes; ou na alternativa, a composição vedante pode compreender de 0 a 6 por cento em peso de umou mais plastificantes. Tais plastificantes sãoobteníveis comercialmente com a denominação comercialJAYFLEX™ de ExxonMobil Chemical Company, Texas, EstadosUnidos.
A composição vedante pode compreender de 2 5 a menos que100 por cento em peso de dispersão de poliuretano desólido ultra-elevado. Aqui se incluem e se divulgam todosos valores individuais e subfaixas de 25 a menos que 100por cento em peso; por exemplo, a porcentagem em peso dedispersão de poliuretano de sólido ultra-elevado pode serde um limite inferior de 25, 30, 35, 45, 55, ou 65 porcento em peso até um limite superior de 35, 45, 55, 65,70, 80, 85, 90, 95, ou 100 por cento em peso. Porexemplo, a composição vedante pode compreender de 3 5 amenos que 100 por cento em peso de dispersão depoliuretano de sólido ultra-elevado; ou na alternativa, acomposição vedante pode compreender de 45 a menos que 100por cento em peso de dispersão de poliuretano de sólidoultra-elevado; ou na alternativa, a composição vedante pode compreender de 55 a menos que 100 por cento em pesode dispersão de poliuretano de sólido ultra-elevado; ouna alternativa, a composição vedante pode compreender de65 a menos que 100 por cento em peso de dispersão depoliuretano de sólido ultra-elevado.
A dispersão de poliuretano de sólido ultra-elevadocompreende (1) um primeiro componente compreendendo umprimeiro pré-polímero de poliuretano ou uma primeiraemulsão de pré-polímero de poliuretano; (2) um segundocomponente compreendendo uma fase média selecionada dogrupo consistindo de uma segunda emulsão de pré-polímerode poliuretano, uma dispersão de poliuretano de baixoconteúdo de sólidos, um látex-semente, e combinações dosmesmos; e (3) um extensor de cadeia. A dispersão depoliuretano de conteúdo de sólidos ultra-elevado pode terqualquer número de polímeros; por exemplo, a dispersão depoliuretano de conteúdo de sólidos ultra-elevado podecompreender pelo menos dois ou mais polímeros diferentes.
A dispersão de poliuretano de conteúdo de sólidos ultra-elevado pode, por exemplo, compreender um primeiropolímero e um segundo polímero. 0 primeiro polímero pode,por exemplo, ser um primeiro poliuretano, e o segundopolímero pode ser um segundo poliuretano, poliolefina,poliacrilato, combinações dos mesmos, ou similares. Adispersão de poliuretano de conteúdo de sólidos ultra-elevado pode compreender de 5 a 95 por cento em peso doprimeiro polímero, e de 5 a 95 por cento em peso dosegundo polímero, baseado no peso total da dispersão depoliuretano de conteúdo de sólidos ultra-elevado. Aqui seincluem e se divulgam todos os valores individuais esubfaixas de 5 a 95 por cento em peso; por exemplo, adispersão de poliuretano de conteúdo de sólidos ultra-elevado pode compreender de 5 a 45 por cento em peso doprimeiro polímero, e de 55 a 95 por cento em peso dosegundo polímero, baseado no peso total da dispersão depoliuretano de conteúdo de sólidos ultra-elevado; ou naalternativa, a dispersão de poliuretano de conteúdo desólidos ultra-elevado pode compreender de 20 a 60 porcento em peso do primeiro polímero, e de 40 a 80 porcento em peso do segundo polímero, baseado no peso totalda dispersão de poliuretano de conteúdo de sólidos ultra-elevado.
A dispersão de poliuretano de conteúdo de sólidos ultra-elevado pode compreender pelo menos 60 por cento em pesode conteúdo de sólidos, excluindo o peso de qualquercarga, baseado no peso total da dispersão de poliuretanode conteúdo de sólidos ultra-elevado. Aqui se incluem ese divulgam todos os valores individuais e subfaixas depelo menos 60 por cento em peso; por exemplo, dispersãode poliuretano de conteúdo de sólidos ultra-elevado podecompreender pelo menos 65 por cento em peso de conteúdode sólidos, excluindo o peso de qualquer carga, baseadono peso total da dispersão de poliuretano de conteúdo desólidos ultra-elevado; ou na alternativa, a dispersão depoliuretano de conteúdo de sólidos ultra-elevado podecompreender pelo menos 70 por cento em peso de conteúdode sólidos, excluindo o peso de qualquer carga, baseadono peso total da dispersão de poliuretano de conteúdo desólidos ultra-elevado. A dispersão de poliuretano deconteúdo de sólidos ultra-elevado pode compreender menosque 40 por cento em peso de água, baseado no peso totalda dispersão de poliuretano de conteúdo de sólidos ultra-elevado. Aqui se incluem e se divulgam todos os valoresindividuais e subfaixas de menos que 40 por cento empeso; por exemplo, dispersão de poliuretano de conteúdode sólidos ultra-elevado pode compreender menos que 35por cento em peso de água, baseado no peso total dadispersão de poliuretano de conteúdo de sólidos ultra-elevado; ou na alternativa, a dispersão de poliuretano deconteúdo de sólidos ultra-elevado pode compreender menosque 30 por cento em peso de água, baseado no peso totalda dispersão de poliuretano de conteúdo de sólidos ultra-elevado. A dispersão de poliuretano de conteúdo desólidos ultra-elevado pode, por exemplo, compreender pelomenos dois diâmetros médios volumétricos de tamanho departícula; por exemplo, a dispersão de poliuretano deconteúdo de sólidos ultra-elevado pode, por exemplo,compreender um primeiro diâmetro médio volumétrico detamanho de partícula, e um segundo diâmetro médiovolumétrico de tamanho de partícula. Quando aqui usado,diâmetro médio volumétrico de tamanho de partícularefere-se a
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na qual Dv é o diâmetro médio volumétrico de tamanho departícula, ni é o número de partículas de diâmetro di; equando aqui usado, o índice de polidispersão ("PDI")refere-se a
<formula>formula see original document page 15</formula>
Adicionalmente, a dispersão de poliuretano de conteúdo desólidos ultra-elevado pode compreender partículas tendoum ou mais diâmetros médios volumétricos de tamanho departícula. 0 primeiro diâmetro médio volumétrico detamanho de partícula pode estar na faixa de 0,05 a 5,0mícrons. Aqui se incluem e se divulgam todos os valoresindividuais e subfaixas de 0,05 a 5 mícrons; por exemplo,o primeiro diâmetro médio volumétrico de tamanho departícula pode estar na faixa de 0,07 a 1,0 mícron; ou naalternativa, o primeiro diâmetro médio volumétrico de tamanho de partícula pode estar na faixa de 0,08 a 0,2mícron. o segundo diâmetro médio volumétrico de tamanhode partícula pode estar na faixa de 0,05 a 5,0 mícrons.Aqui se incluem e se divulgam todos os valoresindividuais e subfaixas de 0,05 a 5 mícrons; por exemplo,o segundo diâmetro médio volumétrico de tamanho departícula pode estar na faixa de 0,07 a 1,0 mícron; ou naalternativa, o segundo diâmetro médio volumétrico detamanho de partícula pode estar na faixa de 0,08 a 0,2mícron. A dispersão de poliuretano de conteúdo de sólidosultra-elevado pode ter uma distribuição de tamanho departícula bimodal ou multimodal. A dispersão depoliuretano de conteúdo de sólidos ultra-elevado pode terquaisquer distribuições de tamanhos de partículas; porexemplo, a dispersão de poliuretano de conteúdo desólidos ultra-elevado pode ter uma distribuição detamanho de partícula na faixa de 1:2 a 1:20, baseada naporcentagem em volume do primeiro diâmetro médiovolumétrico de tamanho de partícula para o segundodiâmetro médio volumétrico de tamanho de partícula. Aquise incluem e se divulgam todos os valores individuais esubfaixas de 1:2 a 1:20; por exemplo, a dispersão depoliuretano de conteúdo de sólidos ultra-elevado pode teruma distribuição de tamanho de partícula na faixa de 1:2a 1:10, baseada na porcentagem em volume do primeirodiâmetro médio volumétrico de tamanho de partícula para osegundo diâmetro médio volumétrico de tamanho departícula; ou na alternativa, a dispersão de poliuretanode conteúdo de sólidos ultra-elevado pode ter umadistribuição de tamanho de partícula na faixa de 1:3 a1:5, baseada na porcentagem em volume do primeirodiâmetro médio volumétrico de tamanho de partícula para osegundo diâmetro médio volumétrico de tamanho departícula. O diâmetro médio volumétrico de tamanho departícula e a distribuição de tamanho de partícula sãoimportantes fatores para a presente invenção porque estesfatores facilitam a produção da dispersão de poliuretanode conteúdo de sólidos ultra-elevado inventiva mantendoao mesmo tempo viscosidades menores. A dispersão depoliuretano de conteúdo de sólidos ultra-elevado pode terum índice de polidispersão (Mw/Mn) na faixa de menos que5. Aqui se incluem e se divulgam todos os valoresindividuais e subfaixas na faixa de menos que 5; porexemplo, a dispersão de poliuretano de conteúdo desólidos ultra-elevado pode ter um índice de polidispersão(Mw/Mn) na faixa de menos que 3; ou na alternativa, adispersão de poliuretano de conteúdo de sólidos ultra-elevado pode ter um índice de polidispersão (Mw/Mn) nafaixa de menos que 2. A dispersão de poliuretano deconteúdo de sólidos ultra-elevado pode ter umaviscosidade na faixa de menos que 5000 cps em 20 rpm a2I0C usando fuso #4 com viscosímetro de Brookfield. Aquise incluem e se divulgam todos os valores individuais esubfaixas na faixa de menos que 5000 cps em 20 rpm a 21°Cusando fuso #4 com viscosímetro de Brookfield; porexemplo, a dispersão de poliuretano de conteúdo desólidos ultra-elevado pode ter uma viscosidade na faixade menos que 4000 cps em 20 rpm a 21°C usando fuso #4 comviscosímetro de Brookfield; ou na alternativa, adispersão de poliuretano de conteúdo de sólidos ultra-elevado pode ter uma viscosidade na faixa de menos que3500 cps em 20 rpm a 21°C usando fuso #4 com viscosímetrode Brookfield.
0 primeiro componente pode ser um primeiro pré-polímerode poliuretano ou uma primeira emulsão de pré-polímero depoliuretano.
Quando usado aqui, o termo "primeiro pré-polímero depoliuretano" refere-se a uma corrente contendo umprimeiro pré-polímero de poliuretano. 0 primeiro pré-polímero de poliuretano não contém substancialmentenenhum solvente orgânico e tem também pelo menos doisgrupos isocianato por uma molécula. Quando usado aqui,tal primeiro pré-polímero de uretano refere-se ainda a umpré-polímero de poliuretano no qual o conteúdo desolvente orgânico no pré-polímero de poliuretano é de 10por cento em peso ou menos baseado no peso total doprimeiro pré-polímero de poliuretano. Para eliminar aetapa de remover o solvente orgânico, o conteúdo dosolvente orgânico pode, por exemplo, ser de 5 por centoem peso ou menos baseado no peso total do primeiro pré-polímero de poliuretano; ou na alternativa, o conteúdo dosolvente orgânico pode ser de 1 por cento em peso oumenos baseado no peso total do primeiro pré-pol£mero depoliuretano; ou noutra alternativa, o conteúdo dosolvente orgânico pode ser de 0,1 por cento em peso oumenos baseado no peso total do primeiro pré-polímero depoliuretano.
O peso molecular médio numérico do primeiro pré-polímerode poliuretano usado na presente invenção pode, porexemplo, estar dentro dos limites da faixa de 1.000 a200.000. Aqui se incluem e se divulgam todos os valoresindividuais e subfaixas de 1.000 a 200.000; por exemplo,o primeiro pré-polímero de poliuretano pode ter um pesomolecular médio numérico na faixa de 2.000 a 20.000. Opré-polímero de poliuretano pode incluir ainda pequenasquantidades de isocianatos monoméricos.
O primeiro pré-polímero de poliuretano usado na presenteinvenção pode ser produzido por quaisquer processosconhecidos convencionalmente, por exemplo, processo emsolução, processo hot melt, ou processo de misturação depré-polímero. Além disso, o primeiro pré-polímero depoliuretano pode, por exemplo, ser produzido via umprocesso de reagir um composto poliisocianato com umcomposto contendo hidrogênio ativo e exemplos do mesmoincluem (1) um processo de reagir um compostopoliisocianato com um composto poliol sem usar umsolvente orgânico, e (2) um processo de reagir umcomposto poliisocianato com um composto poliol numsolvente orgânico, seguido por remoção do solvente.
Por exemplo, o composto poliisocianato pode reagir com umcomposto contendo hidrogênio ativo numa temperatura nafaixa de 20°C a 120°C; ou na alternativa, na faixa de30°C a 100°C, numa razão equivalente de um grupoisocianato para um grupo hidrogênio ativo de, porexemplo, 1,1:1 a 3:1; ou na alternativa, de 1,2:1 a 2:1.Na alternativa, o pré-polímero pode ser preparado com umaquantidade em excesso de polióis facilitando assim aprodução de grupos terminais hidroxila.
Por exemplo, opcionalmente, um grupo isocianato emexcesso pode reagir com aminossilano, convertendo assim ogrupo terminal num grupo reativo outro que não grupoisocianato, tal como um grupo alcoxi-silila.0 primeiro pré-polímero de poliuretano pode incluir aindamonômeros acrílicos, estirênicos ou vinílicospolimerizáveis com um diluente, que podem serpolimerizados por polimerização via radicais livresatravés de um iniciador.
Exemplos do composto poliisocianato incluem diisocianatode 2,4 -tolileno, diisocianato de 2,6-tolileno,diisocianato de m-fenileno, diisocianato de p-fenileno,diisocianato de 4,4'-difenil-metano, diisocianato de2,4'-difenil-metano, diisocianato de 2 , 2 '-difenil-metano,diisocianato de 3,3'-dimetil-4,4'-bifenileno,diisocianato de 3,3'-dimetoxi-4,4'-bifenileno,diisocianato de 3,3'-dicloro-4,4'-bifenileno,diisocianato de 1,5-naftaleno, diisocianato de 1,5-tetraidronaftaleno, diisocianato de tetrametileno,diisocianato de 1,6-hexametileno, diisocianato dedodecametileno, diisocianato de trimetil-hexametileno,isocianato de 1,3- e 1,4-bis(metil isocianato),diisocianato de xilileno, diisocianato de tetrametil-xilileno, diisocianato de xilileno hidrogenado,diisocianato de lisina, diisocianato de isoforona,diisocianato de 4,4'-diciclo-hexil-metano, diisocianatode 3,3'-dimetil-4,4'-diciclo-hexil-metano, isômeros dosmesmos, e/ou combinações dos mesmos.
O composto contendo hidrogênio ativo usado para produziro primeiro pré-polímero de poliuretano usado na presenteinvenção inclui, mas não se limita a, por exemplo, umcomposto tendo peso molecular comparativamente elevado(doravante referido como um primeiro composto de altopeso molecular) e um composto tendo peso molecularcomparativamente baixo (doravante referido como umprimeiro composto de baixo peso molecular) .
O peso molecular médio numérico do primeiro composto dealto peso molecular pode, por exemplo, estar dentro doslimites de uma faixa de 300 a 20.000; ou na alternativa,dentro dos limites de uma faixa de 500 a 5.000. O pesomolecular médio numérico do primeiro composto de baixopeso molecular pode, por exemplo, ser menor que 300.
Estes compostos contendo hidrogênio ativo podem serusados sozinhos, ou duas ou mais espécies deles podem serusadas em combinação.
Entre estes compostos contendo hidrogênio ativo, exemplosdo primeiro composto de alto peso molecular incluem, masnão se limitam a, poliésteres polióis alifáticos earomáticos, quaisquer poliésteres/poliéteres polióishíbridos, poliéteres polióis baseados em PTMEG;poliéteres polióis baseados em oxido de etileno, óxido depropileno, óxido de butileno e misturas dos mesmos;policarbonatos polióis; poliacetais polióis;poliacrilatos polióis; poliesteramidas polióis;politioéteres polióis; poliolefinas polióis tais comopolibutadienos polióis insaturados.
Pode ser usado, por exemplo, o poliéster poliol, poliéterpoliol, obtido pela reação de policondensação de umglicol e um ácido.
Exemplos do glicol que podem ser usados para obter opoliéster poliol incluem, mas não se limitam a, etilenoglicol, propileno glicol, 1,2-propanodiol, 1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol, 3-metil-1,5-pentanodiol,1,6-hexanodiol, neopentil glicol, dietileno glicol,trietileno glicol, tetraetileno glicol, poli(glicoletilênico), dipropileno glicol, tripropileno glicol, bis-hidroxi-etoxi-benzeno, 1, 4-ciclo-hexanodiol, 1,4-ciclo-hexano-dimetanol, bisfenol A, mistura de 1,3- e 1,4-ciclo-hexano-dimetanol (UNOXOL™-diol), bisfenol Ahidrogenado, hidroquinona, e adutos de óxido de alquilenodos mesmos.
Exemplos do ácido que podem ser usados para obter opoliéster poliol incluem, mas não se limitam a, ácidosuccínico, ácido adípico, ácido azeláico, ácido sebácico,ácido dodecano-dicarboxílico, anidrido maleico, ácidofumárico, ácido 1,3-ciclopentano-dicarboxílico, ácido1,4-ciclo-hexano-dicarboxílico, ácido tereftálico, ácidoisoftálico, ácido ftálico, ácido 1,4-naftaleno-dicarboxílico, ácido 2,5-naftaleno-dicarboxíIico, ácido2,6-naftaleno-dicarboxíIico, ácido naftálico, ácidobifenil-dicarboxílico, ácido 1, 2-bis(fenoxi)etano-p,p'-dicarboxílico, e anidridos ou derivados formadores deésteres destes ácidos dicarboxílicos; e ácido p-hidroxibenzóico, ácido p-(2-hidroxietoxi)benzóico ederivados formadores de ésteres destes ácidoshidroxicarboxílicos.
Igualmente, pode ser usado um poliéster obtido pelareação de polimerização por abertura de anel de umcomposto éster cíclico tal como ε-caprolactona, e co-poliésteres do mesmo.
Os poliésteres polióis também podem ser produzidos portransesterificação dos dióis e trióis acima mencionadoscom metil ésteres de ácidos graxos contendo grupohidroxi.
Exemplos do poliéster poliol incluem, mas não se limitama, compostos obtidos pela reação de poliaaição de uma oumais espécies de compostos tendo pelo menos dois átomosde hidrogênio ativo tais como etileno glicol, dietilenoglicol, trietileno glicol, propileno glicol, trimetilenoglicol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, 1, 6-hexanodiol,neopentil glicol, glicerina, trimetilol etano, trimetilolpropano, sorbitol, sacarose, etilenodiamina, dietilenotriamina, triisopropanolamina, pirogalol, ácido di-hidroxi benzóico, ácido hidroxiftálico, e 1,2,3-propanotritiol com uma ou mais espécies dentre óxido deetileno, óxido de propileno, óxido de butileno, óxido deestireno, epicloridrina, e tetraidrofurano.Exemplos do policarbonato poliol incluem, mas não selimitam aos compostos obtidos pela reação de glicóis taiscomo 1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol, e dietileno glicol,com carbonato de difenila e fosgênio.
Entre os compostos contendo hidrogênio ativo, o primeirocomposto de baixo peso molecular é um composto que tempelo menos dois hidrogênios ativos por uma molécula e temum peso molecular médio numérico de menos que 300, eexemplos do mesmo incluem, mas não se limitam a,componentes glicóis usados como matérias-primas dopoliéster poliol; compostos poliidroxílicos tais comoglicerina, trimetilol etano, trimetilol propano,sorbitol, e pentaeritritol; e compostos aminas tais comoetilenodiamina, 1,6-hexametileno diamina, piperazina,2,5-dimetil piperazina, isoforona diamina, 4,4'-diciclo-hexil metano diamina, 3,3'-dimetil-4,4'-diciclo-hexilmetano diamina, 1,4-ciclo-hexano diamina, 1,2-propanodiamina, hidrazina, dietileno triamina, etrietileno tetra-amina.
O primeiro pré-polimero de uretano pode incluir ainda umgrupo hidrofílico. Quando aqui usado, o termo "grupohidrofílico" refere-se a um grupo hidrofílico aniônico(por exemplo, grupo carboxila, grupo ácido sulfônico, ougrupo ácido fosfórico), ou um grupo hidrofílico catiônico(por exemplo, grupo amino terciário, ou grupo aminoquaternário), ou um grupo hidrofílico não iônico (porexemplo, um grupo composto de uma unidade de repetição deóxido de etileno, ou um grupo composto de uma unidade derepetição de óxido de etileno e uma unidade de repetiçãode outro óxido de alquileno).
Dentre os grupos hidrofílicos, pode ser, por exemplo,preferido um grupo hidrofílico não iônico tendo umaunidade de repetição de óxido de etileno porque a emulsãode poliuretano finalmente obtida tem excelentecompatibilidade com outras espécies de emulsões. Aintrodução de um grupo carboxila e/ou de um grupo ácidosulfônico é eficaz para preparar o tamanho de partículamais fino.
O grupo iônico refere-se a um grupo funcional capaz deservir como um grupo iônico hidrofílico que contribuapara autodispersão em água por neutralização, provendoestabilidade coloidal durante o processamento contraaglomeração; estabilidade durante transporte,armazenamento e formulação com outros aditivos. Estesgrupos hidrofílicos também podem introduzir propriedadesespecíficas de aplicação tal como aderência.
Quando o grupo iônico é um grupo aniônico, oneutralizador usado na neutralização inclui, por exemplo,bases não voláteis tais como hidróxido de sódio ehidróxido de potássio; podem ser usadas bases voláteistais como aminas terciárias (por exemplo, trimetilamina,trietilamina, dimetil etanolamina, metil dietanolamina, etrietanolamina) e amônia.
Quando o grupo iônico é um grupo catiônico, oneutralizador utilizável inclui, por exemplo, ácidosinorgânicos tais como ácido clorídrico, ácido sulfúrico,e ácido nítrico; e ácidos orgânicos tais como ácidofórmico e ácido acético.
A neutralização pode ser executada antes, durante ou apósa polimerização do composto tendo um grupo iônico.Alternativamente, a neutralização pode ser executadadurante ou após a reação de polimerização de poliuretano.Para introduzir um grupo hidrofílico no primeiro pré-polímero de poliuretano, pode-se usar como um compostocontendo hidrogênio ativo, um composto que tenha pelomenos um átomo de hidrogênio ativo por uma molécula etenha também o grupo hidrofílico acima. Exemplos docomposto que tenha pelo menos um átomo de hidrogênioativo por uma molécula e tenha também o grupo hidrofílicoacima, incluem: (1) compostos contendo grupo ácidosulfônico tais como ácido 2-oxietano sulfônico, ácidofenol sulfônico, ácido sulfobenzóico, ácido 5-sulfo-isoftálico, ácido sulfanílico, ácido 1,3-fenilenodiamina-4,6-di-sulfônico, e derivados dos mesmos, ou poliésterespolióis obtidos copolimerizando os mesmos; (2) compostoscontendo ácido carboxílico tais como ácido 2,2-dimetilolpropiônico, ácido 2,2-dimetilol butírico, ácidodioximaleico, ácido 2,6-dioxibenzóico, e ácido 3,4-diaminobenzóico, e derivados dos mesmos, ou poliésterespolióis obtidos copolimerizando os mesmos; compostoscontendo grupo amino terciário tais como metildietanolamina, butil dietanolamina, e alquildiisopropanolamina, e derivados dos mesmos, oupoliésteres polióis obtidos copolimerizando os mesmos;(3) produtos de reação dos compostos contendo grupo aminoterciário acima, ou derivados dos mesmos, ou poliésterespolióis obtidos copolimerizando os mesmos, com agentesquaternizadores tais como cloreto de metila, brometo demetila, ácido dimetil sulfúrico, ácido dietil sulfúrico,cloreto de benzila, brometo de benzila,etilenocloridrina, etilenobromidrina, epicloridrina, ebromo butano; (4) compostos contendo grupo não iônico talcomo polioxietileno glicol ou copolímero depolioxietileno/polioxipropileno glicol, que tenha pelomenos 3 0% em peso de uma unidade de repetição de óxido deetileno e pelo menos um hidrogênio ativo no polímero etenha também um peso molecular de 300 a 20.000,copolímero de polioxietileno/polioxibutileno glicol,copolímero de polioxietileno/polioxialquileno glicol, emonoalquil éter dos mesmos, ou poliésteres/poliéterespolióis obtidos copolimerizando os mesmos; e (5)combinações dos mesmos.
O segundo componente pode ser selecionado do grupoconsistindo de um segundo pré-polímero de poliuretano,uma segunda emulsão de pré-polímero de poliuretano, umadispersão de poliuretano de baixo conteúdo de sólidos, umlátex-semente, e combinações dos mesmos.
Quando usado aqui, o termo "segunda emulsão de pré-polímero de poliuretano" refere-se a um corrente contendoum segundo pré-polímero de poliuretano. O segundo pré-polímero de poliuretano não contém substancialmentenenhum solvente orgânico e tem também pelo menos doisgrupos isocianato por uma molécula. Quando usado aqui,tal segundo pré-polímero de poliuretano refere-se ainda aum pré-polímero de poliuretano no qual o conteúdo dosolvente orgânico no pré-polímero de poliuretano é de 10%em peso ou menos baseado no peso total do segundo pré-polímero de poliuretano. Para eliminar a etapa de removero solvente orgânico, o conteúdo do solvente orgânicopode, por exemplo, ser de 5 por cento em peso ou menosbaseado no peso total do segundo pré-polímero depoliuretano; ou na alternativa, o conteúdo do solventeorgânico pode ser de 1 por cento em peso ou menos baseadono peso total do segundo pré-polímero de poliuretano; ounoutra alternativa, o conteúdo do solvente orgânico podeser de 0,1 por cento em peso ou menos baseado no pesototal do segundo pré-polímero de poliuretano.
O peso molecular médio numérico do segundo pré-polímerode poliuretano usado na presente invenção pode, porexemplo, estar dentro dos limites da faixa de 1.000 a200.000. Aqui se incluem e se divulgam todos os valoresindividuais e subfaixas de 1.000 a 200.000; por exemplo,o segundo pré-polímero de poliuretano pode ter um pesomolecular médio numérico na faixa de 2.000 a cerca de20.000. O pré-polímero de poliuretano pode incluir aindapequenas quantidades de isocianatos monoméricos.
O segundo pré-polímero de poliuretano usado na presenteinvenção pode ser produzido por quaisquer processosconhecidos convencionalmente, por exemplo, processo emsolução, processo hot melt, ou processo de misturação depré-polímero. Além disso, o segundo pré-polímero deuretano pode, por exemplo, ser produzido via um processode reagir um composto poliisocianato com um compostocontendo hidrogênio ativo e exemplos do mesmo incluem (1)um processo de reagir um composto poliisocianato com umcomposto poliol sem usar um solvente orgânico, e (2) umprocesso de reagir um composto poliisocianato com umcomposto poliol num solvente orgânico, seguido porremoção do solvente. 0 pré-polímero final pode terminarpor NCO ou OH.
Por exemplo, o composto poliisocianato pode reagir com umcomposto contendo hidrogênio ativo numa temperatura nafaixa de 20°C a 120°C; ou na alternativa, na faixa de30°C a 100°C, numa razão equivalente de um grupoisocianato para um grupo hidrogênio ativo de, porexemplo, 1,1:1 a 3:1; ou na alternativa, de 1,2:1 a 2:1.
Na alternativa, o pré-pol£mero pode ser preparado com umaquantidade em excesso de polióis facilitando assim aprodução de polímeros com terminais hidroxila.Por exemplo, opcionalmente, um grupo isocianato emexcesso pode reagir com aminossilano, convertendo assim ogrupo terminal num grupo reativo outro que não grupoisocianato, tal como um grupo alcoxi-silila.
O segundo pré-polímero de poliuretano pode incluir aindamonômeros acrílicos, estirênicos ou vinílicospolimerizáveis com um diluente, que podem serpolimerizados por polimerização via radicais livresatravés de um iniciador.
Exemplos do composto poliisocianato incluem diisocianatode 2,4-tolileno, diisocianato de 2,6-tolileno,diisocianato de m-fenileno, diisocianato de p-fenileno,diisocianato de 4,4'-difenil-metano, diisocianato de2,4'-difenil-metano, diisocianato de 2 , 2'-difenil-metano,diisocianato de 3 , 3 '-dimetil-4,4'-bifenileno,diisocianato de 3,3'-dimetoxi-4,4'-bifenileno,diisocianato de 3 , 3 '-dicloro-4,4'-bifenileno,diisocianato de 1,5-naftaleno, diisocianato de 1,5-tetraidronaftaleno, diisocianato de tetrametileno,diisocianato de 1,6-hexametileno, diisocianato dedodecametileno, diisocianato de trimetil-hexametileno,isocianato de 1,3- e 1,4-bis(metil isocianato),diisocianato de xilileno, diisocianato de tetrametil-xilileno, diisocianato de xilileno hidrogenado,diisocianato de lisina, diisocianato de isoforona,diisocianato de 4,4'-diciclo-hexil-metano, diisocianatode 3,3'-dimetil-4,4'-diciclo-hexil-metano, isômeros dosmesmos, e/ou combinações dos mesmos.
O composto contendo hidrogênio ativo usado para produziro segundo pré-polímero de poliuretano usado na presenteinvenção inclui, mas não se limita a, por exemplo, umcomposto tendo peso molecular comparativamente elevado(doravante referido como um segundo composto de alto pesomolecular) e um composto tendo peso molecularcomparativamente baixo (doravante referido como umsegundo composto de baixo peso molecular).
0 peso molecular médio numérico do segundo composto dealto peso molecular pode, por exemplo, estar dentro doslimites de uma faixa de 300 a 20.000; ou na alternativa,dentro dos limites de uma faixa de 500 a 5.000. 0 pesomolecular médio numérico do segundo composto de baixopeso molecular pode, por exemplo, ser menor que 300.
Estes compostos contendo hidrogênio ativo podem serusados sozinhos, ou podem ser usadas duas ou maisespécies deles em combinação.
Entre estes compostos contendo hidrogênio ativo, exemplosdo segundo composto de alto peso molecular incluem, masnão se limitam a, poliésteres polióis alifáticos earomáticos incluindo poliésteres polióis baseados emcaprolactona, quaisquer poliésteres/poliéteres polióishíbridos, poliéteres polióis baseados em PTMEG;poliéteres polióis baseados em oxido de etileno, óxido depropileno, óxido de butileno e misturas dos mesmos;policarbonatos polióis; poliacetais polióis;poliacrilatos polióis; poliesteramidas polióis;politioéteres polióis; poliolefinas polióis tais comopolibutadienos polióis saturados ou insaturados.
Pode ser usado, por exemplo, o poliéster poliol, poliéterpoliol, obtido pela reação de policondensação de umglicol e um ácido.
Exemplos do glicol que podem ser usados para obter opoliéster poliol incluem, mas não se limitam a, etilenoglicol, propileno glicol, 1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol, 3-metil-1,5-pentanodiol,1,6-hexanodiol, neopentil glicol, dietileno glicol,trietileno glicol, tetraetileno glicol, poli(glicolet.ilênico), dipropileno glicol, tripropileno glicol, bis-hidroxi-etoxi-benzeno, 1, 4-ciclo-hexanodiol, 1,4-c.iclo-hexano-dimetanol, bisfenol A, mistura de 1,3- e 1,4-ciclo-hexano-dimetanol (UNOXOL™-diol), bisfenol Ahidrogenado, hidroquinona, e adutos de oxido de alquilenodos mesmos.
Exemplos do ácido que podem ser usados para obter opoliéster poliol incluem, mas não se limitam a, ácidosuccínico, ácido adípico, ácido azeláico, ácido sebácico,ácido dodecano-dicarboxílico, anidrido maleico, ácidofumárico, ácido 1,3-ciclopentano-dicarboxílico, ácido1,4-ciclo-hexano-dicarboxílico, ácido tereftálico, ácidoisoftálico, ácido ftálico, ácido 1,4-naftaleno-dicarboxílico, ácido 2,5-naftaleno-dicarboxílico, ácido2,6-naftaleno-dicarboxílico, ácido naftálico, ácidobifenil-dicarboxílico, ácido 1, 2-bis(fenoxi)etano-p,p'-dicarboxílico, e anidridos ou derivados formadores deésteres destes ácidos dicarboxílicos; e ácido p-hidroxibenzóico, ácido p-(2-hidroxietoxi)benzóico ederivados formadores de ésteres destes ácidoshidroxicarboxílicos.
Igualmente, pode ser usado um poliéster obtido pelareação de polimerização por abertura de anel de umcomposto éster cíclico tal como ε-caprolactona, e co-poliésteres do mesmo.
Os poliésteres polióis também podem ser produzidos portransesterificação dos dióis e trióis acima mencionadoscom metil ésteres de ácidos graxos contendo grupohidroxi.
Exemplos do poliéster poliol incluem, mas não se limitama compostos obtidos pela reação de poliadição de uma oumais espécies de compostos tendo pelo menos dois átomosde hidrogênio ativo tais como etileno glicol, dietilenoglicol, trietileno glicol, propileno glicol, trimetilenoglicol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, 1, 6-hexanodiol,neopentil glicol, glicerina, trimetilol etano, trimetilolpropano, sorbitol, sacarose, etilenodiamina, dietilenotriamina, triisopropanolamina, pirogalol, ácido di-hidroxi benzóico, ácido hidroxiftálico, e 1,2,3-propanotritiol com uma ou mais espécies dentre oxido deetileno, óxido de propileno, oxido de butileno, oxido deestireno, epicloridrina, e tetraidrofurano.Exemplos do policarbonato poliol incluem, mas não selimitam aos compostos obtidos pela reação de glicóis taiscomo 1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol, e dietileno glicol,com carbonato de difenila e fosgênio.
Entre os compostos contendo hidrogênio ativo, o segundocomposto de baixo peso molecular é um composto que tem pelo menos dois hidrogênios ativos por uma molécula e temum peso molecular médio numérico de menos que 300, eexemplos do mesmo incluem, mas não se limitam a,componentes glicóis usados como matérias-primas dopoliéster poliol; compostos poliidroxílicos tais comoglicerina, trimetilol etano, trimetilol propano,sorbitol, e pentaeritritol; e compostos aminas tais comoetilenodiamina, 1,6-hexametileno diamina, piperazina,2,5-dimetil piperazina, isoforona diamina, 4,4'-diciclo-hexil metano diamina, 3,3'-dimetil-4,4'-diciclo-hexil metano diamina, 1,4-ciclo-hexano diamina, 1,2-propanodiamina, hidrazina, dietileno triamina, etrietileno tetra-amina.
o segundo pré-polímero de uretano pode incluir ainda umgrupo hidrofílico. Quando aqui usado, o termo "grupohidrofílico" refere-se a um grupo hidrofílico aniônico(por exemplo, grupo carboxila, grupo ácido sulfônico, ougrupo ácido fosfórico) , ou um grupo hidrofílico catiônico(por exemplo, grupo amino terciário, ou grupo aminoquaternário) , ou um grupo hidrofílico não iônico (porexemplo, um grupo composto de uma unidade de repetição deóxido de etileno, ou um grupo composto de uma unidade derepetição de óxido de etileno e uma unidade de repetiçãode outro óxido de alquileno).
Dentre os grupos hidrofílicos, pode ser, por exemplo,preferido um grupo hidrofílico não iônico tendo umaunidade de repetição de óxido de etileno porque a emulsãode poliuretano finalmente obtida tem excelentecompatibilidade com outras espécies de emulsões. Aintrodução de um grupo carboxila e/ou de um grupo ácidosulfônico é eficaz para preparar o tamanho de partículamais fino.
O grupo iônico refere-se a um grupo funcional capaz deservir como um grupo iônico hidrofílico que contribuapara autodispersão em água por neutralização, provendoestabilidade coloidal durante o processamento contraaglomeração; estabilidade durante transporte,armazenamento e formulação com outros aditivos. Estesgrupos hidrofílicos também podem introduzir propriedadesespecíficas de aplicação tal como aderência.
Quando o grupo iônico é um grupo aniônico, oneutralizador usado na neutralização inclui, por exemplo,bases não voláteis tais como hidróxido de sódio ehidróxido de potássio; podem ser usadas bases voláteistais como aminas terciárias (por exemplo, trimetilamina,trietilamina, dimetil etanolamina, metil dietanolamina, etrietanolamina) e amônia.
Quando o grupo iônico é um grupo catiônico, oneutralizador utilizável inclui, por exemplo, ácidosinorgânicos tais como ácido clorídrico, ácido sulfúrico,e ácido nítrico; e ácidos orgânicos tais como ácidofórmico e ácido acético.
A neutralização pode ser executada antes, durante ou apósa polimerização do composto tendo um grupo iônico.
Alternativamente, a neutralização pode ser executadadurante ou após a reação de polimerização de poliuretano.
Para introduzir um grupo hidrofílico no segundo pré-polímero de poliuretano, pode-se usar como um compostocontendo hidrogênio ativo, um composto que tenha pelomenos um átomo de hidrogênio ativo por uma molécula etenha também o grupo hidrofílico acima. Exemplos docomposto que tenha pelo menos um átomo de hidrogênioativo por uma molécula e tenha também o grupo hidrofílicoacima, incluem: (1) compostos contendo grupo ácidosulfônico tais como ácido 2-oxietano sulfônico, ácidofenol sulfônico, ácido sulfobenzóico, ácido 5-sulfo-isoftálico, ácido sulfanílico, ácido 1,3-fenilenodiamina-4,6-di-sulfônico, e derivados dos mesmos, ou poliésterespolióis obtidos copolimerizando os mesmos; (2) compostoscontendo ácido carboxílico tais como ácido 2,2-dimetilolpropiônico, ácido 2,2-dimetilol butírico, ácidodioximaleico, ácido 2,6-dioxibenzóico, e ácido 3,4-diaminobenzóico, e derivados dos mesmos, ou poliésterespolióis obtidos copolimerizando os mesmos; compostoscontendo grupo amino terciário tais como metildietanolamina, butil dietanolamina, e alquildiisopropanolamina, e derivados dos mesmos, oupoliésteres polióis obtidos copolimerizando os mesmos;(3) produtos de reação dos compostos contendo grupo aminoterciário acima, ou derivados dos mesmos, ou poliésterespolióis obtidos copolimerizando os mesmos, com agentesquaternizadores tais como cloreto de metila, brometo demetila, ácido dimetil sulfúrico, ácido dietil sulfúrico,cloreto de benzila, brometo de benzila,etilenocloridrina, etilenobromidrina, epicloridrina, ebromo butano; (4) compostos contendo grupo não iônico talcomo polioxietileno glicol ou copolímero depolioxietileno/polioxipropileno glicol, que tenha pelomenos 3 0% em peso de uma unidade de repetição de óxido deetileno e pelo menos um hidrogênio ativo no polímero etenha também um peso molecular de 300 a 20.000,copolímero de polioxietileno/polioxibutileno glicol,copolímero de polioxietileno/polioxialquileno glicol, emonoalquil éter dos mesmos, ou poliésteres/poliéterespolióis obtidos copolimerizando os mesmos; e (5)combinações dos mesmos.
Quando usado aqui, o termo "dispersão de poliuretano debaixo conteúdo de sólidos" refere-se a uma dispersão depoliuretano contendo menos que 60 por cento em peso departículas de poliuretano, baseado no peso total dadispersão de poliuretano. Aqui se incluem e se divulgamtodos as subfaixas e valores individuais de menos que 60por cento em peso; por exemplo, menos que 5 0 por cento empeso; ou na alternativa, menos que 40 por cento em peso.A dispersão de poliuretano de baixo conteúdo de sólidospode ter uma diâmetro médio volumétrico de tamanho de partícula; por exemplo, a dispersão de poliuretano debaixo conteúdo de sólidos pode ter uma diâmetro médiovolumétrico de tamanho de partícula na faixa de 0,04 a5,0 mícrons. Aqui se incluem e se divulgam todos osvalores individuais e subfaixas de 0,04 a 5 mícrons; por exemplo, a dispersão de poliuretano de baixo conteúdo desólidos pode ter um diâmetro médio volumétrico de tamanhode partícula na faixa de 0,07 a 1,0 mícron; a dispersãode poliuretano de baixo conteúdo de sólidos pode ter umdiâmetro médio volumétrico de tamanho de partícula na faixa de 0,08 a 2,0 mícrons. A dispersão de poliuretanode baixo conteúdo de sólidos pode ter qualquerpolidispersão; por exemplo, a dispersão de poliuretano debaixo conteúdo de sólidos pode ter uma polidispersão nafaixa de 1 a 20. Aqui se incluem e se divulgam todos os valores individuais e subfaixas de 1 a 20; por exemplo, adispersão de poliuretano de baixo conteúdo de sólidospode ter uma polidispersão na faixa de 1 a 10; ou naalternativa, a dispersão de poliuretano de baixo conteúdode sólidos pode ter uma polidispersão na faixa de 1 a 2.Quando. aqui usado, o termo "látex-semente" refere-se adispersões, suspensões, emulsões, ou látexes depoliolefinas tais como polietileno e polipropileno,epóxis, silício, estireno, acrilato, butadieno, isopreno,acetato de vinila, ou copolímeros dos mesmos. Quando aquiusado, o termo "látex-semente" pode, por exemplo,referir-se ainda a emulsões de poli(acetato de vinila),poli (etileno/acetato de vinila), poliacrílico, oupoli(acrílico/butadieno) ; a dispersões aquosas deionômeros de poliolefina e polietileno; ou a váriasdispersões aquosas de poliuretano, poliéster, poliamida,resina epóxi, copolímeros dos mesmos, ou ligas dosmesmos. o látex-semente pode ter uma diâmetro médiovolumétrico de tamanho de partícula; por exemplo, adispersão de poliuretano de baixo conteúdo de sólidospode ter uma diâmetro médio volumétrico de tamanho departícula na faixa de 0,05 a 5,0 mícrons. Aqui se inclueme se divulgam todos os valores individuais e subfaixas de0,05 a 5 mícrons; por exemplo, o látex-semente pode terum diâmetro médio volumétrico de tamanho de partícula nafaixa de 0,07 a 1,0 mícron; ou na alternativa, o látex-semente pode ter um diâmetro médio volumétrico de tamanhode partícula na faixa de 0,08 a 2,0 mícrons. O látex-semente pode ter uma distribuição de tamanho de partículabimodal ou multimodal. O látex-semente pode ter qualquerpolidispersão; por exemplo, o látex-semente pode ter umapolidispersão na faixa de 1 a 20. Aqui se incluem e sedivulgam todos os valores individuais e subfaixas de 1 a20; por exemplo, o látex-semente pode ter umapolidispersão na faixa de 1 a 10; ou na alternativa, olátex-semente pode ter uma polidispersão na faixa de 1 a2. Pode-se empregar qualquer método convencional parapreparar tais dispersões, suspensões, emulsões, oulátexes. Tais métodos convencionais incluem, mas não selimitam a, polimerização em emulsão, polimerização emsuspensão, polimerização em micro-emulsão, em mini-emulsão, ou em dispersão.
Quando aqui usado, o termo "tensoativo" refere-se aqualquer composto que reduz a tensão superficial quandodissolvido em água ou em soluções aquosas, ou que reduz atensão interfacial entre dois líquidos, ou entre umlíquido e um sólido. Os tensoativos úteis para prepararuma dispersão estável na prática da presente invençãopodem ser tensoativos catiônicos, tensoativos aniônicos,tensoativos zuiteriônicos, ou tensoativos não iônicos.
Exemplos de tensoativos aniônicos incluem, mas não selimitam a, sulfonatos, carboxilatos, e fosfatos. Exemplosde tensoativos catiônicos incluem, mas não se limitam a,aminas quaternárias. Exemplos de tensoativos não iônicosincluem, mas não se limitam a, copolímeros em blocoscontendo oxido de etileno e tensoativos de silicone, taiscomo álcool etoxilado, ácido graxo etoxilado, derivado desorbitan, derivado de lanolina, nonil fenol etoxilado oupolissiloxano alcoxilado. Além disso, os tensoativospodem ser ou tensoativos externos ou tensoativosinternos. Tensoativos externos são tensoativos que nãoreagem quimicamente no polímero durante a preparação dadispersão. Exemplos de tensoativos externos úteisincluem, mas não se limitam a, sais de ácido dodecilbenzeno sulfônico, e sais de ácido lauril sulfônico.
Tensoativos internos são tensoativos que reagemquimicamente no polímero durante a preparação dadispersão. Exemplos de tensoativos internos úteis aqui,incluem, mas não se limitam a, ácido 2,2-dimetilolpropiônico e seus sais, sais de amônio quaternizados, eespécies hidrofílicas tais como poli(óxido de etileno)polióis.
Tipicamente, os pré-polímeros de poliuretano são decadeia estendida via um extensor de cadeia. Com apresente invenção, pode ser usado qualquer extensor decadeia conhecido como útil para aqueles de treinohabitual na técnica de preparar poliuretanos.
Tipicamente, tais extensores de cadeia têm um pesomolecular de 30 a 500 e têm pelo menos dois gruposcontendo hidrogênio ativo. As poliaminas forma uma classepreferida de extensores de cadeia. Outros materiais,particularmente água, podem funcionar para estendercomprimento de cadeia e portanto são extensores de cadeiapara os propósitos da presente invenção. Particularmente,prefere-se que o extensor de cadeia seja água ou umamistura de água e uma amina tal como, por exemplo,polipropileno glicóis aminados tais como JEFFAMINE D-400de Huntsman Chemical Company, amino etil piperazina, 2-metil piperazina, 1,5-diamino-3-metil-pentano, isoforonadiamina, etileno diamina, dietileno triamina, trietilenotetramina, trietileno pentamina, etanolamina, lisina equalquer uma de duas formas estereoisoméricas e sais damesma, hexanodiamina, hidrazina e piperazina. Na práticada presente invenção, o extensor de cadeia pode ser usadocomo uma solução de extensor de cadeia em água.
Exemplos do extensor de cadeia usado na presente invençãoincluem água; diaminas tais como etilenodiamina, 1,2-propanodiamina, 1,6-hexametilenodiamina, piperazina, 2-metil piperazina, 2,5-dimetil piperazina, isoforonadiamina, 4,4'-diciclo-hexil-metanodiamina, 3,3'-dimetil-4,4'-diciclo-hexil-metanodiamina, 1,2-ciclo-hexanodiamina, 1,4-ciclo-hexanodiamina, aminoetil-etanolamina, aminopropil-etanolamina, amino-hexil-etanolamina, aminoetil-propanolamina, aminopropil-propanolamina, e amino-hexil propanolamina; poliaminastais como dietileno triamina, dipropileno triamina, etrietileno tetramina; hidrazinas; hidrazidas de ácido.Estes extensores de cadeia podem ser usados sozinhos oucombinados.
A dispersão de poliuretano de conteúdo dito ultra-elevadopode ser produzida via método contínuo; ou naalternativa, ela pode ser produzida via processo porbateladas.
Na produção da dispersão de poliuretano de conteúdo ditoultra-elevado, o método para produzir tal dispersão depoliuretano de conteúdo dito ultra-elevado apropriadapara aplicações vedantes inclui as seguintes etapas: (1)prover uma primeira corrente compreendendo um primeiropré-polímero de poliuretano ou uma primeira emulsão depré-polímero de poliuretano; (2) prover uma segundacorrente sendo uma fase média selecionada do grupoconsistindo de: um segundo pré-polímero de poliuretano,uma segunda emulsão de pré-polímero de poliuretano, umadispersão de poliuretano, uma emulsão de látex-semente,ou combinações dos mesmos; (3) juntar continuamente aprimeira corrente com a segunda corrente opcionalmente napresença de um extensor de cadeia; e (4) formar, dessamaneira, uma dispersão de poliuretano tendo um conteúdode sólidos de pelo menos 60 por cento em peso do conteúdode sólidos, pref erivelmente 65 por cento em peso deconteúdo de sólidos, baseado no peso total da dispersãode poliuretano de conteúdo ultra-elevado de sólidos, euma viscosidade na faixa de menos que 5000 cps em 20 rpma 21°C usando fuso #4 com viscosímetro de Brookfield.
Numa produção alternativa da dispersão de poliuretano deconteúdo dito ultra-elevado, o método para produzir taldispersão de poliuretano de conteúdo dito ultra-elevadoapropriada para aplicações vedantes inclui as seguintesetapas: (1) prover uma primeira corrente compreendendo umprimeiro pré-polímero de poliuretano ou uma primeiracorrente de pré-polímero de poliuretano; (2) prover umasegunda corrente sendo uma fase média; (3) juntarcontinuamente a primeira corrente com a segunda corrente opcionalmente na presença de um tensoativo numatemperatura na faixa de 10°C a 10°C, sendo que a razão daprimeira corrente para a segunda corrente está na faixade 0,1 a 0,6; e sendo que opcionalmente o tensoativo estápresente numa faixa de concentração de 0,1 a 3,0 porcento, baseado no peso total da primeira corrente, dasegunda corrente, e do tensoativo; (4) formar, dessamaneira, uma dispersão de poliuretano de conteúdo ultra-elevado de sólidos tendo um conteúdo de sólidos de pelomenos 60 por cento em peso dos ditos sólidos,pref erivelmente 65 por cento em peso de conteúdo desólidos, baseado no peso total da dispersão depoliuretano de conteúdo ultra-elevado de sólidos, e umaviscosidade na faixa de menos que 5000 cps em 20 rpm a21°C usando fuso #4 com viscosímetro de Brookfield.
Referindo-se à Figura 1, uma primeira correntecompreendendo um primeiro pré-polímero de poliuretano,opcionalmente um tensoativo, e opcionalmente água, éalimentada num misturador, por exemplo um misturador OAKSou um misturador IKA ou aqueles misturadores divulgados no pedido de patente serial U.S. n° 60/875.657,depositado em 19 de dezembro de 2006, aqui incorporadopor referência em sua totalidade, enquanto se alimenta nomisturador uma segunda corrente compreendendo uma fasemédia selecionada do grupo consistindo de um segundo pré-polimero de poliuretano, uma segunda emulsão de pré-polímero de poliuretano, uma dispersão de poliuretano,uma emulsão de látex-semente, e/ou combinações dosmesmos. Juntam-se a primeira corrente e a segundacorrente opcionalmente na presença de um extensor decadeia, água de diluição, e/ou combinações dos mesmos.Emulsifica-se a primeira corrente na segunda corrente viamisturação de alta taxa de cisalhamento formando assim adispersão de poliuretano de conteúdo ultra-elevado desólidos, apropriada para aplicações vedantes da presenteinvenção.
Referindo-se à Figura 2, uma primeira correntecompreendendo um primeiro pré-polímero de poliuretano, umtensoativo, e água, é alimentada num misturador, porexemplo um misturador OAKS ou um misturador IKA ouaqueles misturadores divulgados no pedido de patenteserial U.S. n° 60/875.657, depositado em 19 de dezembrode 2006, aqui incorporado por referência em suatotalidade, numa temperatura na faixa de 10°C a 70°C, enuma razão ponderai de primeiro pré-polímero depoliuretano para água na faixa de cerca de 0,3 a 0,5.Provê-se uma taxa de cisalhamento suficiente parafacilitar a formação da dispersão de poliuretano deconteúdo ultra-elevado de sólidos da presente invenção.Opcionalmente, pode-se ainda alimentar no misturador umextensor de cadeia, água de diluição, e/ou combinaçõesdos mesmos, e juntar com a primeira corrente formandoassim, a dispersão de poliuretano de conteúdo ultra-elevado de sólidos, apropriada para aplicações vedantesda presente invenção.
Referindo-se à Figura 3, um primeiro pré-polímero depoliuretano, opcionalmente um tensoativo, e opcionalmenteágua, são alimentados num misturador, por exemplo ummisturador OAKS ou um misturador IKA ou aquelesmisturadores divulgados no pedido de patente serial U.S.η° 60/875.657, depositado em 19 de dezembro de 2006, aquiincorporado por referência em sua totalidade, formandoassim uma primeira corrente que é um primeiro pré-polímero de poliuretano, ou uma primeira emulsão de pré-polímero de poliuretano. Um segundo pré-polímero depoliuretano, opcionalmente um tensoativo, e opcionalmenteágua, são alimentados num segundo misturador, por exemploum misturador OAKS ou um misturador IKA ou aquelesmisturadores divulgados no pedido de patente serial U.S.n° 60/875.657, depositado em 19 de dezembro de 2006, aquiincorporado por referência em sua totalidade, formandoassim uma segunda corrente que é um segundo pré-polímerode poliuretano, ou uma segunda emulsão de pré-polímero depoliuretano. Alimenta-se a primeira corrente e a segundacorrente num terceiro misturador, por exemplo ummisturador OAKS ou um misturador IKA ou aquelesmisturadores divulgados no pedido de patente serial U.S.n° 60/875.657, depositado em 19 de dezembro de 2006, aquiincorporado por referência em sua totalidade, e se juntamopcionalmente na presença de um extensor de cadeia, águade diluição, ou combinações dos mesmos, formando assim, adispersão de poliuretano de conteúdo ultra-elevado desólidos, apropriada para aplicações vedantes da presenteinvenção.
Na produção, a composição vedante pode ser produzida viaqualquer número de dispositivos de misturação. Um taldispositivo pode ser um recipiente de misturação verticalcom dois eixos, um primeiro eixo compreendendo uma lâminade varredura e o segundo eixo compreendendo um dispersorde alta velocidade. Pode-se adicionar no recipiente umadispersão de poliuretano de conteúdo ultra-elevado desólidos. Neste instante a lâmina de varredura pode seracionada e, subseqüentemente pode-se adicionartensoativo, espessante, dispersante, agentes decongelamento/descongelamento, e aditivo tal comopropileno glicol, e plastificante, no recipiente. Uma vezadicionado material suficiente no recipiente de modo acobrir a lâmina dispersora de alta velocidade, pode-seentão acionar esta lâmina. A esta mistura pode-seadicionar pigmentos, tal como dióxido de titânio, ecargas, tal como carbonato de cálcio mantendo ao mesmo tempo ligadas as lâminas de varredura e dispersora delata velocidade. Finalmente, adiciona-se no recipiente umagente neutralizador tal como amônia. A misturação devecontinuar a, por exemplo, 25°C, até completar totalmentea misturação. A mistura pode ou não ser evacuada. A evacuação da mistura pode ocorrer em qualquer recipienteapropriado ou no misturador ou fora dele.Exemplos
A presente invenção será agora explicada em detalhesadicionais mostrando exemplos inventivos e exemploscomparativos, mas obviamente a abrangência da presenteinvenção não se limita a estes exemplos.
Síntese de pré-polímero de poliuretano
Misturam-se 87 gramas de poliol ACCLAIM™ 8200 (umpolioxipropileno diol tendo um peso molecular de 8200 g/mol, obtenível comercialmente de Bayer), 10 gramas dediisocianato de isoforona (IPDI), e 3 gramas de CARBOWAX1000 (poli (oxido de etileno) tendo um peso molecular de1000 g/mol, obtenível comercialmente de The Dow ChemicalCompany) na presença de 0,01 por cento em peso decatalisador de estanho num reator agitado a 80°C, emcondições de agitação branda por 4 horas. 0 pré-polímerode poliuretano resultante compreendeu 2,8 por cento empeso de NCO.
Formulações de látex-semente
Empregaram-se dois látexes de acrilato tendo quantidadesdiferentes de sólidos para preparar os exemplos inventivoe comparativo. 0 primeiro látex de acrilato foi UCAR 163Scompreendendo 56,2 por cento em peso de sólidos, baseadono peso total do látex de acrilato. O segundo látex deacrilato foi UCAR 169S compreendendo 61,3 por cento empeso de sólidos, baseado no peso total do látex deacrilato.Síntese de dispersão-semente de poliuretanoEmulsificou-se o pré-pol£mero preparado acima usandocontinuamente um misturador de alto cisalhamento. Nesteprocesso, alimentaram-se 60 g de pré-polímero nummisturador de alto cisalhamento onde ele foi misturadocom uma solução aquosa de tensoativo aniônico, que é umdodecil benzeno sulfonato de sódio (2 por cento em pesobaseado no peso do pré-polímero). Subseqüentementeestendeu-se a cadeia da pré-emulsão com uma soluçãoaquosa de extensor de cadeia de etilenodiamina em razãoestequiométrica de 98 por cento para nível de NCO. Adispersão-semente de poliuretano final compreendeu 52 porcento em peso de sólidos, excluindo quaisquer cargas, eum tamanho médio de partícula de aproximadamente 0,7mícron.
Preparação da dispersão de poliuretano/acrilato de sólidoultra elevado (dispersão híbrida de PU/acrilato)Alimentaram-se 40 gramas do pré-polímero acima descritonum dispositivo de misturação de alto cisalhamento ondeele foi emulsificado em 100 gramas de um látex-semente deacrilato, que é UCAR 169S. A dispersão híbrida depoliuretano/acrílico de conteúdo ultra-elevado de sólidosresultante tinha um tamanho de partícula bimodal e umadistribuição de tamanho de partícula muito ampla. Elacompreendeu aproximadamente 73,5 por cento em peso, dèpartículas sólidas excluindo o peso de qualquer cargabaseado no peso total da dispersão. A dispersão híbridade poliuretano/acrílico de conteúdo ultra-elevado desólidos tinha uma viscosidade de 2720 cps em 20 rpm a21°C usando fuso #4, e uma viscosidade de 1852 cps em 50rpm a 21°C usando fuso #4 com viscosímetro de Brookfield.A razão ponderai final de uretano para acrilato foi de 0,39.
Preparação da dispersão híbrida depoliuretano/poliuretano de sólido ultra elevado(dispersão híbrida de PU/PU)
Preparou-se o pré-polímero de poliuretano usando os mesmoingredientes acima descritos, mas as razões ponderaisforam mudadas tal que se obteve um pré-polímero com 2,0por cento de NCO. Emulsificou-se este pré-polímero depoliuretano usando um processo contínuo de dispersão dealto cisalhamento na dispersão-semente de poliuretanoacima descrita. Alimentaram-se 55 gramas do pré-polímerode poliuretano acima descrito num dispositivo demisturação de alto cisalhamento onde ele foi emulsificadoem 100 gramas de uma dispersão-semente de poliuretano. Adispersão híbrida de poliuretano/poliuretano de sólidoultra elevado resultante compreendeu aproximadamente 69por cento em peso de partículas sólidas, excluindo o pesode qualquer carga, baseado no peso total. A dispersãohíbrida de poliuretano/poliuretano de sólido ultraelevado tinha uma viscosidade menor que 3 000 cps em 2 0rpm a 21°C usando fuso #4.
Exemplos inventivos 1-4
Prepararam-se os exemplos inventivos 1-4 de acordo com osseguintes procedimentos. Os componentes de formulaçãolistados na Tabela I foram misturados em temperaturaambiente via um recipiente de misturação vertical comdois eixos, o primeiro eixo compreendendo uma lâmina dearrasto e o segundo eixo compreendendo um dispersor dealta velocidade. As composições vedantes resultantesforam testadas para suas propriedades, e a Tabela IImostra aquelas propriedades e resultados.
Exemplos comparativos A-B
Prepararam-se os exemplos comparativos A-B de acordo comos seguintes procedimentos. Os componentes de formulaçãolistados na Tabela I foram misturados em temperaturaambiente via um recipiente de misturação vertical comdois eixos, o primeiro eixo compreendendo uma lâmina dearrasto e o segundo eixo compreendendo um dispersor dealta velocidade. As composições vedantes resultantesforam testadas para suas propriedades, e a Tabela IImostra aquelas propriedades e resultados.
A presente invenção pode ser incorporada em outras formassem se afastar do espírito e dos atributos essenciais damesma, e, conseqüentemente, deve ser feita referência àsreivindicações anexas, mais que ao relatório anterior,como indicativas da abrangência da invenção.
Métodos de teste
Os métodos de teste incluem os seguintes:
0 diâmetro médio de tamanho de partícula volumétrico e adistribuição de tamanho de partícula foram medidos viaespalhamento dinâmico de luz (Coulter LS 230) .
Mediu-se a viscosidade via viscosímetro de Brookfield.Determinou-se o conteúdo de isocianato (% de NCO) usandoum medidor Toledo DL58.
Determinou-se a flexibilidade em baixa temperatura(flexibilidade de movimento de junta) de acordo com ométodo-padrão de teste ASTM C-793 para efeitos deenvelhecimento acelerado em vedantes de juntaelastoméricos.
Determinou-se a recuperação elástica e a flexibilidade dealongamento de acordo com o seguinte procedimento.Prepararam-se películas finas sobre superfície de Teflonusando um dispositivo de estiramento de 20 milipolegadas.As películas foram secadas por 7 dias em temperaturaambiente antes do teste. As dispersões de poliuretano desólido ultra-elevado e as dispersões híbridas foramvertidas numa placa de Petri com forro de PTFE epermitidas secarem em condições ambiente por 7 dias. Aspelículas resultantes tinham uma espessura na faixa de 10a 20 milipolegadas. Os corpos de prova de micro-tração(ASTM D 1708) foram cortados das películas para teste detração usando um sistema de teste mecânico Instron 5581.Para caracterização de tensão/deformação por tração, oscorpos de prova foram carregados a 22,25 mm/min(100%/min) até romperem. Foram registradas as curvas detensão/deformação, módulo de elasticidade a 100%,alongamento na ruptura, e limite de resistência à tração.Para cada amostragem foram usados pelo menos três corposde prova. Para caracterização de recuperação, os corposde prova foram esticados a 100% e depois retornaram a 0%,que se refere como um ciclo. Para um teste repetiu-se ociclo 10 vezes continuamente. Tanto o teste de traçãocomo o de recuperação, foram executados em temperatura ambiente, 0°C, e -25°C. A recuperação de 10° ciclo foicalculada como sendo 100% menos a deformação inicial noinício do 10° ciclo. O teste de baixa temperatura foiexecutado dentro de uma câmara ambiental BEMCO usando umcontrolador de temperatura WATLOW 942 com nitrogênio líquido como refrigerante. Colocou-se um partermoelétrico adicional próximo do corpo de prova paramonitorar a temperatura real.
Determinou-se a contração de acordo com o seguinteprocedimento. Um molde de vidro contendo uma fenda de2x4x3/8 polegadas (LxWxH) é carregado com vedantes(puros ou formulados). Depois este é curado emtemperatura ambiente por 21 dias. Mede-se a diminuição naaltura (3/8) do vedante no ponto médio. Usa-se então amudança na determinação de % de contração relativa àaltura original.<table>table see original document page 44</column></row><table><table>table see original document page 45</column></row><table>

Claims (27)

1. Composição vedante, caracterizada pelo fato decompreender uma dispersão de poliuretano de sólido ultra-elevado compreendendo: um primeiro componentecompreendendo um primeiro pré-polímero de poliuretano ouuma primeira emulsão de pré-polímero de poliuretano; umsegundo componente compreendendo uma fase médiaselecionada do grupo consistindo de uma segunda emulsãode pré-polímero de poliuretano, uma dispersão depoliuretano de baixo conteúdo de sólidos, um látex-semente, e combinações dos mesmos; e um extensor decadeia; sendo que a dita dispersão de poliuretano desólido ultra-elevado tem um conteúdo de sólidos de pelomenos 65 por cento em peso, baseado no peso total da ditadispersão de poliuretano de sólido ultra-elevado, e umaviscosidade menor que 500 0 cps em 2 0 rpm a 21°C usandofuso #4 com viscosímetro de Brookfield.
2. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de compreender ainda um ou maistensoativos, um ou mais dispersantes, um ou maisespessantes, um ou mais pigmentos, uma ou mais cargas, umou mais agentes de congelamento/descongelamento, um oumais agentes neutralizadores, um ou mais plastificantes,e/ou combinações dos mesmos.
3. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de compreender de 25 a menos que-100 por cento em peso, da dita dispersão de poliuretanode sólido ultra-elevado, baseado no peso da composiçãovedante.
4. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de compreender de 0,1 a 5 porcento em peso do dito um ou mais tensoativos.
5. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de compreender de 0,1 a 5 porcento em peso do dito um ou mais dispersantes.
6. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de compreender de 0,1 a 5 porcento em peso do dito um ou mais espessantes.
7. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de compreender de 0 a menos que 10 por cento em peso do dito um ou mais pigmentos.
8. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de compreender de 0 a 75 porcento em peso da dito uma ou mais cargas.
9. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de compreender de 0,1 a 2 porcento em peso do dito um ou mais agentes decongelamento/descongelamento.
10. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de compreender de 0,1 a 1 porcento em peso do dito um ou mais agentes neutralizadores.
11. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de compreender de 0 a 12 porcento em peso do dito um ou mais plastif icantes.
12. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de compreender ainda de 0,1 amenos que 10 por cento em peso de um ou mais pigmentos, eter uma flexibilidade de alongamento de pelo menos 650por cento a -25°C.
13. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de estar substancialmente livrede quaisquer pigmentos e ter uma flexibilidade dealongamento de pelo menos 400 por cento a -25°C.
14. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de ter uma recuperação elásticade 50 por cento ou maior a -25°C.
15. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de ter uma recuperação elásticade 80 por cento ou maior a -25°C.
16. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de ter uma contração de menos que 20 por cento.
17. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de o dito primeiro componentecompreender uma ou mais primeiras resinas poliméricas e odito segundo componente compreender uma ou mais segundasresinas poliméricas, e a dita primeira resina poliméricae a dita segunda resina polimérica terem uma razão detamanho médio de partícula volumétrico na faixa de 1:5 a 1:2.
18. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 15,caracterizada pelo fato de a dita primeira resinapolimérica e a dita segunda resina polimérica terem umarazão de tamanho médio de partícula volumétrico na faixade 1:3.
19. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 15,caracterizada pelo fato de a dita dispersão depoliuretano de conteúdo ultra-elevado de sólidoscompreender de 20 a 40 por cento em peso da dita uma oumais primeiras resinas poliméricas tendo um tamanho departícula na faixa de 0,04 mícron a 5,0 mícrons, e de 60a 80 por cento em peso da dita uma ou mais segundasresinas poliméricas tendo um tamanho de partícula nafaixa de 0,05 mícron a 5,0 mícrons, baseado no peso totalda dita uma ou mais primeiras resinas poliméricas e dadita uma ou mais segundas resinas poliméricas.
20. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de o dito látex-semente serselecionado do grupo consistindo de uma dispersão,emulsão, ou látex de olefinas, epóxis, silício, estireno,acrilato, butadieno, isopreno, acetato de vinila,copolímeros dos mesmos, e misturas dos mesmos.
21. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de o dito látex-semente ser fasede óleo emulsifiçado em água.
22. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de o dito primeiro ou segundopré-polímero de poliuretano ser um produto de reação depelo menos um poliisocianato e de pelo menos um poliol.
23. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 22,caracterizada pelo fato de o dito poliisocianato seraromático ou alifático.
24. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 22,caracterizada pelo fato de o dito poliol ser selecionadodo grupo consistindo de poliéter poliol, poliésterpoliol, policarbonato poliol, óleo de semente naturalpoliol, e combinações dos mesmos.
25. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 22,caracterizada pelo fato de o dito primeiro ou segundopré-polímero de poliuretano ser iônico ou não iônico.
26. Composição vedante, de acordo com a reivindicação 22,caracterizada pelo fato de o dito primeiro ou segundopré-polímero de poliuretano ser terminado por isocianatoou terminado por hidroxila.
27. Composição vedante, caracterizada pelo fato decompreender uma dispersão de poliuretano de sólido ultra-elevado compreendendo: um primeiro componentecompreendendo uma primeira emulsão de pré-polímero depoliuretano; um segundo componente compreendendo umadispersão, emulsão, ou látex de um acrilato; e umextensor de cadeia; sendo que a dita dispersão depoliuretano de sólido ultra-elevado tem um conteúdo desólidos de pelo menos 65 por cento em peso, baseado nopeso total da dita dispersão de poliuretano de sólidoultra-elevado, e uma viscosidade menor que 5000 cps em 20rpm a 21°C usando fuso #4 com viscosímetro de Brookfield;opcionalmente um ou mais tensoativos, opcionalmente um oumais dispersantes, opcionalmente um ou mais espessantes,opcionalmente um ou mais pigmentos, opcionalmente uma oumais cargas, opcionalmente um ou mais agentes decongelamento/descongelamento, opcionalmente um ou maisagentes neutralizadores, opcionalmente um ou maisplastificantes, e/ou combinações dos mesmos.
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