BRPI0813646B1 - dispersão de resina, seu uso e processos para sua produção, e produto - Google Patents
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Abstract
dispersão de resina a presente invenção refere-se a uma dispersão de resina, a um processo para a produção da mesma e a um produto. de acordo com a invenção, pode ser preparada uma dispersão de resina, durante cujo processamento pode ser evitada a liberação de materiais poluidores, em que a dispersão de resina contém (1) 30 a 100 % em peso de resina epóxido, o a 70% em peso de resina de novolaca baseado na massa de ambos os componentes da resina, (11) 4 a 18 % em peso, baseado no peso total, de um agente codispersante feito de etoxilato de óleo de rícino, de etoxilato de óleo de rícino hidratado, de etoxilato de alquilfenol, de etoxilato de ácido oleico, de etoxilato de oxoálcool, de etoxilato de álcool graxo e/ou álcool polivinílico e (111), opcionalmente, o a 20 %em peso, baseado na massa total, de outros auxiliares convencionais.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DISPERSÃO DE RESINA, SEU USO E PROCESSOS PARA SUA PRODUÇÃO, E PRODUTO.
[001] A presente invenção se refere a uma dispersão de resina, a um processo para a produção da mesma e a um produto.
[002] A produção de impregnações de produtos para construção de prédios utiliza dispersões de resina que até agora geralmente consistiram em resóis aquosos ou dispersões de acrilato. As dispersões baseadas em resóis podem ser diluídas com água, porém eliminam formaldeído durante a cura e, portanto, a fabricação pode ser realizada somente em uma planta especificamente designada para aquela finalidade. As dispersões de acrilato podem ser curadas sem liberação de substância ambientalmente prejudicial, porém os produtos curados têm uma baixa temperatura de transição vítrea.
[003] As dispersões à base de resinas epóxi e de novolacas são conhecidas da técnica anterior. A JP 58-027716 descreve um processo para a produção de uma dispersão de resina fenólica/de novolaca e uma amina (particularmente imidazol) como curativo para uma resina epóxi. A US RE 37.023 descreve uma dispersão de resol e uma resina de BPA eterificada em que também é usado solvente.
[004] É um objetivo da presente invenção fornecer dispersões de resina cujo processamento evita a liberação de materiais ambientalmente prejudiciais.
[005] Foi descoberto que este objetivo foi alcançado de acordo com a presente invenção pelo fornecimento de uma dispersão aquosa de resina à base de resinas epóxi e de resinas de novolaca e também ainda de substâncias adicionadas, em que a dispersão da resina contém (I) 30 a 100 por cento em peso de resina epóxi e 0 a 70 por cento em peso de resina de novolaca à base de massa de ambos os
Petição 870180133918, de 25/09/2018, pág. 4/18
2/7 componentes da resina e também (II) 4 a 18 por cento em peso à base de massa global de um codispersante à base de extoxilado de óleo de mamona, de extoxilado de óleo de mamona hidrogenado, de extoxilado de alquilfenol, de extoxilado de álcool graxo, de extoxilado de ácido oléico, de extoxilado de álcool do processo oxo, de extoxilado de álcool graxo e/ou de álcool vinílico e (III) opcionalmente 0 a 20 por cento em peso à base de massa global de outras substâncias costumeiras adicionadas.
[006] A resina epóxi do constituinte (I) pode ser qualquer resina epóxi que tenha pelo menos dois grupos epóxi por molécula e cuja faixa de fusão está de preferência abaixo de 90°C. Quando forem usadas resinas epóxi que tenham uma faixa de fusão mais alta, podem haver dificuldades técnicas devido à mais alta viscosidade da resina epóxi usada. É dada preferência por sua vez a compostos epóxi que sejam líquidos à temperatura ambiente, tais como diglicidil éteres de bisfenóis ou resinas modernas baseadas em diglicidil éteres de bisfenol A. De especial preferência são as resinas de baixa viscosidade tais como resinas epóxi baseadas em ciclo-olefinas ou em tetraglicidildianilina ou então misturas de resinas epóxi sólidas tais como, por exemplo, as de novolacas epoxidadas com os chamados diluentes reativos. As resinas epóxi podem opcionalmente ser modificadas com outros polímeros tais como, por exemplo, poliésteres, acrilatos, polímeros de silicone ou derivados de polivinila.
[007] A novolaca de constituinte (I) compreende copolímeros de um composto fenólico e um aldeído que são preparados em um meio ácido que usa uma proporção de composto fenólico: aldeído que está de preferência na faixa de desde 1:0,4 até 1:0,8. Estes copolímeros podem ser preparados para serem livres de monômero. No caso de uma proporção maior do que 1:0,8, a novolaca resultante é demasiaPetição 870180133918, de 25/09/2018, pág. 5/18
3/7 damente viscosa e, no caso de uma proporção menor do que 1:0,4, as resinas são demasiadamente solúveis em água e, portanto, são mais difíceis de se dispersarem.
[008] Como compostos fenólicos podem ser usados fenóis monoou polinucleares ou misturas da classe de compostos mencionados, especificamente tanto fenóis mono- como polinucleares. Exemplos dos mesmos são o próprio fenol como uma variante preferida e também os seus homólogos substituídos por alquila, tais como o-, m- ou p-cresol, xilenos ou fenóis mais altamente alquilados, também fenóis substituídos por halogênio, tais como clorofenol e bromofenol e fenóis polifuncionais tais como resorcinol ou pirocatecol e também fenóis polinucleares tais como naftóis, bisfenol A ou bisfenol F.
[009] Fenol ou o componente fenólico é reagido com aldeído, em particular, formaldeído ou um composto que forneça formaldeído, para formar a novolaca desejada. As de novolacas podem ser modificadas com agentes de modificação costumeiros, por exemplo, resinas epóxi, borrachas, polivinil butiral e aditivos inorgânicos.
[0010] A quantidade de resina epóxi é de 30 a 100 por cento em peso e a quantidade de novolaca é de 70 a 0 por cento em peso à base de massa de ambos os componentes da resina. A produção de uma dispersão puramente de resina epóxi tem a vantagem de que ela pode ser fornecida quando necessário para mesclagem com outras dispersões, por exemplo. No entanto, é dada preferência a dispersões de resina que compreendam 30 até 80 por cento em peso de resina epóxi, pois a novolaca age como um curativo para a resina epóxi e, portanto, não é necessário curativo adicional algum. É dada preferência de novo a 50 a 80 por cento em peso de resina epóxi, sendo que é conseguida uma densidade ótima de reticulado.
[0011] O outro constituinte (II) da dispersão aquosa de resina da presente invenção compreende 4 a 18, de preferência 3 a 10, por cen
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4/7 to em peso à base de massa total, de um codispersante baseado em extoxilado de óleo de mamona, em extoxilado de óleo de mamona hidrogenado, em extoxilado de alquilfenol, em extoxilado de álcool graxo, em extoxilado de ácido oleico, em extoxilado de álcool do processo oxo, em extoxilado de álcool graxo e/ou em álcool vinílico. Menos do que 4 % em peso de codispersante não fornece um efeito adequado e mais do que 18 % em peso de codispersante tem um efeito adverso sobre as propriedades finais, por exemplo, a solubilidade em água do produto curado.
[0012] É particularmente preferível usar álcool polivinílico, que age como um coloide protetor assim como um emulsificante. Por usa vez, é preferível que o álcool polivinílico tenha um grau de hidrólise na faixa de 80 até 95% e um peso molecular na faixa de desde 30 000 até 70 000 g/mol, porque este tem um efeito benéfico sobre a estabilidade da emulsão.
[0013] A dispersão de resina da presente invenção pode ainda compreender pelo menos um estabilizador - de preferência em uma concentração de 0,2 % até 2 % em peso, à base de massa da mistura global - baseado nos álcoois de alto peso molecular ou então em derivados de celulose, amido, dextrina, ácido poliacrílico e/ou sais copoliméricos dos mesmos, poli-N-vinilmetilacetamida, copolimeros de vinilpirrolidona e/ou colóides protetores de Stimme. A estabilidade da dispersão é melhorada dessa maneira. É particularmente preferível quando o estabilizador for a metoxicelulose, pois este estabilizador é eficaz a concentrações muito baixas.
[0014] A dispersão de resina da presente invenção também pode incluir outros constituintes tais como substâncias que acelerem a reação de cura, por exemplo, ácidos de Lewis ou imidazóis em uma quantidade de 0 % até 1,5 % em peso, baseados na massa da mistura inteira. Vantajosos são, por sua vez, imidazóis que, assim como o efeito
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5/7 de aceleração, também favorecem a dispersão acelerada com uma grande estabilidade de várias horas até dias.
[0015] A dispersão de resina da presente invenção também pode incluir o processamento de auxiliares em uma concentração, de preferência, de 0,05 % até 3 % em peso, à base de massa de toda a mistura, tais como agentes de escoamento para melhorar a formação de filmes ou então substâncias para adaptar propriedades específicas, tais como, por exemplo, dispersões de acrilato para melhorar a flexibilidade. O uso de etileno glicol e/ou de polidimetilsiloxano pode ser mencionado para fins de exemplo. Similarmente, é concebível a adição de corantes, agentes de umedecimento e catalisadores como substâncias ainda adicionadas.
[0016] A dispersão de resina da presente invenção de preferência tem um teor de sólidos de 30 a 50 %. No entanto, dependendo da aplicação planejada, também são possíveis menores concentrações de sólidos (em torno de 10 %).
[0017] A dispersão de resina da presente invenção, que é baseada em resinas epóxi e resinas de novolaca e também outras substâncias adicionadas, pode ser obtida por um processo que compreende as seguintes etapas:
a. misturação de pelo menos o codispersante ao constituinte (I) presente essencialmente na massa fundida, e
b. misturação de água e opcionalmente ainda substâncias adicionadas a temperaturas < 100°C à mistura obtida na etapa a). [0018] A temperatura à qual o constituinte (I) é fundido está de preferência entre 90 e 150°C, de preferência até 125°C, para que a reação prematura dos componentes possa ser reprimida com segurança. Esta faixa de temperatura também é vantajosa por razões de viscosidade para que possa ser conseguida uma mistura homogênea de constituinte (I). O codispersante é adicionado e a mistura é resfria
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6/7 da até < 100°C. Isso é seguido pela adição de água, de preferência a 25 % a 50 % à base de massa global. Mais água ainda é adicionada quando apropriado com agitação e resfriamento. O teor de sólidos de resina é de preferência de 30 % a 50 %.
[0019] É geralmente irrelevante em que ordem e em qual temperatura são misturados o codispersante e o constituinte (I) e água com as outras substâncias adicionadas.
[0020] É particularmente preferível quando o estabilizador é adicionado na etapa b), pois isto torna possível usar estabilizadores termicamente sensíveis.
[0021] Também é vantajoso quando na obtenção da mistura na etapa b) a dispersão de resina for misturada com outras substâncias adicionadas ainda tais como catalisadores, corantes e agentes de umedecimento.
[0022] No entanto, também é possível que a dispersão aquosa de resina da presente invenção, que está baseada em resina e resinas de novolaca e também outras substâncias adicionadas, seja produzida por misturação dos constituintes (I), (II) e (III) da dispersão de resina e água juntas por introdução de energia de cisalhamento. Isto torna possível dispensar o aquecimento dos constituintes e evitar os problemas associados em relação à manipulação.
[0023] Para este processo, realizado em moinhos para dispersão ou em misturadores internos de turbina, por exemplo, são inicialmente carregados a água e o codispersante e, como pode ser o caso, são adicionadas outras substâncias. Mantendo-se em agitação, a resina epóxi e a novolaca são então adicionadas e é introduzida energia de cisalhamento até um grau suficiente.
[0024] A dispersão aquosa de resina reticulada da presente invenção pode ser aplicada a superfícies de têxteis, minerais, metálicas ou então a superfícies poliméricas na forma de fibras, telas fibrosas de
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7/7 não-tecidos, tecidos ou superfícies lisas de uma maneira direta e descomplicada, por exemplo, por revestimento com pincel, pulverização ou com lâmina, para modificar estes substratos. Podem seguir operações de secagem. Durante e também depois da reticulação, não é liberado nem formaldeído nem outro solvente, o que seria uma pertubação do ambiente ou mais especificamente por odor. As aplicações serviram por resóis e acrilatos solúveis em água podem agora ser recobertas pela dispersão de resina da presente invenção.
[0025] A invenção será agora mais particularmente descrita com referência a uma modalidade ilustrativa:
[0026] Em um frasco de 2 litros equipado com agitador, termômetro, funil de gotejamento e camisa de aquecimento, 120 g de novolaca e 280 g de resina epóxi são aquecidos até em torno de 110°C durante 60 minutos. 290 g de uma solução de álcool polivinílico em água a
23,5 por cento de concentração são então adicionados durante 30 minutos com agitação. A temperatura é mantida em torno de 75 a 85°C durante a adição. Então, 310 g de água são adicionados durante 90 minutos em torno de 75 a 85°C com agitação. A dispersão formada é resfriada gradualmente até em torno de 40°C. A dispersão tem uma viscosidade de 5080 mPa a 20°C e um teor de sólidos de aproximadamente 47,6 %.
Claims (13)
1. Dispersão aquosa de resina à base de resinas epóxi e de resinas de novolaca e também em outras substâncias adicionadas, caracterizada pelo fato de que a dispersão de resina contém:
(I) 30 a 100 por cento em peso de resina epóxi e 0 a 70 por cento em peso de resina de novolaca à base de massa de ambos os componentes da resina e também;
(II) 4 a 18 por cento em peso à base de massa global de um codispersante à base de extoxilado de óleo de mamona, de extoxilado de óleo de mamona hidrogenado, de extoxilado de alquilfenol, de extoxilado de álcool graxo, de extoxilado de ácido oléico, de extoxilado de álcool do processo oxo, de extoxilado de álcool graxo e/ou de álcool polivinílico; e (III) opcionalmente 0 a 20 por cento em peso à base de massa global de outras substâncias costumeiras adicionadas.
2. Dispersão aquosa de resina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a dispersão de resina contém:
(I) 30 a 80 por cento em peso de resina epóxi e 70 a 20 por cento em peso de resina de novolaca à base de massa de ambos os componentes de resina como também;
(II) 4 a 18 por cento em peso à base de massa global de um codispersante à base de extoxilado de óleo de mamona, de extoxilado de óleo de mamona hidrogenado, de extoxilado de alquilfenol, de extoxilado de álcool graxo, de extoxilado de ácido oleico, de extoxilado de álcool do processo oxo, de extoxilado de álcool graxo e/ou de álcool vinílico; e (III) opcionalmente 0 a 20 por cento em peso à base de massa global de outras substâncias costumeiras adicionadas.
3. Dispersão aquosa de resina, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a faixa de fusão da resina
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2/3 epóxi é menor que 90°C.
4. Dispersão aquosa de resina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a resina de novolaca é uma resina de fenol-formaldeído preparada usando uma proporção de fenokformaldeído na faixa de 1:0,4 até 1:0,8.
5. Dispersão aquosa de resina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a quantidade de codispersante está na faixa de 4% até 10% em peso à base de massa global.
6. Dispersão aquosa de resina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que está presente um estabilizador como uma outra substância adicionada.
7. Dispersão aquosa de resina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que estão presentes um catalisador, corantes ou agentes de umidificação como uma outra substância adicionada.
8. Processo de uma dispersão aquosa de resina, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas:
(a) misturação de pelo menos o codispersante ao constituinte (I) presente essencialmente na massa fundida, e (b) misturação de água e de outras substâncias opcionalmente adicionadas a temperaturas menores que 100°C à mistura obtida na etapa (a).
9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o estabilizador é adicionado na etapa (b).
10. Processo, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que depois de se obter a mistura na etapa (b) a dispersão de resina é misturada com outras substâncias adicionadas ainda tais como catalisadores, corantes e agentes de umidificação.
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11. Processo para produção de uma dispersão aquosa de resina, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que os constituintes (I), (II) e (III) da dispersão de resina e água são misturados juntos por introdução de energia de cisalhamento.
12. Produto, caracterizado pelo fato de que apresenta uma camada superficial reticulada ou não-reticulada produzida pela aplicação da dispersão de resina, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.
13. Uso da dispersão aquosa de resina, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que é para modificação de superfícies têxteis, minerais, metálicas ou poliméricas na forma de fibras, telas fibrosas não-tecido, tecidos ou superfícies lisas.
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