ES2309057T3

ES2309057T3 - Dispersantes.

Info

Publication number: ES2309057T3
Application number: ES01917307T
Authority: ES
Inventors: Dean Thetford; Patrick John Sunderland; Tom Annable
Original assignee: Lubrizol Corp
Current assignee: Lubrizol Corp
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2008-12-16
Anticipated expiration: 2021-04-04
Also published as: AU2001244388A1; CN101940890B; WO2001080987A2; US7348367B2; BR0110199A; US20030181544A1; MXPA02010257A; CA2406230A1; JP2003531001A; EP1276553A2; WO2001080987A3; EP1276553B2; CN1437504B; JP4874490B2; EP1276553B1; CN1846833A; EP1702672B1; GB0009798D0; CN101940890A; KR100711642B1

Abstract

Dispersante de fórmula 1, que comprende sus sales T-X-(A)n-Y-Z 1 en la que T es el residuo de un alcohol alifático T-OH o un ácido alifático T-COOH, en el que T es un alquilo saturado ramificado no sustituido; X es un enlace directo o el residuo de un poliéter; A es oxi(C1 - 30-alquileno) carbonilo y/o oxialquenileno carbonilo derivable del ácido ricinoleico (POAC); Y es un enlace directo; Z es sulfonato, sulfato, fosfonato o fosfato; n está comprendido entre 2 y 100; exceptuando los ésteres de fosfato de alcohol isoestearílico-"-caprolactona (10) y alcohol isoestearílico-óxido de etileno (8)-epsilon-caprolactona (15).

Description

Dispersantes.

La presente invención se refiere a un dispersante, a un procedimiento para preparar el dispersante y a una dispersión que contiene dicho dispersante junto con un sólido particulado y un medio líquido.

Los dispersantes que contienen un resto de cadena poliéster derivado de uno o más ácidos hidroxicarboxílicos o lactonas de los mismos son conocidos desde hace mucho tiempo. Generalmente son de dos tipos químicos distintos. En el primer tipo, el ácido hidroxicarboxílico o lactona se polimeriza en presencia de un ácido alquilcarboxílico como un grupo finalizador de la polimerización, con el fin de obtener un poliéster con un ácido carboxílico libre que se hace reaccionar a continuación con una amina tal como polietilenimina. En el documento EP 158406 se dan a conocer los primeros ejemplos de dichos dispersantes. En el segundo tipo de dispersante, el ácido hidroxicarboxílico o lactona se polimeriza en presencia de un alcohol alifático como grupo finalizador de la polimerización, a efectos de obtener un poliéster con un grupo hidroxilo libre que se convierte a continuación en un éster de fosfato. En el documento EP 164817 se dan a conocer los primeros ejemplos de estos dispersantes. Más recientemente, las propiedades de estos dispersantes se han mejorado ramificando el grupo alquileno de la cadena de poliéster, tal como se da a conocer, por ejemplo, en el documento WO 98/19784. Sin embargo, ninguno de estos documentos consideran las ventajas de utilizar grupos finalizadores de la polimerización que contienen una cadena alquílica ramificada.

En el documento US nº 5.980.772 se han dado a conocer lubricantes de fibra que son sales de amina grasa de ésteres de fosfato de poliésteres obtenidos a partir de la \varepsilon-caprolactona y el ácido isoesteárico con un grupo finalizador de la polimerización. En un lubricante de fibra, el precursor de poliéster es alcohol isoestearílico que se ha hecho reaccionar con 10 moles de \varepsilon-caprolactona y, en el otro lubricante de fibra, el alcohol isoestearílico se hace reaccionar con 8 moles de óxido de etileno seguido de 15 moles de \varepsilon-caprolactona. No se da a conocer ni se considera ninguna ventaja con respecto a los lubricantes de fibra análogos derivados de alcoholes lineales como grupos finalizadores de la polimerización.

Se ha descubierto en la actualidad que se pueden obtener dispersantes superiores si el grupo finalizador de la polimerización contiene una cadena alifática ramificada.

Según un aspecto de la invención, se da a conocer un dispersante de fórmula 1, incluyendo sus sales.

1T-X-(A)_{n}-Y-Z

en la que

T es el residuo de un alcohol alifático T-OH o un ácido alifático T-COOH, en el que T es un alquilo saturado ramificado no sustituido;

X es un enlace directo o un residuo de poliéter;

A es oxi(C_{1-30}-alquileno) carbonilo y/o oxialquenileno carbonilo derivable de ácido ricinoleico (POAC);

Y es un enlace directo;

Z es sulfonato, sulfato, fosfonato o fosfato;

n está comprendido entre 2 y 100;

exceptuando los ésteres de fosfato de alcohol isoestearílico-\varepsilon-caprolactona (10) y alcohol isoestearílico-óxido de etileno (8)-\varepsilon-caprolactona (15).

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Preferentemente, T contiene entre 3 y 50 átomos de carbono, más preferentemente entre 6 y 36 átomos de carbono y particularmente entre 6 y 24 átomos de carbono.

Si T esta sustituido, el sustituyente es preferentemente halógeno, alcoxi C_{1-6} o un grupo amino terciario. Preferentemente, T no está sustituido.

Son ejemplos de T-OH isopropanol, isobutanol, tert-butanol, 2-etilbutanol, 3-heptanol, 2-etilhexanol, 3,5,5-trimetilhexanol, 3,7-dimetiloctanol y los llamados alcoholes de Guerbet, tal como los disponibles comercialmente bajo el nombre comercial Isofol (ex Condea GmbH), incluyendo mezclas de los mismos. Son ejemplos específicos de alcoholes de Guerbet el Isofol 12, 14T, 16, 18T, 18E, 20, 24, 28, 32, 32T y 36.

Son ejemplos de T-COOH ácido 2-etilbutírico, 2-etilhexanoico, 2-butiloctanoico, 2-hexildecanoico, 2-octildodecanoico o 2-deciltetradecanoico. Los ácidos alifáticos ramificados este tipo están disponibles bajo el nombre comercial Isocarb (ex Condea GmbH), y son ejemplos específicos Isocarb 12, 16, 20, 28, 32, 34T y 36. T-COOH puede ser un único ácido carboxílico o una mezcla de dichos ácidos.

A puede ser lineal o ramificado y es particularmente una mezcla de dichos grupos. El resto de cadena representado por -(A)_{n}- es una cadena de polioxialquenileno carbonilo y/o una cadena de polioxialquenileno carbonilo derivable del ácido ricinoleico y, a continuación, se designa cadena POAC. La misma se prepara mediante la (co)polimerización de un ácido hidroxicarboxílico o una lactona del mismo.

La cadena POAC puede estar enlazada al residuo T-X- mediante un grupo carbonilo o un átomo de oxígeno. Cuando el residuo T-X- está enlazado a -A- mediante un grupo carbonilo de la cadena POAC, dicho residuo T-X- se deriva de un alcohol T-X-OH como grupo finalizador de la polimerización. Cuando el residuo T-X- está enlazado a -A- mediante un átomo de oxígeno de la cadena POAC, dicho residuo T-X- se deriva de un ácido carboxílico T-X-COOH como grupo finalizador de la polimerización.

El compuesto formado por la (co)polimerización de un ácido hidroxicarboxílico o una lactona del mismo en presencia de T-X-OH presenta la fórmula 2

2T-X-O(CO-V-O)_{n}H

y, a continuación, se designa alcohol TPOAC.

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El compuesto formado por la (co)polimerización de un ácido hidroxicarboxílico o una lactona del mismo en presencia de T-X-COOH presenta la fórmula 3

3T-X-CO(O-V-CO)_{n}OH

y, a continuación, se designa ácido TPOAC.

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En las fórmulas 2 y 3, V representa un alquileno y/o alquenileno C_{1-30} derivable del ácido ricinoleico.

Son ejemplos de los ácidos hidroxicarboxílicos el ácido glicólico, ácido láctico, ácido hidroxivalérico, ácido hidroxicaproico, ácido ricinoleico, ácido 12-hidroxiesteárico, ácido 12-hidroxidodecanoico, ácido 5-hidroxidodecanoico, ácido 5-hidroxidecanoico y ácido 4-hidroxidecanoico.

Son ejemplos de lactonas adecuadas \beta-propiolactona, opcionalmente \varepsilon-caprolactona sustituida con alquilo y opcionalmente \delta-valerolactona sustituida con alquilo. El sustituyente alquilo en la \varepsilon-caprolactona y la \delta-valerolactona es preferentemente un alquilo C_{1-6} y particularmente un alquilo C_{1-4}, y puede ser lineal o ramificado. La \varepsilon-caprolactona sustituida con alquilo se puede obtener mediante la oxidación de ciclohexanona sustituida con alquilo, tal como se describe en el documento WO 98/19784, y algunas se obtienen como mezclas. Son ejemplos de \varepsilon-caprolactona sustituida con alquilo 7-metil, 3-metil, 5-metil, 6-metil, 4-metil, 5-tert-butil, 4,4,6-trimetil y 4,4,6-trimetil \varepsilon-caprolactona. Un ejemplo de \delta-valerolactona sustituida con alquilo es la \beta-metil-\delta-valerolactona. Son lactonas preferentes la \varepsilon-caprolactona y la \delta-valerolactona.

Las cadenas POAC preferidas son las obtenidas del ácido ricinoleico, el ácido 12-hidroxiesteárico y la \varepsilon-caprolactona (que contiene opcionalmente \delta-valerolactona). Resulta particularmente preferido que la cadena POAC sea derivable de la propia \varepsilon-caprolactona o de la \varepsilon-caprolactona y la \delta-valerolactona. La relación molar de \varepsilon-caprolactona con respecto a \delta-valerolactona está comprendida entre 20:1 y 1:5, más preferentemente entre 12:1 y 1:2, aún más preferentemente entre 8:1 y 1:1, y particularmente entre 5:1 y 1:1.

Preferentemente n es no superior a 70, más preferentemente no superior a 50 y particularmente no superior a 20.

El grupo X puede ser un poliéter que se puede obtener haciendo reaccionar T-OH con un óxido de alquileno C_{2-6}, particularmente un óxido de alquileno C_{2-3} tal como óxido de propileno y/u óxido de etileno. Preferentemente el óxido de alquileno es óxido de etileno. Son ejemplos del residuo T-OH reaccionado con un óxido de etileno los alcoholes de Guerbet reaccionados con óxido de etileno, particularmente los que tienen un peso molecular promedio en número comprendido entre 250 y 750.

Preferentemente, Z es el residuo de un éster de fosfato.

Si Z es polifuncional, puede haber más de un grupo T-X-(A)_{n}-Y- enlazado a cada Z, y cada segmento de cadena representado por T-X-(A)_{n}-Y puede ser idéntico o diferente. De este modo, por ejemplo, si Z es un grupo o residuo ácido que contiene un grupo ácido tal como un éster de fosfato, el dispersante se puede obtener haciendo reaccionar diferentes alcoholes TPOAC de fórmula 2 con un agente fosfatante.

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Un dispersante preferido según la invención es un compuesto de fórmula 6

4

en la que:

B y D son grupos, uno de los cuales es el grupo ácido o es portador del mismo, y el otro es una cadena alifática ramificada.

-O-V-CO- es un resto de cadena POAC representado mediante A en la fórmula 1.

n es tal como se ha definido anteriormente.

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En el dispersante de fórmula 6, si D es portador del grupo ácido, B es preferentemente el grupo T-CO- de un ácido carboxílico esterificable de fórmula T-COOH. En este caso, D es preferentemente un grupo de puente polivalente, más preferentemente divalente o trivalente, que enlaza el grupo ácido a la cadena POAC y presenta preferentemente la fórmula -K-G-J-, en la que K es O, S, NR o un enlace directo, y J es O, NR, un poliéter o un enlace directo, donde R es H, alquilo, alquenilo, cicloalquilo o fenilo, o donde K y J son NR, los dos grupos R pueden formar un único grupo alquileno o alquenileno que enlaza los dos átomos de hidrógeno a los que están enlazados, y G es alquileno, alquenileno, cicloalquileno o arileno. El grupo alquilo o alquinilo en -K-G-J- contiene preferentemente hasta 20 átomos de carbono y el grupo cicloalquilo contiene preferentemente entre 4 y 8 átomos de carbono.

En el compuesto de fórmula 6, si B es portador del grupo ácido, D es preferentemente el residuo de un alcohol. En este caso, B es preferentemente el propio grupo ácido y la cadena POAC es portadora de un grupo hidroxi terminal. Este grupo hidroxi se puede esterificar a efectos de obtener un grupo sulfato o fosfato haciéndolo reaccionar con un agente sulfatante o fosfatante adecuado cuando el dispersante puede contener uno o más grupos de éster de sulfato o fosfato, incluyendo mezclas.

Resultan preferidos los grupos fosfato, y el agente fosfatante preferido es P_{2}O_{5}, POCl_{3} o ácido polifosfórico.

Preferentemente, el grupo representado por B o D lejano al grupo ácido contiene por lo menos 6, y más preferentemente por lo menos 10, átomos de carbono.

El grupo ácido se puede encontrar en la forma de ácido libre o puede estar presente como una sal con una base tal como amoníaco, una amina, un aminoalcohol o un metal inorgánico, tal como un metal alcalino o un metal alcalinotérreo.

Se describe un dispersante de fórmula general 7

(7)T-CO(O-V-CO)_{n}-OH

en el que

T, V y m son tal como se han descrito anteriormente.

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Un dispersante preferido de la invención es el de la fórmula general 8.

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en la que:

L es fosfonato, sulfonato o metilén carboxilato;

M es un catión;

W es 1 ó 2; y

T, V, D, n y p son como se ha definido anteriormente.

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Según una forma de realización de la invención, se proporciona un dispersante de fórmula 9

[T-X-(A)n]-L^{1}M

en la que

T es un residuo del alcohol alifático T-OH;

X es un enlace directo o poliéter;

T, A y n son como se ha definido en la reivindicación 1;

L^{1} es fosfato;

M es un catión; y

w es 1 ó 2;

comprendiendo sus mezclas.

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Un dispersante particularmente preferido de la invención es el de la fórmula general 9.

(9)[T-J-(CO-V-O)_{n}]_{w}-L^{1}M

en la que:

L^{1} es sulfato o fosfato; y

T, J, V, M, n y w son como se ha definido anteriormente.

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Preferentemente J es oxígeno o un poliéter.

Esto corresponde a un dispersante de fórmula 1 en la que X es un enlace directo.

Son ejemplos del grupo de puente representado por D -NHC_{2}H_{4}-, -OC_{2}H_{4}-, -OC_{2}H_{4}O-, -OC_{2}H_{4}NH-, -NH(CH_{2})_{z}
NH, donde z está comprendido entre 2 y 5, piperazin-1,4-ileno y diaminofen-1,4-ileno.

Una variante particularmente preferida de los dispersantes de fórmula 9 es el caso en el que T está enlazado a la cadena POAC -(CO-V-O)- a través del residuo de un poliéter, y particularmente el residuo de un polietilenglicol.

Los dispersantes según el segundo aspecto de la invención se pueden obtener haciendo reaccionar un ácido POAC con grupos hidroxi y ácido carboxílico terminales, o un ácido POAC que presenta un grupo terminal de polimerización y un grupo hidroxi o ácido carboxílico (compuesto TPOAC) con un compuesto que presenta un grupo reactivo con el mismo y es portador de un grupo ácido terminal. Alternativamente, el ácido POAC o compuesto TPOAC se puede hacer reaccionar directamente con un precursor del grupo ácido o con un compuesto bifuncional que se hace reaccionar a continuación con un precursor del grupo acilo. En los procedimientos anteriores, el ácido POAC o compuesto TPOAC se pueden preparar in situ a partir de una lactona o lactonas, o de una lactona o lactonas y compuestos finalizadores de la polimerización, y convertirse directamente en el dispersante según el segundo aspecto de la invención. Son compuestos adecuados que contienen el grupo ácido los ácidos \alpha-aminoalcanoicos o \alpha-hidroxialcanoicos, tales como glicina y ácido glicólico y los ácidos sulfónicos o fosfónicos aminohidroxiorgánicos, tal como el ácido aminoetansulfónico. Los precursores adecuados del propio grupo ácido son P_{2}O_{5} y ácido polifosfórico. Los compuestos bifuncionales adecuados que pueden formar un grupo enlazante entre el ácido POAC o el compuesto TPOAC y el grupo ácido son poliaminas, polioles e hidroxiaminas.

El dispersante de fórmula 7 se puede obtener mediante la polimerización de una lactona o lactonas a efectos de obtener una cadena POAC que se hace reaccionar a continuación con un ácido carboxílico T-COOH, o polimerizando la lactona o lactonas en presencia de T-COOH, que actúa como un compuesto finalizador de la polimerización.

El ácido POAC o la lactona o lactonas precursoras del mismo se pueden hacer reaccionar con T-COOH en un disolvente hidrocarburo adecuado, tal como tolueno o xileno, que pueden formar un azeótropo con el agua producida en la reacción de esterificación. Preferentemente, la reacción se lleva a cabo en una atmósfera inerte, tal como atmósfera de nitrógeno, a una temperatura comprendida entre 80ºC y 250ºC, preferentemente entre 150ºC y 180ºC. Preferentemente, la reacción se lleva a cabo en presencia de un catalizador de esterificación tal como se ha definido anteriormente.

El dispersante según el segundo aspecto de la invención también se puede obtener haciendo reaccionar un compuesto de fórmula 7 con un correactivo apropiado que también contenga, por lo menos, un grupo ácido y pueda reaccionar con el grupo de ácido carboxílico del compuesto de fórmula 7. Son ejemplos de grupos que pueden reaccionar con el grupo de ácido carboxílico los grupos amina e hidroxi. Son ejemplos de correactivos los aminoácidos, tal como glicina, y los hidroxiácidos de cadena corta, tal como ácido glicólico o ácido láctico.

El dispersante según el segundo aspecto de la invención también se puede obtener mediante un procedimiento indirecto en dos etapas en el que el compuesto de fórmula 7 se hace reaccionar con un compuesto de enlace que contiene, por lo menos, un grupo reactivo que reacciona con un grupo de ácido carboxílico, tal como un grupo hidroxi o amino, y por lo menos otro grupo reactivo, y el producto intermedio obtenido de este modo se hace reaccionar a continuación con un compuesto que contiene el grupo ácido y un grupo capaz de reaccionar con dicho otro grupo reactivo del compuesto de enlace. Los compuestos de enlace adecuados incluyen polioles, diaminas e hidroxiaminas tales como etilenglicol, propilenglicol, glicerol, trimetilol propano, pentaeritritol, sorbitol, etilendiamina, trimetilendiamina, hexametilendiamina, dietilentriamina, etanolamina, dietanolamina, dipropanolamina y tris(hidroximetil)aminometano. Resultan preferidos los compuestos de enlace de hidroxiamina debido a las diferentes reactividades de los grupos hidroxi y amino, lo que reduce la formación de productos intermedios oligoméricos. Los compuestos de enlace adecuados que contienen un grupo ácido y dichos otros grupos reactivos con los que el compuesto de fórmula 6 reacciona incluyen ácidos inorgánicos fuertes, tal como ácido fosfórico, ácido sulfúrico, ácido clorosulfónico y ácido sulfámico, y sales orgánicas tales como ácidos alquilfosfónicos y arilfosfónicos, ácidos alquilsulfónicos y arilsulfónicos y ácido monocoloroacético.

Al preparar el dispersante del segundo aspecto de la invención a partir del compuesto de fórmula 7, la reacción de este último con el compuesto que contiene el grupo ácido (en la ruta directa) o con el compuesto de enlace (en la ruta indirecta) se lleva a cabo en condiciones apropiadas para los reactivos implicados. Así, en el caso en el que el compuesto de fórmula 7 se hace reaccionar directamente con un ácido funcional tal como glicina o ácido glicólico, los reactivos se pueden calentar conjuntamente a una temperatura comprendida entre 180 y 250ºC, si se desea en presencia de un disolvente tal como xileno y también opcionalmente en presencia de un catalizador de esterificación tal como se ha definido anteriormente, hasta que el valor ácido de la mezcla de reacción haya descendido al nivel apropiado. Preferentemente, los reactivos se utilizan aproximadamente en las cantidades estequiométricas con respecto al grupo carboxi del compuesto de fórmula 7 y del grupo hidroxi o amino en el compuesto que presenta el grupo ácido. En el caso de la ruta indirecta, se aplican unas condiciones similares a la reacción entre el compuesto de fórmula 7 y el compuesto de enlace, excepto que sólo se utiliza un grupo reactivo en este último a efectos de asegurar que el producto intermedio resultante todavía contiene dicho otro grupo reactivo disponible para la reacción posterior con el compuesto que presenta el grupo ácido. Cuando el compuesto de enlace es una hidroxiamina, la temperatura de reacción está comprendida preferentemente entre 150 y 200ºC. En este caso también pueden estar presentes, si se desea, un disolvente o diluyente inerte y/o un catalizador.

En la segunda etapa de la ruta indirecta, el producto intermedio se hace reaccionar con el compuesto que presenta el grupo ácido a una temperatura y durante un periodo de tiempo suficiente para la compleción de la reacción, indicada porque se alcanza un valor ácido sustancialmente constante de la mezcla de reacción. Cuando el compuesto que contiene el grupo ácido es un ácido polibásico, tal como ácido fosfórico o ácido sulfúrico, resulta preferente que uno o dos, particularmente uno de los átomos de hidrógeno ionizables del mismo se haga reaccionar y que no se intente eliminar el agua formada en la reacción. Normalmente, la reacción se completa aproximadamente en 3 horas a una temperatura comprendida entre 40 y 70ºC; preferentemente se evitan condiciones más severas debido al riesgo de deshidratación del producto, particularmente cuando se utiliza ácido sulfúrico. Estas complicaciones no se presentan en el caso de utilizar ácido monocoloroacético, pero la reacción se desarrolla más lentamente y se requieren condiciones bastante más severas. En general, el compuesto que contiene el grupo ácido se utiliza aproximadamente en las cantidades estequiométricas con respecto al grupo reactivo disponible en el precursor, aunque se puede utilizar una cantidad menor o mayor si se desea.

El dispersante de fórmula 8 en el que J es un enlace directo se puede obtener haciendo reaccionar un ácido POAC con un grupo ácido carboxílico terminal con un sulfonato aminoorgánico o hidroxiorgánico, preferentemente un aminoalquilfosfato o un hidroxialquilfosfato. El dispersante de fórmula 8, en el que J es NR u oxígeno, se puede obtener haciendo reaccionar un ácido POAC con un compuesto diol o hidroxiamino, tal como un aminoalcohol, y haciendo reaccionar a continuación el grupo hidroxi terminal del producto intermedio formado con un agente fosfatante tal como P_{2}O_{5} o ácido polifosfórico, o con un agente sulfonante tal como ácido clorosulfónico.

El dispersante de fórmula 8 en el que K es un enlace directo se puede obtener haciendo reaccionar un ácido TPOAC de fórmula 10

(10)T CO(O-V-CO)_{n+p}-OH

con un compuesto de fórmula 11

(11)(H-K-G)_{w}LM

en el que T, V, K, G, L, M, n, p y w son tal como se han definido anteriormente.

El dispersante de fórmula 8 en el que K es O o NR se puede obtener haciendo reaccionar un ácido TPOAC de fórmula 10 con un compuesto de fórmula 12

(12)H-K-G-O-H

y haciéndolo reaccionar a continuación con un agente sulfatante o fosfatante.

El dispersante particularmente preferido de fórmula 9 se puede obtener polimerizando una lactona o lactonas en presencia de un alcohol monohídrico o una monoamina a efectos de formar un alcohol o TPOAC que presenta un grupo hidroxi terminal, es decir una cadena POAC con un grupo hidroxi terminal y un grupo finalizador de la polimerización. Resultan preferidos los alcoholes monohídricos, particularmente los que presentan hasta 50 átomos de carbono, y más particularmente los que presentan hasta 36 átomos de carbono. A continuación, el alcohol TPOAC se hace reaccionar con un agente fosfatante o sulfatante. Resultan preferidos los agentes fosfatantes, particularmente P_{2}O_{5} y ácido polifosfórico.

El alcohol TPOAC se puede obtener haciendo reaccionar una lactona o lactonas con un alcohol monohídrico en condiciones similares a las utilizadas para preparar un ácido TPOAC.

El dispersante que es un éster de fosfato de fórmula 9 se puede obtener haciendo reaccionar un alcohol TPOAC con un agente fosfatante, estando comprendida la relación del alcohol con respecto a cada átomo de fósforo del agente fosfatante entre 3:1 y 1:1, y particularmente entre 2:1 y 1:1. Resulta particularmente preferido que la relación de cada alcohol TPOAC con respecto a cada átomo de fósforo del agente fosfatante sea menor de 2, por ejemplo de aproximadamente 1,5:1 cuando el dispersante es una mezcla de ésteres mono y difosfato.

La reacción entre el alcohol TPOAC y el agente fosfatante se lleva a cabo preferentemente en atmósfera inerte, tal como atmósfera de nitrógeno, en condiciones anhídridas. La reacción se puede llevar a cabo en un disolvente inerte, pero es más conveniente hacer reaccionar el alcohol TPOAC con el agente fosfatante en ausencia de disolvente. La temperatura de reacción es preferentemente mayor de 60ºC y particularmente mayor de 80ºC. A efectos de evitar la carbonización del dispersante, la temperatura es preferentemente menor de 120ºC y particularmente menor de 110ºC.

Como variante menos preferida, el dispersante de fórmula 8 también se puede preparar haciendo reaccionar un alcohol monohídrico con un ácido POAC preformado y haciendo reaccionar a continuación el alcohol TPOAC con un reactivo fosfatante o sulfatante.

Los dispersantes según la invención pueden contener grupos éster, amida o sal de amina formados por reacción del dispersante que presenta un grupo ácido con un alcohol o alcanolamina.

Los dispersantes según la invención se pueden presentar en forma de ácido libre o pueden formar una sal con un metal alcalino, amoníaco, una amina, alcanolamina o una sal de amonio cuaternaria. El dispersante según la invención se encuentra preferentemente en forma de sal con una amina. Son ejemplos de aminas adecuadas n-butilamina, etanolamina, aminopropanol, dietanolamina y dimetilaminopropilamina.

El dispersante según el primer aspecto de la invención también se puede encontrar en forma de sal con un ácido colorado. El término "ácido colorado" se refiere a un pigmento orgánico o colorante que contiene por lo menos uno, preferentemente entre 1 y 6, grupos ácido, particularmente grupos de ácido sulfónico, fosfónico o carboxílico. Un ácido colorado preferente es la ftalocianina de cobre u otro pigmento fuertemente colorado, y particularmente ftalocianina de cobre sulfonada que contiene, en promedio, entre 0,5 y 3 grupos de ácido sulfónico por molécula.

Muchos de los productos intermedios utilizados en la preparación de los dispersantes según la invención son novedosos, particularmente el ácido TPOAC utilizado para preparar dispersantes según el primer aspecto de la invención y el alcohol TPOAC utilizado para preparar los dispersantes preferentes según el segundo aspecto de la invención.

Así, según la invención, se da a conocer un alcohol TPOAC de fórmula 2.

Tal como se ha indicado anteriormente, los dispersantes son particularmente útiles para dispersar un sólido particulado en un medio orgánico.

Según otro aspecto de la invención, se da a conocer una composición que comprende un sólido particulado y un dispersante de fórmula 1.

Según otro aspecto de la invención, se da a conocer una dispersión que comprende un dispersante de fórmula 1, un sólido particulado y un medio orgánico.

El sólido presente en la dispersión puede ser cualquier material sólido inorgánico u orgánico sustancialmente insoluble en el medio orgánico a la temperatura en cuestión, y el cual se desea estabilizar en dicho medio en forma finamente dividida.

Son ejemplos de sólidos adecuados los pigmentos para tintas con base de disolvente; pigmentos, pigmentos de extensión y sustancias de relleno para pinturas y materiales plásticos; colorantes, particularmente colorantes dispersos; agentes abrillantadores ópticos y auxiliares textiles para baños de tintura de disolvente, tintas y otros sistemas de aplicación de disolventes; sólidos para lodos de perforación basados en aceite y de emulsión inversa; partículas de sociedad y sólidos en fluidos de lavado en seco; materiales cerámicos particulados; materiales magnéticos y medios magnéticos de grabación, retardantes de llama tal como los utilizados en materiales plásticos y biocidas, productos agroquímicos y productos farmacéuticos que se aplican como dispersiones en medios orgánicos.

Un sólido preferido es un pigmento de cualquiera de las clases reconocidas de pigmentos descritos, por ejemplo, en la tercera edición del Colour Index (1971) y sus posteriores revisiones y suplementos a la misma, en el capítulo titulado "Pigmentos". Son ejemplos de pigmentos inorgánicos el dióxido de titanio, el óxido de zinc, el azul de Prusia, el sulfuro de cadmio, los óxidos de hierro, el bermellón, el ultramarino y los pigmentos de cromo, incluyendo cromatos, molibdatos y cromatos y sulfatos mixtos de plomo, zinc, bario, calcio y mezclas y modificaciones de los mismos, disponibles comercialmente como pigmentos de verdoso-amarillo a rojo bajo los nombres Primrose Chrome, Lemon Chrome, Middle Chrome, Orange Chrome, Scarlet Chrome y Red Chrome. Son ejemplos de pigmentos orgánicos los de las series azo, disazo, azo condensados, tioindigo, indantrona, isoindantrona, antantrona, antraquinona, isodibenzantrona, trifendioxazina, quinacridona y ftalocianina, particularmente ftalocianinas de cobre y sus derivados halogenados nucleares, y también lagos de colorantes ácidos, básicos y mordientes. El negro de carbón, aunque estrictamente es inorgánico, se comporta más como un pigmento orgánico en sus propiedades de dispersión. Los pigmentos orgánicos preferidos son las ftalocianinas, particularmente ftalocianinas de cobre, monoazos, disazos, indantronas, antrantronas, quinacridonas y negros de carbón.

Otros sólidos preferidos son: pigmentos de extensión y sustancias de relleno tales como talco, caolina, sílice, baritina y yeso; materiales cerámicos particulados tales como alúmina, sílice, zirconia, titania, nitruro de silicio, nitruro de boro, carburo de silicio, carburo de boro, nitruros mixtos de silicio-aluminio y titanatos metálicos; materiales magnéticos particulados tales como los óxidos magnéticos de metales de transición, particularmente hierro y cromo, por ejemplo gamma-Fe_{2}O_{3}, Fe_{3}O_{4}, y óxidos de hierro, óxido de calcio, ferritas, particularmente ferritas de bario, dopados con cobalto; y partículas metálicas, particularmente hierro, níquel, cobalto metálicos y aleaciones de los mismos; productos agroquímicos tales como los funguicidas flutriafen, carbendazim, clorotalonil y mancozeb, y retardantes de llama tales como aluminio trihidratado e hidróxido de magnesio.

El medio orgánico presente en las dispersiones según la invención es preferentemente un medio orgánico polar o un hidrocarburo aromático o hidrocarburo halogenado sustancialmente no polares. El término "polar" en relación con el medio orgánico se refiere a un líquido orgánico o resina capaces de formar enlaces entre moderados y fuertes tal como se describen en el artículo titulado "A Three Dimensional Approach to Solubility" de Crowley et al, en Journal of Paint Technology, Vol. 38, 1966, página 269. Dichos medios orgánicos habitualmente presentan un número de enlaces puente de hidrógeno de 5 o más, tal como se define el artículo mencionado anteriormente.

Son ejemplos de líquidos orgánicos polares adecuados las aminas, éteres, particularmente alquiléteres inferiores, ácidos orgánicos, ésteres, cetonas, glicoles, alcoholes y amidas. Se indican numerosos ejemplos específicos de estos líquidos dadores de enlaces puente de hidrógeno moderadamente fuertes en el libro titulado "Compatibility and Solubility" de Ibert Mellan (publicado en 1968 por Noyes Development Corporation), en la tabla 2.14, páginas 39-40. Todos estos líquidos entran dentro del alcance del término "líquido orgánico polar" tal como se utiliza en el presente documento.

Los líquidos orgánicos polares preferidos son dialquil cetonas, alquil ésteres de ácidos alcanocarboxílicos y alcanoles, particularmente los líquidos que contienen e incluyen hasta un total de 6 átomos de carbono. Como ejemplos de los líquidos preferidos y particularmente preferidos, se deben mencionar dialquil y cicloalquil cetonas, tal como acetona, metil etil cetona, dietilcetona, diisopropilcetona, metil isobutil cetona, metil isoamil cetona, metil n-amil cetona y ciclohexanona; ésteres de alquilo, tal como acetato de metilo, acetato de etilo, acetato de isopropilo, acetato de butilo, formiato de etilo, propionato de metilo, acetato de metoxipropilo y butirato de etilo; glicoles y ésteres y ésteres de glicol, tal como etilenglicol, 2-etoxietanol, 3-metoxipropilpropanol, 3-etoxipropilpropanol, acetato de 2-butoxietilo, acetato de 3-metoxipropilo, acetato de 3-etoxipropilo y acetato de 2-etoxietilo; alcanoles tales como metanol, etanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol e isobutanol, y éteres dialquílicos y cíclicos tales como dietiléter y tetrahidrofurano.

Los líquidos orgánicos sustancialmente no polares que se pueden utilizar, ya sea individualmente o mezclados con los disolventes polares mencionados anteriormente, son hidrocarburos aromáticos tales como tolueno y xileno, hidrocarburos alifáticos tales como hexano, heptano, octano, decano, destilados de petróleo tales como "white spirit", aceites minerales, aceites vegetales e hidrocarburos alifáticos y aromáticos halogenados, tales como tricloroetileno, percloroetileno y clorobenceno.

Son ejemplos de resinas polares adecuadas como medio para la forma de dispersión según la presente invención, las resinas filmogénicas tales como las que son adecuadas para la preparación de tintas, pinturas y chips para su utilización en diversas aplicaciones, tal como pinturas y tintas. Los ejemplos de dichas resinas incluyen poliamidas, tales como Versamid^{TM} y Wolfamid^{TM}, y éteres de celulosa, tales como etilcelulosa y etilhidroxietilcelulosa. Los ejemplos de resinas para pinturas incluyen resinas alquídicas con ácidos grasos cortos/melamina-formaldehído, poliéster/melamina-formaldehído, resina termoestable acrílica/melamina-formaldehído, resinas alquídicas con ácidos grasos largos y resinas multimedia tales como acrílica y urea/aldehído.

La resina también puede ser una resina de poliéster insaturado que incluye los así designados compuestos de moldeo en lámina y compuestos de moldeo masivo, que se pueden formular con fibras de refuerzo y sustancias de relleno. Dichos compuestos de moldeo se describen en el documento DE 3.643.307 y en el monográfico de P. F. Bruins titulado "Unsaturated Polyester Technology" Gordon and Breach Science Publishers, 1976, páginas 211 a 238.

Si se desea, las expresiones pueden contener otros ingredientes, por ejemplo resinas (que no constituyan el medio orgánico), aglutinantes, agentes fluidizantes (tal como los descritos en los documentos GB-A-1508576 y GB-A-2108143), agentes antisedimentación, plastificantes, agentes niveladores y conservantes.

Típicamente, las dispersiones contienen entre un 5 y un 95% en peso del sólido, dependiendo la cantidad precisa de la naturaleza de dicho sólido y dependiendo la cantidad de la naturaleza del sólido y de las densidades relativas de dicho sólido y el medio orgánico. Por ejemplo, una dispersión en la que el sólido es un material orgánico, tal como un pigmento orgánico, contiene preferentemente entre un 15 y un 60% en peso del sólido, mientras que una dispersión en la que el sólido es un material inorgánico, tal como un pigmento inorgánico, una sustancia de relleno o un pigmento de extensión, contiene preferentemente entre un 40 y un 90% en peso del sólido en base al peso total de la dispersión.

La dispersión se prepara preferentemente triturando el sólido en el medio orgánico a una temperatura no superior a 40ºC, y particularmente no superior a 30ºC. Sin embargo, cuando el sólido es un pigmento de ftalocianina crudo, tal como ftalocianina de cobre, y el dispersante es un compuesto de fórmula 1 en el que Z es un grupo básico o un resto que contiene un grupo básico, a veces resulta preferente llevar a cabo la trituración en un líquido orgánico a una temperatura comprendida entre 50 y 150ºC, ya que se pueden obtener sombras más verdes y más brillantes. Esto es particularmente el caso cuando el líquido orgánico es un destilado alifático y/o aromático de punto de ebullición alto.

La dispersión se puede obtener mediante cualquiera de los métodos convencionales conocidos para preparar dispersiones. Así, el sólido, el medio orgánico y el dispersante se pueden mezclar en cualquier orden, sometiendo a continuación dicha mezcla a un tratamiento mecánico a efectos de reducir las partículas del sólido a un tamaño adecuado, por ejemplo mediante molienda por bolas, molienda por perlas, molienda por grava o molienda plástica, hasta que se forma la dispersión. Alternativamente, el sólido se puede tratar para reducir su tamaño de partícula independientemente o mezclado con el medio orgánico o el dispersante, añadiéndose a continuación el otro ingrediente o ingredientes y agitándose la mezcla a efectos de obtener la dispersión.

Si la composición se requiere en forma seca, el medio líquido es preferentemente volátil, de tal modo que se pueda eliminar fácilmente del sólido particulado mediante un medio sencillo de separación, tal como por evaporación. Sin embargo, es preferente que la dispersión comprenda el medio líquido.

Si la composición seca está esencialmente constituida por el dispersante y el sólido particulado, la misma contiene preferentemente por lo menos 0,2%, más preferentemente por lo menos 0,5%, y particularmente por lo menos 1,0% de dispersante en base al peso del sólido particulado. Preferentemente, la composición seca contiene no más del 100%, preferentemente no más del 50%, más preferentemente no más del 20% y particularmente no más del 10% en peso en base al peso del sólido particulado.

Tal como se ha descrito a continuación, los dispersantes según la invención son particularmente adecuados para preparar bases de molienda en las que el sólido particulado se tritura en un medio líquido en presencia de un sólido particulado y de un aglutinante de resina filmogénica.

De este modo, según otro aspecto de la invención, se da a conocer una base de molienda que comprende un sólido particulado, un dispersante y una resina filmogénica.

Típicamente, la base de molienda contiene entre 20 y 70% en peso de sólido particulado en base al peso total de la base de molienda. Preferentemente, el sólido particulado representa no menos del 30 y particularmente no menos del 50% en peso de la base de molienda.

La cantidad de resina en la base de molienda puede variar entre amplios límites, pero preferentemente es no menor del 10%, y particularmente no menor del 20% en peso de la fase continua/líquida de la base de molienda. Preferentemente, la cantidad de resina es no mayor del 50% y particularmente no mayor del 40% en peso de la fase continua/líquida de la base de molienda.

La cantidad de dispersante en la base de molienda depende de la cantidad de sólido particulado pero está preferentemente comprendida entre 0,5 y 5% en peso de la base de molienda.

Las dispersiones y bases de molienda que contienen los dispersantes según la invención son particularmente adecuadas para la utilización en pinturas, particularmente pinturas con alto contenido en sólidos, tintas, particularmente flexográficas, tintas de grabado y cintas de estampado serigráfico, y en procedimientos cerámicos no acuosos, particularmente procedimientos de tipo de recubrimiento de cinta, de cuchilla tangente, de extrusión y de moldeo por inyección.

Los dispersantes según la presente invención muestran ventajas sobre los dispersantes conocidos derivados de \varepsilon-caprolactona. Particularmente, muestran una mejor solubilidad en medios orgánicos tales como disolventes y no se separan ni cristalizan cuando se almacenan a 4ºC durante largos periodos. Cuando se almacenan a bajas temperaturas, la separación puede tener lugar a -24ºC, pero los dispersantes se redisuelven fácilmente al calentar hasta 4-10ºC. Cuando se incorporan a pinturas y tintas de pintura, los dispersantes según la presente invención dan lugar a un mayor brillo y menores valores de difuminación, una menor viscosidad y/o unas mejores propiedades de floculación en las pinturas y tintas resultantes.

La invención se ilustra adicionalmente mediante los ejemplos siguientes, en los que todas las referencias a cantidades están expresadas en partes en peso, a menos que se indique lo contrario.

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Productos intermedios para dispersantes amínicos (no de acuerdo con la invención)

En el título de los productos intermedios, los componentes de la cadena POAC y el grupo alquílico ramificado de finalización de la polimerización son tal como se indican. Las cifras que siguen a los componentes en los compuestos del título de los ejemplos de trabajo indican las cantidades molares relativas. Así, en el ejemplo 1, BuOc 1, \varepsilon-cap 12, \delta-val 2 significa que 1 mol de ácido 2-butiloctanoico reacciona con 12 moles de \varepsilon-caprolactona y 2 moles de \delta-valerolactona.

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Ejemplo 1 BuOc 1, \varepsilon-cap 12, \delta-val 2

Se agitaron el ácido 2-butiloctanoico (5,0 partes, 25 mM lsocarb 12 ex Condea), la \varepsilon-caprolactona (34,18 partes, 300 mM ex Aldrich), la \delta-valerolactona (5,0 partes, 50 mM ex Fluka) a 180ºC durante 6 horas bajo atmósfera de nitrógeno en presencia de acrilato de zirconio (0,2 partes). Tras el enfriamiento, el producto se obtuvo en forma de sólido blanco blando (44 partes).

Éste es el producto intermedio 1, peso molecular promedio en número Mn = 1.304, polidispersidad = 1,43.

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Ejemplos 2 a 6

Los productos intermedios indicados en la tabla 1 se prepararon de un modo similar al producto intermedio 1 del ejemplo 1, excepto porque se utilizaron los valores molares de los productos intermedios mostrados en la tabla.

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(Tabla pasa a página siguiente)

12

Nota a la tabla 1

2-HeDe es ácido 2-hexildecanoico 2-OcDo es ácido 2-octildodecanoico y 2-DeTe es ácido 2-deciltetradecanoico, todos ex Condea como Isocarb 16, Isocarb 20 e Isocarb 24 respectivamente.

2-EtBu es ácido etilbutírico y 2-EtHe es ácido 2-etilhexanoico, ambos ex Aldrich

\varepsilon-cap es \varepsilon-caprolactona.

\delta-val es \delta-valerolactona

Mn es peso molecular promedio en número

Pd es polidispersidad

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Preparaciones de dispersantes de amina (no de acuerdo con la invención) Ejemplo 7 (BuOc 1, \varepsilon-cap 12, \delta-val 2) PEI

El producto intermedio 1 (44 partes, 24 mM ejemplo 1) y polietilenimina (3,3 partes, 0,33 mM, Mn = 10.000 como SP 200 ex Nippon Shukubai) se agitaron y calentaron bajo atmósfera de nitrógeno a 120ºC durante 6 horas. Después de enfriar, el producto se obtuvo como un sólido amarillo pálido (43 partes). Éste es el dispersante de amina 1. La relación de pesos de PEI con respecto a ácido TPOAC es 1:13.

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Ejemplos 8 a 12

Se repitió el ejemplo 7, con la excepción de que se reemplazó el producto intermedio 1 con un peso equivalente de producto intermedio tal como se muestra en la tabla 2. Todos los dispersantes de amina indicados en la tabla 2 tienen una relación de pesos de PEI con respecto a ácido TPOAC de 1:13.

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(Tabla pasa a página siguiente)

13

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Nota a la tabla 2

Las leyendas bajo ácido TPOAC son tal como se ha indicado en la nota a la tabla 1.

Ejemplo 9 13 (BuOc 1, cap 12, val 3) : 1 PEI

Ácido 2-butiloctanoico (7,31 partes, 0,0365 M ex Condea), \varepsilon-caprolactona (50 partes, 0,438 M ex Aldrich) y \delta-valerolactona (10,96 partes, 0,11 M ex Fluka) se agitaron a 140ºC bajo atmósfera de nitrógeno. Se añadió butilato de zirconio (0,3 partes ex Fluorochem) y los reactivos se agitaron conjuntamente durante 6 horas a 180-185ºC bajo atmósfera de nitrógeno. La masa de reacción se enfrió a 90ºC y se añadió PEI (5,15 partes como SP200 con MW = 20.000 ex Nippon Shokubai) y los reactivos se agitaron bajo atmósfera de nitrógeno durante 6 horas a 120-125ºC. El producto se obtuvo como un líquido amarillo pálido que dio lugar a una cera amarilla tras enfriarse (69 partes). Éste es el dispersante de amina 7.

Ejemplo 10 13 (HeDe 1, cap 12, val 3) : 1 PEI

Este dispersante se preparó de un modo idéntico al dispersante descrito en el ejemplo 9, excepto porque se utilizó ácido 2-hexildecanoico (9,36 partes, 0,0365 M ex Condea) como ácido ramificado y 5,3 partes de PEI. El producto se obtuvo como una cera amarilla (72 partes). Éste es el dispersante de amina 8.

Ejemplo 11 13 (BuOc 1, cap 12) : 1 PEI

2-butiloctanoico ácido (7,31 partes, 0,0365 M ex Condea) y \varepsilon-caprolactona (50 partes, 0,438 m ex Aldrich) se agitaron a 140ºC bajo atmósfera de nitrógeno. Se añadió butilato de zirconio (0,3 partes ex Fluorochem) y los reactivos se agitaron a 180-185ºC durante 6 horas bajo atmósfera de nitrógeno. La masa de reacción se enfrió a 90ºC y se añadió PEI (4,31 partes, SP200), y los reactivos se agitaron bajo atmósfera de nitrógeno a 120-125ºC durante 6 horas. El producto se obtuvo como una cera amarilla (57 partes). Éste es el dispersante de amina 9.

Ejemplo 12 13 (HeDe 1, cap 12) : 1 PEI

Este dispersante se preparó de un modo idéntico al dispersante descrito en el ejemplo 11, excepto porque se utilizó ácido 2-hexildecanoico (9,36 partes, 0,0365 m) como ácido alquílico ramificado y 4,46 partes de PEI. El producto se obtuvo como una cera amarillo pálido (60 partes). Éste es el dispersante de amina 10.

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Productos intermedios para dispersantes de ácido Ejemplo 13 BuOc 1, cap 4, val 1

2-butil-1-octanol (25 partes, 0,135 M como Isofol 12 ex Condea), \varepsilon-caprolactona (61,6 partes, 0,54 M ex Aldrich) y \delta-valerolactona (13,5 partes, 0,135 M ex BASF) se calentaron a 120ºC y se agitaron bajo atmósfera de nitrógeno. Se añadió butilato de zirconio (0,25 partes ex Fluorochem) y los reactivos se agitaron durante 6 horas a 180-185ºC bajo atmósfera de nitrógeno. Tras enfriar, el producto se obtuvo como un aceite claro incoloro. Éste es el producto intermedio 7.

Ejemplo 14 BuOc 1, cap 5

Este dispersante se preparó de un modo idéntico al descrito en el ejemplo 13, excepto porque se utilizó 2-butil-1-octanol (24,5 partes, 0,132 M) y \varepsilon-caprolactona (75,2 partes, 0,66 M). El producto obtenido fue una cera blanca blanda tras enfriarse. Éste es el producto intermedio 8.

Ejemplo A Do 1, cap 4,4. val 1,5

Este dispersante se preparó de un modo idéntico al descrito en el ejemplo 13, excepto porque se utilizó dodecanol (124,1 partes, 0,6 M ex Aldrich), \varepsilon-caprolactona (301 partes, 2,64 M ex Aldrich) y \delta-valerolactona (90,1 partes, 0,9 M ex Fluke). Este producto se obtuvo como un aceite viscoso. Éste es el producto intermedio A.

Ejemplo B Do 1, cap 6

Este dispersante también se preparó de un modo idéntico al descrito en el ejemplo 13, excepto porque se utilizó dodecanol (73,4 partes, 0,394 M) y \varepsilon-caprolactona (262,7 partes, 2,36 M). El producto se obtuvo como una cera blanca. Éste es el producto intermedio B.

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Dispersantes de ácido Ejemplo 15 BuOc 1, cap 4, val 1 1:1 fósforo

El producto intermedio 7 (50 partes ex ejemplo 13) y ácido polifosfórico (5,89 partes, 83% p/p P_{2}O_{5} ex Fluke) se agitaron durante 6 horas bajo atmósfera de nitrógeno a 90ºC. El producto se obtuvo como un aceite incoloro. Éste es el dispersante ácido 1.

Ejemplo 16 BuOc 1, cap 5 1:1 fósforo

Este dispersante se preparó de un modo idéntico al descrito en el ejemplo 15, excepto porque se utilizó el producto intermedio 8 (50 partes ex ejemplo 14) y 5,7 partes de ácido polifosfórico. El producto se obtuvo como una cera blanca. Éste es el dispersante ácido 2.

Ejemplo C Do 1, cap 4,4, val 1,5 1:1 fósforo

Este dispersante se preparó también de modo idéntico al descrito en el ejemplo 15, excepto porque se utilizó el producto intermedio A (100 partes ex ejemplo A) y 10,85 partes de ácido polifosfórico. El producto se obtuvo como un aceite claro. Éste es el dispersante ácido A.

Ejemplo D Do 1, cap 6 1:1 fósforo

Este dispersante también se preparó de un modo idéntico al descrito en el ejemplo 15, excepto porque se utilizó el producto intermedio B (100 partes ex ejemplo B) y 11,2 partes de ácido polifosfórico. El producto se obtuvo como un sólido ceroso blanco. Éste es el dispersante ácido B.

Ejemplo 17 (OcDo 1, cap 9,5, val 3,5) 2,7:1 fósforo/sal DEA

Butilato de zirconio (0,2 partes ex ABCR) se añadió a una mezcla agitada de 2-octil-1-dodecanol (50 partes, 16,7 mM, Isofol 20 ex Condea), \varepsilon-caprolactona (18,15 partes, 159 mM ex Aldrich) y \delta-valerolactona (5,87 partes, 59 mM ex Fluka) a 140ºC bajo atmósfera de nitrógeno. A continuación los reactivos se agitaron a 180ºC durante 6 horas bajo atmósfera de nitrógeno. La masa de reacción se enfrió a 90ºC y se añadió ácido polifosfórico (2,12 partes, 12,4 mM, 82% P_{2}O_{5}), y la reacción prosiguió bajo agitación durante 6 horas a 90ºC bajo atmósfera de nitrógeno.

El valor ácido de una alícuota resultó ser de 57,37 mg KOH/gm.

Los reactivos se enfriaron a 80ºC y se añadió dietanolamina (3,12 partes, 29,7 mM ex Fisher), y los reactivos se agitaron bajo atmósfera de nitrógeno durante 2 horas a 80ºC. El producto se obtuvo como un líquido naranja viscoso que al enfriarse dio lugar a una pasta blanda (26 partes). Éste es el dispersante ácido 3.

Ejemplos 18 a 27

Los siguientes dispersantes de ácido se prepararon como sales de dietanolamina de un modo similar al descrito en el ejemplo 17. En la tabla 3 el alcohol de cadena ramificada se registra junto con las relaciones molares del alcohol de cadena ramificada con respecto a \varepsilon-caprolactona y \delta-valerolactona.

14

Nota a la tabla 3

TDOD es tetradeciloctadecanol (Isofol 32 ex Condea)

EtHe es 2-etilhexanol (ex Aldrich)

TMH es 3,5,5-trimetilhexanol (ex Aldrich)

DMO es 3,7-dimetiloctanol (ex Aldrich)

HE es 3-heptanol (ex Aldrich)

EB es 2-etilbutanol (ex Aldrich)

BuOc es 2-butil-1-octanol (Isofol 12 ex Condea)

Bu/Hex es una mezcla de 2-butil-1-octanol, 2-hexil-1-octanol, 2-butil-1-decanol y 2-hexil-1-decanol (Isofol 14T ex Condea)

Hex/Oct(1) es una mezcla de 2-hexil-1-decanol, 2-octil-1-decanol, 2-hexil-1-dodecanol y 2-octil-1-dodecanol (Isofol 18T ex Condea)

Hex/Oct (2) es similar a Hex/Oct(1) (Isofol 18E ex Condea)

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a) Dispersantes de amina

Ejemplos 28 a 37

Solubilidad en tolueno

El dispersante (2 partes) se disolvió en tolueno (10 ml) calentando según lo necesario y a continuación se examinó tras 16 horas a 20ºC. Las muestras también se evaluaron tras el almacenamiento durante 3 días a 4ºC, tras 3 días a -10ºC y también tras 24 horas a 20ºC después de 3 días de almacenamiento a -10ºC. Los resultados se indican en la siguiente tabla 4. Todos los dispersantes tienen una relación de TPOAC con respecto a PEI de 13:1 en peso.

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(Tabla pasa a página siguiente)

15

Nota a la tabla 4

Los ácidos TPOAC se explican en los ejemplos 7 a 13.

Control 1 es PEI con una cadena POAC derivada de \varepsilon-caprolactona de acuerdo con EP 158406.

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Ejemplos 38 a 47

Solubilidad en una mezcla 4:1 de acetato de metoxipropilo/n-butanol (MPA/Bu)

Los ejemplos 28 a 37 se repitieron, excepto porque se reemplazó el tolueno por un volumen idéntico de MPA/Bu. Los resultados de solubilidad se indican en la tabla 5 siguiente.

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(Tabla pasa a página siguiente)

16

Nota a la tabla 5

TPOAC y control 1 son tal como se explican en la nota a la tabla 4.

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Ejemplos 48 a 57

Solubilidad en acetato de butilo

Los ejemplos 28 a 37 se repitieron, excepto porque se utilizó un volumen idéntico de acetato de butilo en lugar de tolueno. Los resultados se indican en la siguiente tabla 6.

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(Tabla pasa a página siguiente)

17

Nota a la tabla 6

TPOAC y Control 1 son tal como se explican en la nota a la tabla 4.

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Ejemplos 58 a 67

Moliendas de pigmentos con dispersantes de amina (no de acuerdo con la invención)

El dispersante (0,45 partes) se disolvió en una mezcla 4:1 de acetato de metoxipropilo y n-butanol (7,55 partes), calentando según lo necesario. Se añadieron perlas de vidrio (3 mm de diámetro, 17 partes) y pigmento rojo (2 partes, Monolite Rubine 3B ex Avecia) y los contenidos se trituraron en un agitador horizontal durante 17 horas. La fluidez de las dispersiones resultantes se evaluó mediante agitación manual utilizando una escala arbitraria de A a E (de buena a mala). Los resultados se indican en la siguiente tabla 7.

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TABLA 7

18

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Nota a la tabla 7

TPOAC y control 1 son tal como se explican en la nota a la tabla 4. Control 2 es el análogo terminado por ácido láurico del dispersante 1 preparado tal como se describe en WO 98/19784.

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b) Dispersantes de ácido

Ejemplos 68 a 74

Solubilidad en tolueno

Se repitieron los ejemplos 28 a 37 con dispersantes de ácido.

Los resultados se indican en la siguiente tabla 8.

19

Nota a la tabla 8

TPOAC se explica en los ejemplos 18 a 37 y en la nota a la tabla 3.

Control 3 es el poliéster de éster de fosfato terminado por laurilo obtenido a partir de \varepsilon-caprolactona preparado tal como se describe en EP 164817.

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Ejemplos 75 a 81

Solubilidad de los dispersantes de ácido en una mezcla 4:1 de acetato de metoxipropilo/n-butanol

Se repitieron los ejemplos 38 a 47 con los dispersantes de ácido indicados en la tabla 9 siguiente.

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(Tabla pasa a página siguiente)

20

Nota a la tabla 9

TPOAC se explica en los ejemplos 18 a 27 y en la nota a la tabla 3.

Control 3 se explica en la nota a la tabla 8.

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Ejemplos 82 a 88

Solubilidad del dispersante de ácido en acetato de butilo

Se repitieron los ejemplos 48 a 57, excepto porque se utilizaron los dispersantes de ácido indicados en la tabla 10 siguiente.

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(Tabla pasa a página siguiente)

21

Nota a la tabla 10

TPOAC se explica en los ejemplos 18 a 27 y en la nota a la tabla 3.

Control 3 se explica en la nota a la tabla 8.

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Ejemplos 89 a 99

Moliendas de pigmento rojo con dispersantes de ácido

El dispersante de ácido (0,25 partes) se disolvió en una mezcla 4:1 de acetato de metoxipropilo (6,75 partes), calentando según lo necesario. Se añadieron perlas de vidrio (3 mm de diámetro, 17 partes) y pigmento rojo de óxido de hierro (3 partes, Sicotrans Red L2817 ex BASF) y los contenidos se trituraron en un agitador horizontal durante 17 horas. La fluidez de las dispersiones resultantes se evaluó mediante agitación manual utilizando una escala arbitraria de A a C (de buena a mala).

Los resultados se indican en la tabla 11 siguiente.

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TABLA 11

22

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Nota a la tabla 11

TPOAC se explica en los ejemplos 17 a 27 y en la nota a la tabla 3.

Control 3 se explica en la nota a la tabla 8.

Control 4 es un análogo terminado en decanol del dispersante ácido 3 preparado tal como se describe en WO 98/19784.

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Ejemplos 100 a 110

Moliendas de pigmentos blancos con dispersantes de ácido

Se repitieron los ejemplos 89 a 99, excepto porque se utilizaron 0,2 partes de dispersante de ácido, 2,3 partes de mezcla de disolventes y un pigmento blanco (7,5 partes de óxido de titanio, Tioxide TR 92 ex Tioxide Co). Los resultados de fluidez se indican en la tabla 12 siguiente.

TABLA 12

23

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Nota a la tabla 12

TPOAC se explica en los ejemplos 17 a 27 y en la nota a la tabla 3.

Control 3 se explica en la nota a la tabla 8.

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Ejemplos 111 a 121

Dispersantes de amina (no de acuerdo con la invención)

Los dispersantes de amina indicados en la siguiente tabla 13 se prepararon de un modo similar al descrito en el ejemplo 7, en el que el ácido TPOAC se preparó de un modo similar al descrito en el ejemplo 1. En la tabla 13 se indican los materiales de partida utilizados para preparar el TPOAC y el número que sigue a la leyenda que identifica los materiales de partida indica las cantidades molares relativas. La relación de ácido TPOAC con respecto a amina también se indica en la tabla 13, y es la relación de pesos de ácido TPOAC con respecto a amina. La tabla 13 también registra la fluidez de una dispersión preparada utilizando dispersante, Monolite Rubine 3B y una mezcla 4:1 (w/w) de acetato de metoxipropilo/n-butanol tal como se describe en los ejemplos 58 a 67.

TABLA 13

24

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Nota a la tabla 13

DeTe es ácido 2-deciltetradecanoico, Isocarb 24 ex Condea GmbH.

HeDe es ácido 2-hexildecanoico, Isocarb 16 ex Condea GmbH

BuOc es ácido 2-octildodecanoico, Isocarb 20 ex Condea GmbH.

Cap es \varepsilon-caprolactona ex Aldrich

Val es \delta-valerolactona ex Fluka

HSA es ácido 12-hidroxiesteárico ex Aldrich

RA es ácido ricinoleico ex Aldrich

5-Me cap es 5-metil-\varepsilon-caprolactona ex WO 98/19784

7-Me cap es 7-metil-\varepsilon-caprolactona ex WO 98/19784

PEI es polietilenimina

PVA es polivinilamina (MW 100,000) ex Mitsubishi Kasei

PAA es polialquilamina (MW 65000) ex Aldrich

SP 018 es PEI MW 1.800 ex Nippon Shokubai

SP 075 es PEI MW 7.500 ex Nippon Shokubai

SP 200 es PEI MW 10,000 ex Nippon Shokubai

SP 050 es PEI MW 50.000 ex Nippon Shokubai

SP 030 es PEI MW 3.000 ex Nippon Shokubai

Control 1 es ácido láurico 1, cap 10, ácido glicólico 3 con PEI SP 200 (18:1), dispersante 22 de WO 99/49963.

Control 2 es ácido esteárico 1, cap 3,2, ácido 12-hidroxiesteárico 1,8 con PEI SP 200, ejemplo 4 de WO 94/21.368

Control 3 es PEI con una cadena POAC derivada de \varepsilon-caprolactona de acuerdo con EP 158.406

Control 4 es un análogo terminado por ácido láurico del dispersante 1 preparado tal como se describe en WO 98/19.784

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Ejemplo 122 (BuOc, cap 8, val 3, HEA 1) PEI 7:1

Ácido 2-butiloctanoico (13 partes, 0,065 M, Isocarb 12 ex Condea GmbH) y cloruro de tionilo (8,49 partes, 0,071 M ex Aldrich) se agitaron en tolueno (26 ml) a 125ºC durante 8 horas a efectos de formar el cloruro auxiliar. El tolueno y el exceso de cloruro de tionilo se eliminaron por evaporación bajo presión reducida a efectos de obtener un líquido marrón (12,6 partes).

\varepsilon-caprolactona (35 partes, 0,31 M ex Aldrich), \delta-valerolactona (11,51 partes, 0,115 M ex Fluka), acrilato de 2-hidroxietilo (0,038 M ex Aldrich), metilhidroquinona (0,1 partes ex Aldrich) y ácido ortofosfórico (0,1 partes) se agitaron conjuntamente a 120ºC bajo corriente de aire durante 8 horas. A continuación se añadió el cloruro ácido anterior (8,38 partes, 0,038 M) y los reactivos se agitaron a 120ºC durante otras 4 horas bajo corriente de aire. Tras enfriar, se obtuvo el acrilato de poliéster como líquido marrón (56 partes).

Este acrilato de poliéster (35 partes) y PEI SP 018 (5 partes, MW 1.800 ex Nippon Shokubai) se agitaron a 65ºC durante 2 horas a efectos de obtener un líquido naranja viscoso (39 partes). Éste es el dispersante de amina 22.

El dispersante de amina 22 dio lugar a una dispersión de Monolite Rubine 3B que mostró una fluidez de B cuando se evaluó tal como se ha descrito en los ejemplos 58 a 67. En cambio, el dispersante 3 de WO 99/55763 (val 3, cap 12, HEA 1 con PEI G100 (Lupasol G100, BASF) 18:1) dio lugar a una fluidez de C/D.

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Ejemplos 123 a 134

Dispersantes de ácido

Los dispersantes de ácido indicados en la tabla 14 se prepararon de un modo similar al descrito en los ejemplos 13 y 15, con la excepción de que se utilizaron los alcoholes y lactonas ramificados indicados en la tabla. El número que sigue a la leyenda que identifica el alcohol y la lactona o lactonas indica sus relaciones molares. La relación de alcohol TPOAC con respecto a cada átomo de fósforo del agente fosfatante también se indica. La fluidez de las dispersiones que contienen Sicotrans Red L2817 y Tioxide TR 92 también se determinó tal como se ha descrito en los ejemplos 89 a 110.

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(Tabla pasa a página siguiente)

25

Nota a la tabla 14

DeTe es 2-decil-1-tetradecanol como Isofol 24 ex Condea GmbH

OcDo es 2-octil-1-dodecanol como Isofol 20 ex Condea GmbH

HeDe es 2-hexil-1-decanol como Isofol 16 ex Condea GmbH

DoHe es 2-dodecil-1-hexadecanol como Isofol 28 ex Condea GmbH

HeOc es 2-hexadecil-1-octadecanol como Isofol 34T ex Condea GmbH

CeAr es 2-cetil-1-araquidol como Isofol 36 ex Condea GmbH

EtHe es 2-etilhexanol ex Aldrich

Cy es ciclohexanol ex Aldrich

Nor es exo-norborneol ex Aldrich

CDP es 3-cloro-2,2-dimetil-1-propanol ex Aldrich

BuOc-5EO es 2-butil-1-octanol-5EO ex Condea GmbH

HeDe-10EO es 2-hexil-1-decanol-10EO ex Condea GmbH

cap es \varepsilon-caprolactona ex Aldrich

val es \delta-valerolactona ex Fluka

5-^{t}Bu cap es 5-tert butil-\varepsilon-caprolactona ex WO 98/19784

7-Me cap es 7-metil-\varepsilon-caprolactona ex WO 98/19784

4-Me cap es 4-metil-\varepsilon-caprolactona ex WO 98/19784

DEA es dietanolamina

DMEA es dimetiletanolamina

*El dispersante 18 es un éster de sulfato que utiliza la cantidad de ácido sulfúrico representada en lugar del agente fosfatante (P_{2}O_{5})

Control 3 es el éster de fosfato del poliéster terminado por laurilo obtenido a partir de \varepsilon-caprolactona preparado tal como se describe en EP 164817

Control 4 es un análogo terminado por decanol del dispersante ácido 3 preparado tal como se describe en WO 98/19784

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Ejemplos 135 a 146

Dispersantes de ácido

Se prepararon dispersantes de ácido adicionales a partir de los materiales de partida indicados en la tabla 15, utilizando el método descrito en los ejemplos 13 y 15.

TABLA 15

26

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Nota a la tabla 15

HeDe es una mezcla que contiene 2-hexil-1-decanol como Isofol 18T ex Condea GmbH

OcDo es 2-octil-1-dodecanol como Isofol 20 ex Condea GmbH

HeOc es 2-hexildecil-1-octadecanol como Isofol 34T ex Condea GmbH

HeDe* es una mezcla que contiene 2-hexil-1-decanol como Isofol 18E ex Condea GmbH

BuOc es 2-butil-1-octanol como Isofol 12 ex Condea Gmbh

BuOc* es una mezcla que contiene 2-butil-1-octanol como Isofol 14T ex Condea GmbH

BuOc-5EO es 2-butil-1-octanol-5EO ex Condea GmbH

cap es \varepsilon-caprolactona ex Aldrich

val es \delta-valerolactona ex Fluka

7-Me cap es 7-metil-\varepsilon-caprolactona ex WO 98/19784

Do es 1-dodecanol ex Aldrich

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Ejemplo 147

El dispersante de ácido (5 partes) y el disolvente no polar (5 partes, Solvesso 100) se colocaron en un vial de 8 dram y se calentó a efectos de disolver el dispersante de según lo requerido. A continuación se almacenaron las muestras a 4ºC durante 24 horas, se almacenaron a -15ºC durante 48 horas y también se almacenaron a -15ºC durante 48 horas y luego a 25ºC. Los resultados se muestran en la tabla 16 siguiente.

TABLA 16

27

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Nota a la tabla 16

C es claro, H es difuminado, G es gel, SO es sólido, SE es granos o cristales.

Los controles 1 a 4 son tal como se explican en la tabla 15.

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Ejemplo 148

Los dispersantes de ácido 26 a 37 (1,75 partes) disueltos en líquido no polar (1,75 partes Solvesso 100) se añadieron a una resina de poliéster insaturado (50 partes Crystic Resin PALV ex Scott-sader) en un molino Dispermat con refrigeración externa a 20ºC. Se añadió alúmina trihidratada (87,5 partes, FRF40 ex Alcan) a la resina mientras se mantenía un "donut en rotación" a la velocidad máxima de mezclado. A los 15 minutos de mezclado, se midió la viscosidad de la formulación de resina de poliéster frente a la velocidad de cizalladura en un reómetro de tensión controlada de TA Instruments, utilizando una geometría de placa plana de 4 cm con una separación de 250 pm. Las formulaciones de resina que contenían los dispersantes de ácido 26 a 37 mostraron una viscosidad menor y una mayor resistencia a la sedimentación en comparación con los dispersantes conocidos representados por los controles 1 a 4 de la tabla 15.

Claims

1. Dispersante de fórmula 1, que comprende sus sales

1T-X-(A)_{n}-Y-Z

en la que

X es un enlace directo o el residuo de un poliéter;

A es oxi(C_{1-30}-alquileno) carbonilo y/o oxialquenileno carbonilo derivable del ácido ricinoleico (POAC);

Y es un enlace directo;

Z es sulfonato, sulfato, fosfonato o fosfato;

n está comprendido entre 2 y 100;

2. Dispersante según la reivindicación 1, en el que T contiene de 3 a 50 átomos de carbono.

3. Dispersante según la reivindicación 1 ó 2, en el que T-OH es isopropanol, isobutanol, terc-butanol, 2-etilbutanol, 3-heptanol, 2-etilhexanol, 3,5,5-trimetilhexanol, 3,7-dimetiloctanol o un alcohol de Guerbet, incluyendo las mezclas de los mismos.

4. Dispersante según la reivindicación 1 ó 2, en el que T-COOH es ácido 2-etilbutírico, 2-etilhexanoico, 2-butiloctanoico, 2-hexildecanoico, 2-octildodecanoico o 2-deciltetradecanoico, incluyendo las mezclas de los mismos.

5. Dispersante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que A es derivable de ácido glicólico, ácido láctico, ácido hidroxivalérico, ácido hidroxicaproico, ácido ricinoleico, ácido 12-hidroxiesteárico, ácido 12-hidroxidodecanoico, ácido 5-hidroxidodecanoico, ácido 5-hidroxidecanoico y ácido 4-hidroxidecanoico, incluyendo las mezclas de los mismos.

6. Dispersante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que A es derivable de \beta-propiolactona, opcionalmente \varepsilon-caprolactona sustituida con alquilo u opcionalmente \delta-valerolactona sustituida con alquilo, incluyendo mezclas de las mismas.

7. Dispersante según la reivindicación 6, en el que la relación molar de \varepsilon-caprolactona con respecto a \delta-valerolactona es de 20:1 a 1:5.

8. Dispersante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que n es no superior a 20.

9. Dispersante según la reivindicación 1 de fórmula 9

9[T-X-(A)_{n}]_{w}-L^{1}M

en la que

T es el residuo del alcohol alifático T-OH;

X es un enlace directo o poliéter;

T, A y n son tal como se han definido en la reivindicación 1;

L^{1} es fosfato;

M es un catión; y

w es 1 ó 2;

incluyendo sus mezclas.

10. Alcohol TPOAC de fórmula 2

2T-X-(A)_{n}-H

en la que

T es el residuo de un alcohol alifático T-OH, en el que T es un alquilo saturado ramificado no sustituido;

X es un enlace directo o poliéter;

A y n son tal como se han definido la reivindicación 1, excepto cuando A es el residuo del alcohol 12-hidroxiestearílico y los dos componentes alcohol isoestearílico-\varepsilon-caprolactona (10) y alcohol isoestearílico-óxido de etileno (8)-\varepsilon-caprolactona (15).

11. Procedimiento para preparar un dispersante según la reivindicación 9, que comprende hacer reaccionar un alcohol TPOAC de fórmula 2

2T-X-(A)_{n}-H

con un agente fosfatante en una atmósfera inerte a una temperatura comprendida entre 60 y 120ºC;

en la que

T es el residuo del alcohol alifático T-OH, en el que T es un alquilo saturado ramificado no sustituido;

X es un enlace directo; y

A y n son tal como se han definido la reivindicación 1.

12. Dispersión que comprende un sólido particulado, un medio orgánico y un dispersante de fórmula 1

1T-X-(A)_{n}-Y-Z

en la que

X es un enlace directo o el residuo de un poliéter;

Y es un enlace directo;

Z es sulfonato, sulfato, fosfonato o fosfato;

n está comprendido entre 2 y 100.

13. Dispersión según la reivindicación 12 en forma de una base de molienda y que comprende además una resina formadora de película.

14. Dispersión según la reivindicación 12 en forma de una pintura o tinta y que comprende además una resina formadora de película.