Resinas alquídicas base água emulsionadas por inversão de fase

Abstract

Este trabalho relata o uso da técnica de emulsificação de inversão de fase na preparação de resinas alquídicas base água, eliminando o uso de solventes orgânicos na diluição deste tipo de polímero utilizado amplamente na fabricação de tintas. Primeiramente foram sintetizados os polímeros alquídicos a partir da reação de alcoólise de óleos vegetais e polióis na presença de catalisadores e posterior esterificação, reação de condensação de polióis e poliácidos com formação de água como subproduto. Dentre os testes realizados de caracterização dos polímeros, foram determinadas a massa molecular por cromatografia de permeação em gel-GPC, teor de hidroxilas e índice de acidez. A partir dos polímeros foram preparadas emulsões pelo método de emulsificação de inversão de fase. Neste processo, a emulsão água em óleo (W/O) inverte em uma emulsão óleo em água (O/W) após a formação de emulsões múltiplas (w/O/W). Utilizando a técnica estatística de análise de variância ANOVA, foi preparado um fatorial completo 23 com ponto central e duplicatas para avaliação da melhor condição de emulsificação do polímero alquídico. As variáveis estudadas foram: teor de emulsionantes, relação entre emulsionante não iônico e aniônico e neutralização ou não da resina. Um segundo design foi preparado, empregando novo processo de emulsificação, para otimização das variáveis inicialmente estudadas. As emulsões foram caracterizadas quanto ao tamanho de partícula por espalhamento de luz e em centrífuga analítica. Foi investigado o comportamento ao longo do tempo através da determinação da estabilidade natural, por um período de 6 meses e, correlacionado com a estabilidade acelerada determinada em centrífuga analítica. A obtenção de uma resina alquídica longa em óleo base água estável através da substituição da etapa de diluição em solvente orgânico, processo tradicionalmente empregado na indústria de tintas, pelo processo de emulsificação em água é de grande interesse no desenvolvimento de novos produtos e tecnologias. A eliminação da etapa de redução da viscosidade da resina com grande quantidade de solvente orgânico atende a legislação mais restrita quanto à utilização dos compostos orgânicos voláteis, praticamente eliminando a presença destes compostos no produto.

This work reports the use of emulsion phase inversion technique to prepare waterbased alkyd resins, eliminating the use of organic solvents for dilution of this type of polymer, largely used in paint manufacture. First, alkyd polymers were synthesized by alcoholysis of vegetable oils and polyols in the presence of catalysts and subsequent esterification, condensation reaction of polyol and polyacid forming water as a byproduct. Among the various tests for polymers characterization, molecular weight by gel permeation chromatography-GPC, hydroxyl content and acid number were measured. Emulsions were prepared from polymers by the phase inversion method. In this process, water-in-oil emulsion (W/O) invert to an oil-in-water (O/W) after multiple water-inoil- in-water emulsion formation (w/O/W). ANOVA statistical technique was used to prepare a 23 full factorial with center point and duplicates to evaluate the best emulsification condition of alkyd polymer. The variables studied were: the emulsifier content, ratio of nonionic and anionic emulsifier and neutralization of the resin or not. A second design was prepared employing a new emulsification process to optimize the variables initially studied. The emulsions particle sizes were measured by light scattering and analytical centrifugation. We investigated the behavior over time through natural stability, for a period of 6 months, and correlated with the accelerated stability measured by analytical centrifugation. The stable long oil alkyd water-based resin obtained by replacing the step of dilution in organic solvent, process traditionally used in coatings industries, by the process of emulsification in water has an important role at the development of new products and technologies. Eliminating the step of decreasing resin viscosity with a large amount of organic solvent meets the more restrictive legislation on the use of volatile organic compounds, avoiding the presence of these compounds at the product.