“COMPOSIÇÃO DE POLIOXIMETILENO CONDUTORA, ARTIGO, E, COMPONENTE ESTABILIZADOR” REFERÊNCIA CRUZADA AO PEDIDO RELACIONADO
[01] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório dos Estados Unidos Número de série 60/644.299, depositado em 14 de Janeiro de 2005.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO 1. Campo da Invenção [02] A invenção objeto no geral diz respeito aos polímeros condutores e mais particularmente às composições de polioximetileno eletricamente condutoras, estático-dissipativas, e anti-estáticas que têm resistência melhorada à deterioração. 2. Descrição da Técnica Anterior [03] Materiais poliméricos eletricamente condutores são desejáveis para muitas aplicações incluindo a dissipação de carga eletrostática das partes, pintura por pulverização eletrostática, e a proteção de componentes elétricos para impedir a transmissão de ondas eletromagnéticas. O método primário de aumentar a condutividade elétrica de polímeros é encher os polímeros com aditivos condutores tais como pós metálicos, fibras metálicas, polímeros condutores iônicos, pó polimérico intrinsecamente condutor, por exemplo, polipirrol, fibras de carbono ou negro de fumo. Entretanto, estes métodos têm falhas. Por exemplo, as fibras metálicas e pós poliméricos têm resistência à corrosão deficiente e tração mecânica insuficiente. Além disso, sua densidade toma as cargas de peso alto necessárias; portanto, seu uso é freqüentemente não prático.
[04] Quando poliacrilonitrila (“PAN”) ou fibras de carbono com base em piche são adicionadas a um resina de base para criar polímeros condutores, o teor de enchedor elevado necessário para obter condutividade resulta na deterioração das características específicas para a resina de base. Se um produto final com uma forma complexa é formado por moldagem por injeção, distribuição de enchedor desigual e orientação da fibra tende a ocorrer devido ao tamanho relativamente grande das fibras, que resulta em condutividade elétrica não uniforme.
[05] Negro de fumo tomou-se o aditivo de escolha para muitas aplicações. O uso de negro de fumo, entretanto, também tem várias desvantagens significantes. Primeiro, as quantidades de negro de fumo necessárias para obter a condutividade do polímero são relativamente altas. Segundo, a “estrutura” morfológica alta de negros de fumo condutores está sujeita à mptura durante processamento de fusão de cisalhamento alto. Esta estrutura morfológica contribui para uma redução das características de dureza de uma parte formada ao ponto onde as características tomam-se muito baixas para muitas aplicações. Mesmo quando níveis de dureza são adequados para uma aplicação dada, o descarte ou desgaste do negro de fumo da superfície do produto podem ser um problema. Finalmente, as impurezas químicas que são inerentes e resultam dos processos de fabricação de negro de fumo típicos, toma o uso destes materiais não prático, por exemplo, em peças automotivas.
[06] Os nanotubos de carbono foram usados no lugar de negro de fumo em várias aplicações. Por exemplo, foi reconhecido que a adição de nanotubos de carbono aos polímeros em quantidades menores do que aquela do negro de fumo, pode ser usada para produzir produtos finais condutores. Também foi reconhecido que a adição de nanotubos de carbono aos polímeros pode ser usada para realçar as características elásticas e flexurais dos produtos finais.
[07] Os nanotubos de carbono estão tipicamente na forma de tubos vermiculares com camadas externas grafíticas dispostas substancial e concentricamente em tomo do eixo cilíndrico do nanotubo. Os nanotubos são típica e substancialmente isentos de um revestimento de carbono térmico piroliticamente depositado.
[08] Os nanotubos de carbono tipicamente têm uma razão de comprimento para diâmetro de pelo menos 5 e são filamentos de carbono que têm diâmetros menores do que 500 nanômetros. A espessura da parece dos nanotubos é cerca de 0,1 a 0,4 vezes o diâmetro externo dos nanotubos, que está usualmente entre 3,5 e 75 nanômetros. Em aplicações onde nanotubos de resistência alta são necessários, por exemplo, onde os nanotubos são usados como reforços, o diâmetro externo é substancialmente constante sobre seu comprimento.
[09] Uma desvantagem para os nanotubos de carbono é que os nanotubos de carbono são ácidos e tendem a intensificar a deterioração das propriedades da resina de base. Esta deterioração tende a aumentar quando o artigo formado da composição é exposto a ambientes específicos, tais como ambientes de temperatura ou pressão altas ou ambientes com alto teor de combustível. Como um exemplo, quando a resina de base é poliacetal, ou polioximetileno, e quando os componentes são usados para sistemas de combustível automotivo, estes componentes são submetidos a um ambiente com alto teor de combustível. Portanto, a deterioração dos componentes é altamente indesejável.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO E VANTAGENS
[010] A invenção objeto fornece uma composição de polioximetileno condutora. A composição compreende um primeiro componente de polioximetileno, um enchedor condutor, pelo menos um oxiácido de boro ou sal do mesmo, e pelo menos um primeiro oligômero de poliamida. O primeiro componente de polioximetileno compreende um copolímero de oximetileno, um homopolímero de oximetileno, e misturas dos mesmos, e está presente em uma quantidade de cerca de 50 a cerca de 99,5 por cento em peso com base no peso total da composição. O enchedor condutor está presente em uma quantidade de cerca de 0,1 a cerca de 40 por cento em peso com base no peso total da composição.
[011] A invenção objeto fornece uma composição que supera as imperfeições que caracterizam a técnica relacionada. Especificamente, a combinação do oxiácido de boro ou sal do mesmo e o oligômero de poliamida fornecem estabilidade para a composição e artigos formados desta. Além disso, a invenção objeto fornece artigos que podem ser expostos a ambientes cáusticos, tais como ambientes de combustível, e reduziram a deterioração como um resultado da estabilidade da composição. A invenção objeto também fornece uma solução para a acidez do enchedor condutor que deteriora os artigos tal que as propriedades físicas dos artigos permanecem adequadas durante períodos mais longos de tempo.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[012] Outras vantagens da presente invenção serão facilmente avaliadas, visto que a mesma toma-se melhor entendida por referência à descrição detalhada seguinte quando considerada em combinação com os desenhos anexos em que: [013] A Figura I é uma representação gráfica da porcentagem de retenção de deformação e tensão de tração à mptura para um artigo formado de uma composição da invenção objeto que foi submetida ao embebimento em hidroperóxido durante quantidades variadas de tempo;
[014] A Figura 2 é uma representação gráfica da porcentagem de retenção de módulo de tração para um artigo formado de uma composição da invenção objeto que foi submetida ao embebimento em hidroperóxido durante quantidades variadas de tempo;
[015] A Figura 3 é uma representação gráfica da porcentagem em peso de ganho de um artigo formado de uma composição da invenção objeto que foi submetida ao embebimento em hidroperóxido durante quantidades variadas de tempo;
[016] A Figura 4 é uma representação gráfica da queda estática para um artigo formado de uma composição da invenção objeto que foi submetida ao embebimento em hidroperóxido durante quantidades variadas de tempo; e [017] A Figura 5 é uma representação gráfica do volume e resistência superficial de um artigo formado de uma composição da invenção objeto que foi submetida ao embebimento em hidroperóxido durante quantidades variadas de tempo.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[018] Uma composição de polioximetileno condutora para formar um artigo tendo resistência melhorada à deterioração quando exposto a ambientes variados é divulgada. Além da resistência melhorada, os artigos formados da composição da invenção objeto são capazes para fornecer uma resistividade de volume desejada dependendo novamente dos ambientes variados. Por exemplo, os artigos em ambientes de combustível de aplicações automotivas requerem uma resistividade de volume de menos do que 106 Ohm-cm de acordo com SAE J1645 “Fuel System-Electrostatic Charge”. Outros ambientes podem desejar que a resistividade de volume esteja entre 104 a 108 Ohm-cm. Dependendo da aplicação particular, o pedido objeto é capaz de fornecer o artigo tendo resistência melhorada à deterioração com a resistividade de volume desejada. A composição no geral compreende um primeiro componente de polioximetileno, um enchedor condutor, pelo menos um primeiro oligômero de poliamida, e pelo menos um oxiácido de boro ou sal do mesmo.
[019] O primeiro componente de polioximetileno compreende um copolímero de oximetileno, um homopolímero de oximetileno, e misturas dos mesmos. Os homopolímeros no geral são preparados polimerizando-se o formaldeído ou trioxano, preferivelmente na presença de catalisadores adequados. O homopolímero é composto de unidades de repetição de oximetileno (-CH2O-).
[020] Os copolímeros deste tipo são conhecidos àqueles habilitados na técnica e no geral, estes polímeros têm pelo menos 50% em mol de unidades de repetição -CH2O- na cadeia principal do polímero. Para os propósitos da presente invenção, os copolímeros de oximetileno são preferidos, em particular aqueles que, além das unidades de repetição -CH2O-, também contêm até 50, preferivelmente de 0,1 a 20, em particular de 0,3 a 10% em mol de unidades de repetição onde R1 a R4 independentemente um do outro são todos hidrogênio, alquila C1-C4 ou alquila substituído por halogênio de 1 a 4 átomos de carbono, R5 é -CH2-, -CH2O- ou um grupo metileno substituído por alquila C1-C4 ou haloalquila C1-C4, ou um grupo oximetileno correspondente, e n é de 0 a 3. Estes grupos podem ser vantajosamente introduzidos nos copolímeros por clivagem de anel de éteres cíclicos como ilustrado na Patente dos Estados Unidos N2 5.369.177, que é incorporada aqui por referência em sua totalidade.
[021] Os primeiros componentes de polioximetileno preferidos têm pontos de fusão de pelo menos 150° C e pesos moleculares médios ponderados, PM, de 5.000 a 200.000, preferivelmente de 7.000 a 150.000. Mais preferivelmente, os primeiros componentes de polioximetileno são estabilizados em grupos terminais e têm ligações C-C nas extremidades da cadeia.
[022] O primeiro componente de polioximetileno está presente em uma quantidade de cerca de 50 a cerca de 99,5, preferivelmente de 60 a 99, em particular de 70 a 98,5, por cento em peso com base no peso total da composição. Um primeiro componente de polioximetileno preferido está comercialmente disponível como Ultraform® da BASF Corp. Os componentes de polioximetileno comercialmente disponíveis tipicamente têm uma resistividade de cerca de 1014 Ohm-cm e agem como um isolante.
[023] O primeiro componente de polioximetileno compreende ainda um segundo oligômero de poliamida, um polímero enrijecido, um antioxidante, um componente estabilizador de luz, e um composto contendo epóxi, como é bem conhecido àqueles de habilidade comum na técnica.
[024] O segundo oligômero de poliamida pode ser resinas semicristalinas ou amorfas, como entendido por aqueles habilitados na técnica, e tem um ponto de fusão de preferivelmente menos do que 225° C, particular e preferivelmente menos do que 215° C. O segundo oligômero de poliamida tem um peso molecular médio ponderado de cerca de 800 a cerca de 10.000. Como é bem conhecido, tais oligômeros de poliamida têm ligações internas e extremidades terminais. As ligações internas são preferivelmente derivadas de pelo menos um de hexametileno diamina e adipato de dietila, hexametileno diamina e ácido dodecanodióico, hexametileno diamina e ácido isoftálico, hexametileno diamina, ácido dodecanodióico e caprolactama, ou hexametileno diamina, ácido adípico e caprolactama.
[025] Os exemplos do segundo oligômero de poliamida incluem, mas não são limitados a, poliexametilenoazelamida, poliexametilenossebaceamida, poliexametilenododecanodiamida, poli-11-aminoundecanamida e bis-(p-aminociclo-hexil)-metanododecanodiamida, ou os produtos obtidos por clivagem de anel de lactamas, por exemplo polilaurolactama ou laurolactama. As poliamidas com base em ácido tereftálico ou isoftálico como o componente de ácido e/ou trimetilhexametilenodiamina ou bis(p-aminociclo-hexil)propano como o componente de diamina e resinas de base de poliamida que foram preparadas copolimerizando-se dois ou mais dos polímeros acima mencionados ou componentes destes também são adequados.
[026] Os segundos oligômeros de poliamida com base em caprolactama, hexametilenodiamina, ρ,ρ’-diaminodiciclo-hexilmetano, e ácido adípico são poliamidas particularmente adequadas. Mais preferivelmente, o segundo oligômero de poliamida é um copolímero de caprolactama, hexametilenodiamina, e ácido adípico, e o ácido propiônico é utilizado para capear as extremidades terminais do oligômero de poliamida e o segundo oligômero de poliamida tem um peso molecular de cerca de 3000 g/mol. Um segundo oligômero de poliamida preferido é o produto vendido sob o nome Ultramid® 1C pela BASF Aktiengesellschaft. Um outro segundo oligômero de poliamida adequado é vendido pela Du Pont sob o nome Elvamide®.
[027] O segundo oligômero de poliamida tem uma razão de grupos amino terminais para grupos ácido terminais que é controlada variando-se a razão molecular dos compostos de partida. Preferivelmente, o segundo oligômero de poliamida é dicapeado, isto é, não existe nenhum grupo amino terminal ou grupo ácido terminal livre nas extremidades terminais. Vários componentes podem ser usados para capear o oligômero de poliamida como é bem conhecido àqueles habilitados na técnica, tais como ácidos carboxílicos monobásicos ou dibásicos.
[028] A quantidade do segundo oligômero de poliamida no primeiro componente de polioximetileno é de cerca de 0,005 a cerca de 2, preferivelmente de cerca de 0,01 a cerca de 1, em particular de cerca de 0,01 a cerca de 0,75, por cento em peso com base no peso total da primeira Composição de polioximetileno.
[029] O polímero enrijecido, que também é referido abaixo como polímero elastomérico ou elastômero, está presente no primeiro componente de polioximetileno em uma quantidade de 0 a cerca de 50, preferivelmente de 0 a cerca de 40, por cento em peso com base no peso total da primeira Composição de polioximetileno. Os tipos preferidos de tais polímeros enrijecidos são as borrachas de etileno/propileno (EPM) ou borrachas de etileno/propileno/dieno (EPDM). As borrachas de EPM no geral não têm nenhuma ligação dupla, ao passo que as borrachas de EPDM podem ter de 1 a 20 ligações duplas/100 átomos de carbono.
[030] Os exemplos de monômeros de dieno para borrachas de EPDM são dienos conjugados, tais como isopreno e butadieno, dienos não conjugados de 5 a 25 átomos de carbono, tais como penta-l,4-dieno, hexa-1,4-dieno, hexa-l,5-dieno, 2,5-dimetilexa-l,5-dieno e octa-l,4-dieno, dienos cíclicos, tais como ciclopentadieno, ciclo-hexadieno, ciclooctadieno e diciclopentadieno, e alquenilnorbomenos, tais como 5-etilideno-2-norbomeno, 5-butilideno-2-norbomeno, 2-metalil-5-norbomeno ou 2-isopropenil-5-norbomeno e triciclodienos, tais como 3-metiltriciclo-[5.2.1.0.2.6]-3,8-decadieno, ou misturas dos mesmos. Hexa-l,5-dieno, 5-etilidenenorbomeno, e diciclopentadieno são preferidos. O teor de dieno das borrachas de EPDM é preferivelmente de cerca de 0,5 a cerca de 50, em particular de cerca de 1 a cerca de 8, por cento em peso com base no peso total da borracha.
[031] As borrachas de EPDM também podem ser enxertadas com outros monômeros, por exemplo com (met)acrilatos de glicidila, (met)acrilatos e (met)acrilamidas. Um outro grupo de borrachas preferidas compreende copolímeros de etileno com ésteres de ácido (met)acrílico. As borrachas além disso podem conter monômeros contendo epóxi, como descrito na Patente U.S. 5.369.177.
[032] O antioxidante presente no primeiro componente de polioximetileno é preferivelmente um composto de amino estericamente impedido. Os compostos preferidos incluem, mas não são limitados a, derivados de 2,2,6,6-tetrametil piperidina, tais como 4-acetóxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, 4-estearoilóxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, 4-acriloilóxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, 4-metóxi-2,2,6,6-tetrametil-piperidina, 4-benzoilóxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, 4-ciclo-hexilóxi-2,2,6,6- tetrametilpiperidina, 4-fenóxi-2,2,6,6-tetrametilpiperídina, 4-benzilóxi- 2,2,6,6-tetrametilpiperidina, e 4-(fenilcarbamoilóxi)-2,2,6,6-tetrametil-piperídina.
[033] Outros antioxidantes adequados incluem bis(2,2,6,6-tetrametil- 4-piperidil) oxalato, bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil) malonato, bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil) adipato, bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil) sebacato, bis( 1,2,2,6,6-pentametilpiperidil) sebacato, bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil) tereftalato, 1,2-bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidilóxi)etano, bis(2,2,6,6- tetrametil-4-piperidil) hexametileno-1,6-dicarbamato, bis( 1 -metil-2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil) adipato, e tris(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil) benzeno-1,3,5-tricarboxilato.
[034] Além disso, os derivados de piperidina de peso molecular relativamente alto, tais como o policondensado de succinato de dimetila com 4-hidróxi-2,2,6,6-tetrametil-piperidiletanol ou poli 6-(1,1,3,3-tetrametilbutil) amino-1,3,5-triazina-2,4-diil(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidinil)imino-1,6-hexanodiil(2,2,6,6-tetrametil-14-piperidinil) imino, são adequados. Os compostos deste tipo estão comercialmente disponíveis sob o nome Tinuvin® da Ciba Geigy AG.
[035] O antioxidante está presente no primeiro componente de polioximetileno em uma quantidade de cerca de 0,1 a cerca de 2, preferivelmente de cerca de 0,2 a cerca de 1,5, em particular de cerca de 0,2 a cerca de 1, por cento em peso com base no peso total da primeira Composição de polioximetileno.
[036] O estabilizador de luz é preferivelmente um estabilizador de luz UV e é mais preferivelmente selecionado de derivados de benzotriazol ou derivados de benzofenona ou derivados de benzoato aromático. O estabilizador de luz está presente no primeiro componente de polioximetileno em uma quantidade de cerca de 0,1 a cerca de 2, preferivelmente de cerca de 0,2 a cerca de 1,5, em particular de cerca de 0,2 a cerca de 1, por cento em peso com base no peso total da primeira Composição de polioximetileno.
[037] Os derivados de benzotriazol adequados incluem, mas não são limitados a: 2-(2-hidróxi-5-metilfenil)-benzotriazol, 2-(2-hidróxi-3,5-di-terc-butilfenil)-benzotriazol, 2-(3,5-di-terc-amil-hidroxifenil)-benzotriazol, 2-(2’-hidróxi-3 ’ ,5 ’ -diisoamilfenil)-benzotriazol, 2- [2’ -hidróxi-3 ’ ,5 ’ -bis( 1,1 - dimetil)-benzil)-fenil]benzotriazol, 2-(2’-hidróxi-4-octiloxifenil)-benzotriazol, 2-(2H-benzotriazol-2-il)-4-( 1,1,3,3-tetrametilbutil)-fenol, 2-(2H-benzotriazol-2-il)-2,4-(terc-butil)-fenol, 2-(2H-benzotriazol-2-il)-4-( 1,1 -dimetiletil)-6-( 1 - metilpropil)-fenol e 2-(2H-benzotriazol-2-il)-4,6-bis( 1,1 -dimetilpropil)-fenol. Os compostos deste tipo estão comercialmente disponíveis sob o nome Chimassorb®, da Ciba Geigy AG.
[038] Os derivados de benzofenona preferidos são: 2,4- diidroxibenzofenona, 2-hidróxi-4-metoxibenzofenona, 2-hidróxi-4-octiloxibenzofenona, 2-hidróxi-4-dodeciloxibenzofenona, 2,2-diidróxi-4- metoxibenzofenona, 2,2-diidróxi-4,4-dimetoxibenzofenona, 2-hidróxi-4-metóxi-5-sulfobenzofenona e 2-hidróxi-4-oxibenzilbenzofenona. Os exemplos de derivados de benzoato aromático incluem salicilato de p-terc-butilfenila e salicilato de p-octilfenila.
[039] O composto contendo epóxi está presente em uma quantidade de cerca de 0 a cerca de 2, preferivelmente de cerca de 0,1 a cerca de 2, particular e preferivelmente de cerca de 0,2 a cerca de 1,5, em particular de cerca de 0,2 a cerca de 1, por cento em peso com base no peso total do primeiro componente de polioximetileno.
[040] De acordo com a invenção objeto, os compostos contendo epóxi podem incluir (poli)condensados monoméricos e oligoméricos de epóxidos halogenados, preferivelmente epicloroidrina, com álcoois aromáticos, alifáticos ou cicloalifáticos ou ácidos carboxílicos de até cerca de 30, preferivelmente até cerca de 20, átomos de carbono ou ácido cianúrico. Tais produtos estão comercialmente disponíveis sob o nome Epikote® da Shell Chemicals.
[041] Os compostos contendo epóxi têm um número de epóxido de cerca de 0,1 a cerca de 15, preferivelmente de cerca de 0,3 a cerca de 11, equivalentes/kg, que é determinado no geral de acordo com DIN 16.945 (Método A ou B).
[042] A composição também inclui o enchedor condutor. Sem intencionar estar ligado à teoria, acredita-se que o enchedor condutor seja pelo menos levemente ácido que aumenta a deterioração do componente de polioximetileno. Um exemplo do enchedor condutor são os nanotubos de carbono. Deve ser avaliado que o enchedor condutor pode incluir uma mistura de outros enchedores condutores, tais como negro de fumo, vollastonita condutora, pós de carbono condutores, e semelhantes; entretanto, é preferido que o enchedor condutor sejam fibras condutoras. Os nanotubos de carbono tipicamente têm a forma de tubos formados de camadas de grafita. As camadas de grafita são concentricamente arranjadas em tomo do eixo do cilindro. Os nanotubos de carbono podem ser de parede única ou de parede múltipla.
[043] Os nanotubos de carbono têm uma razão de comprimento para diâmetro de pelo menos cerca de 5, preferivelmente pelo menos cerca de 100, particular e preferivelmente pelo menos cerca de 1.000. O diâmetro dos nanotubos está tipicamente na faixa de cerca de 3 a cerca de 500 nanômetros, preferivelmente na faixa de cerca de 5 a cerca de 80 nanômetros, particular e preferivelmente na faixa de cerca de 6 a cerca de 50 nanômetros. O comprimento dos nanotubos de carbono é tipicamente cerca de 0,5 a cerca de 1.000 pm, preferivelmente cerca de 0,8 a cerca de 100 pm, particular e preferivelmente cerca de 1 a cerca de 10 pm. Os nanotubos de carbono têm um núcleo cilíndrico oco em tomo do qual as camadas de grafita são formalmente enroladas (isto é as camadas de grafita são enrascadas em tomo do núcleo oco). Esta cavidade tipicamente tem um diâmetro de cerca de 0,001 a cerca de 0,1 μιη, preferivelmente um diâmetro de cerca de 0,008 a cerca de 0,015 μιη. Em uma forma de realização típica dos nanotubos de carbono, a parede dos nanotubos em tomo da cavidade podem incluir oito camadas de grafita. Os nanotubos de carbono podem estar presentes como agregados de até cerca de 1.000 μιη em diâmetro, preferivelmente até cerca de 500 μιη em diâmetro fabricados de uma pluralidade de nanotubos. Os agregados podem ter a forma de um ninho de pássaro, de fio de lã penteada, ou de estmturas de rede aberta.
[044] Os nanotubos de carbono podem ser adicionados à composição antes, durante ou depois da polimerização dos monômeros para formar o primeiro componente de polioximetileno. Os nanotubos de carbono estão comercialmente disponíveis da Hyperion Catalysis ou Applied Sciences Inc.
[045] O enchedor condutor está presente em uma quantidade de cerca de 0,1 a cerca de 40 por cento em peso com base no peso total da composição. Preferivelmente, o enchedor condutor está presente em uma quantidade de cerca de 0,5 a cerca de 25, e mais preferivelmente cerca de 1 a cerca de 15, por cento em peso com base no peso total da composição.
[046] Como descrito inicialmente acima, a composição também inclui a primeira poliamida e o oxiácido de boro ou sal do mesmo. Preferivelmente, o oxiácido de boro ou sal do mesmo e o primeiro oligômero de poliamida estão presentes em uma razão em peso do oxiácido de boro ou sal do mesmo para o primeiro oligômero de poliamida de cerca de 0,5:1 a cerca de 5:1, preferivelmente de cerca de 0,5:1 a cerca de 3:1, e mais preferivelmente de cerca de 1:1 a cerca de 2:1.
[047] Deve ser avaliado por aqueles de habilidade comum na técnica que o segundo oligômero de poliamida adicionado por intermédio do primeiro componente de polioximetileno pode ser o único oligômero de poliamida adicionado à composição. Em outras palavras, o segundo oligômero de poliamida pode ser o primeiro oligômero de poliamida, se nenhum oligômero de poliamida adicional for adicionado.
[048] O primeiro oligômero de poliamida pode ser formado similar ao segundo oligômero de poliamida descrito acima e pode ser selecionado de qualquer um dos segundos oligômeros de poliamida adequados listados acima. O primeiro e o segundo oligômeros de poliamida podem ser os mesmos ou diferentes dependendo da aplicação. O primeiro oligômero de poliamida está presente em uma quantidade de cerca de 0,01 a cerca de 10 por cento em peso com base no peso total da composição. Preferivelmente, o primeiro oligômero de poliamida está presente em uma quantidade de. cerca de 0,01 a cerca de 5, e mais preferivelmente, de cerca de 0,1 a cerca de 2,5, por cento em peso com base no peso total da composição. Um primeiro oligômero de poliamida preferido é o produto vendido sob o nome Ultramid® 1C, pela BASF Aktiengesellschaft. Um outro primeiro oligômero de poliamida adequado é vendido pela Do Pont sob o nome Elvamide®.
[049] Os ácidos adequados para formar o oxiácido de boro ou sal do mesmo incluem ácido borácico, ácido metabórico, e ácido tetrabórico. Os sais de boro adequados são oxiácidos de boro de metal alcalino, oxiácidos de boro de metal alcalino terroso, e oxiácidos de boro de metal. Os metais alcalinos adequados compreendem lítio, sódio, potássio, e rubídio. Os metais alcalinos terrosos adequados compreendem berílio, magnésio, cálcio, e bário. Preferivelmente, o sal de oxiácido de boro é o tetraborato de sódio, e mais preferivelmente, o sal de oxiácido de boro é adicionado em uma forma hidratada como decaidrato de tetraborato de sódio, comumente referido como Borax.
[050] O oxiácido de boro é adicionado em uma quantidade de cerca de 0,01 a cerca de 25, preferivelmente de cerca de 0,05 a cerca de 15, e mais preferivelmente de cerca de 0,2 a cerca de 10, por cento em peso com base no peso total da composição. Sem intencionar estar ligado à teoria, acredita-se que a combinação do oxiácido de boro e do primeiro e/ou segundo oligômeros de poliamida estabiliza o primeiro componente de polioximetileno em relação ao enchedor condutor e impede a composição de degradar quando exposta a certos ambientes. O oxiácido de boro e os oligômeros de poliamida são menos ácidos do que o enchedor condutor e como tal o oxiácido de boro e os oligômeros de poliamida ajudam a neutralizar o primeiro componente de polioximetileno através de capeamento do polioximetileno e absorvendo-se radicais livres que resultam da deterioração do polioximetileno.
[051] Em uma forma de realização preferida, o primeiro oligômero de poliamida e o oxiácido de boro ou sal do mesmo são fornecidos em uma forma integralmente mista como um componente estabilizador. O componente estabilizador depois pode ser adicionado diretamente nos componentes de polioximetileno previamente fabricados para fornecer resistência melhorada à deterioração. O estabilizador pode estar presente em uma quantidade de cerca de 0:1 a cerca de 20 por cento em peso com base no peso total da composição, preferivelmente de cerca de 1 a cerca de 15, e mais preferivelmente de cerca de 1 a cerca de 10, por cento em peso com base no peso total da composição.
[052] Além do primeiro oligômero de poliamida e do oxiácido de boro ou sal do mesmo, o componente estabilizador também pode incluir um segundo componente de polioximetileno. O segundo componente de polioximetileno pode ser formado similarmente ao primeiro componente de polioximetileno descrito acima e é preferivelmente o mesmo como o primeiro componente de polioximetileno. Um segundo componente de polioximetileno preferido está comercialmente disponível como Ultraform® da BASF Corp. O segundo componente de polioximetileno pode estar presente em uma quantidade de cerca de 60 a cerca de 95 por cento em peso com base no peso total do componente estabilizador.
[053] O oxiácido de boro ou sal do mesmo está presente em uma quantidade de cerca de 1 a cerca de 25, preferivelmente de cerca de 1 a cerca de 20, e mais preferivelmente de cerca de 5 a cerca de 15, por cento em peso com base no peso total do componente estabilizador. O primeiro oligômero de poliamida está presente em uma quantidade de cerca de 1 a cerca de 15, preferivelmente de cerca de 1 a cerca de 10, e mais preferivelmente de cerca de 2,5 a cerca de 10, por cento em peso com base no peso total do dito componente estabilizador.
[054] O estabilizador também pode incluir outros aditivos para estabilizar mais a composição, tal como descontaminantes de ácido, promotores de adesão, e estabilizadores de luz. Estes aditivos podem estar presentes em uma quantidade de cerca de 0,1 a cerca de 10 por cento em peso com base no peso total do estabilizador. Os descontaminantes de ácido adequados incluem carbonato de potássio ou silicato de magnésio. Um silicato de magnésio comercialmente disponível é o Ambosol 500 da PQ Corporation.
[055] Além dos componentes descritos acima, a composição também pode conter aditivos convencionais e auxiliares de processamento. Por exemplo, a composição pode incluir formaldeído ou descontaminantes de ácido, plastificantes, lubrificantes, antioxidantes, promotores de adesão, estabilizadores de luz e pigmentos. A quantidade de tais aditivos no geral é de cerca de 0,001 a cerca de 5 por cento em peso com base no peso total da composição.
[056] A composição é preparada misturando-se os componentes em uma maneira convencional como entendido por aqueles habilitados na técnica. A mistura dos componentes é vantajosamente realizada em uma extrusora. Os artigos formados de componentes de polioximetileno têm uma tendência a deteriorar em radicais livres e a formar ácido fórmico quando expostos a certos ambientes. Entretanto, a composição da invenção objeto produz artigos que têm resistência melhorada à deterioração quando expostos a estes ambientes.
[057J O exemplo seguinte, que ilustra a formação de um artigo da composição de acordo com a invenção objeto e que ilustra certas propriedades do artigo, como apresentado aqui, é intencionado a ilustrar e não limitar a invenção objeto.
Exemplos [058] A composição de acordo com a invenção objeto foi formada dos componentes listados na Tabela 1 por porcentagem em peso com base no peso total da composição, a menos que de outro modo indicado.
Tabela 1: Formulação da Composição [059] O primeiro componente de POM é um copolímero de oximetileno e dioxolano, comercial mente disponível como Ultraform® da BASF Corp. O enchedor condutor compreende nanotubos de carbono de parede múltipla comercialmente disponíveis da Hyperion, Inc. O estabilizador foi formado do componente listado na Tabela 2 por porcentagem em peso com base no peso total do estabilizador, a menos que de outro modo indicado. Os Exemplos 1 e 2 são exemplos de controle não tendo nenhum primeiro oligômero de poliamída adicionado e nenhum sal de oxiácido de boro adicionado, respectivamente.
Tabela 2: Formulação de Estabilizador 1060] O segundo componente de polioxímetileno é um copolímero de oximetileno e díoxolano, comercialmente disponível como Ultraform® da BASF Corp. O primeiro oligômero de poliamida é o copolímero de poliamida 6 e poliamida 6.6 que é dicapeado com ácido propiônico. O sal de oxiãcído de boro é um sal metálico de ácido tetrabórico, comumente referido como decaidrato de tetraborato de sódio, também conhecido como Borato. O Aditivo A é carbonato de potássio e o Aditivo B é Ambosol 500. 1061J As composições acima passaram por uma operação de composição como entendido por aqueles habilitados na técnica. A operação de composição combina seco os componentes juntos e depois compõe os componentes em uma extmsora de rosca dupla. A extrusora de rosca dupla extrusa um produto que é esfriado e depois o produto é pelotizado e as pelotas depois são secas.
[062] O produto pelotizado depois é moldado em um artigo. O artigo pode ser formado a partir de moldagem por injeção ou moldagem por extrusão, ou outras técnicas de fabricação similares. O artigo pode ter várias formas dependendo da aplicação. Por exemplo, o produto pelotizado pode ser moldado em discos ou barras de tração, [063] Várias propriedades físicas foram testadas em artigos de amostra formados das composições acima. As propriedades físicas testadas incluíram o seguinte: módulo de tração e deformação/tensão de tração no rendimento e ruptura (ISO-527), e Charpy a Entalhe (ISO-179). A superfície e resistividade de volume a 50%· de umidade relativa (ASTM D4496 & ESD STM 11.11/11.12) para as amostras também foram testadas.
Tabela 3: Dados de Propriedade Física [064] A Tabela 4 abaixo ilustra a porcentagem (%) de retenção de propriedades para cada amostra dos Exemplos 1 a 11 depois do envelhecimento por calor a 110° C e 1.000 horas.
Tabela 4:% de Retenção Depois do Envelhecimento por Calor a 110° C e 1.000 h [065] A partir das Tabelas 3 e 4, o primeiro olígômero de poliamida no geral reduz as propriedades de tração e de módulo, mas aumenta as propriedades de alongamento. Além disso, o primeiro oligômero de poliamida no geral aumenta a porcentagem de retenção da propriedades de deformação por tração à ruptura e impacto de Charpy a Entalhe, e reduz a propriedades de tensão de tração à ruptura, O ácido oxiãeido de boro ou sal do mesmo no geral reduz o alongamento e teve pouco ou nenhum efeito na tração e módulo. O ácido oxiãeido de boro ou sal do mesmo no geral aumenta a propriedade de tensão de tração à ruptura, e reduz as propriedades de deformação por tração à ruptura e impacto de Charpy a Entalhe.
[066] A Tabela 5 abaixo ilustra outras propriedades adicionais das amostras formadas nos Exemplos l a 11, Tabela 5: Propriedades Adicionais [067] A presença do primeiro oligômero de poliamida no geral diminui a quantidade de formaldeído residual, e aumenta a taxa de fluxo de fusão, a taxa de volume de fusão, e a resístividade. O oxiácido de boro ou sal do mesmo no geral diminui a taxa de fluxo de fusão, a taxa de volume de fusão, e a resístividade, e aumenta o formaldeído residual.
[068] A partir das tendências dos dados acima, é desejável fornecer o artigo tendo uma resístividade baixa e propriedades físicas altas. Visto que a presença do primeiro oligômero de poliamida e do oxiácido de boro ou sal do mesmo ambos no geral impactam opostamenie estas propriedades, a quantidade do primeiro oligômero de poliamida e do oxiácido de boro ou sal do mesmo pode ser otimizada para a aplicação específica do artigo. Por exemplo, algumas aplicações podem requerer uma resístividade mais baixa, embora as propriedades físicas não sejam tão relevantes. Do mesmo modo, podem existir algumas aplicações que requerem propriedades físicas estáveis com uma resístividade mais alta.
[069] Além dos Exemplos acima, um outro exemplo foi formado e o efeito da exposição a um combustível foi determinada. O Exemplo 12 foi formado de acordo com a composição listada na Tabela 6 por porcentagem em peso com base no peso total da composição, a menos que de outro modo indicado.
Tabela 6: Formulação da Composição [070] O componente de polioximetileno é um copolímero de oxímetileno e dioxolano, comercialmente disponível como Ultraform® da BASF Corp. O enchedor condutor são nanotubos de carbono de parede múltipla comercial mente disponíveis da Hyperion, Inc.
[071] O estabilizador foi formado dos componentes listados na Tabela 7 por porcentagem em peso com base no peso total do estabilizador, a menos que de outro modo indicado.
Tabela 7: Formulação do Estabilizador [072] O segundo componente de polioximetileno é um copolímero de oxímetileno e dioxolano, comercial mente disponível como Ultraform® da BASF Corp. O oligômero de poliamida é o copolímero de poliamida 6 e poliamida 6,6 que é dicapeado com ácido propiôníco. O sal de oxiácido de boro é um sal metálico de ácido tetrabórico, comumente referido como decaidrato de tetraborato de sódio, também conhecido como Borato.
[073] As composições acima passaram por uma operação de composição como entendido por aqueles habilitados na técnica. A operação de composição combina seco os componentes juntos e depois compõe os componentes em uma extrusora de rosca dupla, A extrusora de rosca dupla extrusa um produto que é esfriado e depois o produto é pelotizado e as pelotas depois são secas. |074] O produto pelotizado depois é moldado em um artigo. O artigo pode ser formado a partir de moldagem por injeção ou moldagem por extrusão, ou outras técnicas de fabricação similares. O artigo pode ter várias formas dependendo da aplicação. Por exemplo, o produto pelotizado pode ser moldado em discos ou barras de tração. 1075] Várias propriedades foram testadas em artigos de amostra formados das composições acima. As propriedades físicas testadas incluíram o seguinte: módulo de tração e deformação/tensão de tração no rendimento e quebra (ISO-527), Charpy a Entalhe (ISO-179), e ganho de peso de uma barra de tração. As propriedades elétricas testadas incluíram: resistência a superfície e volume a 50% de umidade relativa (ASTM D4496, ES D STM 11.1.1. e 11*12), e queda estática (Padrão Europeu CECC 00015/1), Os artigos de amostra teve uma resistividade de volume de cerca de 1 x 102 Ω-cm e uma resistividade de superfície de cerca de 1 x 104 Ω/Sq. A tabela seguinte lista as propriedades físicas da amostra antes do embebimento (controle) em combustível e depois do embebimento cm combustível.
Tabela 8: Propriedades Físicas dos Artigos de Amostra [076] O controle de cada amostra foi testado antes de qualquer exposição ao combustível c as propriedades físicas foram registradas. Referindo-se à Amostra l, o artigo de amostra passou por um teste de embebi mento em combustível A durante 96 horas a 72° C. A mistura de combustível usada para o embebímento em combustível A compreendeu 5% de metanol, 0,5% de água, e 84,5%; do seguinte: 50%; de tolueno/30% de Iso-octano/15% de Di-fsobutileno/5% de Etanol. As propriedades físicas foram registradas e a porcentagem de mudança na amostra foi determinada.
[077] As amostras 2 a 6 passaram por um teste de embebímento em combustível B durante extensões diferentes de tempo como indicado a 60° C. A mistura de combustível usada para o embebímento em combustível B compreendeu 15% de Metanol c 85% do seguinte: 50/50 em volume de mistura de Isooctano & Tolueno (Ml5) com 10 inMol de hídroperóxido de terc-butila (TBHP) por litro de mistura de isooctano & Tolueno. As propriedades físicas foram registradas e a porcentagem de mudança foi determinada.
[078] As amostras formadas do Exemplo 12 exibiram quantidades pequenas de ganho de peso e exibiram pouca deterioração de propriedades físicas. Comparando a amostra 2 à amostra 6, depois de um adicional de 1950 horas, as propriedades físicas são substancialmente as mesmas. As amostras formadas do Exemplo 12 parecem ser estáveis quando expostas a tais ambientes de combustível, enquanto também tendo uma resistividade suficientemente baixa.
[079] Com base nos resultados do teste acima, os artigos formados de acordo com a invenção objeto exibem resistência melhorada à deterioração depois de serem embebidos. As Figuras 1 a 5 ilustram graficamente os resultados destes testes. Referindo-se especificamente à Figura 1, a porcentagem de retenção de deformação e tensão de tração à ruptura é mostrada depois do embebimento. A porcentagem de retenção da deformação por tração caiu levemente abaixo de 100%, ao passo que a porcentagem de retenção da tensão de tração aumentou acima de 100%. A Figura 2 ilustra que a porcentagem de retenção do módulo de tração permaneceu acima de 60% continuamente. A Figura 3 é uma representação gráfica da porcentagem em peso de ganho para as amostras depois do embebimento. A amostra estagnou levemente acima de cerca de 2%. As Figuras 4 e 5 ilustram as propriedades condutoras das amostras. A Figura 5 mostra que a resistência de volume e superfície em ohms do artigo é ilustrada depois do embebimento. A resistividade do volume e superfície é mantida, que indica que o artigo tem deterioração reduzida ou anulada quando exposto a tais ambientes.
[080] Obviamente, muitas modificações e variações da presente invenção são possíveis à luz dos ensinamentos acima. A invenção pode ser praticada de outro modo que não como especificamente descrito dentro do escopo das reivindicações anexas.
REIVINDICAÇÕES