ES2625679T3 - Nanomaterial compuesto de poli(cloruro de vinilo) y método para la fabricación del mismo - Google Patents
Nanomaterial compuesto de poli(cloruro de vinilo) y método para la fabricación del mismo Download PDFInfo
- Publication number
- ES2625679T3 ES2625679T3 ES11180502.4T ES11180502T ES2625679T3 ES 2625679 T3 ES2625679 T3 ES 2625679T3 ES 11180502 T ES11180502 T ES 11180502T ES 2625679 T3 ES2625679 T3 ES 2625679T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- nanomaterial
- polymer
- dispersion
- silica
- dispersed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 title claims abstract description 31
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 43
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 11
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims abstract description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 12
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 6
- LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N nitrobenzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 4
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 claims description 4
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000003490 calendering Methods 0.000 claims description 3
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 claims description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 claims description 3
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 claims description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 claims description 2
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 11
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 7
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 5
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 3
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 2
- VXGIVDFKZKMKQO-UHFFFAOYSA-L dioctyltin isooctylthioglycolate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)CS[Sn](CCCCCCCC)(CCCCCCCC)SCC(=O)OCC(CC)CCCC VXGIVDFKZKMKQO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000011363 dried mixture Substances 0.000 description 2
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 1
- -1 ammonium ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006704 dehydrohalogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- ZBJVLWIYKOAYQH-UHFFFAOYSA-N naphthalen-2-yl 2-hydroxybenzoate Chemical compound OC1=CC=CC=C1C(=O)OC1=CC=C(C=CC=C2)C2=C1 ZBJVLWIYKOAYQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017059 organic montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 150000004291 polyenes Chemical class 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000375 suspending agent Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
- C08J3/205—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase
- C08J3/2053—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the additives only being premixed with a liquid phase
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2327/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
- C08J2327/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08J2327/04—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
- C08J2327/06—Homopolymers or copolymers of vinyl chloride
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
Abstract
Un método para preparar un material de tipo nanomaterial compuesto polimérico, comprendiendo el método las etapas de: a) proporcionar una dispersión de una fuente de nanomaterial en una fase continua; b) poner en contacto la dispersión con el polímero de poli(cloruro de vinilo) o el copolímero de poli(cloruro de vinilo) sorbente con al menos un 50 % de partículas de cloruro de vinilo; y c) eliminar la fase continua para formar una mezcla del polímero y el nanomaterial.
Description
DESCRIPCION
Nanomaterial compuesto de poli(cloruro de vinilo) y metodo para la fabrication del mismo
La invention se refiere a composiciones polimericas y a metodos para la fabricacion de las mismas. Mas especialmente, la invencion se refiere a nanomateriales compuestos de pollmeros de PVC y copollmeros de PVC y 5 a metodos para la fabricacion de los mismos.
Se conocen desde hace mucho tiempo los materiales compuestos polimericos en los que esta dispersada una carga en la matriz polimerica. La carga puede mejorar algunas propiedades del material o reducir los costes. Las propiedades beneficiosas conferidas por la carga, no obstante, generalmente son compensadas en parte por efectos perjudiciales tales como fragilidad, opacidad o aumento de la densidad.
10 Son conocidos los pollmeros en los que las partlculas de carga comprenden nanopartlculas. Las nanopartlculas conocidas tienen al menos una dimension no superior a 200 nm, tal como no superior a 50 nm, por ejemplo no superior a 20 nm tal como no superior a 5 nm. Los denominados nanomateriales compuestos polimericos pueden tener propiedades mejoradas tales como tenacidad, dureza, estabilidad a los rayos UV y resistencia al desgaste, dependiendo de la naturaleza de la nanopartlcula. Un problema con la preparation de nanomateriales compuestos 15 polimericos es que, debido a que el tamano de partlcula es pequeno, las fuerzas de Van der Waals entre las partlculas tienden a aglomerarlas. Si las partlculas se aglomeran entonces los beneficios asociados a su pequeno tamano se pierden y las propiedades del material compuesto resultante se aproximan a las de un material compuesto convencional.
Son conocidas tres formas principales de preparacion de los nanomateriales compuestos polimericos: polimerizacion 20 in situ, dispersion en disolventes y dispersion en estado fundido.
En la polimerizacion in situ, las nanopartlculas se dispersan en un monomero o una solution de monomero. El monomero se polimeriza despues y las nanopartlculas se dispersan en la matriz polimerica.
En la dispersion en disolventes, se usa un disolvente que disuelve el pollmero y dispersa las nanopartlculas. En la mayorla de los casos, el metodo no es adecuado para aplicacion comercial ya que se requieren grandes cantidades 25 de disolvente. Esto no es aceptable generalmente a escala comercial, excepto para pollmeros solubles en agua tales como el poli(oxido de etileno), debido a la dificultad y el coste de la manipulation de grandes cantidades de disolvente.
En la dispersion en estado fundido, las nanopartlculas se disuelven en un pollmero fundido que despues se deja enfriar. Este metodo se ha estudiado extensamente ya que su uso es sencillo y se puede utilizar el equipamiento 30 existente. Asimismo, cuando el nanomaterial es una arcilla de silicato tal como la montmorillonita las fuerzas de cizalla a las que esta sometida la arcilla durante el procesamiento contribuyen a que el pollmero penetre en la arcilla y cizalle las laminas de arcilla separandolas.
Es especialmente diflcil formar nanomateriales compuestos de poli(cloruro de vinilo) ("PVC"). El PVC tiene una estabilidad termica relativamente baja. Se descompone mediante la elimination de cloruro de hidrogeno de la 35 cadena polimerica y la formation de polienos conjugados coloreados. Esto es particularmente as! cuando el material de nanopartlculas se ha tratado con amonio. Se han propuesto arcillas de silicato tratadas con amonio, conocidas a veces como OMMT ("montmorillonita modificada organicamente"), como nanopartlculas para materiales compuestos de PVC debido a los efectos beneficiosos sobre algunas propiedades del material compuesto. No obstante, se cree que los iones amonio, formados por la descomposicion de la funcionalidad de amina terciaria de la OMMT, aceleran 40 la deshidrohalogenacion del PVC y, por tanto, son responsables del aumento de la descoloracion encontrada en los materiales compuestos de PVC y nano-OMMT.
El documento EP 2 251 186 describe un metodo para aumentar la conductividad electrica de objetos de plastico recubriendolos con una suspension de nanotubos de carbono y dejando que se evapore la fase continua.
El documento WO 2010/102763, publicado el 16 de septiembre de 2010, describe un poliuretano que contiene 45 nanotubos de carbono. Tanto los nanotubos como el poliuretano se dispersan en agua, se mezclan y se deja que se evapore el agua.
El documento EP 1 439 248 describe un proceso en el que se dispersan tubos de carbono en un disolvente polar y se anaden a una solucion de un pollmero tal como poli(alcohol vinllico), polivinil pirrolidona, celulosa, poliestireno, poliester y poliuretano. El disolvente se evapora despues.
50 El documento US 2010/038817 describe un proceso en el que una fuente de nanomaterial se dispersa en una fase continua y despues se mezcla en una extrusora con el termoplastico fundido.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
El documento US 2004/065970 describe un proceso en el que se dispersan nanotubos de carbono en una fase continua y se mezclan con una solucion de una sal de polianilina. El disolvente se deja evaporar.
El WO 2009/032072 describe un proceso en el que una fuente de nanomaterial de un oxido metalico se dispersa en una fase continua no acuosa y se hace reaccionar con un agente de acoplamiento. Un pollmero transparente tal como un pollmero de acrilato o metacrilato se disuelve o se dispersa en la fase continua que se deja evaporar despues. Se ha descubierto sorprendentemente que dispersando las nanopartlculas en un diluyente y poniendo en contacto la dispersion con un pollmero seco capaz de sorber, por ejemplo, diluyentes de absorcion y eliminando despues el diluyente para formar un nanomaterial compuesto polimerico, se obtiene este con propiedades mejoradas. No es necesario usar un agente de acoplamiento. De acuerdo con la invencion se proporciona un metodo para preparar un material de tipo nanomaterial compuesto polimerico, comprendiendo el metodo las etapas de:
a) proporcionar una dispersion de una fuente de nanomaterial en una fase continua;
b) poner en contacto la dispersion con el pollmero de poli(cloruro de vinilo) o el copollmero de poli(cloruro de vinilo) sorbente con al menos un 50 % de partlculas de cloruro de vinilo; y
c) eliminar la fase continua para formar una mezcla del pollmero y el nanomaterial. Las partlculas pueden tener un tamano de partlcula promedio en el intervalo de 20-1000 pm, preferentemente de 50-500 pm, mas preferentemente de 5-300 pm determinado de acuerdo con la norma ISO1624. Las partlculas de pollmero de poli(cloruro de vinilo) o de copollmero de poli(cloruro de vinilo) pueden tener una absorcion de plastificante superior a 80 gkg-1, preferentemente superior a 140 gkg-1, determinada de acuerdo con la norma ISO4608. La fase continua se puede seleccionar entre parafinas, agua y alcoholes y mezclas miscibles de los mismos. La fuente de nanomaterial se puede seleccionar entre montmorillonita, sllice y montmorillonita tratada con amonio, nanometales, oxidos metalicos tales como oxidos de hierro, zinc y titanio, fibras inorganicas, fibras organicas, nanotubos de carbono y celulosa y grafenos. El nanomaterial puede ser sllice coloidal producida mediante un proceso de sol-gel y, opcionalmente, en el que la sllice esta dispersada en una fase acuosa o en el que la sllice esta en forma de partlculas hlbridas de sllice dispersadas en una parafina o un alcohol. En algunas realizaciones, el nanomaterial es montmorillonita dispersada en una fase acuosa o el nanomaterial es montmorillonita tratada con amonio dispersada en nitrobenceno. La fuente de nanomaterial puede comprender de un 0,1 a un 80 % en peso, preferentemente de un 30 a un 70 % en peso, mas preferentemente de un 20 a un 60 % en peso de la dispersion. La dispersion de la fuente de nanomaterial se puede anadir al pollmero en etapas eliminando la fase continua de la dispersion entre adiciones. La mezcla de pollmero y nanomaterial se puede someter a cizalla tal como mediante calandrado o extrusion.
La invencion se usa para pollmeros de PVC. Tal como se explica en lo sucesivo en el presente documento el pollmero debe ser capaz de sorber al menos una pequena cantidad de la dispersion que se va a describir en adelante en el presente documento. Para facilitar esto, el pollmero esta preferentemente en forma partlculas con una estructura porosa. Los tamanos de partlcula normales pueden estar en el intervalo de 20 a 1000 pm, preferentemente de 50 a 500 pm, mas preferentemente de 50 a 300 pm. Los tamanos de partlcula se pueden medir mediante tamizado en humedo de acuerdo con la norma ISO 1624. La estructura porosa se puede medir como la absorcion de plastificante de acuerdo con la norma ISO 4608. La absorcion de plastificante debe ser superior a 80 gkg-1, preferentemente superior a 140 gkg-1.
Se puede usar cualquier fuente de nanomaterial compatible. Ejemplos incluyen arcillas de silicato tales como la montmorillonita ("MMT") y la OMMT. Se pueden usar otros materiales tales como sllice coloidal, nanometales, oxidos metalicos tales como oxidos de hierro, zinc y titanio, fibras inorganicas, fibras organicas, nanotubos de carbono y celulosa y grafenos. Los nanomateriales se pueden usar por separado o combinados. La fuente de nanomaterial seleccionada depende de las propiedades que se pretenden potenciar. Por ejemplo, la sllice puede potenciar la resistencia al rayado y la resistencia al impacto, mientras que las arcillas de silicato pueden potenciar la tenacidad y la resistencia al fuego. La fuente de nanomaterial se puede usar a tamano nanometrico, es decir, de 100 nm, medido mediante metodos de microscopla electronica de barrido o de dispersion de luz, o inferior o se puede reducir a este tamano durante el procesamiento.
La fuente de nanomaterial se dispersa en un llquido dispersante. El llquido se selecciona de modo que sea compatible tanto con la fuente de nanomaterial como con el pollmero. El llquido debe ser capaz de ser sorbido por el pollmero. Cuando la fuente de nanomaterial ya no esta en forma nanometrica el llquido promueve de forma deseable la formacion de nanopartlculas. Asl, por ejemplo cuando la fuente de nanomaterial es MMT el llquido es preferentemente agua y cuando la fuente de nanomaterial es OMMT el llquido es preferentemente agua, alcoholes tales como metanol, etanol, propanol o isopropanol, o nitrobenceno, ya que estos llquidos promueven el hinchamiento y/o la exfoliacion de las capas de arcilla. El llquido puede contener adyuvantes tales como tensioactivos cationicos, no ionicos y anionicos, por ejemplo, para estabilizar la dispersion a fin de promover la desaglomeracion o la exfoliacion de la fuente de nanomaterial o a fin de promover la compatibilidad del nanomaterial y el pollmero.
5
10
15
20
25
30
35
40
La fuente de nanomaterial se puede formar in situ en el llquido, por ejemplo, en un proceso de sol-gel en el que el principio general es el intercambio cationico de un silicato de sodio hasta el pH deseado, en el que se produce la polimerizacion. Despues el sol se estabiliza y se concentra hasta el contenido deseado.
La cantidad precisa de la fuente de nanomaterial dispersada en el llquido no es crltica para la invention, pero puede estar normalmente en el intervalo del 0,1 al 80 %, preferentemente del 20 al 60 % en peso de la dispersion.
De acuerdo con la invencion, la dispersion llquida se pone en contacto con el pollmero de modo que el llquido sea sorbido por el pollmero y la fase llquida sea eliminada de la mezcla. Normalmente el llquido se elimina mediante calentamiento o mediante reduction de la presion o mediante ambos. El experto en la materia no tendra dificultad en encontrar las temperaturas y presiones adecuadas. El llquido restante normalmente es inferior a 5 gkg-1 de pollmero. Si el pollmero no es muy sorbente de la dispersion llquida puede ser necesario llevar a cabo diversas etapas de carga en las que se sorbe una cantidad de dispersion sobre el pollmero y el llquido se elimina. La cantidad total de fuente de nanomaterial sorbida sobre el pollmero dependera de los materiales implicados y de las propiedades deseadas, si bien estara normalmente en el intervalo de 1 a 10 phr, por ejemplo, de 2 a 6 phr.
La mezcla seca se somete despues a un procesamiento, por ejemplo, de modo convencional mezclandola con otros ingredientes y sometiendola a cizalla, por ejemplo, en una extrusora de doble tornillo, una extrusora de un solo tornillo, un mezclador Brabender, un molino de cilindros, un mezclador termocinetico de tipo Gelimat o mediante calandrado.
Se describira ahora realizaciones de la invencion por medio de ejemplos.
Ejemplo 1
Se trato MMT (75 g) (Calidad de pollmero MMT-PV suministrada por Nanocor Inc) dispersada en agua (700 ml) con una sonda ultrasonica durante 15 minutos. Se anadio tensioactivo no ionico de etoxilato propoxilato de alcohol C12-14 (Berol 087 suministrado por Akzo Nobel Surface Chemistry AB) (25 g) disuelto en agua (300 ml). La mezcla obtenida se trato con una sonda ultrasonica durante 15 minutos mas.
Seguidamente la mezcla se anadio lentamente a una suspension de PVC K60 con un tamano de partlcula promedio de 130 pm (S6045 suministrado por Ineos ChlorVinyls) (1500 g) en un mezclador de alta velocidad. El mezclador se calento hasta 70 °C durante 25 minutos y el agua evaporada se retiro a traves de un tubo de ventilation. Tras ello, se elimino mas agua en un horno de vaclo a 50 °C hasta que se determino que el contenido de agua mediante medicion gravimetrica era inferior a 3 gkg-1 de PVC.
El material resultante se preparo despues en una mezcla seca con los ingredientes adicionales expuestos en la Tabla 1 en un mezclador de alta cizalla. La mezcla seca se proceso adicionalmente en un molino de cilindros de 150 l Polimix de Schwabenthan a 185 °C. Se retiraron laminas de muestra despues de moler durante 3 minutos y se sometieron a ensayos mecanicos.
Ejemplo comparativo 1
Se repitio el Ejemplo 1 a exception de que se omitio el MMT. Los ingredientes y resultados se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo comparativo 2
Se repitio el Ejemplo 1 con la misma arcilla y el mismo tratamiento de la arcilla a excepcion de que tras el tratamiento ultrasonico se elimino el agua de la mezcla en un horno de vaclo sin cizalla y se uso la OMMT seca obtenida en lugar de la mezcla de MMT usada en el Ejemplo 1. Los ingredientes y resultados se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1
- Formulation / phr
- Ejemplo 1 Ejemplo comparativo 1 Ejemplo comparativo 2
- S-PVC
- 0 100 100
- S-PVC/MMT con cizalla
- 105 0 0
- OMMT
- 0 0 5
5
10
15
20
25
- Formulacion / phr
- Ejemplo 1 Ejemplo comparativo 1 Ejemplo comparativo 2
- Mark 17MOK de Crompton
- 2 2 2
- ESO (aceite de soja epoxidado)
- 0,7 0,7 0,7
- AC316A de Allied
- 0,2 0,2 0,2
- Loxiol G72 de Cognis Oleochemicals
- 0,4 0,4 0,4
- Loxiol G60 de Cognis Oleochemicals
- 1 1 1
- Paraloid K120N de Rohm & Haas
- 0,6 0,6 0,6
- Resistencia al impacto Charpy / kJm'2
- 3,3 3,9 2,7
- Desviacion estandar a
- 0,6 0,4 0,6
- Modulo de elasticidad / MPa
- 6285 5354 5688
- Desviacion estandar a
- 147 104 118
Sera facilmente evidente a partir de los resultados que la invencion proporciona un aumento significativo de la tenacidad siendo el modulo de elasticidad un 17 % mayor que cuando no estaba presente la MMT y un 6 % mayor que cuando las partlculas humedas se secaron y se anadieron de un modo convencional.
Asimismo, la reduccion de la resistencia al impacto causada por la carga era menor de acuerdo con la invencion que cuando la carga se incorporo de un modo convencional.
Ejemplo 2
Se dispersaron partlculas hlbridas de sllice (FunzioNano® suministradas por SINTEF) (30 g) en esplritu de petroleo (75 g). La dispersion se anadio lentamente a una suspension de PVC K65 (S6575 suministrada por Ineos ChlorVinyls) con un tamano de partlcula promedio de 140 pm (1500 g) en un mezclador de alta velocidad. El mezclador se calento hasta 70 °C durante 25 minutos y el esplritu de petroleo se retiro a traves de un tubo de ventilacion. El contenido de volatiles determinado mediante medicion gravimetrica era inferior a 3 gkg'1 de PVC. La mezcla resultante se preparo en una mezcla seca con los ingredientes mostrados en la Tabla 2 en un mezclador de alta cizalla. El procesamiento y el ensayo de muestras se efectuaron despues tal como se ha descrito a exception de que la temperatura de procesamiento fue de 190 °C.
Ejemplo comparativo 3
Se preparo una formulation de PVC sin sllice preparando una mezcla seca de los ingredientes mostrados en la Tabla 2 y despues se efectuo el procesamiento y el ensayo de muestras segun se ha descrito anteriormente con referencia al Ejemplo 2.
Ejemplo comparativo 4
Se polimerizo un monomero de cloruro de vinilo (VCM) (1600 g) en presencia de agua (2400 g), un agente de suspension y un iniciador a 50 °C para dar un pollmero correspondiente a la resina comercial de PVC S657. El polvo de pollmero se seco y se preparo en una mezcla seca con los ingredientes expuestos en la Tabla 2 y se proceso tal como se ha descrito anteriormente con referencia al Ejemplo 2.
Ejemplo comparativo 5
Se dispersaron partlculas hlbridas de sllice (FunzioNano®) (38 g) en VCM (1600 g) y se calentaron con agitation (120 minutos a 70 °C). Se preparo el pollmero con la mezcla descrita en el Ejemplo Comparativo 4. Se encontro que el 85 % de las partlculas de sllice estaban incorporadas en el pollmero. El polvo de pollmero se proceso despues tal como se ha descrito anteriormente con referencia al Ejemplo comparativo 4.
Tabla 2
- Formulacion / phr
- Ejemplo 2 Ejemplo comparativo 3 Ejemplo comparativo 4 Ejemplo comparativo 5
- PVC (S6575)
- 0 100 0 0
- VCM polimerizado en lab. sin silice
- 0 0 100 0
- VCM polimerizado en lab. con silice
- 0 0 0 100
- PVC (S6575) con silice
- 100 0 0 0
- Mark 17MOK de Crompton
- 2 2 2 2
- ESO
- 0,7 0,7 0,7 0,7
- AC 316A de Allied
- 0,2 0,2 0,2 0,2
- Loxiol G72 de Cognis Oleochemicals
- 0,4 0,4 0,4 0,4
- Loxiol G60 de Cognis Oleochemicals
- 1 1 1 1
- Paraloid K120N de Rohm & Haas
- 0,6 0,6 0,6 0,6
- Resistencia al impacto Charpy / kJmr2
- 10,4 6 5,4 6
- Desviacion estandar a
- 0,6 0,8 0,7 0,9
- Modulo de elasticidad / MPa
- 2798 3013 2714 2432
- Desviacion estandar a
- 29 150 63 68
Sera evidente, por tanto, que la resistencia al impacto del material compuesto de la invencion es mucho mejor (en un 73 %) en comparacion con las formulaciones que no incluyen silice, mientras que el modulo de elasticidad se ha 5 reducido solo ligeramente. Se obtienen resultados mucho peores cuando las particulas se incorporan de otros modos.
Claims (11)
- 51015202530REIVINDICACIONES1. Un metodo para preparar un material de tipo nanomaterial compuesto polimerico, comprendiendo el metodo las etapas de:a) proporcionar una dispersion de una fuente de nanomaterial en una fase continua;b) poner en contacto la dispersion con el pollmero de poli(cloruro de vinilo) o el copollmero de poli(cloruro de vinilo) sorbente con al menos un 50 % de partlculas de cloruro de vinilo; yc) eliminar la fase continua para formar una mezcla del pollmero y el nanomaterial.
- 2. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que las partlculas tienen un tamano de partlcula promedio en el intervalo de 20-1000 pm, preferentemente de 50-500 pm, mas preferentemente de 5-300 pm, determinado de acuerdo con la norma ISO1624.
- 3. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en el que las partlculas de pollmero de poli(cloruro de vinilo) o copollmero de poli(cloruro de vinilo) tienen una absorcion de plastificante superior a 80 gkg-1, preferentemente superior a 140 gkg-1, determinada de acuerdo con la norma ISO4608.
- 4. Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fase continua se selecciona entre parafinas, agua y alcoholes y mezclas miscibles de los mismos.
- 5. Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuente de nanomaterial se selecciona entre montmorillonita, sllice y montmorillonita tratada con amonio, nanometales, oxidos metalicos tales como oxidos de hierro, zinc y titanio, fibras inorganicas, fibras organicas, nanotubos de carbono y celulosa y grafenos.
- 6. Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el nanomaterial es sllice coloidal producida mediante un proceso de sol-gel.
- 7. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que la sllice esta dispersada en una fase acuosa o en el que la sllice esta en forma de partlculas hlbridas de sllice dispersadas en una parafina o un alcohol.
- 8. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que el nanomaterial es montmorillonita dispersada en una fase acuosa o en el que el nanomaterial es montmorillonita tratada con amonio dispersada en nitrobenceno.
- 9. Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuente de nanomaterial comprende del 0,1 al 80 % en peso, preferentemente del 20 al 60 % en peso de la dispersion.
- 10. Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la dispersion de la fuente de nanomaterial se anade al pollmero en etapas eliminando la fase continua de la dispersion entre adiciones.
- 11. Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la mezcla de pollmero y nanomaterial se somete a cizalla tal como mediante calandrado o extrusion.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB201015027 | 2010-09-10 | ||
| GBGB1015027.4A GB201015027D0 (en) | 2010-09-10 | 2010-09-10 | Polymer composition and method of making the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2625679T3 true ES2625679T3 (es) | 2017-07-20 |
Family
ID=43037580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES11180502.4T Active ES2625679T3 (es) | 2010-09-10 | 2011-09-08 | Nanomaterial compuesto de poli(cloruro de vinilo) y método para la fabricación del mismo |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2428531B1 (es) |
| ES (1) | ES2625679T3 (es) |
| GB (1) | GB201015027D0 (es) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PT3022251T (pt) * | 2013-07-15 | 2019-06-14 | Ineos Norge Holdings As | Compósito e métodos de produção |
| CN105602155B (zh) * | 2016-03-07 | 2018-04-17 | 四川大学 | 一种石墨烯原位增效增塑剂及减量使用增塑剂的人造革制造方法 |
| WO2020229416A1 (en) | 2019-05-14 | 2020-11-19 | Nouryon Chemicals International B.V. | Pvc foams |
| WO2020229406A1 (en) | 2019-05-14 | 2020-11-19 | Nouryon Chemicals International B.V. | Composition comprising polyninyl chloride (pvc) and organosilane-modified colloidal silica and associated method of preparation |
| CN115246964B (zh) * | 2021-04-28 | 2025-01-21 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种利用机械剪切力制备聚烯烃/石墨烯纳米复合材料的方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002080195A1 (en) | 2001-02-16 | 2002-10-10 | E.I. Dupont De Nemours And Company | High conductivity polyaniline compositions and uses therefor |
| JP4345308B2 (ja) | 2003-01-15 | 2009-10-14 | 富士ゼロックス株式会社 | ポリマーコンポジットおよびその製造方法 |
| CN1331934C (zh) * | 2003-07-29 | 2007-08-15 | 同济大学 | 一种聚氯乙烯/蒙脱石纳米复合材料及其制备方法 |
| US20080194736A1 (en) * | 2007-02-13 | 2008-08-14 | Minqiu Lu | PVC nanocomposite manufacturing technology and applications |
| WO2008133839A1 (en) * | 2007-04-26 | 2008-11-06 | Michigan State University | Hybrid pvc/wood-reinforcement nanocomposites and method of manufacture |
| WO2009032072A2 (en) | 2007-08-31 | 2009-03-12 | Cabot Corporation | Method of preparing a nanoparticle dispersion of a modified metal oxide |
| DE102008038667A1 (de) | 2008-08-12 | 2010-02-25 | K+S Ag | Herstellungsverfahren von thermoplastischen Polymeren enthaltend grobskalige und/oder nanoskalige, gecoatete, desagglomerierte Magnesiumhydroxidpartikel und eine Vorrichtung hierzu |
| DE102009012674A1 (de) | 2009-03-13 | 2010-09-16 | Bayer Materialscience Ag | Polyurethanmassen mit Kohlenstoffnanoröhrchen |
| IT1394220B1 (it) | 2009-05-15 | 2012-06-01 | Univ Padova | Procedimento per la produzione di un manufatto di materiale plastico flessibile e trasparente con bassa resistenza elettrica superficiale e manufatto di materiale plastico ottenuto con questo procedimento. |
-
2010
- 2010-09-10 GB GBGB1015027.4A patent/GB201015027D0/en not_active Ceased
-
2011
- 2011-09-08 ES ES11180502.4T patent/ES2625679T3/es active Active
- 2011-09-08 EP EP11180502.4A patent/EP2428531B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2428531A1 (en) | 2012-03-14 |
| GB201015027D0 (en) | 2010-10-20 |
| EP2428531B1 (en) | 2017-02-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Meneghetti et al. | Synthesis, thermal properties and applications of polymer-clay nanocomposites | |
| Zhang et al. | Encapsulated phase change materials stabilized by modified graphene oxide | |
| Carretero-González et al. | Effect of nanoclay on natural rubber microstructure | |
| Tang et al. | Preparation of butadiene–styrene–vinyl pyridine rubber–graphene oxide hybrids through co-coagulation process and in situ interface tailoring | |
| JP5333723B2 (ja) | ゴム組成物 | |
| Lu et al. | Stimuli-responsive graphene oxide-polymer nanocomposites | |
| Xu et al. | In situ emulsion polymerization to multifunctional polymer nanocomposites: a review | |
| Guan et al. | Ecofriendly fabrication of modified graphene oxide latex nanocomposites with high oxygen barrier performance | |
| Liu et al. | Hydrophobic polydopamine nanoparticles filled poly (butylene adipate-co-terephthalate) composites with improved dispersion for UV-shielding | |
| Sala et al. | Evaluation of modified silica nanoparticles in carboxylated nitrile rubber nanocomposites | |
| Batistella et al. | The influence of dispersion and distribution of ultrafine kaolinite in polyamide-6 on the mechanical properties and fire retardancy | |
| Lakshminarayanan et al. | Vulcanization behavior and mechanical properties of organoclay fluoroelastomer nanocomposites | |
| EP2428531B1 (en) | Polyvinyl chloride nanocomposite and method of making the same | |
| US20090064425A1 (en) | Polymer/Clay Nanocomposite Films with Improved Light Fastness Properties and Process for Producing Same | |
| Chung et al. | Silane modification on mesoporous silica coated carbon nanotubes for improving compatibility and dispersity in epoxy matrices | |
| Liu et al. | Particle configuration and properties of poly (vinyl chloride)/halloysite nanotubes nanocomposites via in situ suspension polymerization | |
| Bakhtiar et al. | Silica-based polymer nanocomposites and their biomedical applications | |
| Kim et al. | Styrene butadiene rubber-clay nanocomposites using a latex method: morphology and mechanical properties | |
| Li et al. | Preparation and properties of ethylene–propylene–diene rubber/organomontmorillonite nanocomposites | |
| Alshangiti | Impact of a nanomixture of carbon black and clay on the mechanical properties of a series of irradiated natural rubber/butyl rubber blend | |
| Mansoori et al. | Polymer–clay nanocomposites via chemical grafting of polyacrylonitrile onto cloisite 20A | |
| Rangsunvigit et al. | Mixed surfactants for silica surface modification by admicellar polymerization using a continuous stirred tank reactor | |
| Qazviniha et al. | Physical and mechanical properties of SEBS/polypropylene nanocomposites reinforced by nano CaCO3: Physikalische und mechanische Eigenschaften von verstärkten SEBS/Polypropylen‐Nanokompositen CaCO3 | |
| ES2729249T3 (es) | Materiales compuestos y métodos de producción | |
| Mota et al. | Mass-suspension Polymerization Process as an Efficient Tool to Produce Polymer/Clay Nanocomposites |