ES2884116T3 - Procedimiento para proporcionar polímeros que comprenden nitruro de boro hexagonal - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para preparar una composición polimérica, comprendiendo el procedimiento: a) proporcionar una mezcla reactiva que comprende un primer reactivo monomérico u oligomérico y nitruro de boro hexagonal exfoliado; y b) polimerizar el primer reactivo monomérico u oligomérico en la mezcla reactiva para formar la composición polimérica que incluye plaquetas dispersas de nitruro de boro hexagonal exfoliado; en el que el polímero se selecciona del grupo que consiste en poliésteres, poliamidas, poliimidas, poliuretanos, policarbonatos y mezclas y copolímeros de los mismos.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para proporcionar polímeros que comprenden nitruro de boro hexagonal

Campo y antecedentes de la invención

Diversos modos de realización descritos en el presente documento se refieren a una composición polimérica que comprende nitruro de boro hexagonal exfoliado, procedimientos de preparación y uso de la misma. El aligeramiento del peso de los recipientes de poli(tereftalato de etileno) de los refrescos carbonatados da lugar a una disminución del tiempo de vida útil del producto debido a la pérdida de carbonatación a través de paredes más delgadas de las botellas. Los recubrimientos de barrera actualmente disponibles, tales como Plasmax o Actis, requieren una inversión de capital significativa y no funcionan bien cuando el nivel de carbonatación de la bebida en el interior de la botella es alto. Además, las botellas multicapa son caras y pueden tener problemas de reciclabilidad. Por tanto, se necesitan recipientes con características mejoradas tales como ser menos permeables al gas (por ejemplo, dióxido de carbono).

Breve sumario de la invención

En un aspecto, se proporciona un procedimiento para preparar una composición polimérica que comprende nitruro de boro hexagonal exfoliado (h-BN). En algunos modos de realización, el procedimiento comprende a) proporcionar una mezcla reactiva que comprende un primer reactivo monomérico u oligomérico y nitruro de boro hexagonal exfoliado; y b) polimerizar el primer reactivo monomérico u oligomérico de la mezcla reactiva para formar la composición polimérica que incluye plaquetas dispersas de nitruro de boro hexagonal exfoliado, en el que el polímero se selecciona del grupo que consiste en poliésteres, poliamidas, poliimidas, poliuretanos, policarbonatos y mezclas y copolímeros de los mismos. En el presente documento se describen poliésteres, poliamidas, poliimidas, poliuretanos y policarbonatos adecuados.

En algunos modos de realización, proporcionar una mezcla reactiva comprende exfoliar nitruro de boro hexagonal en un disolvente para formar una suspensión de nitruro de boro; e incluir la suspensión de h-BN exfoliado en la mezcla reactiva. En algunos modos de realización, exfoliar el nitruro de boro hexagonal comprende tratamiento con ultrasonidos, molienda con bolas, cizallamiento, exfoliación mecánica basada en cuñas o una combinación de los mismos. En algunos modos de realización, el nitruro de boro hexagonal exfoliado forma plaquetas que tienen un espesor promedio de 5 a 10 monocapas. En algunos modos de realización, el nitruro de boro hexagonal exfoliado forma plaquetas que tienen un espesor promedio de 5 a 20 monocapas. En algunos modos de realización, el nitruro de boro hexagonal exfoliado tiene una proporción de aspecto media de 100 a 2000. En algunos modos de realización, la mezcla reactiva está sustancialmente libre de nitruro de boro hexagonal aglomerado, según se determina mediante microscopio electrónico de barrido. En algunos modos de realización, el disolvente comprende el primer reactivo monomérico u oligomérico. En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico se selecciona del grupo que consiste en etilenglicol, ácido tereftálico, ácido isoftálico, tereftalato de dimetilo, tereftalato de dietilo, ciclohexanodimetanol, un oligómero que tiene la fórmula I,

en la que T1 es H, metilo, etilo o 2-hidroxietilo; T2 es H, OH, o

y n es 1-6; y una combinación de los mismos. En algunos modos de realización, el disolvente es etilenglicol y el polímero es homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno). En algunos modos de realización, la mezcla reactiva está sustancialmente libre de un disolvente no polimerizante.

En algunos modos de realización, la mezcla reactiva comprende además un segundo reactivo monomérico u oligomérico, un catalizador de polimerización o una combinación de los mismos. En estos modos de realización, proporcionar la mezcla reactiva puede comprender añadir el segundo reactivo monomérico u oligomérico, el catalizador de polimerización o la combinación de los mismos al disolvente, después de exfoliar el nitruro de boro hexagonal en el disolvente.

En un aspecto, se proporciona una mezcla reactiva novedosa que comprende nitruro de boro hexagonal exfoliado. En algunos modos de realización, la mezcla reactiva comprende un primer reactivo monomérico u oligomérico, un segundo reactivo monomérico u oligomérico y nitruro de boro hexagonal exfoliado. En algunos modos de realización, la mezcla reactiva comprende además un catalizador de polimerización. En algunos modos de realización, la mezcla reactiva comprende la suspensión de h-BN exfoliado en etilenglicol, un agente tereftálico elegido entre ácido tereftálico, tereftalato de dimetilo o tereftalato de dietilo y un catalizador de polimerización. En algunos modos de realización, la mezcla reactiva consiste esencialmente en la suspensión de h-BN exfoliado en etilenglicol, un agente tereftálico elegido entre ácido tereftálico, tereftalato de dimetilo o tereftalato de dietilo y un catalizador de polimerización.

En algunos modos de realización, la mezcla reactiva comprende un primer reactivo monomérico u oligomérico, un segundo reactivo monomérico u oligomérico y nitruro de boro hexagonal exfoliado, en el que el primer reactivo monomérico u oligomérico forma un poliéster en la polimerización, opcionalmente con el segundo reactivo monomérico u oligomérico. En algunos modos de realización, el poliéster es un homopolímero o copolímero de poli (te reftal ato de etileno), poli(naftalato de etileno) o poli(furanonato de etileno). En algunos modos de realización, la mezcla reactiva está sustancialmente libre de nitruro de boro hexagonal aglomerado, según se determina mediante microscopio electrónico de barrido. En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico es etilenglicol. En algunos modos de realización, el segundo reactivo monomérico u oligomérico es ácido tereftálico, tereftalato de dimetilo o tereftalato de dietilo. En algunos modos de realización, la mezcla reactiva está sustancialmente libre de un disolvente no polimerizante. En algunos modos de realización, el nitruro de boro hexagonal exfoliado está presente en una cantidad de un 0,01 % a un 10 % en peso de la mezcla reactiva.

En un aspecto, se proporciona una composición polimérica novedosa (por ejemplo, PET) que comprende nitruro de boro hexagonal exfoliado preparado mediante los procedimientos descritos en el presente documento. En algunos modos de realización, el h-BN exfoliado está presente en una cantidad de aproximadamente un 0,01 % a aproximadamente un 10 % en peso de la composición polimérica (por ejemplo, PET).

En un aspecto, se proporciona un recipiente, preparado a partir de una composición polimérica que comprende nitruro de boro hexagonal exfoliado preparado mediante los procedimientos descritos en el presente documento. En algunos modos de realización, el polímero es un homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno).

En un aspecto, se proporciona un procedimiento para reducir el intercambio de gases entre un recipiente sellado y su entorno externo, que comprende preparar el recipiente sellado usando una composición polimérica que comprende nitruro de boro hexagonal exfoliado preparado mediante los procedimientos descritos en el presente documento. En algunos modos de realización, el polímero es un homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno). En algunos modos de realización, la permeabilidad al oxígeno del recipiente sellado se reduce en aproximadamente un 10 % o más en comparación con la permeabilidad al oxígeno de un recipiente sustancialmente idéntico excepto porque no contiene el nitruro de boro hexagonal exfoliado.

En un aspecto, se proporciona un procedimiento para incrementar la vida útil de un producto alimenticio, que comprende sellar el producto alimenticio en un recipiente, en el que el recipiente se prepara usando una composición polimérica que comprende nitruro de boro hexagonal exfoliado preparado mediante los procedimientos descritos en el presente documento. En algunos modos de realización, el polímero es un homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno). En algunos modos de realización, la permeabilidad al oxígeno del recipiente sellado que comprende el producto alimenticio se reduce en aproximadamente un 10 % o más en comparación con la permeabilidad al oxígeno de un recipiente sustancialmente idéntico excepto porque no contiene el nitruro de boro hexagonal exfoliado. En algunos modos de realización, el producto alimenticio es un refresco carbonatado. En algunos modos de realización, el producto alimenticio es una bebida de té. En algunos modos de realización, el producto alimenticio es un producto lácteo. En algunos modos de realización, el producto alimenticio es una bebida alcohólica.

Descripción detallada de la invención

Definiciones

A menos que se indique específicamente o sea obvio por el contexto, como se usa en el presente documento, el término "aproximadamente" se entiende dentro de un intervalo de tolerancia normal en la técnica, por ejemplo, dentro de un 20 % del valor establecido, por ejemplo, "aproximadamente 20" incluye de 16 a 24, y "aproximadamente un 20 %" incluye de un 16 % a un 24 % (no de un 0 % a un 40 %). Como se usa en el presente documento, "aproximadamente" un valor específico también incluye el valor específico, por ejemplo, aproximadamente un 10 % incluye el 10 %.

Los términos abiertos tales como "incluir", "que incluye", "contener", "que contiene" y similares significan "que comprende". Estas frases de transición abiertas se usan para introducir una lista abierta de elementos, etapas de procedimientos o similares que no excluyen elementos o etapas de procedimientos adicionales no mencionados.

La frase de transición "que consiste en" y variaciones de la misma excluye cualquier elemento, etapa o ingrediente no mencionado, excepto las impurezas normalmente asociadas con el mismo.

La frase de transición "consiste esencialmente en" o variaciones tales como "consiste esencialmente en" o "consiste esencialmente en" excluye cualquier elemento, etapa o ingrediente no mencionado, excepto aquellos que no cambian materialmente las propiedades básicas o novedosas del procedimiento, estructura o composición especificados.

Además, los artículos indefinidos "un" y "una" que preceden a un elemento o componente de la invención están destinados a no ser restrictivos con respecto al número de casos, es decir, apariciones del elemento o componente. Por lo tanto, se debe leer "un" o "una" para incluir uno o al menos uno, y la forma de singular del elemento o componente también incluye el plural, a menos que se pretenda obviamente que el número sea singular.

Los términos "invención" o "presente invención", como se usan en el presente documento, son términos no limitantes y no se pretende que se refieran a ningún modo de realización único de la invención particular, sino que engloben todos los modos de realización posibles como se describe en la solicitud.

Como se usa en el presente documento, un "homopolímero" se refiere a un polímero que contiene un único tipo de unidad de repetición. Por ejemplo, un polímero formado únicamente a partir de etilenglicol y ácido tereftálico sería un homopolímero de poli(tereftalato de etileno).

Como se usa en el presente documento, un "copolímero" se refiere a un polímero que contiene una mezcla de unidades repetición. Por ejemplo, un polímero formado a partir de la polimerización de etilenglicol y ciclohexanodimetanol y ácido tereftálico sería un copolímero de poli(tereftalato de etileno). De forma similar, un polímero formado a partir de la polimerización de etilenglicol y ácido tereftálico y ácido isoftálico también sería un copolímero de poli(tereftalato de etileno).

Como se usa en el presente documento, el término "disolvente no polimerizante" se refiere a un disolvente que es inerte o que no participa en la reacción de polimerización para formar parte de la unidad de repetición de un polímero como se describe en el presente documento. Por ejemplo, los disolventes no polimerizantes incluyen disolventes que no tienen grupo funcional reactivo en las condiciones de polimerización, por ejemplo, el tetrahidrofurano (THF) no es en general reactivo en las condiciones de polimerización para la síntesis de PET y, por lo tanto, puede ser un disolvente no polimerizante. Los disolventes no polimerizantes también incluyen disolventes que tienen un grupo funcional reactivo pero que no forman parte de la unidad de repetición del polímero en las condiciones de polimerización. Por ejemplo, un monoalcohol, tal como isopropanol o etanol, puede reaccionar con ácido tereftálico o ésteres del mismo en las condiciones de polimerización con etilenglicol, pero no puede extender la cadena polimérica y no forma parte de la unidad de repetición del poli(tereftalato de etileno). Por tanto, como se usa en el presente documento, el isopropanol o etanol también es un disolvente no polimerizante.

Como se usa en el presente documento, "nitruro de boro hexagonal exfoliado" o "h-BN exfoliado" se refiere a plaquetas de nitruro de boro hexagonal que están sustancialmente exfoliadas, por ejemplo, que tienen un espesor promedio de 1 a 50 capas monoatómicas (monocapas), o de aproximadamente 0,3 nm a aproximadamente 15 nm, según se determina mediante microscopía electrónica de transmisión, microscopía electrónica de barrido, espectroscopía de fotoelectrones de rayos X o difracción de rayos X en polvo. Véase, por ejemplo, Pierret A. et al., "Excitonic recombinations in hBN: from bulk to exfoliated layers," hal-00833437v1 (2013). A menos que se especifique de otro modo, la microscopía electrónica de barrido se utiliza para determinar el espesor promedio de las plaquetas de h-BN exfoliado. Como entenderán los expertos en la técnica, cada capa monoatómica de h-BN tiene un espesor de aproximadamente 0,3 nm. En algunos modos de realización, las plaquetas de h-BN exfoliado tienen un espesor promedio de 5 a 10 capas monoatómicas. En algunos modos de realización, las plaquetas de h-BN exfoliado tienen un espesor promedio de 5 a 20 capas monoatómicas. Como se usa en el presente documento, "exfoliar" h-BN incluye cualquier procedimiento para generar h-BN exfoliado.

Como se usa en el presente documento, "nitruro de boro hexagonal aglomerado" o "h-BN aglomerado" se refiere a una colección de plaquetas de nitruro de boro unidas entre sí. Por ejemplo, el h-BN aglomerado en general tiene más de 150 capas monoatómicas de h-BN, o más de 50 nm de espesor. Además, los expertos en la técnica pueden diferenciar fácilmente las partículas de h-BN aglomerado de las de h-BN exfoliado mediante microscopía electrónica de transmisión, microscopía electrónica de barrido, espectroscopía fotoelectrónica de rayos X o difracción de rayos X en polvo. A menos que se especifique de otro modo, se utiliza la microscopía electrónica de barrido para diferenciar las partículas de h-BN aglomerado de las de h-BN exfoliado.

Como se usa en el presente documento, "recipiente(s) sustancialmente idéntico(s)" se refiere a recipientes que tienen un peso, conformación y volumen de contenedor sustancialmente idénticos, y están fabricados sustancialmente con el mismo material (por ejemplo, el mismo polímero), excepto que se especifique de otro modo, y con sustancialmente el mismo espesor de la pared del recipiente. Por ejemplo, como se describe en el presente documento, con propósitos comparativos, se pueden utilizar dos recipientes sustancialmente idénticos, uno fabricado con una composición de PET que comprende h-BN exfoliado y otro fabricado también con una composición de PET, pero sin h-BN exfoliado, y con las características del PET siendo sustancialmente las mismas, para el análisis de permeabilidad al oxígeno.

Como se usa en el presente documento, un equivalente funcional de un ácido dicarboxílico se refiere a un derivado (por ejemplo, un éster) del ácido dicarboxílico que puede reaccionar con, por ejemplo, un diol o una diamina, para formar un polímero que tiene la misma unidad de repetición que el obtenido a partir de una reacción del ácido dicarboxílico y el diol o diamina.

Procedimiento de polimerización usando una mezcla reactiva que comprende h-BN exfoliado

Las composiciones poliméricas que comprenden h-BN exfoliado se pueden preparar incorporando h-BN exfoliado seco aislado en polímeros fundidos (por ejemplo, PET). Sin embargo, el aislamiento y secado del h-BN exfoliado puede dar lugar a una reaglomeración del h-BN exfoliado. Además, la incorporación de h-BN exfoliado en polímeros fundidos da lugar en general a una mala dispersión de h-BN dentro de los polímeros. Por el contrario, sin estar ligado a ninguna teoría, usando una mezcla reactiva que comprende h-BN exfoliado (por ejemplo, exfoliar h-BN en un disolvente reactivo (por ejemplo, etilenglicol)) y polimeriza directamente la mezcla reactiva para formar un polímero (por ejemplo, PET), no es necesario aislar el h-BN exfoliado, por ejemplo, de un disolvente (por ejemplo, etilenglicol). Por tanto, este procedimiento reduce las posibilidades de reaglomeración. Además, al no aislar y secar el h-BN exfoliado y al polimerizar directamente la mezcla reactiva, el polímero final formado tiene una mejor dispersión de h-BN en la composición polimérica (por ejemplo, una composición de PET).

En un aspecto, se proporciona un procedimiento para preparar una composición polimérica usando una mezcla reactiva que comprende h-BN exfoliado. En algunos modos de realización, el procedimiento comprende a) proporcionar una mezcla reactiva que comprende un primer reactivo monomérico u oligomérico y nitruro de boro hexagonal exfoliado; y b) polimerizar el primer reactivo monomérico u oligomérico de la mezcla reactiva para formar la composición polimérica que incluye plaquetas dispersas de nitruro de boro hexagonal exfoliado. En algunos modos de realización, el polímero se selecciona del grupo que consiste en poliésteres, poliamidas, poliimidas, poliuretanos, policarbonatos y mezclas y copolímeros de los mismos.

En algunos modos de realización, el procedimiento está dirigido a preparar una composición de poliéster que comprende h-BN exfoliado. Los poliésteres adecuados para el procedimiento incluyen cualquiera de los conocidos en la técnica. Los ejemplos no limitantes de poliésteres adecuados incluyen poliésteres derivados de un diol (por ejemplo, etilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, tetraetilenglicol, propilenglicol, dipropilenglicol, tripropilenglicol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, 1,3-propanodiol, neopentilglicol, 1,6-hexanodiol, 1,4-ciclohexanodimetanol, etc.) o un poliol (por ejemplo, glicerol, trimetilolpropano, pentaeritritol, alditoles, etc.) y un ácido dicarboxílico o equivalente funcional del mismo (por ejemplo, ésteres del mismo) (por ejemplo, ácido tereftálico, ácido furandicarboxílico, ácido naftalendicarboxílico, ácido succínico, ácido adípico, etc.) y poliésteres derivados de un ácido hidroxicarboxílico (por ejemplo, ácido hidroxibutanoico, ácido hidroxipentanoico, ácido hidroxibenzoico, ácido carboxílicohidroxinaftalénico, ácido glicólico, etc.) o una lactona (por ejemplo, butirolactona, valerolactona, caprolactona, etc.).

En algunos modos de realización, el poliéster es un homopolímero o un copolímero derivado de un diol y un ácido dicarboxílico o equivalente funcional del mismo (por ejemplo, ésteres del mismo). En algunos modos de realización, el diol es etilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, tetraetilenglicol, propilenglicol, dipropilenglicol, tripropilenglicol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, 1,3-propanodiol, neopentilglicol, 1,6-hexanodiol, 1,4-ciclohexanodimetanol. En algunos modos de realización, el diol es etilenglicol, 1,4-butanodiol o 1,3-propanodiol. En cualquiera de los modos de realización descritos en el presente documento, el diol puede ser etilenglicol. En algunos modos de realización, el ácido dicarboxílico o equivalente funcional del mismo (por ejemplo, ésteres del mismo) es un diácido aromático o ésteres del mismo (por ejemplo, ácido tereftálico, ácido furandicarboxílico, ácido naftalenodicarboxílico o ésteres de los mismos). En algunos modos de realización, el ácido dicarboxílico o equivalente funcional del mismo (por ejemplo, ésteres del mismo) es ácido tereftálico o ésteres del mismo. En algunos modos de realización, el poliéster es un homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de butileno), poli(tereftalato de trimetileno), poli(naftalato de etileno), poli(furanoato de etileno), poli(adipato de etileno) o poli(succinato de butileno). En algunos modos de realización, el poliéster es un homopolímero de poli (te refta l ato de etileno). En algunos modos de realización, el poliéster es un copolímero de poli(tereftalato de etileno).

En algunos modos de realización, el poliéster es un homopolímero o copolímero de poliglicólido, poli(ácido láctico), policaprolactona, polihidroxialcanato (por ejemplo, polihidroxibutirato, polihidroxivalerato), vectran, mezclas de los mismos y copolímeros de los mismos.

En algunos modos de realización, el procedimiento está dirigido a preparar una composición de poliamida, poliimida, poliuretano o policarbonato que comprende h-BN exfoliado.

Las poliamidas adecuadas incluyen cualquiera de las conocidas en la técnica. Los ejemplos no limitantes de poliamidas adecuadas incluyen poliamidas alifáticas (por ejemplo, poli(hexano-6-lactama), poli(hexametilenadipamida), poli(m-xililenadipamida)), poliftalamida (por ejemplo, poliamida derivada de hexametilendiamina y ácido tereftálico) y amidas poliaromáticas (por ejemplo, poli(p-fenilentereftalamidas), poli(metanfenilenisoftalamidas)). Determinadas poliamidas están disponibles comercialmente para su uso en envasado. Por ejemplo, Mitsubishi Gas Chemical Co., Ind. produce una amplia gama de poliamidas de mxililendiamina (MXDA). El Nylon MXD6 comercialmente disponible es una poliamida cristalina producida por policondensación de MXDA con ácido adípico, que era conocida por tener propiedades de barrera a los gases y se usó como material en envasado. Estas poliamidas también se pueden preparar mediante el procedimiento descrito en el presente documento. En algunos modos de realización, el procedimiento está dirigido a preparar una poliamida, en el que la poliamida se deriva de una diamina y un ácido dicarboxílico o equivalente funcional del mismo (por ejemplo, ésteres del mismo). En algunos modos de realización, el ácido dicarboxílico es ácido adípico. En algunos modos de realización, la diamina es meta-xililendiamina. En algunos modos de realización, la poliamida es un homopolímero de copolímero de poli(m-xililenadipamida). En algunos modos de realización, la poliamida se caracteriza por una fórmula de

En algunos modos de realización, la poliamida se caracteriza por una unidad de repetición de

Las poliimidas adecuadas incluyen cualquiera de las conocidas en la técnica. Los ejemplos no limitantes de poliimidas adecuadas incluyen poliimidas derivadas de 4,4'-diaminodifeniléter ("DAPE") (por ejemplo, poli(oxidifenilen-piromelitimida)), meta-fenilendiamina ("MDA") o 3,3-diaminodifenilmetano, y un anhídrido dicarboxílico.

Los poliuretanos adecuados incluyen cualquiera de los conocidos en la técnica. Los ejemplos no limitantes de poliuretanos adecuados incluyen poliuretanos derivados de un diol (por ejemplo, etilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, tetraetilenglicol, propilenglicol, dipropilenglicol, tripropilenglicol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, 1,3-propanodiol, neopentilglicol, 1,6-hexanodiol, 1,4-ciclohexanodimetanol, bis(2-hidroxietil)éter de hidroquinona, etc.) y un isocianato (por ejemplo, toluendiisocianato, metilendifenil diisocianato, 1,6-hexametilendiisocianato, 1-isocianato-3-isocianatometil-3,5,5-trimetil-ciclohexano, 4,4'-diisocianato diciclohexilmetano, etc.).

Los policarbonatos adecuados incluyen cualquiera de los conocidos en la técnica. Los ejemplos no limitantes de policarbonatos adecuados incluyen policarbonatos derivados de un bisfenol (por ejemplo, bisfenol A) y una fuente de carbonilo (por ejemplo, fosgeno).

Mezcla reactiva

Diversos procedimientos son adecuados para proporcionar la mezcla reactiva para los procedimientos descritos en el presente documento. En algunos modos de realización, proporcionar la mezcla reactiva comprende: exfoliar h-BN en un disolvente para formar una suspensión de nitruro de boro; e incluir la suspensión de h-BN exfoliado en la mezcla reactiva. Por tanto, el h-BN no se aísla del disolvente en el que se exfolia. También se pueden usar otros procedimientos para proporcionar la mezcla reactiva, por ejemplo, si los procedimientos no introducen h-BN aglomerado en la mezcla reactiva.

El h-BN exfoliado en la mezcla reactiva se puede caracterizar por su espesor promedio. Como entienden los expertos en la técnica, el término h-BN exfoliado no implica necesariamente que consista en una sola capa monoatómica. En cualquiera de los modos de realización descritos en el presente documento, el h-BN exfoliado en la mezcla reactiva se caracteriza por tener un espesor promedio de 1-50 (por ejemplo, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 o cualquier intervalo entre los valores numéricos especificados) capas monoatómicas. En algunos modos de realización, el h-BN exfoliado en la mezcla reactiva se caracteriza por tener un espesor promedio de 5-10 capas monoatómicas. En algunos modos de realización, el h-BN exfoliado en la mezcla reactiva se caracteriza por tener un espesor promedio de 5-20 capas monoatómicas. En cualquiera de los modos de realización descritos en el presente documento, la mezcla reactiva está sustancialmente libre de h-BN aglomerado. El espesor promedio de h-BN en la mezcla reactiva se puede medir mediante procedimientos conocidos en la técnica, por ejemplo, usando un microscopio electrónico de barrido. La extensión de h-BN aglomerado en la mezcla reactiva también se puede determinar mediante procedimientos conocidos en la técnica, por ejemplo, usando un microscopio electrónico de barrido. En algunos modos de realización, no se observa h-BN aglomerado en la mezcla reactiva usando un microscopio electrónico de barrido. En algunos modos de realización, no se observa h-BN aglomerado en la mezcla reactiva usando microscopía electrónica de transmisión, microscopía electrónica de barrido, espectroscopía fotoelectrónica de rayos X o difracción de rayos X en polvo.

El h-BN exfoliado en la mezcla reactiva también se puede caracterizar por su proporción de aspecto media. En algunos modos de realización, el h-BN exfoliado tiene una proporción de aspecto media de aproximadamente 100 a aproximadamente 2000 (por ejemplo, aproximadamente 100, aproximadamente 200, aproximadamente 300, aproximadamente 400, aproximadamente 500, aproximadamente 600, aproximadamente 700, aproximadamente 800, aproximadamente 900, aproximadamente 1000, aproximadamente 1100, aproximadamente 1200, aproximadamente 1300, aproximadamente 1400, aproximadamente 1500, aproximadamente 1600, aproximadamente 1700, aproximadamente 1800, aproximadamente 1900, aproximadamente 2000 o cualquier intervalo entre los valores numéricos especificados). En algunos modos de realización, el h-BN exfoliado tiene una proporción de aspecto media de menos de 100. En algunos modos de realización, el h-BN exfoliado tiene una proporción de aspecto media de más de 2000 (por ejemplo, 2500, 3000 o más). En algunos modos de realización, el h-BN exfoliado tiene una proporción de aspecto media de aproximadamente 1000 a aproximadamente 2000. En algunos modos de realización, el h-BN exfoliado tiene una proporción de aspecto media de aproximadamente 1300.

Se pueden incluir diversas cantidades de h-BN exfoliado en la mezcla reactiva. En algunos modos de realización, el h-BN exfoliado está presente en una cantidad de aproximadamente un 0,01 % a aproximadamente un 10 % (por ejemplo, aproximadamente un 0,01 %, aproximadamente un 0,05 %, aproximadamente un 0,1 %, aproximadamente un 0,5 %, aproximadamente un 1 %, aproximadamente un 2 %, aproximadamente un 3 %, aproximadamente un 4 %, aproximadamente un 5 %, aproximadamente un 6 %, aproximadamente un 7 %, aproximadamente un 8 %, aproximadamente un 9 %, aproximadamente un 10 % o cualquier intervalo entre los valores numéricos especificados) en peso de la mezcla reactiva. En algunos modos de realización, el h-BN exfoliado está presente en una cantidad de aproximadamente un 0,01 % a aproximadamente un 5 % en peso de la mezcla reactiva. En algunos modos de realización, el h-BN exfoliado está presente en una cantidad de aproximadamente un 5 % a aproximadamente un 10 % en peso de la mezcla reactiva. En algunos modos de realización, el h-BN exfoliado está presente en una cantidad menos de un 0,01 % (por ejemplo, aproximadamente un 0,001 % o aproximadamente un 0,005 %) en peso de la mezcla reactiva. En algunos modos de realización, el h-BN exfoliado está presente en una cantidad de más de un 10 % (por ejemplo, aproximadamente un 15 %, aproximadamente un 20 % o más) en peso de la mezcla reactiva.

Los procedimientos adecuados para obtener h-BN exfoliado para su uso en la mezcla reactiva incluyen cualquiera de los procedimientos de exfoliación conocidos en la técnica. Los ejemplos no limitantes de procedimientos adecuados incluyen tratamiento con ultrasonidos, molienda con bolas, cizallamiento, exfoliación mecánica basada en cuñas o una combinación de los mismos. En algunos modos de realización, exfoliar el h-BN comprende tratamiento con ultrasonidos. En algunos modos de realización, exfoliar el h-BN comprende molienda con bolas. En algunos modos de realización, exfoliar el h-BN comprende una combinación de molienda con bolas y tratamiento con ultrasonidos. Por ejemplo, el h-BN se puede primero moler con bolas y, a continuación, someter a ultrasonidos. Se pueden encontrar algunos ejemplos de procedimientos de exfoliación en Xu C. et al., J. Mater. Chem. A, 1(39):12192 (2013), y la patente de EE. UU. n.° 8.303.922.

Cuando se usa un disolvente para exfoliar el h-BN, el h-BN se puede exfoliar en el disolvente para formar una suspensión de h-BN, que a continuación se incluye en la mezcla reactiva sin aislarse del disolvente. En algunos modos de realización, el disolvente comprende el primer reactivo monomérico u oligomérico. En algunos modos de realización, el disolvente que comprende el primer reactivo monomérico u oligomérico comprende además un disolvente inerte no polimerizante (por ejemplo, THF). En algunos modos de realización, el disolvente que comprende el primer reactivo monomérico u oligomérico comprende además un monoalcohol (por ejemplo, isopropanol, etanol). En algunos modos de realización, el disolvente no incluye un monoalcohol. En algunos modos de realización, el disolvente no incluye un disolvente no polimerizante. En algunos modos de realización, el disolvente consiste esencialmente en el primer reactivo monomérico u oligomérico. En algunos modos de realización, el disolvente es el primer reactivo monomérico u oligomérico. En cualquiera de los modos de realización descritos en el presente documento, el disolvente puede incluir un diol (por ejemplo, etilenglicol). En cualquiera de los modos de realización descritos en el presente documento, el disolvente puede ser etilenglicol. En algunos modos de realización, exfoliar el h-BN comprende el tratamiento con ultrasonidos en el disolvente (por ejemplo, etilenglicol).

En cualquiera de los modos de realización descritos en el presente documento, donde el procedimiento está dirigido a preparar una poliamida, el disolvente puede incluir un ácido dicarboxílico (por ejemplo, ácido adípico). En algunos modos de realización, el disolvente es agua. En algunos modos de realización, exfoliar el h-BN comprende tratamiento con ultrasonidos en agua. En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico (por ejemplo, ácido adípico) se añade al agua que comprende h-BN exfoliado. En algunos modos de realización, el disolvente es una solución acuosa de ácido adípico. En algunos modos de realización, exfoliar el h-BN comprende tratamiento con ultrasonidos en la solución acuosa de ácido adípico. En algunos modos de realización, se usa la solución acuosa que comprende ácido adípico y h-BN exfoliado en la síntesis de poliamidas sin retirar el agua. En algunos modos de realización, se usa la solución acuosa que comprende ácido adípico y h-BN exfoliado en la síntesis de poliamidas después de retirar el agua. En algunos modos de realización, exfoliar el h-BN comprende tratamiento con ultrasonidos en ácido adípico fundido.

Los primeros reactivos monoméricos u oligoméricos adecuados en la mezcla reactiva incluyen cualquiera de los conocidos por su utilidad para preparar el polímero respectivo. Por ejemplo, en algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico puede ser cualquiera de los adecuados para preparar un poliéster (por ejemplo, cualquiera de los descritos en el presente documento, por ejemplo, poli(tereftalato de etileno)). En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico puede ser cualquiera de los adecuados para preparar un homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de butileno), poli(tereftalato de trimetileno), poli(naftalato de etileno), poli(furanoato de etileno), poli(adipato de etileno) o poli(succinato de butileno). En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico puede ser cualquiera de los adecuados para preparar un homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno), poli(naftalato de etileno) o poli(furanoato de etileno). En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico también puede ser cualquiera de los adecuados para preparar una poliamida (por ejemplo, cualquiera de los descritos en el presente documento, por ejemplo, poli(m-xililenadipamida). En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico es ácido adípico, metaxililendiamina, un oligómero formado a partir de ácido adípico y metaxililendiamina o una combinación de los mismos. En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico es ácido adípico. En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico es metaxililendiamina. En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico es un oligómero formado a partir de ácido adípico y metaxililendiamina.

En un modo de realización preferente, el primer reactivo monomérico u oligomérico es adecuado para preparar un homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno). En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico se selecciona del grupo que consiste en etilenglicol, ácido tereftálico, ácido isoftálico, tereftalato de dimetilo, tereftalato de dietilo, ciclohexanodimetanol, un oligómero que tiene la fórmula I,

en la que T1 es H, metilo, etilo o 2-hidroxietilo; T2 es H, OH, o

y n es 1-6; y una combinación de los mismos. En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico es un diol. En algunos modos de realización, el diol es etilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, tetraetilenglicol, propilenglicol, dipropilenglicol, tripropilenglicol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, 1,3-propanodiol, neopentilglicol, 1,6-hexanodiol, 1,4-ciclohexanodimetanol o una mezcla de los mismos. En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico es etilenglicol. En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico es ciclohexanodimetanol (por ejemplo, 1,4-ciclohexanodimetanol).

En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico es una mezcla de etilenglicol y ciclohexanodimetanol (por ejemplo, 1,4-ciclohexanodimetanol). En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico se incluye en el disolvente en el que se exfolia el nitruro de boro hexagonal. En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico es el disolvente en el que se exfolia el nitruro de boro hexagonal. En algunos modos de realización, el disolvente incluye etilenglicol. En algunos modos de realización, el disolvente es el primer reactivo monomérico u oligomérico, que es etilenglicol. En algunos modos de realización, el disolvente es etilenglicol. En algunos modos de realización, el disolvente es etilenglicol y el polímero es un homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno). En algunos modos de realización, el disolvente es etilenglicol y el polímero es un homopolímero de poli(tereftalato de etileno). En algunos modos de realización, el disolvente es etilenglicol y el polímero es un copolímero de poli(tereftalato de etileno).

La mezcla reactiva puede comprender además un segundo reactivo monomérico u oligomérico, que puede polimerizar con el primer reactivo monomérico u oligomérico para formar el polímero. Por ejemplo, para un poliéster, el primer reactivo monomérico u oligomérico puede ser un diol (por ejemplo, como se describe en el presente documento), y el segundo reactivo monomérico u oligomérico puede ser un diácido o un equivalente funcional del mismo (por ejemplo, ésteres del mismo) (por ejemplo, como se describe en el presente documento). En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico es etilenglicol y el segundo reactivo monomérico u oligomérico es un agente tereftálico (por ejemplo, ácido tereftálico o ésteres del mismo). En algunos modos de realización, el segundo reactivo monomérico u oligomérico se selecciona del grupo que consiste en etilenglicol, ácido tereftálico, ácido isoftálico, tereftalato de dimetilo, tereftalato de dietilo, ciclohexanodimetanol, un oligómero que tiene la fórmula I,

en la que T1 es H, metilo, etilo o 2-hidroxietilo; T2 es H, OH, o

y n es 1-6; y una combinación de los mismos. En un modo de realización preferente, el primer reactivo monomérico u oligomérico es etilenglicol y el segundo reactivo monomérico u oligomérico es un ácido tereftálico, tereftalato de dimetilo o tereftalato de dietilo. En otro modo de realización preferente, el primer reactivo monomérico u oligomérico es etilenglicol y el segundo reactivo monomérico u oligomérico es un producto de reacción de etilenglicol y ácido tereftálico, tereftalato de dimetilo o tereftalato de dietilo. En algunos modos de realización, el producto de reacción es un oligómero que tiene la fórmula I. En algunos modos de realización, el producto de reacción es tereftalato de bis(2-hidroxietilo). En algunos modos de realización, donde el procedimiento es para preparar una poliamida, el segundo reactivo monomérico u oligomérico puede ser ácido adípico, metaxililendiamina, un oligómero formado a partir de ácido adípico y metaxililendiamina o una combinación de los mismos. En algunos modos de realización, donde el procedimiento es para preparar una poliamida, uno del primero y segundo reactivos monoméricos u oligoméricos es ácido adípico y el otro es metaxililendiamina.

La mezcla reactiva puede comprender además un catalizador de polimerización. Los catalizadores de polimerización adecuados incluyen cualquiera de los conocidos para un polímero dado como se describe en el presente documento. Por ejemplo, una mezcla reactiva para la preparación de un poliéster puede comprender un catalizador de polimerización tal como un catalizador de base metálica (por ejemplo, manganeso, antimonio, titanio o germanio) o un catalizador de base no metálica (por ejemplo, poli(ácido fosfórico)) para formación de poliéster. En algunos modos de realización, la mezcla reactiva comprende un catalizador basado en manganeso, por ejemplo, etanoato de manganeso (II). En algunos modos de realización, la mezcla reactiva comprende un catalizador basado en antimonio, por ejemplo, óxido de antimonio (III). En algunos modos de realización, la mezcla reactiva comprende un catalizador basado en titanio, por ejemplo, alcóxidos de titanio. Se conocen en la técnica otros catalizadores de polimerización adecuados.

Donde se incluye un segundo reactivo monomérico u oligomérico, un catalizador de polimerización o una combinación de los mismos en la mezcla reactiva, siempre que la mezcla reactiva pueda comprender la adición del segundo reactivo monomérico u oligomérico, el catalizador de polimerización o la combinación de los mismos al disolvente, después de exfoliar el nitruro de boro hexagonal en el disolvente. Sin embargo, también se contempla que el segundo reactivo monomérico u oligomérico, el catalizador de polimerización o la combinación de los mismos se añada al disolvente antes de exfoliar el nitruro de boro hexagonal en el disolvente. En otras palabras, la exfoliación se puede realizar en el disolvente en presencia o en ausencia del segundo reactivo monomérico u oligomérico, el catalizador de polimerización o la combinación de los mismos.

La mezcla reactiva descrita en el presente documento es en sí misma una composición novedosa. Por ejemplo, en algunos modos de realización, la mezcla reactiva comprende un primer reactivo monomérico u oligomérico, un segundo reactivo monomérico u oligomérico y nitruro de boro hexagonal exfoliado. En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico forma un poliéster en la polimerización, opcionalmente con el segundo reactivo monomérico u oligomérico. En algunos modos de realización, el poliéster es un homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno), poli(naftalato de etileno) o poli(furanonato de etileno). En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico forma una poliamida en la polimerización, opcionalmente con el segundo reactivo monomérico u oligomérico. En algunos modos de realización, la poliamida es un homopolímero o copolímero de poli(m-xililenadipamida). En algunos modos de realización, la mezcla reactiva está sustancialmente libre de nitruro de boro hexagonal aglomerado, según se determina mediante microscopio electrónico de barrido. En algunos modos de realización, la mezcla reactiva está sustancialmente libre de nitruro de boro hexagonal aglomerado según se determina mediante microscopía electrónica de transmisión, microscopio electrónico de barrido, espectroscopía fotoelectrónica de rayos X o difracción de rayos X en polvo. En algunos modos de realización, la mezcla reactiva comprende además un catalizador de polimerización. En el presente documento se describen los primeros y segundos reactivos monoméricos u oligoméricos adecuados, el h-BN exfoliado (incluyendo el espesor y la proporción de aspecto) y los catalizadores de polimerización. En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico es etilenglicol. En algunos modos de realización, el segundo reactivo monomérico u oligomérico es ácido tereftálico, tereftalato de dimetilo o tereftalato de dietilo. En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico es etilenglicol y el segundo reactivo monomérico u oligomérico es ácido tereftálico, tereftalato de dimetilo o tereftalato de dietilo. En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico es ácido adípico. En algunos modos de realización, el segundo reactivo monomérico u oligomérico es metaxililendiamina. En algunos modos de realización, el primer reactivo monomérico u oligomérico es ácido adípico y el segundo reactivo monomérico u oligomérico es metaxililendiamina. En algunos modos de realización, uno del primero y segundo reactivos monoméricos u oligoméricos es ácido adípico y el otro es metaxililendiamina. En algunos modos de realización, la mezcla reactiva está sustancialmente libre de un disolvente no polimerizante. En algunos modos de realización, el h-BN exfoliado está presente en una cantidad de aproximadamente un 0,01 % a aproximadamente un 10 % (por ejemplo, aproximadamente un 0,01 %, aproximadamente un 0,05 %, aproximadamente un 0,1 %, aproximadamente un 0,5 %, aproximadamente un 1 %, aproximadamente un 2 %, aproximadamente un 3 %, aproximadamente un 4 %, aproximadamente un 5 %, aproximadamente un 6 %, aproximadamente un 7 %, aproximadamente un 8 %, aproximadamente un 9 %, aproximadamente un 10 % o cualquier intervalo entre los valores numéricos especificados) en peso de la mezcla reactiva. En el presente documento se describen otras cantidades adecuadas de h-BN exfoliado.

Después de proporcionar la mezcla reactiva, el procedimiento comprende una etapa de polimerización del primer reactivo monomérico u oligomérico en la mezcla reactiva para formar la composición polimérica que incluye plaquetas dispersas de h-BN exfoliado. En algunos modos de realización, la etapa de polimerización incluye polimerizar el primer reactivo monomérico u oligomérico en presencia de un segundo reactivo monomérico u oligomérico (por ejemplo, como se describe en el presente documento), un catalizador de polimerización (por ejemplo, como se describe en el presente documento) o una combinación de los mismos. Se conocen en la técnica procedimientos adecuados para la polimerización.

Las composiciones poliméricas con h-BN exfoliado disperso producidas por los procedimientos descritos en el presente documento también son nuevas. Sin estar ligado a ninguna teoría, se cree que las composiciones poliméricas formadas mediante los procedimientos descritos en el presente documento tienen una mejor dispersión de h-BN en las composiciones poliméricas (por ejemplo, una composición de PET) en comparación con las preparadas mediante la incorporación de h-BN en polímeros fundidos.

La cantidad de h-BN exfoliado incorporada en las composiciones poliméricas descritas en el presente documento varía de acuerdo con la cantidad de h-BN en la mezcla reactiva. En algunos modos de realización, el h-BN exfoliado está presente en una cantidad de aproximadamente un 0,01 % a aproximadamente un 10 % (por ejemplo, aproximadamente un 0,01 %, aproximadamente un 0,05 %, aproximadamente un 0,1 %, aproximadamente un 0,5 %, aproximadamente un 1 %, aproximadamente un 2 %, aproximadamente un 3 %, aproximadamente un 4 %, aproximadamente un 5 %, aproximadamente un 6 %, aproximadamente un 7 %, aproximadamente un 8 %, aproximadamente un 9 %, aproximadamente un 10 % o cualquier intervalo entre los valores numéricos especificados) en peso de la composición polimérica. En algunos modos de realización, el h-BN exfoliado está presente en una cantidad de aproximadamente un 0,01 % a aproximadamente un 5 % en peso de la composición polimérica. En algunos modos de realización, el h-BN exfoliado está presente en una cantidad de aproximadamente un 5 % a aproximadamente un 10 % en peso de la composición polimérica. En algunos modos de realización, el h-BN exfoliado está presente en una cantidad menos de un 0,01 % (por ejemplo, aproximadamente un 0,001 % o aproximadamente un 0,005 %) en peso de la composición polimérica. En algunos modos de realización, el h-BN exfoliado está presente en una cantidad de más de un 10 % (por ejemplo, aproximadamente un 15 %, aproximadamente un 20 % o más) en peso de la composición polimérica.

La composición polimérica proporcionada en el presente documento también puede incluir opcionalmente un antioxidante o un depurador de radicales. El antioxidante o depurador de radicales se puede incluir en la mezcla reactiva y, por lo tanto, se puede incorporar a la composición polimérica en la polimerización. En algunos modos de realización, el antioxidante o depurador de radicales se puede incorporar al polímero después de la polimerización. Se conocen en la técnica antioxidantes o depuradores de radicales adecuados.

Procedimiento de preparación de la composición de PET que comprende h-BN exfoliado

En determinados modos de realización preferentes se proporciona un procedimiento para preparar un homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno). En algunos modos de realización, el procedimiento comprende a) proporcionar una mezcla reactiva que comprende un primer reactivo monomérico u oligomérico y nitruro de boro hexagonal exfoliado; y b) polimerizar el primer reactivo monomérico u oligomérico de la mezcla reactiva para formar la composición de PET que incluye plaquetas dispersas de nitruro de boro hexagonal exfoliado. En algunos modos de realización, proporcionar una mezcla reactiva comprende exfoliar nitruro de boro hexagonal en un disolvente para formar una suspensión de nitruro de boro; e incluir la suspensión de h-BN exfoliado en la mezcla reactiva. En algunos modos de realización, la mezcla reactiva comprende además un segundo reactivo monomérico u oligomérico. En algunos modos de realización, la mezcla reactiva comprende además un catalizador de polimerización. En algunos modos de realización, la mezcla reactiva está sustancialmente libre de un disolvente no polimerizante. En algunos modos de realización, la mezcla reactiva está sustancialmente libre de nitruro de boro hexagonal aglomerado, según se determina mediante microscopio electrónico de barrido. En algunos modos de realización, la mezcla reactiva está sustancialmente libre de nitruro de boro hexagonal aglomerado según se determina mediante microscopía electrónica de transmisión, microscopio electrónico de barrido, espectroscopía fotoelectrónica de rayos X o difracción de rayos X en polvo. En el presente documento se describen los primeros y segundos reactivos monoméricos u oligoméricos adecuados, disolvente, el h-BN exfoliado (incluyendo el espesor y la proporción de aspecto) y los catalizadores de polimerización.

En algunos modos de realización, el disolvente es el primer reactivo monomérico u oligomérico, que es etilenglicol, y el h-BN se exfolia en el disolvente (por ejemplo, mediante tratamiento con ultrasonidos). El h-BN exfoliado en etilenglicol no se tiene que usar de inmediato para la etapa de polimerización. Por ejemplo, en determinados modos de realización, el h-BN exfoliado se puede almacenar en etilenglicol durante un determinado periodo de tiempo antes de emplearse en la etapa de polimerización. Sin embargo, cuando se determina que una cantidad significativa de las plaquetas de h-BN exfoliado en etilenglicol se reaglomeran, se lleva a cabo una segunda etapa de exfoliación (por ejemplo, por tratamiento con ultrasonidos) antes de la etapa de polimerización, o no se utiliza el etilenglicol con h-BN reaglomerado.

En algunos modos de realización, el segundo reactivo monomérico u oligomérico se añade al disolvente, después de exfoliar el nitruro de boro hexagonal en el disolvente. En algunos modos de realización, el segundo reactivo monomérico u oligomérico es un agente tereftálico elegido entre ácido tereftálico, tereftalato de dimetilo o tereftalato de dietilo. En algunos modos de realización, el segundo reactivo monomérico u oligomérico es un producto de reacción de etilenglicol y un agente tereftálico elegido entre ácido tereftálico, tereftalato de dimetilo o tereftalato de dietilo. En algunos modos de realización, el producto de reacción es tereftalato de bis(2-hidroxietilo). En algunos modos de realización, el catalizador de polimerización se añade al disolvente, después de exfoliar el nitruro de boro hexagonal en el disolvente.

En algunos modos de realización, la mezcla reactiva comprende la suspensión de h-BN exfoliado en etilenglicol, un agente tereftálico elegido entre ácido tereftálico, tereftalato de dimetilo o tereftalato de dietilo y un catalizador de polimerización. En algunos modos de realización, la mezcla reactiva consiste esencialmente en la suspensión de h-BN exfoliado en etilenglicol, un agente tereftálico elegido entre ácido tereftálico, tereftalato de dimetilo o tereftalato de dietilo y un catalizador de polimerización.

En algunos modos de realización, la mezcla reactiva comprende la suspensión de h-BN exfoliado en etilenglicol, tereftalato de bis(2-hidroxietilo) y un catalizador de polimerización. En algunos modos de realización, la mezcla reactiva consiste esencialmente en la suspensión de h-BN exfoliado en etilenglicol, tereftalato de bis(2-hidroxietilo) y un catalizador de polimerización.

Los procedimientos adecuados para polimerizar la mezcla reactiva incluyen cualquiera de los conocidos en la técnica. Los parámetros de la reacción de polimerización tales como cantidad/concentración de reactivos y catalizadores, temperatura, presión, velocidad de mezclado, duración de la reacción, etc. son bien conocidos en la técnica para la síntesis de PET. Por ejemplo, en algunos modos de realización, la mezcla reactiva comprende etilenglicol y ácido tereftálico, la polimerización de la mezcla reactiva por esterificación de etilenglicol y ácido tereftálico se puede realizar directamente a presión moderada (por ejemplo, 2,7-5,5 bar) y alta temperatura (por ejemplo, 220-260 °C) para formar PET. En algunos modos de realización, la mezcla reactiva comprende etilenglicol y tereftalato de dimetilo, la polimerización de la mezcla reactiva puede requerir dos etapas. En la primera etapa, el tereftalato de dimetilo y el etilenglicol en exceso se pueden hacer reaccionar en la masa fundida a 150-200 °C con un catalizador básico para formar tereftalato de bis(2-hidroxietilo), que a continuación polimeriza en presencia de un catalizador de polimerización (por ejemplo, Sb2O3) a una temperatura más alta, por ejemplo, de 270 a 280 °C para formar PET.

Las composiciones de PET preparadas mediante los procedimientos descritos en el presente documento tienen una mejor dispersión de h-BN exfoliado en el polímero en comparación con las preparadas mediante la incorporación de h-BN en PET fundido. La cantidad de h-BN exfoliado incorporada en las composiciones de PET descritas en el presente documento varía de acuerdo con la cantidad de h-BN en la mezcla reactiva. Por ejemplo, en algunos modos de realización, el h-BN exfoliado está presente en una cantidad de aproximadamente un 0,01 % a aproximadamente un 10 % (por ejemplo, aproximadamente un 0,01 %, aproximadamente un 0,05 %, aproximadamente un 0,1 %, aproximadamente un 0,5 %, aproximadamente un 1 %, aproximadamente un 2 %, aproximadamente un 3 %, aproximadamente un 4 %, aproximadamente un 5 %, aproximadamente un 6 %, aproximadamente un 7 %, aproximadamente un 8 %, aproximadamente un 9 %, aproximadamente un 10 % o cualquier intervalo entre los valores numéricos especificados) en peso de la composición de PET. Se cree que las composiciones de PET que contienen de aproximadamente un 0,01 % a aproximadamente un 5 % en peso de h-BN exfoliado son más útiles para producir material transparente (por ejemplo, recipientes transparentes). Por tanto, en algunos modos de realización, el h-BN exfoliado está presente en una cantidad de aproximadamente un 0,01 % a aproximadamente un 5 % en peso de la composición de PET. Se cree que las composiciones de PET que contienen de aproximadamente un 5 % a aproximadamente un 10 % en peso de h-BN exfoliado son más útiles para producir material opaco (por ejemplo, recipientes opacos). Por tanto, en algunos modos de realización, el h-BN exfoliado está presente en una cantidad de aproximadamente un 5 % a aproximadamente un 10 % en peso de la composición de PET. En el presente documento se describen otras cantidades adecuadas de h-BN exfoliado.

En cualquiera de los modos de realización descritos en el presente documento, las composiciones de PET no contienen ningún ingrediente que pueda filtrarse potencialmente, por ejemplo, a una bebida carbonatada en una cantidad que en general no se considera segura para el consumo humano.

Envases preparados a partir de composiciones poliméricas que comprenden h-BN exfoliado

En un aspecto, se prepara un recipiente (por ejemplo, una botella) a partir de la composición polimérica que comprende h-BN disperso como se describe en el presente documento. En algunos modos de realización, el recipiente se prepara a partir de una composición de PET que comprende h-BN disperso como se describe en el presente documento. En algunos modos de realización, el recipiente es una botella de PET. En algunos modos de realización, la botella de PET es una botella de bebida. En algunos modos de realización, el recipiente se prepara a partir de una composición de poli(m-xililenadipamida) que comprende h-BN disperso como se describe en el presente documento. Los procedimientos para preparar un recipiente a partir de polímeros son bien conocidos en la técnica. Por ejemplo, el moldeo por inyección y soplado de expansión (ISBM) se usa comúnmente para hacer botellas de PET. Los envases de PET de una sola pieza que tienen un asidor integrado (mango) se forman comúnmente usando moldeo por extrusión y soplado (EBM). Véase, por ejemplo, la patente de EE. UU. n.° 8.771.583.

La adición de h-BN exfoliado a una composición polimérica (por ejemplo, una composición de PET) crea un camino tortuoso para un gas (por ejemplo, dióxido de carbono en una bebida carbonatada) y, por lo tanto, reduce la permeabilidad al gas de la composición polimérica. Por tanto, un recipiente preparado a partir de dicha composición polimérica que tiene h-BN exfoliado disperso puede tener una salida o entrada de gas reducida desde o hacia el recipiente, lo que a su vez puede mejorar el tiempo de vida útil de un producto (por ejemplo, un producto alimenticio) dentro del recipiente.

En un aspecto, se proporciona un procedimiento para reducir el intercambio de gases entre un recipiente sellado y su entorno externo. En algunos modos de realización, el procedimiento comprende preparar el recipiente sellado usando una composición polimérica que comprende h-BN exfoliado como se describe en el presente documento. En algunos modos de realización, el polímero es un homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno). En algunos modos de realización, el recipiente sellado se prepara a partir de un material que consiste esencialmente en el homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno) que comprende h-BN exfoliado como se describe en el presente documento. En algunos modos de realización, el polímero es un homopolímero o copolímero de poli(m-xililenadipamida). En algunos modos de realización, el recipiente sellado se prepara a partir de un material que consiste esencialmente en el homopolímero o copolímero de poli(m-xililenadipamida) que comprende h-BN exfoliado como se describe en el presente documento.

Se conocen en la técnica procedimientos para determinar el intercambio de gases entre un recipiente sellado y su entorno externo. Por ejemplo, se puede utilizar una prueba de permeabilidad al oxígeno. Específicamente, se puede llevar a cabo una prueba de permeabilidad al oxígeno comparando un recipiente sellado preparado a partir de la composición polimérica (por ejemplo, PET) que comprende h-BN exfoliado con un recipiente sustancialmente idéntico excepto porque no contiene el nitruro de boro hexagonal exfoliado. La prueba se puede realizar, por ejemplo, midiendo la permeabilidad al oxígeno en cc/envase/día, que representa la pérdida de gas en centímetros cúbicos por día y por envase, por ejemplo, usando un equipo de prueba MoCon. En algunos modos de realización, la permeabilidad al oxígeno del recipiente sellado que incluye nitruro de boro hexagonal exfoliado se reduce en aproximadamente un 10 % o más (por ejemplo, aproximadamente un 10 %, aproximadamente un 15 %, aproximadamente un 20 %, aproximadamente un 25 %, aproximadamente un 30 %, aproximadamente un 40 %, aproximadamente un 50 %, aproximadamente un 60 %, aproximadamente un 70 %, aproximadamente un 80 %, aproximadamente un 90 %, aproximadamente un 95 % o cualquier intervalo entre los valores numéricos especificados) en comparación con la permeabilidad al oxígeno de un recipiente sustancialmente idéntico excepto porque no contiene el nitruro de boro hexagonal exfoliado. En algunos modos de realización, la pared del recipiente tiene un espesor promedio de aproximadamente 0,1 mm a 1 mm (por ejemplo, aproximadamente 0,25 mm).

En un aspecto, se proporciona un procedimiento para incrementar el tiempo de vida útil de un artículo alimenticio. En algunos modos de realización, el procedimiento comprende sellar el artículo alimenticio en un recipiente, en el que el recipiente se prepara usando una composición polimérica que comprende h-BN exfoliado como se describe en el presente documento. En algunos modos de realización, el polímero es un homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno). En algunos modos de realización, el recipiente se prepara a partir de un material que consiste esencialmente en el homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno) que comprende h-BN exfoliado como se describe en el presente documento. En algunos modos de realización, el polímero es un homopolímero o copolímero de poli(m-xililenadipamida). En algunos modos de realización, el recipiente se prepara a partir de un material que consiste esencialmente en el homopolímero o copolímero de poli(m-xililenadipamida) que comprende h-BN exfoliado como se describe en el presente documento. En algunos modos de realización, el recipiente es una botella. En algunos modos de realización, el recipiente es una botella de bebida. En algunos modos de realización, la permeabilidad al oxígeno del recipiente sellado que comprende el producto alimenticio se reduce en aproximadamente un 10 % o más (por ejemplo, aproximadamente un 10 %, aproximadamente un 15 %, aproximadamente un 20 %, aproximadamente un 25 %, aproximadamente un 30 %, aproximadamente un 40 %, aproximadamente un 50 %, aproximadamente un 60 %, aproximadamente un 70 %, aproximadamente un 80 %, aproximadamente un 90 %, aproximadamente un 95 % o cualquier intervalo entre los valores numéricos especificados) en comparación con la permeabilidad al oxígeno de un recipiente sustancialmente idéntico excepto porque no contiene el nitruro de boro hexagonal exfoliado. En algunos modos de realización, la pared del recipiente tiene un espesor promedio de aproximadamente 0,1 mm a 1 mm (por ejemplo, aproximadamente 0,25 mm).

Los artículos alimenticios adecuados incluyen cualquiera de los conocidos en la técnica. En algunos modos de realización, el producto alimenticio es un producto alimenticio líquido. En algunos modos de realización, el producto alimenticio es un producto alimenticio sólido.

En algunos modos de realización, el producto alimenticio es un refresco. Los refrescos adecuados incluyen cualquiera de los conocidos, por ejemplo, los que están disponibles comercialmente. En algunos modos de realización, el producto alimenticio es un refresco carbonatado. En algunos modos de realización, el artículo alimenticio es un refresco no carbonatado. En algunos modos de realización, el artículo alimenticio es una bebida a base de té.

En algunos modos de realización, el producto alimenticio es una bebida alcohólica. En algunos modos de realización, el producto alimenticio es cerveza. Se conocen en la técnica otras bebidas alcohólicas adecuadas.

En algunos modos de realización, el artículo alimenticio es un producto lácteo. En algunos modos de realización, el producto lácteo es leche. Se conocen en la técnica otros productos lácteos adecuados.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para preparar una composición polimérica, comprendiendo el procedimiento:

a) proporcionar una mezcla reactiva que comprende un primer reactivo monomérico u oligomérico y nitruro de boro hexagonal exfoliado; y

b) polimerizar el primer reactivo monomérico u oligomérico en la mezcla reactiva para formar la composición polimérica que incluye plaquetas dispersas de nitruro de boro hexagonal exfoliado; en el que el polímero se selecciona del grupo que consiste en poliésteres, poliamidas, poliimidas, poliuretanos, policarbonatos y mezclas y copolímeros de los mismos.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que proporcionar una mezcla reactiva comprende:

exfoliar nitruro de boro hexagonal en un disolvente para formar una suspensión de nitruro de boro; y

incluir la suspensión de nitruro de boro exfoliado en la mezcla reactiva.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que el disolvente comprende el primer reactivo monomérico u oligomérico y en el que el primer reactivo monomérico u oligomérico se selecciona del grupo que consiste en etilenglicol, ácido tereftálico, ácido isoftálico, tereftalato de dimetilo, tereftalato de dietilo, ciclohexanodimetanol y oligómero que tiene la fórmula I,

en la que T1 es H, metilo, etilo o 2-hidroxietilo; T2 es H, OH, o

y n es 1-6; y una combinación de los mismos.

4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que el disolvente es etilenglicol y el polímero es un homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno).

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que la mezcla reactiva comprende la suspensión de nitruro de boro exfoliado en etilenglicol, un agente tereftálico elegido entre ácido tereftálico, tereftalato de dimetilo o tereftalato de dietilo y un catalizador de polimerización.

6. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el nitruro de boro hexagonal exfoliado está presente en una cantidad de un 0,01 % a un 10 % en peso, de un 0,01 % a un 5 % en peso o de un 5 % a un 10 % en peso de la composición polimérica, en el que el polímero es un homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno).

7. La composición polimérica producida por uno cualquiera de los procedimientos de las reivindicaciones 1­ 6.

8. Un procedimiento para reducir el intercambio de gases entre un recipiente sellado y su entorno externo, que comprende preparar el recipiente sellado usando la composición polimérica de la reivindicación 7, en el que el polímero es un homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno).

9. Un procedimiento para incrementar el tiempo de vida útil de un producto alimenticio, que comprende sellar el producto alimenticio en un recipiente, en el que el recipiente se prepara usando la composición polimérica de la reivindicación 7, en el que el polímero es un homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno).

10. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que la permeabilidad al oxígeno del recipiente sellado que comprende el producto alimenticio se reduce en un 10 % o más en comparación con la permeabilidad al oxígeno en un recipiente sustancialmente idéntico excepto porque no contiene el nitruro de boro hexagonal exfoliado.

11. El procedimiento de la reivindicación 9 o 10, en el que el artículo alimenticio es un refresco carbonatado, una bebida de té, un producto lácteo o una bebida alcohólica.

12. Un recipiente preparado a partir de un material que consiste en la composición polimérica de la reivindicación 7, en el que el polímero es un homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno).

13. Una mezcla reactiva que comprende un primer reactivo monomérico u oligomérico, un segundo reactivo monomérico u oligomérico y nitruro de boro hexagonal exfoliado, en la que el primer reactivo monomérico u oligomérico forma un poliéster en la polimerización, opcionalmente con el segundo reactivo monomérico u oligomérico, en el que el poliéster es un homopolímero o copolímero de poli(tereftalato de etileno), poli(naftalato de etileno) o poli(furanonato de etileno); y en el que la mezcla reactiva está libre de nitruro de boro hexagonal aglomerado según se determina mediante microscopio electrónico de barrido.

14. La mezcla reactiva de la reivindicación 13, en la que el primer reactivo monomérico u oligomérico es etilenglicol y en la que el segundo reactivo monomérico u oligomérico es ácido tereftálico, tereftalato de dimetilo o tereftalato de dietilo.

15. La mezcla reactiva de la reivindicación 13 o 14, en la que el nitruro de boro hexagonal exfoliado está presente en una cantidad de un 0,01 % a un 10 % en peso de la mezcla reactiva.