ES2912158T3 - Procedimiento de obtención de un polímero fotocatalítico - Google Patents

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Abstract

La presente invención es un procedimiento de obtención de un polímero fotocatalítico, que comprende mezclar trihidróxido de aluminio (ATH) y una partícula fotocatalizadora en un disolvente polar a un p H entre 5 y 7 en agitación, añadir un silano o un siloxano, agitar durante un tiempo de 100 min a temperatura entre 30 y 50º C, extraer la fase sólida formada y secar para obtener un aditivo fotocatalítico, añadir dicho aditivo fotocatalítico a una resina acrílica o poliéster y polimerizar. El procedimiento puede ser aplicado sobre cualquier otro tipo de base polimérica, como vinílica, fluoropolímeros, poliamidas, policarbonatos, polietilenos o epoxídicos. Otro aspecto de la invención es el aditivo fotocatalítico que se obtiene. El polímero resultante presenta homogeneidad catalítica, operando las partículas fotocatalíticas en todas las superficies del material con la misma actividad.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de obtención de un polímero fotocatalítico
SECTOR TÉCNICO
La presente invención es un método de obtención de un material acrílico o poliéster que contiene un aditivo fotocatalítico activo, para uso en construcción o en el sector de interiorismo, decoración y uso en exteriores como fachadas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
A excepción del cemento fotocatalítico, los materiales de construcción y decoración no incorporan de forma eficiente partículas fotocatalíticas en masa. La forma en que consiguen tener propiedades fotocatalíticas es gracias a recubrimientos que se aplican sobre ellos, de aditivos o pinturas.
El procedimiento más común de la técnica es la aplicación de capas con un aglomerante o adhesivo y por un proceso sol-gel. En ambos casos se utiliza un disolvente que contiene y dispersa el agente fotocatalítico y un sistema de aplicación en la superficie del material.
La aplicación de un aditivo fotocatalítico en capas superpuestas implica muchos problemas. Se aplican con aerosoles y disolventes como compuestos orgánicos volátiles, que son contaminantes ambientales y por inhalación presentan además efectos perjudiciales para la salud. Las capas de material fotocatalíco añadido pueden modificar las propiedades superficiales del material, el aspecto y el color. Además, al superponer una capa nueva a un producto puede perder la textura o formas superficiales originales, además de los acabados o pulidos para controlar la difracción de la luz o los tonos finales de color. El producto que se añade debe de ser compatible con el material de la base; sin embargo, en determinados casos la imprimación puede presentar falta de compatibilidad en sus componentes, en la superficie expuesta al desgaste o por presentar poros.
La aplicación de la capa fotocatalítica está asociada además a la cara visible de la pieza, y en ningún caso a las caras laterales o la opuesta. Los materiales de construcción suelen tener juntas o cambios de material adonde no llega el material añadido.
Con el tiempo, las capas añadidas tienden a perder su efectividad por problemas de adhesión, desgaste, abrasión o alteración de su espesor siendo necesario renovarla. Esto puede llevar asociado un problema de distribución y homogeneidad dado que la aplicación de aerosoles no suele ser continua, lo cual hace que estos procesos sean por lo general poco flexibles y reproducibles. La cantidad de material aplicado o espesor de las capas externas a menudo es difícil de reproducir y su variabilidad es demasiado alta de una aplicación a otra.
En el proceso de aplicación de la capa adicional se precisa de una etapa extra de calentamiento a altas temperaturas para lograr su adhesión a la superficie del material. A esas altas temperaturas, el material fotocatalítico puede desactivarse; por ejemplo, el dióxido de titanio (TiO2) sufre la trasformación de su estructura anatasa, que es la más activa, a rutilo que es menos activa.
El resultado de todo lo anterior es que los materiales a los que se aplica una capa adicional fotocatalítica son deficientes en fotocatálisis, y su reproducibilidad en una producción industrial es a menudo difícil.
Además, la aplicación de la capa supone una modificación del producto final que lleva asociado un coste añadido, por lo general alto.
La patente US 6210779 B1 describe el proceso de incorporación de material fotocatalítico a un producto acabado aplicando energía superficial. En el proceso se describe cómo se añade la capa adicional que hace dicha función además de un aglomerante para adherir el material fotocatalítico a la pieza. En la presente invención, sin embargo, el material fotocatalítico va incorporado en toda la masa y no precisa de aglomerante adicional. En el proceso de la invención el material no sufre calentamiento alguno que pueda degradar el material fotocatalítico ni se utilizan disolventes adicionales.
EP 2443076 B1 describe el proceso de incorporación de material fotocatalítico de manera superficial a un producto acabado utilizando una etapa adicional de unión con un adhesivo. El proceso necesita de una etapa extra de adición y de calentamiento a altas temperaturas. De nuevo, se diferencia del proceso de la presente invención en que el material fotocatalítico va incorporado en toda la masa y no precisa de aglomerante adicional, puesto que se mejora la interacción con el resto de componentes. En el proceso propuesto, al material no sufre calentamiento alguno que pueda degradar el material fotocatalítico ni se utilizan disolventes adicionales.
La patente US7862910 B2 describe el proceso multicapa para introducir material fotocatalítico a un producto acabado de distintas naturalezas. Se diferencia del proceso de la presente invención en que en ésta última el material fotocatalítico va incorporado en toda la masa.
En los procesos de la técnica, las partículas fotocatalíticas no se pueden añadir directamente al material base porque floculan, aglomeran en disolución y se pierde en buen grado su dispersión, quedando anulado o mermado su pretendido efecto fotocatalítico. (Zhou D et al. “Influence of Material Properties on TiO2 Nanoparticle Agglomeration”, PloS One.
2013, 8(11): e81239).
En la técnica se ha intentado la dispersión y la mejora de interacción de partículas fotocatalíticas con el resto de materiales y componentes con procesos antiaglomerantes. En este sentido, el silano o siloxano y el trihidróxido de aluminio (ATH) no son propiamente productos antiaglomerantes. El ATH es el componente mineral principal de la carga mineral en la mayor parte de las formulaciones de revestimiento (“solid surface”). Una de las propiedades de este compuesto es la presencia de grupos hidroxilo susceptibles de reaccionar por deshidratación con otros componentes. El problema de la técnica es encontrar un procedimiento para que un aditivo fotocatalíco se pueda adicionar en masa a un material polimérico manteniendo una alta dispersión y actividad. La solución propuesta por la presente invención es un proceso de obtención de dicho aditivo en que se hace reaccionar la partícula fotocatalítica con ATH y con silano o siloxano.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención es un procedimiento de obtención de un polímero fotocatalítico, que comprende mezclar trihidróxido de aluminio (ATH) y al menos una partícula fotocatalizadora en agua a un pH entre 5 y 7 en agitación, añadir un silano o un siloxano y agitar durante un tiempo mínimo de 100 min, más preferiblemente entre 100 y 200 min, a temperatura entre 30 y 50 °C; extraer la fase sólida formada y secar para obtener un aditivo fotocatalítico, y añadir dicho aditivo fotocatalítico a una resina acrílica o poliéster y polimerizar para obtener el polímero fotocatalítico.
En otro aspecto preferible se mezclan dos fotocatalizadores en función del uso final del material o de los valores de actividad fotocatalítica que se deseen. La fotocatálisis también puede conseguirse por parejas de fotocatalizadores como son preferiblemente TiO2 rutilo con ZnS y TiO2 rutilo con ZnO. Por lo general se mezcla un fotocatalizador de coloración blanca con fines más decorativos como el TiO2 rutilo, ZnS, SnO2 o ZnO con un fotocatalizador más activo como el TiO2 anatasa. TiO2 rutilo y TiO2 anatasa son dos fotocatalizadores distintos con energías de activación diferentes. De forma que otro aspecto preferible es dichas partículas fotocatalizadoras estén seleccionadas entre TiO2 rutilo, ZnS, SnO2, ZnO CdS, Fe2O3, Cu2O, WO3, SnO2 o TiO2 anatasa, o sus mezclas. En otro aspecto más preferible aún se utiliza una combinación que incluya TiO2 anatasa que presente las siguientes propiedades:
Densidad (ISO 787, Parte 10) 3,9 g/cm3
Área superficial específica (BET) > 225 m2/g
Demanda de agua, 210 g/100 g
Temperatura máxima de procesado 200 °C
Rango de pH de aplicación 4-9
En otro aspecto preferible más, el pH de la disolución está controlado entre 5,5 y 6.
Sobre la disolución del fotocatalizador se añade la ATH que se quiera utilizar como carga mineral del producto final. La elección del tipo de ATH también viene marcada por la aplicación final del producto. En otro aspecto preferible más del procedimiento de la invención, dicho ATH se añade a una concentración de entre 10 y 65 % en peso respecto del peso final del aditivo fotocatalítico.
Se puede añadir otra carga mineral de libre elección en función de la utilidad final del material, bien sea sílice, caolín, trihidróxido de aluminio, hidróxido de magnesio, carbonato cálcico o sulfato de bario.
Un aspecto preferible de la invención incluye la eliminación de las partículas inferiores a 0,5 |jm antes de añadir el silano o siloxano, más preferiblemente aún por tamizado. La mezcla es tamizada para eliminar ese tamaño de partícula y evitar que pueden ser perjudiciales por inhalación.
A la mezcla resultante se le añade entonces un silano o un siloxano para conseguir una interacción fuerte entre los grupos hidroxilo del ATH con los óxidos de los metales de transición que actúan como fotocatalizadores y aumentar así la eficacia fotocatalítica.
En un aspecto preferible, dicho siloxano es bis[3-(trietoxisilil)propil] tetrasulfuro. En otro aspecto preferible, dicho silano es de naturaleza alquílica, por ejemplo metiltrimetoxisilano; insaturado, por ejemplo gamma-Metacriloxipropiltrimetoxisilano; aromático, por ejemplo vinil-tris-(etoxi)silano; o un aminosilano, por ejemplo gammaaminopropiltrietoxisilano o N-beta-(aminoetil)-gamma-aminopropiltrimetoxisilano.
Para mejorar el grado de interacción entre los componentes se puede utilizar un agente dispersante y romper aglomerados y partículas grandes. Al incorporar estos componentes a la formulación es posible controlar y conocer las cantidades exactas que se desean tener en el producto final y su efecto. También se puede añadir un agente humectante, preferiblemente agua destilada entre 0 y 1,5 %.
Esta mezcla debe estar agitando preferiblemente un tiempo superior a 2 horas, preferiblemente entre 2 y 5 horas. La temperatura de agitación será preferiblemente entre 40 y 50 °C.
Pasado este tiempo, se separa la ATH modificada con el fotocatalizador de la fase acuosa, preferiblemente por decantación.
El producto obtenido constituye el aditivo fotocatalítico como tal, que se puede secar entonces en hornos a una temperatura de unos 80 °C durante al menos 24 h. Otro aspecto preferible del procedimiento de la invención es que se incluya ahora una molienda para reducir el tamaño de partícula. Este aditivo fotocatalítico se puede agitar mecánicamente en seco para su posterior tamización y obtener el rango de tamaño de partícula deseado.
El proceso de obtención del material fotocatalítico final se realiza a temperatura ambiente, incrementándose la temperatura sólo debido a la propia reacción exotérmica durante la etapa de polimerización.
El procedimiento de la invención consigue que las partículas fotocatalíticas no aglomeren en la base polimérica a la que se añade el aditivo, pudiendo controlar el grado de dispersión, tamaño y efecto fotocatalítico, así como evitar el desgaste por tiempo o por erosión. No es necesario aplicar ninguna capa adicional de pintura o aditivo superficial al material de la invención para que resulte fotocatalíticamente activo, de forma que el acabado superficial del material no se ve afectado.
El proceso es reproducible, y mantiene las propiedades del material obtenido constantes en el tiempo. La mejor prueba de que el método antiaglomerante de la presente invención es efectivo es comprobar que las partículas fotocatalíticas son activas en una pieza final de polímero. La actividad de fotocatálisis en un material determinado se determina en la técnica por un conjunto de ensayos siguiendo una normativa ISO. Los principales ensayos que se evalúan son los ISO 10678: 2010, ISO 22197, ISO 22197-1: 2007, ISO 222197-2: 2011, ISO 27448: 2009 e ISO 27447: 2009.
El aditivo fotocatalítico que se obtiene del proceso es un producto de la invención. De forma que otro aspecto es un aditivo fotocatalítico que comprende al menos una partícula fotocatalítica, trihidróxido de aluminio y un silano o un siloxano interaccionando entre ellos.
El polímero resultante es el aspecto más preferible de la presente invención. Presenta homogeneidad catalítica, operando las partículas fotocatalíticas en todas las superficies del material con la misma actividad. El resultado es que pueden tener lugar en la superficie del polímero base reacciones que confieren al material propiedades de degradación de compuestos orgánicos volátiles (VOCs), degradación de compuestos gaseosos tóxicos (NOx, SOx...), de disolventes orgánicos (benceno, tolueno.), de compuestos contaminantes (formaldehído, acetaldehído.) y con propiedad antibacteriana contra bacterias superficiales. Además, es una superficie autolimpiable pon la creación de líquidos superhidrofílicos, ya que al estar en contacto con un líquido como el agua o aceite el proceso fotocatalítico modifica el ángulo de contacto de gota haciendo que no se adhieran con tanta facilidad a la superficie. Todo esto supone una ventaja definitiva respecto de la técnica.
El material polimérico de la invención puede usarse en interiores y exteriores, es fácilmente limpiable, renovable, presenta estabilidad del color en el tiempo, mantiene la dureza del material base, es higiénico, resistente al impacto, al calor, al manchado, al choque térmico, y no disminuye su actividad fotocatalítica con el tiempo o por desgaste.
Este material se puede presentar al mercado en forma de planchas o tablas que posteriormente pueden ser transformadas. En un aspecto preferible, dichas planchas tienen un espesor entre 3 y 19 mm, siendo los espesores más comunes los 3, 6, 9, 12 y 19 mm. La longitud de la plancha también varía desde los 2500 mm y los 4000 mm, siendo las más preferibles 2500 y 3680 mm. Los anchos más preferibles oscilan entre 760 y 1500 mm, siendo la anchura más preferible 760, 930 y 1350 mm.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 muestra una imagen SEM de la superficie del material acrílico con propiedades fotocatalíticas.
La Figura 2 muestra una imagen de un material acrílico con TÍO2 que actúa como fotocatalizador, interaccionando con el ATH.
La Figura 3 muestra una imagen del mismo material acrílico de la Fig. 2 tras un lijado, observándose el fotocatalizador, que son pequeñas partículas de color más blanco, interaccionando con las partículas blanquecinas de mayor tamaño del ATH.
La Figura 4 muestra una ampliación de la imagen del mismo material acrílico de la Fig. 3 tras un segundo lijado, observándose la misma interacción del fotocatalizador interaccionando con el ATH.
EJEMPLOS
Con la intención de mostrar la presente invención de un modo ilustrativo se aportan los siguientes ejemplos. El material para su evaluación como material susceptible de ser fotocatalítico fue cuantificado siguiendo la normativa ISO correspondiente a cada ensayo. De no haber normativa específica para el ensayo, se ha llevado a cabo una adaptación de otra ISO de similares características en función del ensayo a realizar.
Ejemplo 1: Preparación mezcla fotocatalítica 1: ATH - fotocatalizadores TÍO2 rutilo / TÍO2 anatasa con gammametacriloxipropiltrimetoxisilano.
Sobre 55 litros de agua tamponada a pH 6,5 se añadió TiO2 rutilo al 30 % en peso y TiO2 anatasa al 5 %. Esta mezcla se agitó hasta completa homogenización. Se añadió entonces trihidróxido de aluminio (ATH) en una proporción del 19,4 % en agitación hasta su completa homogenización. A continuación, se añadió gamma-metacriloxipropiltrimetoxisilano en una cantidad del 10 % y se agitó durante 100 minutos a una temperatura de 40 °C. Todos los porcentajes son en peso sobre el peso final de disolución. Sobre la mezcla resultante se llevó a cabo una primera tamización en el rango de 0,5 |jm a 1,5 |jm y se dejó reposar hasta la completa deposición del material. La parte sólida se separó por decantación y se dejó secar hasta la total evaporación de los restos de la fase acuosa, y después se procedió a una etapa de molienda donde se homogenizó y rompieron los agregados del material. El sólido resultante se sometió a una agitación mecánica para romper los principales aglomerados y agregados para obtener partículas dispersas. A continuación, se llevó a cabo una segunda tamización del material para descartar partículas inferiores a 1,0 jm a 1,5 jm, que pueden afectar a la salud por inhalación, y las superiores a 100 jm por una optimización de las prestaciones del producto final.
Ejemplo 2: Preparación mezcla fotocatalítica 2: ATH - fotocatalizadores TiO2 rutilo / ZnO con gammametacriloxipropiltrimetoxisilano.
Sobre 55 litros de agua tamponada a pH 6,5 se añadió TiO2 rutilo al 20 % en peso y ZnO al 15 %. Esta mezcla se agitó hasta completa homogenización. Se añadió entonces ATH en una proporción del 19,4 % en agitación hasta su completa homogenización. A continuación, se añadió gamma-metacriloxipropiltrimetoxisilano en una cantidad del 10 % y se agitó durante 100 minutos a una temperatura de 40 °C. Todos los porcentajes son en peso sobre el peso final de disolución. Los procedimientos de tamizado, decantación y agitación hasta la obtención del producto final fueron iguales que en el Ejemplo 1.
Ejemplo 3: Preparación mezcla fotocatalítica 3: ATH - fotocatalizadores TiO2 rutilo / ZnS con gammametacriloxipropiltrimetoxisilano.
Sobre 55 litros de agua tamponada a pH 6,5 se añadió TiO2 rutilo al 20 % en peso y ZnS al 15 %. Esta mezcla se agitó hasta completa homogenización. Se añadió entonces ATH en una proporción del 19,4 % en agitación hasta su completa homogenización. A continuación, se añadió gamma-metacriloxipropiltrimetoxisilano en una cantidad del 10 % y se agitó durante 100 minutos a una temperatura de 40 °C. Todos los porcentajes son en peso sobre el peso final de disolución. Los procedimientos de tamizado, decantación y agitación hasta la obtención del producto final fueron iguales que en el Ejemplo 1.
Ejemplo 4: Preparación mezcla fotocatalítica 4: ATH - fotocatalizador TiO2 rutilo / TiO2 anatasa con bis[3-(trietoxisilil)propil] tetrasulfuro.
Sobre 55 litros de agua tamponada a pH 6,5 se añadió TiO2 rutilo al 30 % en peso y TiO2 anatasa al 5 %. Esta mezcla se agitó hasta homogenización completa. Se añadió entonces ATH en una proporción del 19,4 %. A continuación se añadió bis[3-(trietoxisilil)propil] tetrasulfuro en una cantidad del 10 % y se agitó durante 100 minutos a una temperatura de 40 °C. Todos los porcentajes son en peso sobre el peso final de disolución. Los procedimientos de tamizado, decantación y agitación hasta la obtención del producto final fueron iguales que en el Ejemplo 1.
Ejemplo 5: Preparación mezcla fotocatalítica 5: ATH - fotocatalizador TÍO2 rutilo / TÍO2 anatasa con gammaaminopropiltrietoxisilano.
Sobre 55 litros de agua tamponada a pH 6,5 se añadió TÍO2 rutilo al 30 % en peso y TÍO2 anatasa al 5 %. Esta mezcla se agitó hasta homogenización completa. Se añadió entonces ATH en una proporción del 19,4 %. A continuación, se añadió gamma-aminopropiltrietoxisilano en una cantidad del 10 % y se agitó durante 100 minutos a una temperatura de 40 °C. Todos los porcentajes son en peso sobre el peso final de disolución. Los procedimientos de tamizado, decantación y agitación hasta la obtención del producto final fueron iguales que en el Ejemplo 1.
Ejemplo 6: Preparación mezcla fotocatalítica 6: ATH - fotocatalizador TiO2 rutilo / TiO2 anatasa con vinil-tris-(etoxi)silano.
Sobre 55 litros de agua tamponada a pH 6,5 se añadió la cantidad de TiO2 rutilo al 30 % en peso y TiO2 anatasa al 5 %. Esta mezcla se agitó hasta homogenización completa. Se añadió entonces ATH en una proporción del 19,4 %. A continuación, se añadió vinil-tris-(etoxi) silano en una cantidad del 10 % y se agitó durante 100 minutos a una temperatura de 40 °C. Todos los porcentajes son en peso sobre el peso final de disolución. Los procedimientos de tamizado, decantación y agitación hasta la obtención del producto final fueron iguales que en el Ejemplo 1.
Ejemplo 7: Preparación pieza acrílica con TiO2 rutilo / TiO2 anatasa como fotocatalizadores, sin proceso de interacción.
A 10 kg de resina de metil metacrilato (MMA) en una proporción del 35 % se le añadió agua destilada en un 0,09 %, TiO2 rutilo al 30 % y TiO2 anatasa al 5 %. Todos los porcentajes son en peso respecto del peso total. La mezcla obtenida se agitó durante 30 minutos y se añadió la ATH en una proporción de 29,7 %. Tras agitar durante 60 min se añadió peróxido de benzoílo como iniciador en una proporción del 0,2 % respecto al total y se agitó durante 2 minutos. Pasado ese tiempo se sometió a vacío para eliminar el aire retenido y posteriormente la mezcla fue introducida en un molde para obtener una pieza final.
Ejemplo 8: Preparación pieza acrílica con mezcla fotocatalítica 1.
A 10 kg de resina de metil metacrilato (MMA) en una proporción del 35 % en peso se añadió un 0,09 % de agua destilada y 0,3 % de dimetilanilina. Todos los porcentajes son en peso respecto del total. A continuación, se añadió la mezcla fotocatalítica 1 del Ejemplo 1 en una proporción del 64,4 % y se agitó para obtener una completa dispersión y homogenización. Se sometió entonces a un primer vacío para eliminar el aire que se había generado durante la agitación y la introducción de materias. Sobre la mezcla homogenizada se añadió peróxido de benzoílo como iniciador de polimerización en una proporción del 0,2 %. Se agitó y desgasificó al vacío, y se introdujo en un molde para obtener la pieza final.
Ejemplo 9: Preparación pieza poliéster con mezcla fotocatalítica 1.
Sobre 10 kg de una resina poliéster y de estireno en una proporción del 33,3 % en peso se añadió octoato de cobalto al 0,03 % como acelerante. A continuación, se añadió la mezcla fotocatalítica 1 del Ejemplo 1 en una proporción del 64,4 % y se agitó junto con la resina de poliéster para una completa dispersión y homogenización. Se procedió entonces a realizar un primer vacío para eliminar el aire que se había generado durante la agitación y la introducción de materias. Sobre la mezcla homogenizada se añadió metil etil cetona en una proporción del 2,2 % como iniciador de la polimerización. La mezcla resultante se desgasificó al vacío y posteriormente se introdujo en un molde o en una cinta metálica de aluminio para obtener la pieza final del material poliéster.
Ejemplo 10: Preparación pieza acrílica con mezcla fotocatalítica 2.
Sobre 10 kg de una base de resina de MMA en una proporción del 35 % se añadieron 0,09 % de agua destilada y 0,3 % de dimetilanilina. A continuación, se añadió la mezcla fotocatalítica 2 del Ejemplo 2 con una proporción del 64,4 % y se agitó junto con la resina de MMA para una completa dispersión y homogenización. Se procedió entonces a realizar un primer vacío para eliminar el aire que se había generado durante la agitación y la introducción de materias. Sobre la mezcla homogenizada se añadió peróxido de benzoílo en una proporción del 0,2 % como iniciador de la polimerización. La mezcla resultante se desgasificó al vacío y posteriormente se introdujo en un molde o en una cinta metálica de aluminio para obtener la forma final deseada del material acrílico.
Ejemplo 11: Preparación pieza acrílica con mezcla fotocatalítica 3.
El ejemplo 10 se repite en las mismas condiciones con la mezcla fotocatalítica 3 preparada en el Ejemplo 3 con las mismas proporciones, para obtener una pieza final del material acrílico.
Ejemplo 12: Preparación pieza acrílica con mezcla fotocatalítica 4.
El ejemplo 10 se repite en las mismas condiciones con la mezcla fotocatalítica 4 preparada en el Ejemplo 4 con las mismas proporciones, para obtener una pieza final del material acrílico.
Ejemplo 13: Preparación pieza acrílica con mezcla fotocatalítica 5.
El ejemplo 10 se repite en las mismas condiciones con la mezcla fotocatalítica 5 preparada en el Ejemplo 5 con las mismas proporciones, para obtener una pieza final del material acrílico.
Ejemplo 14: Preparación pieza acrílica con mezcla fotocatalítica 6.
El ejemplo anterior se repite en las mismas condiciones con la mezcla fotocatalítica 6 preparado en el Ejemplo 6 con las mismas proporciones, para obtener una pieza final del material acrílico.
Ejemplo 15: Caracterización de la pieza obtenida en el Ejemplo 8.
La distribución superficial de materia se caracterizó por microscopio óptico de barrido (SEM; Leica-Zeiss LEO 440, con cañón de electrones de 1-30 kV), distinguiendo entre materia orgánica de color oscuro e inorgánica de color claro. En las imágenes tomadas del material obtenido en el Ejemplo 8 se observa la perfecta distribución de partículas inorgánicas de carga mineral y fotocatalizador dentro de la matriz orgánica polimérica de polimetilmetracrilato (PMMA) (figura 1).
Microanálisis del material sobre imagen:
57,2% CO2 (materia orgánica)
42,8% Al2O3 (materia inorgánica)
También se caracteriza la presencia de TiO2 superficial en las muestras, observándose una homogeneidad por toda la superficie tal y como se puede observar en la figura 2.
Las piezas fueron sometidas a un lijado agresivo sobre la superficie con el fin de eliminar la capa superior del material y analizar la parte interna de la pieza. El objetivo del mismo es analizar la homogeneidad del material en toda su masa y ver la distribución del fotocatalizador capa a capa en toda su masa. En la figura 3 SEM se observa nuevamente la distribución de partículas inorgánicas blancas dentro de la matriz de polimérica de PMMA.
Nuevamente otro lijado y ampliación de imagen para volver a confirmar una nueva capa del material con la presencia del fotocatalizador en superficie tal y como se observa en la figura 4.
Ejemplo 16: Caracterización física de las piezas obtenidas.
La caracterización física de las piezas obtenidas en los ejemplos anteriores siguiendo estándares ISO se muestra en las siguientes Tabla 1 y 2.
Figure imgf000007_0001
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0002
Ejemplo 17: Degradación de azul de metileno en disolución acuosa sobre pieza del Ejemplo 8.
Se ensayó la pieza obtenida en el ejemplo 8 según ISO 10678:2010. Los resultados quedan resumidos en la siguiente Tabla 3:
Figure imgf000009_0001
Se observa que la concentración de azul de metileno fruto de la actividad fotocatalítica ha disminuido un 0,49 %.
Ejemplo 18: Degradación de azul de metileno en disolución acuosa sobre pieza del ejemplo 9.
La pieza ensayada fue la descrita en el ejemplo 9 según ISO 10678:2010. Los resultados quedan resumidos en la siguiente Tabla 4:
Figure imgf000009_0002
Se observa que la concentración de azul de metileno fruto de la actividad fotocatalítica ha disminuido un 2,40 %.
Ejemplo 19: Degradación de azul de metileno en disolución acuosa sobre pieza del ejemplo 12.
La pieza ensayada fue la descrita en el ejemplo 12, en un ensayo igual al ejemplo anterior según ISO 10678:2010. Los resultados quedan resumidos en la siguiente Tabla 5:
Figure imgf000009_0003
Figure imgf000010_0001
Se puede observar que la concentración de azul de metileno fruto de la actividad fotocatalítica ha disminuido un 0,22 %. Ejemplo 20: Degradación de azul de metileno en disolución acuosa sobre pieza del ejemplo 7.
La pieza ensayada fue la descrita en el ejemplo 7 según ISO 10678:2010. Los resultados quedan resumidos en la siguiente Tabla 6:
Figure imgf000010_0002
Se puede observar que la concentración de azul de metileno fruto de la actividad fotocatalítica es < 0 %, demostrando la no actividad.
Ejemplo 21: Degradación de pesticidas en disolución sobre pieza ejemplo 8.
El ensayo se llevó a cabo sobre la muestra del ejemplo 8. Las condiciones del ensayo han sido adaptadas según ISO 27447: 2009. La fuente de irradiación UVA entre 315 a 400 nm de 22 W. Las piezas fueron pre-tratadas sometiéndolas durante 12 horas a la fuente de radiación. Pasado ese tiempo se depositó sobre la superficie una cantidad conocida y controlada de cada plaguicida a evaluar. Se sometieron a condiciones de fotocatálisis durante 8 horas de irradiación. Pasado ese tiempo las muestras se introdujeron cada una en un tubo Falcon de 50 mL y se sometieron a extracción con 10 mL de acetonitrilo grado PAR (Pesticide Analysis Residue) como disolvente con agitación durante 5 minutos. Las muestras se centrifugaron durante 5 minutos a 4000 r.p.m. Tras la sedimentación, se traspasan 0,400 |jL del extracto a un vial al que se le añadieron 0,600 j L de acetato de etilo.
El conjunto de todos los viales, así como la recta de calibrado preparada en las mismas condiciones se analizan en un equipo de cromatografía de gases (GC Agilent 7890B) equipado con un inyector automático (Agilent 7693A) acoplado a un espectrómetro de masas con analizador de triple cuadrupolo (QqQ) MS/MS-Q EI 7000 operando en modo EI (ionización electrónica). Se observa que la cantidad de plaguicida disminuye en cada caso, con los resultados que se muestran en la Tabla 7:
Figure imgf000010_0003
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000013_0003
Ejemplo 22. Degradación NOx en fase gas sobre pieza del ejemplo 8.
El ensayo se llevó a cabo con la pieza obtenida en el ejemplo 8, siguiendo la normativa ISO 22197-1. Los resultados queden reflejados en la Tabla 8, donde se muestra una eliminación efectiva de NOx.
Figure imgf000013_0002
Ejemplo 23: Degradación de azul de metileno en disolución acuosa sobre pieza del ejemplo 13.
La pieza ensayada fue la descrita en el ejemplo 13, en un ensayo igual al ejemplo anterior según ISO 10678:2010. Los resultados quedan resumidos en la siguiente Tabla 9:
Figure imgf000013_0001
Se puede observar que la concentración de azul de metileno fruto de la actividad fotocatalítica ha disminuido un 0,11 %. Ejemplo 24. Degradación NOx en fase gas sobre pieza del ejemplo 14.
El ensayo se llevó a cabo con la pieza obtenida en el ejemplo 14, siguiendo la normativa ISO 22197-1. Los resultados queden reflejados en la Tabla 10, donde se muestra una eliminación efectiva de NOx.
Figure imgf000014_0001
Ejemplo 25. Determinación de actividad antibacteriana en pieza del ejemplo 8.
El ensayo se llevó a cabo con la pieza obtenida en el ejemplo 8, siguiendo la normativa ISO 22197-1. Los resultados queden reflejados en la Tabla 11, donde se muestra una eliminación efectiva de la bacteria S. Aureus de un 72,11% mayor.
Figure imgf000014_0002

Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de obtención de un polímero fotocatalítico, caracterizado por que comprende:
a) mezclar trihidróxido de aluminio y al menos una partícula fotocatalizadora en agua a un pH entre 5 y 7 en agitación;
b) añadir un silano o un siloxano y agitar durante un tiempo mínimo de 100 min a temperatura entre 30 y 50 °C para obtener una fase sólida,
c) extraer la fase sólida formada en la etapa anterior y secar para obtener un aditivo fotocatalítico,
d) añadir dicho aditivo fotocatalítico a una resina acrílica o poliéster y polimerizar para obtener el polímero fotocatalítico.
2. Un procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que dicho trihidróxido de aluminio se añade a una concentración de entre 10 y 65 % en peso respecto del peso final del aditivo fotocatalítico.
3. Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que dicha partícula fotocatalizadora está seleccionada entre el grupo compuesto por TiO2 rutilo, ZnS, SnO2, ZnO, ZnS, SnO2, ZnO CdS, Fe2O3, Cu2O, WO3, SnO2 y TiO2 anatasa, o sus mezclas.
4. Un procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que dicha partícula fotocatalizadora está seleccionada entre el grupo compuesto por TiO2 rutilo, ZnS, SnO2, ZnO y TiO2 anatasa.
5. Un procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que dicha partícula fotocatalizadora es TiO2 rutilo y/o TiO2 anatasa.
6. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que comprende la eliminación de partículas inferiores a 0,5 |jm antes de añadir el silano o siloxano.
7. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que dicho siloxano es bis[3-(trietoxisilil)propil] tetrasulfuro.
8. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que dicho silano es un silano alquílico, insaturado, aromático o aminosilano.
9. Un procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que dicho silano alquílico es metiltrimetoxisilano.
10. Un procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que dicho silano insaturado es gammametacriloxipropil-trimetoxisilano.
11. Un procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que dicho silano aromático es vinil-tris-(etoxi)silano.
12. Un procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que dicho aminosilano es gammaaminopropiltrietoxisilano o N-beta-(aminoetil)-gamma-aminopropiltrimetoxisilano.
13. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que dicha extracción de la fase sólida de la etapa d) es por decantación.
14. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende una etapa adicional de molienda de dicho aditivo fotocatalítico antes de la adición a la resina de la etapa d).
15. Aditivo fotocatalítico, caracterizado por que comprende al menos una partícula fotocatalítica, trihidróxido de aluminio y un silano o un siloxano, en que dicho aditivo fotocatalítico se obtiene según el procedimiento de la reivindicación 1.
16. Material polimérico acrílico, caracterizado por que comprende el aditivo fotocatalítico de la reivindicación 15, en que dicha partícula fotocatalítica está seleccionada del grupo compuesto por TiO2 rutilo, ZnS, SnO2, ZnO, ZnS, SnO2, ZnO CdS, Fe2O3, Cu2O, WO3, SnO2 y TiO2 anatasa, o sus mezclas.
17. Material polimérico de poliéster, caracterizado por que comprende el aditivo fotocatalítico de la reivindicación 15, en que dicha partícula fotocatalítica está seleccionada del grupo compuesto por TiO2 rutilo, ZnS, SnO2, ZnO, ZnS, SnO2, ZnO CdS, Fe2O3, Cu2O, WO3, SnO2 y TiO2 anatasa, o sus mezclas.
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