ES2915825T3 - Recubrimientos - Google Patents

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John Robb
Ann Sarah Wan
Karl Lowry
Darren J Waters
John L Edwards
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Venator Materials UK Ltd
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Abstract

Una composición de recubrimiento adecuada para usarse en la formación de un recubrimiento que puede reducir la concentración de gases contaminantes en el entorno, la composición de recubrimiento comprende material polimérico junto con partículas mesoporosas de titanio, donde las partículas tienen: - una superficie convexa exterior continua, y - un diámetro de partícula mayor o igual a 1 mm pero menor o igual a 50 mm, determinado por difracción láser, y - un área de superficie específica BET de 30 m2/g a 350 m2/g, según lo determinado usando el método de Brunauer, Emmett y Teller como se describe en J. Am. química Soc., 1938, 60, 309 y - un diámetro de poro modal mayor o igual a 5 nm pero menor o igual a 50 nm, determinado mediante porosimetría de intrusión de mercurio, y - una distribución del tamaño de los poros tal que el 85 % o más del volumen total de los poros está asociado con poros con un diámetro de 10 micrones o menos, según lo determinado usando porosimetría de intrusión de mercurio, y donde la composición de recubrimiento comprende: - del 0,01% al 10% en volumen de dichas partículas, con respecto al volumen total de la composición de recubrimiento y - del 5% al 99,99% en volumen de material polimérico, con respecto al volumen total de la composición de recubrimiento.

Description

DESCRIPCIÓN
Recubrimientos
Campo de la invención
La invención se refiere a composiciones de recubrimiento y recubrimientos que comprenden partículas de titanio mesoporosas, y su uso en la eliminación de gases contaminantes.
Antecedentes de la invención
En los últimos años la contaminación del aire, agua y/o suelo se ha convertido en un tema clave, especialmente en áreas urbanas. Dos de las principales clases de sustancias contaminantes ambientales son los óxidos de nitrógeno (NOx) y los compuestos orgánicos volátiles (VOCs por sus siglas en inglés). Estos compuestos se consideran, en particular, indeseables porque inician la formación de sustancias contaminantes secundarias.
Se han propuesto varias soluciones para reducir la concentración de sustancias contaminantes del aire en el medio ambiente.
Las propiedades fotocatalíticas del dióxido de titanio (TiO2) son bien conocidas. El dióxido de titanio se activa con la radiación ultravioleta (UV) para oxidar los contaminantes del aire, como los óxidos de nitrógeno y los compuestos orgánicos volátiles. Por lo tanto, el dióxido de titanio se ha empleado para eliminar los gases nocivos NOx (NO y NO2) de la atmósfera, mediante oxidación a nitratos.
Por ejemplo, la aplicación de partículas de titanio al pavimento puede ayudar a eliminar las emisiones contaminantes justo al lado de la fuente, es decir, cerca de los vehículos. La degradación de óxidos de nitrógeno por los adoquines de hormigón que contienen titanio ha sido estudiada y se describe en M.M. Ballari et al. Applied Catalysis B: Environmental, 95, (2010), 245-254.
Las superficies fotocatalíticas que contienen partículas de titanio, por ejemplo, pinturas o recubrimientos de plástico, promueven la eliminación de NOx mediante mecanismos de radicales fotodestructivos. Por lo tanto, la fotodestrucción relacionada de otros materiales en el recubrimiento, especialmente polímeros, ha sido una consecuencia inevitable. Estas propiedades fotocatalíticas de las partículas de dióxido de titanio dan como resultado una vida útil muy corta para los recubrimientos que contienen titanio.
CN 101418151 A se refiere a un recubrimiento de nano titanio mesoporoso que se describe que tiene funciones antibacterianas y de purificación de aire de alta eficacia. La composición del recubrimiento, en porcentaje en peso, es de 1 a 10 por ciento de nano titanio mesoporosa, de 20 a 60 por ciento de solvente, de 20 a 55 por ciento de resina filmógena, de 0,02 a 10 por ciento de dispersante y otros agentes auxiliares, y 10 a 30 por ciento de relleno de pigmento inorgánico. El documento JP 2010150434 A describe proporcionar un material de recubrimiento de emulsión resistente a la intemperie y a prueba de ensuciamiento, que contiene un componente de resina y partículas compuestas que consisten en un material compuesto de óxido de titanio y silicato inorgánico.
JP H11226422 A se refiere a la obtención de un cuerpo de fotocatalizador en polvo, que se describe como excelente en procesabilidad y resistencia a la luz, microencapsulando partículas agregadas de TiO2 como material central con un material de pared a base de sílice.
El documento JP 2006232865 A describe la formación de una composición polimérica que contiene titanio y, en particular, describe un proceso en el cual un polvo complejo de titanio/arcilla se amasa por fusión con un ácido poliláctico para proporcionar un ácido poliláctico que contiene titanio.
CN 104843786 A describe microesferas de dióxido de titanio jerárquicas basadas en nanobarras de crecimiento orientadas a la superficie. Estas microesferas jerárquicas de dióxido de titanio son microesferas tridimensionales formadas por un grupo de nanovarillas unidimensionales que poseen un núcleo común y crecen uniformemente y hacia afuera en forma de radiación a lo largo del núcleo.
El documento US 2006/257312 A1 se refiere a óxidos de titanio mesoporosos, particularmente óxidos de titanio cristalinos. El documento US 2013/160837 A1 describe un fotoelectrodo que comprende un sustrato y una capa de titanio compuesta por una perla mesoporosa de titanio que tiene un diámetro de 200-1000 nm, área de superficie específica de 50-100 m2/g, porosidad de 40-60 %, radio de poro de 5-20 nm, volumen de poro de 0,20-0,30 cm3/g y donde el titanio contenida en la perla es titanio anatasa.
Hasta la fecha, ha sido difícil proporcionar recubrimientos que tengan altos niveles de fotocatalizador de dióxido de titanio porque el catalizador tiende a oxidarse y descomponer el material polimérico (p. ej., aglutinante) en el recubrimiento. Este problema se agrava cuando el recubrimiento se expone a una intensa radiación ultravioleta de la luz solar, como es el caso de una pintura exterior.
En el caso de las pinturas para exteriores, su actividad en términos de capacidad para eliminar gases contaminantes puede reducirse después de la exposición a la intemperie.
Del mismo modo, en el caso de las pinturas para exteriores, normalmente se producirá una pérdida de peso significativa después de la exposición a la intemperie, debido a que el titanio descompone el aglutinante polimérico de la pintura. La pérdida de brillo y el desvanecimiento del color (en superficies no blancas) son síntomas más evidentes de degradación.
Por tanto, los inventores han identificado que existe la necesidad de composiciones de recubrimiento que puedan exhibir excelentes propiedades de descontaminación de la superficie sin que el recubrimiento sufra una fotodegradación significativa.
Sería deseable que estas características estuvieran presentes independientemente del entorno al que estén expuestos los recubrimientos. Por lo tanto, deberían estar presentes tanto para los recubrimientos que se utilizan en interiores como para los recubrimientos que están expuestos a la intensa radiación ultravioleta de la luz solar directa.
A este respecto, se desea particularmente poder proporcionar recubrimientos, tales como pinturas, que tengan una vida útil prolongada cuando se exponen a la luz y que proporcionen una excelente eliminación de gases contaminantes.
Breve descripción de la invención
La presente descripción proporciona, en un primer aspecto, una composición de recubrimiento adecuada para usarse en la formación de un recubrimiento que puede reducir la concentración de gases contaminantes en el medio ambiente, comprendiendo la composición de recubrimiento material polimérico junto con partículas de titanio mesoporosas. La composición de recubrimiento se define en la reivindicación 1. Las partículas tienen una superficie convexa exterior continua y un diámetro de partícula mayor o igual a 1 pm pero menor o igual a 50 pm, determinado por difracción láser, y un área de superficie específica BET de 30 m2/g a 350 m2/g, determinado usando el método de Brunauer, Emmett y Teller como se describe en J. Am. Chem. Soc., 1938, 60, 309, y un diámetro de poro modal mayor o igual a 5 nm pero menor o igual a 50 nm, determinado usando porosimetría de intrusión de mercurio, y una distribución de tamaño de poro tal que el 85% o más del total de volumen de poro es proporcionado por poros con un diámetro de 10 micras o menos, según lo determinado usando porosimetría de intrusión de mercurio. La composición de recubrimiento comprende del 0,01% al 10% en volumen de dichas partículas, con respecto al volumen total de la composición de recubrimiento, y del 5% al 99,99% en volumen de material polimérico, con respecto al volumen total de la composición de recubrimiento.
Sorprendentemente, un recubrimiento formado a partir de una composición de recubrimiento de este tipo es eficaz para reducir la concentración de gases contaminantes en el medio ambiente, por ejemplo, del aire o el agua cerca del recubrimiento, e incluso después de la exposición a la intemperie (incluida la exposición a la radiación ultravioleta intensa de la luz solar) el recubrimiento no experimente una pérdida significativa de peso, decoloración o deterioro del brillo. Esto indica que la provisión de titanio en esta forma específica de partículas es tal que el titanio no proporciona eficazmente radicales al recubrimiento y, por lo tanto, no descompone el material polimérico.
Puede ser que la composición de recubrimiento se proporcione como un kit que comprende una primera parte que es una base de recubrimiento que comprende material polimérico y, opcionalmente, uno o más componentes adicionales de la composición de recubrimiento, como un vehículo, un disolvente o aditivos, y una segunda parte que son las partículas mesoporosas de titanio. La primera parte y la segunda parte se pueden mezclar para formar una mezcla que luego se aplica a una superficie como una capa. Alternativamente, la primera parte se puede aplicar a una superficie como una primera capa y la segunda parte se puede aplicar como una segunda capa (por ejemplo, espolvoreando la segunda parte sobre la primera capa, o laminando la segunda parte sobre la primera capa, o por coextrusión de las dos partes para formar las dos capas). En cada caso, se proporciona un recubrimiento sobre la superficie que comprende material polimérico y partículas mesoporosas de titanio (y, opcionalmente, uno o más componentes adicionales de la composición de recubrimiento, como un vehículo, un disolvente o aditivos).
La presente divulgación proporciona, en un segundo aspecto, un recubrimiento formado a partir de la composición de recubrimiento como se describe en el primer aspecto de esta divulgación, donde las partículas mesoporosas de titanio están dispersas dentro del recubrimiento o están presentes como una capa en la cara exterior del recubrimiento. El recubrimiento se define en la reivindicación 4.
El recubrimiento se proporciona adecuadamente sobre una superficie que, en uso, está expuesta a un entorno que contiene gases contaminantes. La superficie puede ser una que esté expuesta a dicho entorno o puede ser una superficie que estará expuesta a dicho entorno. La cara exterior del recubrimiento es la cara que está expuesta al ambiente que contiene los gases contaminantes.
El recubrimiento se proporciona adecuadamente sobre una superficie que, en uso, está expuesta a la radiación ultravioleta de la luz solar o a la radiación ultravioleta de una fuente artificial, como una bombilla fluorescente.
La presente divulgación proporciona, en un tercer aspecto, un proceso para proporcionar un recubrimiento sobre una superficie, siendo dicho recubrimiento adecuado para su uso en la reducción de la concentración de gases contaminantes en el medio ambiente. El proceso se define en la reivindicación 6. El proceso comprende:
a) proporcionar una base de recubrimiento que comprende material polimérico y, opcionalmente, uno o más componentes adicionales de la composición de recubrimiento, como un vehículo, un disolvente o aditivos;
b) aplicar dicha base de recubrimiento a una superficie, para formar una capa; y
c) aplicar partículas mesoporosas de titanio a dicha capa, formando así un recubrimiento que comprende dicha base de recubrimiento y dichas partículas;
donde partículas tienen una superficie convexa exterior continua y un diámetro de partícula mayor o igual a 1 pm pero menor o igual a 50 pm, determinado por difracción láser, y un área de superficie específica BET de 30 m2/g a 350 m2/g, determinado usando el método de Brunauer, Emmett y Teller como se describe en J. Am. Chem. Soc., 1938, 60, 309, y un diámetro de poro modal mayor o igual a 5 nm pero menor o igual a 50 nm, determinado usando porosimetría de intrusión de mercurio, y una distribución de tamaño de poro tal que el 85% o más del total del volumen de poro está asociado a poros con un diámetro de 10 micras o menos, determinado mediante porosimetría de intrusión de mercurio, y donde el recubrimiento comprende de 0,01% a 10% en volumen de dichas partículas, con respecto al volumen total del recubrimiento y de 5 % a 99,99% en volumen de material polimérico, con respecto al volumen total del recubrimiento.
Puede ser que las partículas mesoporosas de titanio se apliquen a dicha capa espolvoreando las partículas sobre la capa. Puede ser que las partículas mesoporosas de titanio se apliquen a dicha capa laminando las partículas sobre la capa. Puede ser que las partículas mesoporosas de titanio se coextruyan con la base de recubrimiento sobre la superficie, para formar una capa de la base de recubrimiento sobre la superficie y una capa de partículas mesoporosas de titanio encima de esa capa.
La presente divulgación proporciona, en un cuarto aspecto, un proceso para proporcionar un recubrimiento sobre una superficie, siendo dicho recubrimiento adecuado para su uso en la reducción de la concentración de gases contaminantes en el medio ambiente. El proceso se define en la reivindicación 9. El proceso comprende:
i) proporcionar una composición de recubrimiento como se define en el primer aspecto; y
ii) aplicar dicha composición de recubrimiento a una superficie, para formar una capa.
Puede ser que en el paso i) la composición de recubrimiento proporcionada sea una en la que las partículas mesoporosas de titanio se mezclen con el material polimérico; por ejemplo, las partículas pueden dispersarse uniformemente dentro de la composición de recubrimiento.
También puede ser que en el paso i) la composición de recubrimiento como se define en el primer aspecto se provea proporcionando inicialmente una base de recubrimiento que comprende material polimérico y luego dispersando las partículas mesoporosas de titanio en dicha base de recubrimiento, para formar una composición de recubrimiento.
La base de recubrimiento, tal como se proporciona inicialmente, puede comprender opcionalmente uno o más componentes adicionales de la composición de recubrimiento, como un vehículo, un disolvente o aditivos.
En una realización, después de que las partículas mesoporosas de titanio se hayan dispersado en dicho material base de recubrimiento, se añaden uno o más componentes adicionales de la composición de recubrimiento. A continuación, estos pueden dispersarse en el material base de recubrimiento.
La presente divulgación proporciona, en un quinto aspecto, un artículo que tiene una superficie, estando al menos parte de dicha superficie recubierta con un recubrimiento formado a partir de una composición como se define en el primer aspecto. El artículo se define en la reivindicación 11.
Este artículo tiene preferiblemente al menos parte de su superficie recubierta con un recubrimiento como se define en el segundo aspecto.
Puede ser que el artículo se obtenga realizando el proceso del tercer aspecto o el proceso del cuarto aspecto.
El artículo puede ser, por ejemplo, un edificio o una parte del mismo, como un techo o una puerta o un marco de ventana. Sin embargo, la presente divulgación no se limita a dichos artículos.
Otros artículos que pueden considerarse incluyen, pero no se limitan a, pavimentos, automóviles, superficies de caminos, aviones, embarcaciones acuáticas, incluidos botes y barcos, letreros, cercas, cubiertas, barreras de sonido y barandas.
Se prefiere un artículo que, en uso, tenga al menos una superficie que esté expuesta tanto a gases contaminantes como a radiación UV (por ejemplo, de la luz solar).
La presente divulgación proporciona, en un sexto aspecto, un método para eliminar gases contaminantes del medio ambiente. El método se define en la reivindicación 13. El método comprende los pasos de:
- proporcionar un artículo como se define en el quinto aspecto; y
- permitiendo que la superficie recubierta entre en contacto con el medio ambiente que contiene gases contaminantes.
En particular, el método se puede utilizar para la eliminación de gases contaminantes del medio ambiente en condiciones externas, y especialmente en condiciones en las que el recubrimiento se expone a la radiación ultravioleta de la luz solar.
El método puede, en una realización, usarse para la eliminación de gases contaminantes en condiciones externas, y especialmente en condiciones en las que el recubrimiento está expuesto a la radiación UV (por ejemplo, de la luz solar) a largo plazo, por ejemplo, en períodos de tiempo de 1000 horas o más, o 2000 horas o más, o 5000 horas o más, por ejemplo, 10.000 horas o más, o 20.000 horas o más, o 50.000 horas o más.
Por lo tanto, puede ser que se permita que la superficie recubierta entre en contacto con el medio ambiente a largo plazo, por ejemplo, durante períodos de tiempo de 1000 horas o más, o 2000 horas o más, o 5000 horas o más, por ejemplo, 10.000 horas o más, o 20.000 horas o más, o 50.000 horas o más.
En una realización, el paso de proporcionar un artículo implica llevar a cabo el proceso del tercer aspecto o llevar a cabo el proceso del cuarto aspecto.
En un séptimo aspecto, se proporciona el uso del recubrimiento como se describe en el segundo aspecto de la divulgación o el artículo como se describe en el quinto aspecto de la divulgación. El uso se define en la reivindicación 15. En la reivindicación 15, opción (i), el uso es para la remoción de gases contaminantes. En la reivindicación 15, opción (ii), el uso es para proporcionar un recubrimiento que (a) sea resistente al deterioro estético y/o funcional y (b) actúe para mejorar la calidad de la atmósfera.
Al considerar la opción (i) de la reivindicación 15, el recubrimiento o el artículo recubierto puede, en particular, usarse para la eliminación de gases contaminantes en condiciones externas, y especialmente en condiciones en las que el recubrimiento está expuesto a la radiación UV (por ejemplo, de la luz solar).
El recubrimiento o el artículo recubierto se puede utilizar para la eliminación de gases contaminantes en condiciones externas, y especialmente en condiciones en las que el recubrimiento está expuesto a la radiación UV (por ejemplo, luz solar) a largo plazo, por ejemplo, en períodos de tiempo de 1000 horas o más, o 2000 horas o más, o 5000 horas o más, por ejemplo, 10.000 horas o más, o 20.000 horas o más, o 50.000 horas o más.
Como sabrá el experto, los gases se acumulan en el interior de los túneles de carretera y puede haber un alto porcentaje de contaminantes en el medio ambiente alrededor de cualquier edificio o estructura, incluidos los túneles, que se encuentra cerca de carreteras con alta densidad de tráfico. Los túneles y otras estructuras y edificios pueden iluminarse con bombillas fluorescentes, las cuales emiten radiación UV, y dichas estructuras y edificios estando expuestos a la luz solar.
Por lo tanto, la composición de recubrimiento de la presente divulgación podría usarse para recubrir las superficies exteriores de túneles o edificios u otras estructuras, especialmente aquellas ubicadas cerca de carreteras con alta densidad de tráfico, donde se sabe que hay un alto porcentaje de contaminantes en el medio ambiente. (por ejemplo, gases NOx de vehículos diésel).
La composición de la presente divulgación también podría utilizarse para recubrir las superficies interiores de túneles o edificios, especialmente aquellos ubicados cerca de carreteras con alta densidad de tráfico, donde se sabe que hay un alto porcentaje de contaminantes en el medio ambiente (por ejemplo, gases NOx de vehículos diésel). En la práctica, las ubicaciones interiores, como túneles y edificios, normalmente se iluminarán con bombillas que emiten un componente UV.
La composición de la presente divulgación podría usarse para recubrir las superficies exteriores de centrales eléctricas o edificios ubicados cerca de centrales eléctricas, o edificios en centros urbanos, donde se sabe que hay niveles significativos de gases NOx en el medio ambiente debido a las emisiones de la central eléctrica.
La composición de la presente divulgación podría usarse para proporcionar un recubrimiento en el interior de edificios residenciales o comerciales, donde pueden estar presentes compuestos orgánicos volátiles.
Se ha encontrado que las partículas mesoporosas de titanio específicas requeridas por la presente divulgación tienen una excelente capacidad para eliminar gases contaminantes de la atmósfera. Sorprendentemente, se ha encontrado que las partículas mesoporosas de titanio no degradan el material polimérico en el recubrimiento y, por lo tanto, tienen un impacto bajo en la integridad y apariencia de la superficie del recubrimiento. El recubrimiento no presenta una pérdida significativa de peso, pérdida de color o deterioro del brillo incluso cuando se expone a condiciones climáticas durante períodos prolongados de tiempo.
En consecuencia, en la opción (ii) de la reivindicación 15, se proporciona el uso del recubrimiento como se describe en el segundo aspecto de la divulgación, o el artículo como se describe en el quinto aspecto de la divulgación, para proporcionar un recubrimiento que (a) es resistente al deterioro estético y/o funcional y (b) actúa para mejorar la calidad de la atmósfera.
Se ha demostrado que los productos según la presente divulgación tienen una reducción de NOx comparable con la de los recubrimientos basados en un fotocatalizador comercial y considerablemente mejor que los recubrimientos basados en anatasa pigmentaria, incluso después de una exposición prolongada a la intemperie.
Además, el rendimiento óptico de las pinturas preparadas de acuerdo con la presente divulgación fue comparable con, o incluso ligeramente mejor que, el del protector UV comercial, tanto en términos de cambios de color (AE) como de retención del brillo.
Por lo tanto, la presente invención ha resuelto el problema de proporcionar un protector UV para pinturas que también proporcione una función de remediación para los contaminantes atmosféricos.
Descripción de las Figuras
Figura 1 es una micrografía de partículas mesoporosas de titanio adecuadas para su uso en la presente divulgación, obtenidas mediante microscopía electrónica de barrido (SEM por sus siglas en inglés).
Descripción detallada de la invención
Los productos, usos y métodos de la presente divulgación permiten que los contaminantes, tales como los contaminantes del aire, se descompongan fotocatalíticamente. Los contaminantes pueden, en particular, seleccionarse de óxidos de nitrógeno (NOx) y compuestos orgánicos volátiles (VOC) y combinaciones de los mismos. En una realización, los productos, usos y métodos de la presente divulgación permiten reducir los niveles de compuestos NOx (NO y/o NO2 ).
La composición de recubrimiento de la presente divulgación se puede usar para formar un recubrimiento que puede reducir la concentración de gases contaminantes en el medio ambiente. La composición de recubrimiento comprende material polimérico junto con partículas mesoporosas de titanio. Las partículas tienen una superficie convexa exterior continua y un diámetro de partícula mayor o igual a 1 pm pero menor o igual a 50 pm, determinado por difracción láser, y un área de superficie específica BET de 30 m2/g a 350 m2/g, determinado usando el método de Brunauer, Emmett y Teller como se describe en J. Am. Chem. Soc., 1938, 60, 309, y un diámetro de poro modal mayor o igual a 5 nm pero menor o igual a 50 nm, determinado usando porosimetría de intrusión de mercurio, y una distribución de tamaño de poro tal que el 85% o más del total de volumen de poro está asociado con poros con un diámetro de 10 micras o menos, según lo determinado usando porosimetría de intrusión de mercurio. La composición de recubrimiento comprende del 0,01% al 10% en volumen de dichas partículas, con respecto al volumen total de la composición de recubrimiento, y del 5% al 99,99% en volumen de material polimérico, con respecto al volumen total de la composición de recubrimiento.
En una realización, la cantidad de partículas mesoporosas de titanio en la composición de recubrimiento puede ser del 0,01 % al 8 % en volumen, como del 0,01 % al 5 % en volumen, o del 0,01 % al 3 % en volumen, o del 0,01 % al 2 % en volumen, con respecto al volumen total de la composición de recubrimiento. En otra realización, la cantidad de partículas mesoporosas de titanio en la composición de recubrimiento puede ser del 0,02 % al 5 % en volumen, como del 0,05 % al 4 % en volumen, o del 0,1 % al 3 % en volumen, o del 0,2 % al 2 % en volumen, con respecto al volumen total de la composición de recubrimiento. En otra realización más, la cantidad de partículas mesoporosas de titanio en la composición de recubrimiento puede ser de 0,5 % a 3 % en volumen, tal como de 0,5 % a 2 % en volumen o de 0,5 % a 1 % en volumen.
En una realización, la composición de recubrimiento comprende del 0,1% al 5% en volumen de dichas partículas, con respecto al volumen total de la composición de recubrimiento, y comprende del 5% al 99,9% en volumen de material polimérico, con respecto al volumen total de la composición de recubrimiento.
En una realización, la composición de recubrimiento comprende del 0,5% al 3% en volumen de dichas partículas, con respecto al volumen total de la composición de recubrimiento, y comprende del 5% al 99,5% en volumen de material polimérico, con respecto al volumen total de la composición de recubrimiento.
En una realización, las partículas mesoporosas de titanio y el material polimérico se mezclan entre sí.
En una realización de este tipo, las partículas mesoporosas de titanio se dispersan por toda la composición de recubrimiento; convenientemente, se dispersan de manera sustancialmente uniforme por toda la composición de recubrimiento.
Por lo tanto, un recubrimiento formado a partir de la composición tendrá partículas mesoporosas de titanio dispersas por todo el recubrimiento. Por tanto, puede haber una incorporación masiva de las partículas.
En otra realización, las partículas mesoporosas de titanio y el material polimérico no se mezclan entre sí.
En una realización de este tipo, las partículas mesoporosas de titanio se proporcionan de manera que cuando se forma un recubrimiento a partir de la composición de recubrimiento, las partículas mesoporosas de titanio se proporcionan en la superficie del recubrimiento. Por ejemplo, puede ser que todos los demás componentes del recubrimiento, aparte de las partículas de titanio, se apliquen como una capa a una superficie y las partículas mesoporosas de titanio puedan luego aplicarse encima de esa capa. En una realización, se espolvorea encima de esa capa. Sin embargo, se puede utilizar cualquier medio para proporcionar las partículas como una capa exterior del recubrimiento. Se pueden utilizar técnicas conocidas como la coextrusión o laminación para proporcionar una capa de partículas de titanio como capa exterior del recubrimiento.
La presente divulgación utiliza partículas mesoporosas de titanio que no son dióxido de titanio pigmentario y que no son dióxido de titanio ultrafino convencional.
Como se indicó anteriormente, el diámetro de poro modal es superior o igual a 5 nm pero inferior o igual a 50 nm, por ejemplo, superior o igual a 5 nm pero inferior o igual a 40 nm. En una realización, el diámetro de poro modal es de 6 nm a 45 nm, tal como de 7 nm a 45 nm, por ejemplo, de 10 nm a 40 nm. En una realización, el diámetro de poro modal es mayor o igual a 5 nm pero menor o igual a 30 nm.
En la invención reivindicada, el diámetro de los poros se mide usando porosimetría de intrusión de mercurio, por ejemplo, usando un porosímetro Micromeritics® MicroActive AutoPore V 9600. El experto en la materia puede determinar fácilmente el diámetro de poro modal utilizando dicho equipo.
En una realización, el diámetro del poro modal es superior o igual a 5 nm pero inferior o igual a 25 nm, por ejemplo, superior o igual a 5 nm pero inferior o igual a 23 nm, o superior o igual a 5 nm pero inferior o igual a 22nm. En una realización, el diámetro de poro modal es de 6 nm a 25 nm, tal como de 7 nm a 25 nm, por ejemplo, de 8 nm a 25 nm.
En una realización, el diámetro del poro modal es superior o igual a 5 nm pero inferior o igual a 20 nm, por ejemplo, superior o igual a 5 nm pero inferior o igual a 19 nm, o superior o igual a 5 nm pero inferior o igual a 18 nm En una realización, el diámetro de poro modal es de 6 nm a 20 nm, tal como de 7 nm a 20 nm, por ejemplo, de 8 nm a 20 nm.
Como se indicó anteriormente, las partículas mesoporosas de titanio tienen una distribución de tamaño de poro tal que el 85 % o más del volumen total de poros está asociado con poros con un diámetro de 10 micras o menos, como el 86 % o más del volumen total de poros, o 87% o más del volumen total de poros, o 88% o más del volumen total de poros, o 89% o más del volumen total de poros.
En una realización, del 85 % al 99,9 % del volumen total de poros está asociado con poros con un diámetro de 10 micras o menos, como del 86 % al 99,5 % del volumen total de poros, o del 87 % al 99 % del volumen total de poros.
En la invención reivindicada, el volumen de poros asociado con poros que tienen un diámetro de 10 micrómetros o menos, se mide usando porosimetría de intrusión de mercurio, por ejemplo, usando un porosímetro Micromeritics® MicroActive AutoPore V 9600.
El experto en la materia apreciará que dicho equipo de porosímetro se puede utilizar para proporcionar información sobre el volumen total de poros de una muestra de partículas, así como información sobre la distribución de ese volumen de poros en una gama de tamaños de poros. Por lo tanto, el experto en la materia podría determinar el porcentaje del volumen total de poros que proporcionan los poros en un rango de tamaño definido, en este caso aquellos poros que tienen un diámetro de 10 micrómetros o menos.
El uso de partículas mesoporosas de titanio en las que una gran proporción del volumen de los poros se deriva de poros que tienen un diámetro de 10 micras o menos da lugar a resultados beneficiosos, en comparación con los materiales de titanio porosos convencionales en los que se deriva significativamente menos del 85 % del volumen de los poros, de los poros que tienen un diámetro de 10 micras o menos. Las partículas mesoporosas de titanio según la presente divulgación se pueden incorporar en un recubrimiento para reducir la concentración de gases contaminantes en el medio ambiente, por ejemplo, del aire o el agua cerca del recubrimiento y, sorprendentemente, incluso después de la exposición a la intemperie (incluida la exposición a la radiación UV intensa de luz del sol), el recubrimiento no experimenta una pérdida de peso significativa, pérdida de color o deterioro del brillo.
En una realización, las partículas mesoporosas de titanio tienen una distribución de tamaño de poro tal que el 90 % o más del volumen total de poros está asociado con poros con un diámetro de 10 micras o menos, como el 91 % o más del volumen total de poros, o 92% o más del volumen total de poros, o 93% o más del volumen total de poros, o 94% o más del volumen total de poros. Puede ser que las partículas mesoporosas de titanio tengan una distribución de tamaños de poros tal que el 95% o más del volumen total de poros esté asociado con poros con un diámetro de 10 micrómetros o menos.
Puede ser que las partículas mesoporosas de titanio usadas en la presente divulgación tengan un volumen total de poros de 0,8 ml/g o menos, tal como 0,75 ml/g o menos, o 0,7 ml/g o menos. Opcionalmente, en una realización, las partículas mesoporosas de titanio utilizadas en la presente divulgación tienen un volumen total de poros de 0,65 ml/g o menos, como 0,6 ml/g o menos, o 0,55 ml/g o menos.
En una realización, el volumen total de poros es de 0,5 ml/g o menos, como 0,45 ml/g o menos, o 0,4 ml/g o menos. En una realización, el volumen total de poros es de 0,05 a 0,65 ml/g, tal como de 0,1 a 0,6 ml/g o de 0,15 a 0,55 ml/g o de 0,2 a 0,5 ml/g o de 0,2 a 0,45 ml/g.
El volumen total de poros puede medirse adecuadamente usando porosimetría de intrusión de mercurio, por ejemplo, usando un porosímetro Micromeritics® MicroActive AutoPore V 9600.
Las partículas de titanio usadas en la presente divulgación tienen un tamaño para que sean más grandes que las nanopartículas. Por lo tanto, las partículas mesoporosas de titanio utilizadas en la presente invención son partículas mesoporosas que tienen un diámetro de partícula de 1 pm o más. Como se indicó anteriormente, el diámetro de las partículas es mayor o igual a 1 pm pero menor o igual a 50 pm. Puede ser mayor o igual a 1 pm pero menor o igual a 40 pm, o mayor o igual a 1 pm pero menor o igual a 35 pm, o mayor o igual a 1 pm pero menor o igual a 30 pm.
En la invención reivindicada, el diámetro de partícula (tamaño de partícula) se determina mediante difracción láser y, por lo tanto, puede medirse utilizando una máquina de difracción láser, como las disponibles en Malvern Instruments Ltd, por ejemplo, una máquina MasterSizer®.
En una realización, el diámetro de las partículas es de 1,1 pm o más, 1,2 pm o más, 1,3 pm o más, 1,4 pm o más, 1,5 pm o más, 1,6 pm o más, 1,7 pm o más, 1,8 pm o más, o 1,9 pm o más. El diámetro de partícula puede ser de 2 pm o más.
En algunas realizaciones, las partículas mesoporosas de titanio pueden tener un diámetro de partícula de 1,5 pm a 45 pm, como de 1,5 pm a 35 pm, por ejemplo, de 1,5 pm a 20 pm o de 1,5 pm a 15 pm, como de 1,5 pm a 12 pm.
En algunas realizaciones, las partículas mesoporosas de titanio pueden tener un diámetro de partícula de 2 pm a 35 pm, tal como de 2 pm a 30 pm. En algunas realizaciones, las partículas mesoporosas de titanio pueden tener un diámetro de partícula de 2 pm a 25 pm, como de 2 pm a 20 pm, por ejemplo, de 2 pm a 15 pm o de 2 pm a 12 pm. Preferiblemente, las partículas tienen un diámetro de 20 pm o menos, como de 2 a 20 pm.
El diámetro de partícula es un valor medio geométrico ponderado para el tamaño del diámetro de partícula (apropiado para la distribución aproximadamente logarítmica normal que se encuentra a menudo con tales partículas).
Como saben los expertos en la técnica, el tamaño de los cristales es distinto del tamaño de las partículas. El tamaño del cristal se relaciona con el tamaño de las unidades de cristal fundamentales que tienen planos reticulares internamente consistentes, que forman el material particulado. El tamaño de partícula se ve afectado por factores como el tamaño del cristal y la fusión incompleta de los cristales, así como por las técnicas de molienda utilizadas durante la producción, como la molienda en seco, húmeda o incorporativa, y los tratamientos posteriores, incluidos los tratamientos deliberados que provocan la agregación de cristales.
El tamaño de los cristales y el tamaño de las partículas del dióxido de titanio pueden determinarse mediante métodos bien conocidos por los expertos en la técnica. Por ejemplo, el tamaño del cristal puede determinarse mediante microscopía electrónica de transmisión en una muestra con análisis de imagen de la fotografía resultante. Los resultados del tamaño del cristal pueden validarse además con referencia a la información de espaciado de la red, que está ampliamente disponible en la literatura. Como se indicó anteriormente, en la invención reivindicada, el método utilizado para determinar el tamaño de partícula del dióxido de titanio es la difracción láser.
Por lo tanto, el tamaño de partícula del dióxido de titanio puede ser, en general, mayor o aproximadamente igual al tamaño del cristal. Para las partículas utilizadas en la presente divulgación, el diámetro de la partícula es mayor que el tamaño del cristal, por ejemplo, al menos 2x, o al menos 3x, o al menos 5x mayor que el tamaño del cristal. A este respecto, las partículas usadas en la divulgación pueden tener un tamaño de partícula que sea al menos un orden de magnitud mayor que el tamaño del cristal, es decir, al menos 103 veces mayor que el tamaño del cristal. En una realización, las partículas utilizadas en la divulgación tienen un tamaño de partícula que es al menos 1003 veces mayor que el tamaño del cristal, o al menos 1000x mayor que el tamaño del cristal.
En una realización, el tamaño del cristal es inferior o igual a 5 nm y el tamaño de partícula es mayor o igual a 1 micrómetro y hasta 50 micrómetros inclusive, por ejemplo, mayor o igual a 2 micrómetros y hasta 50 micrómetros inclusive.
Como se indicó anteriormente, las partículas tienen un área superficial específica BET de 30 m2/g a 350 m2/g. En una realización, las partículas tienen un área de superficie específica BET de 50 m2/g o más, como de 50 a 320 m2/g o de 50 m2/g a 250 m2/g. Preferiblemente, las partículas tienen un área de superficie específica BET de 70 m2/g o más, como de 70 a 320 m2/g o de 70 m2/g a 250 m2/g.
En la invención reivindicada, el área superficial específica se determina usando el método de Brunauer, Emmett y Teller (método BET) como se describe en J. Am. química Soc., 1938, 60, 309.
En una realización, las partículas mesoporosas de titanio pueden tener un área de superficie específica mayor de 75 m2/g. En una realización de este tipo, las partículas tienen un área superficial específica BET de 75 m2/g a 350 m2/g, tal como de 75 m2/g a 320 m2/g, o de 75 m2/g a 250 m2/g o de 75 m2/g a 240 m2/g.
En una realización, las partículas mesoporosas de titanio pueden tener un área superficial específica mayor o igual a 80 m2/g. En una realización de este tipo, las partículas tienen un área superficial específica BET de 80 m2/g a 350 m2/g, tal como de 80 m2/g a 320 m2/g, o de 80 m2/g a 250 m2/g o de 80 m2/g a 240 m2/g.
Las partículas mesoporosas de titanio pueden, en algunas realizaciones, tener un área de superficie específica mayor a 125 m2/g, por ejemplo, de 150 m2/g o mayor, o de 175 m2/g o mayor. En una realización, tienen un área de superficie específica de 200 m2/g o mayor, tal como 210 m2/g o mayor, o 220 m2/g o mayor, o 225 m2/g o mayor.
En una realización, tienen un área de superficie específica de 230 m2/g o mayor, tal como 235 m2/g o mayor, o 240 m2/g o mayor o incluso 250 m2/g o mayor.
El área superficial específica para las partículas mesoporosas de titanio puede, en una realización, ser de hasta 330 m2/g o hasta 320 m2/g o hasta 300 m2/g o hasta 250 m2/g o hasta 240 m2/g.
Las partículas tienen una superficie continua exterior curvada (convexa). Pueden ser, por ejemplo, esféricos o toroidales. Puede ser que sean elipsoides, por ejemplo, un esferoide prolato (alargado) o un esferoide achatado (aplanado). En una realización son esféricos. Pueden ser, por ejemplo, perlas mesoporosas.
El documento WO 2015/040426 analiza el control de la morfología de las partículas de titanio, tanto en términos de la forma general de las partículas (p. ej., esféricas o toroidales, superficie exterior lisa o superficie exterior rugosa, densa o hueca) como en términos del tamaño de los poros (que a su vez repercutirá en el área de superficie específica). En particular, describe la producción de partículas mesoporosas de titanio y detalla las condiciones que se pueden usar para producir partículas que tengan una superficie continua exterior curvada (convexa), que puede, por ejemplo, ser esférica o toroidal.
Por ejemplo, el proceso para la producción de partículas de titanio puede comprender proporcionar una solución de titanio y luego secar por aspersión la solución para proporcionar partículas de titanio secas, donde (i) la solución de titanio se produce a partir de una suspensión que contiene TiO2 y el pH de la suspensión se controla para que esté a 3 unidades de pH o más del punto isoeléctrico del titanio, por ejemplo, mediante la adición de un agente peptizante, para reducir el grado de floculación de la solución de titanio, o (ii) la solución de titanio es producida a partir de una suspensión que contiene TiO2 y el punto isoeléctrico se ajusta a 3 unidades de pH o más del pH de la suspensión, por ejemplo, mediante la adición de dispersante, para reducir el grado de floculación de la solución de titanio.
Sin embargo, la presente divulgación no se limita a la producción de partículas de titanio mediante dicho proceso.
El experto en la materia apreciaría que es posible determinar si las partículas tienen una superficie continua exterior curvada (convexa) usando microscopía electrónica de barrido (SEM) para obtener imágenes de las partículas.
El siguiente protocolo no limitativo se puede utilizar para obtener imágenes de partículas intactas utilizando microscopía electrónica de barrido, lo que permite a la persona experta determinar visualmente si las partículas tienen una superficie exterior continua curvada (convexa):-
La cinta adhesiva de doble cara se aplica a un trozo de microscopio, de modo que uno de los lados adhesivos de la cinta esté hacia arriba, para proporcionar una superficie adhesiva en el trozo. A continuación, se espolvorea una muestra de las partículas sobre la superficie adhesiva del trozo. Por ejemplo, la muestra se puede proporcionar en una espátula y luego se espolvorea ligeramente sobre la superficie adhesiva del trozo inclinando o golpeando la espátula para dar un depósito (apenas perceptible) de partículas. El trozo espolvoreado con la muestra se recubre luego con material conductor (por ejemplo, oro) de acuerdo con la práctica habitual; por ejemplo, se puede usar el recubrimiento por pulverización catódica para aplicar un recubrimiento ultrafino de metal conductor eléctrico (como oro, oro/paladio, platino, plata, cromo o iridio) sobre las partículas tal como se proporciona en el trozo. Las películas atomizadas para SEM suelen tener un rango de espesor de 2 a 20 nm. El trozo así preparado se introduce luego en un microscopio electrónico de barrido y se obtiene una imagen de las partículas.
La imagen SEM se evalúa visualmente para determinar si las partículas tienen una superficie continua exterior curvada (convexa), por ejemplo, se puede ver si las partículas son esféricas, toroidales o elipsoidales.
La Figura 1 es una micrografía de partículas mesoporosas de titanio adecuadas para su uso en la presente divulgación, obtenidas mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). Puede verse que las partículas tienen una superficie continua exterior curvada (convexa), siendo las partículas esféricas. Las partículas se pueden considerar como perlas mesoporosas.
Las partículas mesoporosas de titanio pueden tratarse opcionalmente, ya sea mediante el tratamiento del material de titanio antes de que se forme en partículas o después de que se hayan formado las partículas, siempre que las partículas tratadas tengan una superficie continua exterior convexa y un diámetro de partícula mayor o igual a 1 mm pero inferior o igual a 50 mm, según se determina por difracción láser, un área de superficie específica BET de 30 m2/g a 350 m2/g, según se determina usando el método de Brunauer, Emmett y Teller como se describe en J. Am. química Soc., 1938, 60, 309, y un diámetro de poro modal mayor o igual a 5 nm pero menor o igual a 50 nm, determinado usando porosimetría de intrusión de mercurio, y una distribución de tamaño de poro tal que el 85% o más del total de volumen de poro está asociado con poros con un diámetro de 10 micras o menos, según lo determinado usando porosimetría de intrusión de mercurio.
Por ejemplo, el recubrimiento, el dopaje y la calcinación se contemplan como posibles tratamientos. Se pueden usar uno o más tratamientos.
En general, las partículas (p. ej., preparadas como se describe en el documento WO2015/040426) pueden tratarse antes de incorporarlas a la composición de recubrimiento. Este tratamiento se puede aplicar mediante cualquiera de los métodos conocidos de aplicación química de un recubrimiento a la superficie de un pigmento con el fin de mejorar la durabilidad.
En una realización, las partículas pueden estar provistas de un recubrimiento permeable a los gases. Esto puede servir para proporcionar un espacio físico entre las partículas de TiO2 y el polímero mientras permite que las moléculas de gas entren en la estructura porosa de las partículas. Esto puede ser particularmente beneficioso para ayudar a que el recubrimiento (a) sea resistente al deterioro estético y/o funcional y (b) actúe para mejorar la calidad de la atmósfera.
Por consiguiente, en una realización, las partículas mesoporosas de titanio se pueden recubrir con partículas ultrafinas de un material aislante (como sílice) antes de incorporarlas a la composición de recubrimiento (por ejemplo, pintura o recubrimiento polimérico).
Las partículas aislantes pueden simplemente mezclarse con las partículas mesoporosas de titanio para proporcionar el recubrimiento sobre las partículas mesoporosas de titanio, o pueden ser heterofloculadas.
En una realización, las partículas pueden encapsularse parcial o totalmente mediante un recubrimiento, como un recubrimiento de óxido inorgánico, por ejemplo, sílice. Puede ser que el 80 % en peso o más, tal como el 90 % en peso o más, o el 95 % en peso o más, o el 99 % en peso o más, de la superficie exterior de cada partícula esté cubierta con un recubrimiento como sílice. El recubrimiento puede ser sílice para reducir aún más cualquier tendencia fotocatalítica residual de las partículas mesoporosas de titanio.
El recubrimiento de las partículas con sílice u otros recubrimientos puede lograrse mediante técnicas conocidas. Por ejemplo, una solución de nanosílice estable se puede mezclar con la solución de TiO2 a partir de la cual se van a formar las partículas de titanio y esta mezcla se puede secar por atomización. Esto daría como resultado una partícula de titanio encapsulada en sílice, debido a que las nanopartículas de sílice más pequeñas migran hacia el borde exterior de la gota en el proceso de secado por atomización. Esto proporcionaría partículas de titanio completamente encapsuladas en sílice. Alternativamente, las partículas de titanio podrían formarse y luego redispersarse en un medio acuoso; Luego se podría agregar una solución de nanosílice para proporcionar un recubrimiento de sílice sobre las partículas. A continuación, las partículas recubiertas se pueden secar opcionalmente.
En una realización, las partículas de titanio están dopadas. Esto puede ser con metales, como Fe, Cr, Mn, Ce, Ni, Cu, Sn, Al, Pb, Ag, Zr, Zn, Co, Mo y W, y/o no metales como B, C, N, P, As, S, Se, Te, F, CI, Br e I. Estas listas de dopantes son ejemplares en lugar de limitantes; también se pueden considerar otros dopantes tales como Pd, Ru, Os, La, Er, V y similares.
El dopaje con dichos elementos puede provocar un aumento de las propiedades catalíticas y/o una disminución de las propiedades catalíticas. Por lo tanto, es posible mejorar la protección UV, debido a un cambio en la banda prohibida para reducir la fotocatálisis. El dopaje puede lograrse mediante técnicas conocidas. Por ejemplo, se puede usar una coprecipitación para dopar metales de transición en la red de dióxido de titanio, por lo que se agrega un dopante al licor de sulfato de titanio; esto luego se precipita dando como resultado titanio dopada.
En una realización, el titanio puede someterse a calcinación. Esto puede actuar para fusionar cristalitos adyacentes mientras mantiene la forma de cristal de anatasa. Las partículas resultantes, aunque fusionadas, retienen dimensiones en el rango ultrafino.
La composición de recubrimiento de la presente divulgación puede adoptar una variedad de formas. En una realización, la composición de recubrimiento es una pintura. En otra realización, la composición de recubrimiento es un material de recubrimiento polimérico. En otra realización, la composición de recubrimiento es un filtro solar.
El experto en la materia apreciará que las partículas pueden proporcionarse dentro de la composición de recubrimiento mediante incorporación a granel, pero que esto no es esencial. Así, puede darse el caso, por ejemplo, de que las partículas se apliquen como una capa. En una realización, se utiliza una técnica como la coextrusión o laminación para aplicar una capa de partículas a la composición de recubrimiento. Esto puede ser útil, en particular, para realizaciones en las que la composición de recubrimiento es un material de recubrimiento polimérico y se puede utilizar una técnica como la coextrusión o laminación para aplicar una capa de partículas al polímero a granel para evitar el coste de la incorporación a granel en el polímero.
En una realización, la composición de recubrimiento está en forma fluida, por ejemplo líquida, tal como una pintura. En otra realización, la composición de recubrimiento está en forma de polvo o en forma de una capa sólida flexible que se puede aplicar a una superficie.
En una realización, el material polimérico es o comprende una resina sintética o natural. Las resinas plásticas adecuadas incluyen resinas de uso general tales como resinas de poliolefina, resinas de cloruro de polivinilo, resinas ABS, resinas de poliestireno y resinas metacrílicas; y resinas plásticas de diseñadas tales como resinas de policarbonato, resinas de tereftalato de polietileno y resinas de poliamida. Puede ser o comprender un aglutinante de resina para pintura, como resina acrílica, resina de poliuretano, resina de poliéster, resina de melamina o resina epoxi. En un ejemplo, es o comprende una resina de poliéster tal como una resina alquídica.
En una realización, por lo tanto, el material polimérico es o comprende un aglutinante, que puede ser, por ejemplo, un aglutinante polimérico orgánico, tal como un aglutinante de polímero acrílico o un aglutinante de copolímero acrílico. Los aglutinantes pueden incluir, sin limitación, resinas sintéticas o naturales tales como alquídicas, acrílicas, vinil-acrílicas, acetato de vinilo/etileno (VAE), poliuretanos, poliésteres, resinas de melamina, resinas epoxi o aceites.
En una realización, la composición de recubrimiento comprende además un vehículo o disolvente acuoso, como agua, y/o un vehículo o disolvente no acuoso, como un vehículo o disolvente orgánico. El vehículo o disolvente puede ser, por ejemplo, un disolvente alifático, un disolvente aromático, un alcohol o una cetona.
La composición de recubrimiento puede comprender además uno o más aditivos. Los aditivos que se pueden usar en la composición de recubrimiento pueden incluir, entre otros, aditivos para modificar la tensión superficial, mejorar las propiedades de flujo, mejorar la apariencia del acabado, aumentar el borde húmedo, mejorar la estabilidad del pigmento, impartir propiedades anticongelantes, controlar la formación de espuma, controlar la formación de piel, espesantes, estabilizadores, emulsionantes, texturizantes, promotores de adhesión, estabilizadores UV, suavizantes (agentes deslustradores) y similares.
La composición de recubrimiento de la presente divulgación se puede aplicar a una superficie por cualquier medio conocido, por ejemplo, mediante atomización (p. ej., aire o atomización rotatoria), inmersión, rodillo, cepillado o similares. En una realización, la composición de recubrimiento se atomiza sobre una superficie para formar una capa.
Las partículas mesoporosas de titanio utilizadas en la presente divulgación se pueden fabricar de acuerdo con el proceso descrito en el documento WO2015/040426.
Como se indicó anteriormente, el titanio puede estar opcionalmente dopada. Por lo tanto, puede utilizarse un proceso como el descrito en el documento WO2015/040426, pero que incluye una etapa de dopaje.
El proceso para preparar partículas mesoporosas de titanio puede implicar en primer lugar la provisión de una solución de titanio. Una solución de titanio es una suspensión coloidal de partículas de TiO2. La solución de titanio se puede obtener preparando una pulpa mediante un proceso de sulfato (por ejemplo, con una precipitación Mecklenburg o Blumenfeld). A continuación, dicha pulpa se neutraliza (p. ej., con amoníaco acuoso). El material se lava libre de sulfatos.
A continuación, la suspensión se peptiza (p. ej., utilizando ácido clorhídrico). El punto isoeléctrico del titanio se reduce (por ejemplo, con la adición de ácido cítrico).
A continuación, la suspensión puede neutralizarse (p. ej., con monoisopropanolamina).
Una vez que se ha proporcionado una solución defloculada adecuada, la solución se somete a un proceso de secado. La temperatura utilizada durante la etapa de secado se puede controlar para controlar la morfología de las partículas de titanio secas resultantes. Preferiblemente, la temperatura se controla para controlar la forma de partícula de las partículas de titanio secas resultantes. Una temperatura de secado más alta da como resultado partículas toroidales (en forma de rosquilla) y una temperatura de secado más baja da como resultado partículas con forma más esférica.
Antes de la incorporación a la composición de recubrimiento, se puede eliminar cualquier ácido residual de las partículas. Por ejemplo, se pueden calcinar o se pueden irradiar con rayos Uv para eliminar el ácido residual (p. ej., ácido cítrico) del proceso de producción.
En una realización, este tratamiento implica uno de dos procesos: (a) calcinación a una temperatura de 400 a 600 °C, por ejemplo, durante seis a diez horas o (b) irradiación de las partículas con rayos UV a una intensidad de 5 a 15 W/m2, por ejemplo, durante 60 a 90 horas.
Como se indicó anteriormente, se prevén tratamientos de las partículas. Por lo tanto, las partículas pueden calcinarse y/o recubrirse opcionalmente con cualquier producto químico o partícula adecuado por cualquier medio conocido en la técnica.
La presente invención se ilustrará adicionalmente mediante los siguientes ejemplos no limitantes.
Ejemplos
Ejemplo 1 - Producción de partículas mesoporosas de titanio
Las partículas mesoporosas de titanio se obtuvieron de acuerdo con el proceso descrito en el documento WO2015/040426.
En este sentido, la pulpa de un proceso de sulfato fue neutralizada y lavada libre de sulfato. Se añadió HCl para peptizar la pulpa y se añadió ácido cítrico para desplazar el punto isoeléctrico. Luego se añadió monoisopropanolamina para elevar el pH a aproximadamente 7, después de lo cual se observó que se había generado una solución clara. La solución neutral transparente se secó por atomización en condiciones controladas. Específicamente, la solución concentrada se alimentó luego a un secador por atomización con un 17% en peso de sólidos a 110 °C usando un secador por atomización de laboratorio Lab Plant Super 7, para producir partículas mesoporosas de titanio.
Las partículas mesoporosas de titanio se trataron para eliminar el ácido cítrico. El tratamiento involucró uno de dos procesos:
(a) calcinación a una temperatura de 500 °C durante ocho horas o (b) irradiación de las partículas con rayos UV durante 72 horas a una intensidad de 10 W/m2.
Las partículas de titanio eran perlas esféricas mesoporosas. Tenían las características establecidas en la Tabla 1. Estas características se midieron de la siguiente manera:
Tamaño de partícula
Se dispersó aproximadamente 1 g de muestra en 30 ml de solución de silicato de sodio al 0,5 %. La dispersión se llevó a cabo solo agitando. (No se usó molienda ni dispersión a alta velocidad). A continuación, se dejaron caer varias gotas de muestra dispersa en el portamuestras de un analizador de tamaño de partículas por difracción láser Malvern MasterSizer hasta que se registró el nivel correcto de atenuación óptica de acuerdo con las instrucciones del instrumento. Se seleccionó el protocolo de cálculo instalado por correct Malvern, según la forma cristalina del titanio: rutilo "3_YYX" o anatasa "3_a NA318" y se tomaron medidas.
Características de los poros
Todas las características de los poros (Tamaño de poro modal, Volumen de poro asociado y % de Volumen de poro asociado con diámetros de poro de 10 micras o menos) fueron medidas por m Ca Services de Cambridge, Reino Unido, usando un porosímetro Micromeritics® MicroActive AutoPore V 9600 para medir las características de los poros usando porosimetría de intrusión de mercurio, según su procedimiento SC11.
Área de superficie BET
Se pesaron con precisión 0,3-0,4 g de muestra y se desgasificaron a 300 °C durante 30 minutos usando un sistema de desgasificación Micromeritics® Flowprep 060. A continuación, se midió el área superficial BET multipunto usando un analizador de área superficial Micromeritics® Gemini VII 2390a.
Además, se proporcionaron productos comercialmente disponibles:
• Pigmento anatasa comercial: Pigmento Tioxide® A-HR (disponible en Huntsman P&A UK Ltd)
• Fotocatalizador de titanio ultrafino comercial: PC6A (disponible en Huntsman P&A UK Ltd)
• Fotoprotector comercial de rutilo ultrafino recubierto de alúmina y ácido esteárico: Pigmento UVTitan® M160 (disponible en Merck)
Tabla 1 Partículas de titanio como se proporcionan en el Ejemplo 1 para usarse en pruebas en ejemplos ri r
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Estos productos difieren mucho en cuanto a la distribución del tamaño de los poros. Los productos mesoporosos de la invención tienen dos picos agudos, correspondientes a vacíos intraperla y vacíos entre perla, respectivamente. El valor citado para el tamaño de poro modal y el volumen de poro asociado es para el vacío intraperla. Los tipos de partículas no mesoporosas de los productos anteriores tienen una estructura menos ordenada y por lo tanto tienen uno o más picos anchos. El valor citado para el tamaño de poro modal y el volumen de poro asociado es para el pico principal de cada muestra.
Las partículas calcinadas e irradiadas con UV de acuerdo con la invención eran perlas esféricas, como podía verse por microscopía electrónica de barrido (SEM).
Ejemplo 2 - Producción de pinturas que contienen partículas mesoporosas de titanio
Se preparó una base de pintura de acuerdo con el Apéndice 1 y luego se usó con partículas como se indica en la Tabla 1 anterior.
Para la pintura 'Blanca' (Muestra 1) no se añadió pigmento.
Para la Muestra 2, no se añadió pigmento para formar la base de pintura, sino que se proporcionó titanio anatasa pigmentario convencional (pigmento Tioxide® A-HR de Huntsman P&A UK Ltd) como una capa encima de la base de pintura, de la manera descrita abajo.
Para la Muestra 3, no se añadió pigmento para formar la base de pintura, sino que se proporcionó titanio anatasa ultrafino convencional (PC6A de Huntsman P&A Uk Ltd) como una capa encima de la base de pintura, de la manera que se describe a continuación.
Para la Muestra 4, se añadió como pigmento el titanio mesoporoso irradiado con UV como se obtuvo en el Ejemplo 1, opción (b).
Para la Muestra 5, no se añadió pigmento para formar la base de pintura, sino que se proporcionó titanio mesoporoso irradiado con UV como se obtuvo en el Ejemplo 1, opción (b) como una capa encima de la base de pintura, de la manera que se describe a continuación.
Para la Muestra 6, no se añadió pigmento para formar la base de pintura, sino que se proporcionó titanio mesoporoso calcinado como se obtuvo en el Ejemplo 1, opción (a) como una capa encima de la base de pintura, de la manera que se describe a continuación. Las pinturas se aplicaron a placas de metal.
Para las Muestras 1 y 4, las pinturas preparadas proporcionaron el recubrimiento.
Para las Muestras 2, 3, 5 y 6, las pinturas preparadas proporcionaron una primera capa y luego se espolvoreó el titanio como una segunda capa sobre la superficie de esa primera capa mientras la primera capa aún estaba húmeda. El recubrimiento fue la combinación de la primera capa y la segunda capa.
Ejemplo 3 - Capacidad para eliminar gas NO
Las placas de metal recubiertas preparadas en el Ejemplo 2 se pesaron antes de la intemperie en una cabina de intemperie con arco de xenón durante 1000 horas.
A las 1000 horas, se midió la pérdida de peso y los paneles también se probaron para evaluar su capacidad para eliminar gas NO de una corriente de gas NO de 1000 ppb, de acuerdo con IS022197-1 a un caudal de 1,5 litros/minuto.
Los resultados se muestran en la Tabla 2 a continuación.
Tabla 2
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Las muestras según la invención (muestras 4, 5 y 6) dieron como resultado una pérdida de peso de pintura significativamente menor que las muestras que usaban titanio convencional (no mesoporoso) (muestras 2 y 3) después de la misma exposición. Las pérdidas de peso de estas muestras fueron similares a las de la muestra blanco (muestra 1: solo resina).
Así se puede observar que, sorprendentemente, los productos que comprenden titanio mesoporoso según la invención (Muestras 4, 5 y 6), que es una anatasa de alta área superficial, son significativamente menos nocivos que los que comprenden anatasa pigmentaria en términos de fotodegradación de la resina polimérica de la pintura.
El experto en la materia apreciará que la anatasa generalmente proporciona una fotocatálisis más problemática que el rutilo. Además, la tendencia a la degradación de la película (independientemente de la forma del cristal) se vuelve más marcada al aumentar el área superficial.
Además, se observará que las muestras ensayadas según la invención (muestras 4, 5 y 6) muestran una eliminación de gas NO significativa de la corriente de gas de 1000 ppb. Esta capacidad para eliminar el gas contaminante es significativamente mejor que la muestra con anatasa pigmentaria (muestra 2), así como la muestra blanco (solo resina).
Aunque el efecto sobre el gas contaminante no es tan pronunciado como el de la muestra que usa anatasa ultrafina convencional (muestra 3), el experto apreciará que la eliminación medida de gas NO de la corriente de gas todavía se encuentra en un nivel muy significativo. Así, el efecto es ciertamente suficiente para ser industrialmente aplicable y comercialmente útil.
La capacidad de eliminar el gas contaminante a niveles significativos y útiles sin deteriorar la resina polimérica y, por lo tanto, sin afectar negativamente a la vida útil del recubrimiento de pintura, es sorprendente y técnicamente muy beneficiosa. Este es especialmente el caso de las aplicaciones en las que el recubrimiento se usaría al aire libre y, por lo tanto, estaría expuesto a las condiciones climáticas debido a la luz UV del sol. También sería beneficioso para aplicaciones en las que el recubrimiento esté expuesto a otras fuentes de luz UV, como las bombillas fluorescentes.
Por lo tanto, es evidente que los productos reivindicados tienen el beneficio de esta combinación inesperada de características en términos de proporcionar un recubrimiento que (a) es resistente al deterioro estético y/o funcional y (b) actúa para mejorar la calidad de la atmósfera al eliminando contaminantes.
Ejemplo 4 - Pinturas Coloreadas - Condiciones climáticas y Reducción de NOx
Una selección de los materiales de titanio informados en la Tabla 1 se probaron individualmente en pinturas rojas y azules teñidas con pigmentos orgánicos. Los pigmentos orgánicos generalmente se degradan con la exposición a la radiación UV, y las características de desvanecimiento de las pinturas que contienen tales pigmentos proporcionan una medida conveniente de protección UV.
En este sentido, se formuló una serie de pinturas acrílicas de melamina formaldehído de acuerdo con el Apéndice 2, cada una de las cuales contiene TiO2 junto con un pigmento coloreado: pigmento rojo DPP (PR254) o pigmento azul ftalocianina (PB15:1). Las formulaciones eran tales que la fracción de volumen seco de TiO2 era 0,01 en cada película de pintura coloreada y la fracción de volumen seco de pigmento coloreado era 0,01 en cada película de pintura coloreada.
Se utilizaron cuatro materiales de TiO2 de los establecidos en la Tabla 1 anterior con cada color de pigmento:
• Titanio mesoporoso calcinado como se obtiene en el Ejemplo 1, opción (a) (denominado "Meso")
• Pigmento UVTitan® M160 disponible de Merck
• PC6A disponible de Huntsman P&A UK Ltd
• Pigmento Tioxide® A-HR disponible de Huntsman P&A UK Ltd
Cada uno de los cuatro materiales se utilizó para preparar una muestra de pintura azul y una muestra de pintura roja; estos se crearon dispersando el material de TiO2 en la pintura coloreada. Se creó una quinta muestra para cada una de las pinturas roja y azul formando la película de pintura y luego rociando las perlas mesoporosas sobre la película de pintura húmeda recién aplicada. Así se formularon un total de diez pinturas.
Una variante adicional (etiquetada como 'Resina blanco') no contenía TiO2 ni pigmento coloreado.
Se probaron las propiedades ópticas y el rendimiento de reducción de NOx de los paneles de pintura y luego se sometieron a la intemperie en un Atlas Weatherometer durante 500 horas antes de volver a probarlos. Luego se meteorizaron hasta un total de 1000 horas en el Atlas Weatherometer antes de volver a probarlos.
La Tabla 3 a continuación enumera las variantes y brinda información sobre la reducción de NOx para las pinturas no desgastadas y desgastadas bajo las condiciones de prueba prescritas en IS022197 parte 1. Los valores medios de los resultados de reducción de cada par de muestras preparadas con cada material de TiO2 también se muestran en la Tabla 3.
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Tabla 3
Puede verse que las pinturas frescas (todas las variantes) tuvieron poco efecto de reducción de NOx. Sin embargo, después de 500 horas de exposición a la intemperie, la reducción de NOx con las partículas según la presente descripción (muestras "Meso") fue comparable con la del fotocatalizador comercial y considerablemente mejor que la anatasa pigmentaria. Esta tendencia continuó después de 1000 horas de meteorización. Como era de esperar, el TiO2 de protección UV comercial (UV Titan, A-HR y PC6A) tuvo un bajo efecto de reducción de NOx (comparable a Resina Blanco).
El rendimiento óptico de las pinturas (color y brillo) también se vio afectado por la meteorización. Puede verse en la Tabla 4 a continuación que los cambios de color (AE) y la retención de brillo de los sistemas que involucran partículas mesoporosas según la invención fueron comparables (o en algunos casos ligeramente mejores que) los del protector UV comercial. Los valores medios para el cambio de color y los resultados de retención de brillo de cada par de muestras preparadas con cada material de TiO2 también se muestran en la Tabla 4.
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Tabla 4
Por lo tanto, la presente invención ha resuelto el problema de proporcionar un protector UV para pinturas que también proporcione una función de remediación para los contaminantes atmosféricos.
Ejemplo comparativo 5
Las partículas mesoporosas de titanio se obtuvieron de acuerdo con el proceso descrito en el documento WO2015/040426.
En este sentido, la pulpa de un proceso de sulfato fue neutralizada y lavada libre de sulfato. Se añadió HCl para peptizar la pulpa y se añadió ácido cítrico para desplazar el punto isoeléctrico. Luego se añadió monoisopropanolamina para elevar el pH a aproximadamente 7, después de lo cual se observó que se había generado una solución clara. La solución neutral transparente se secó por atomización en condiciones controladas. Específicamente, la solución concentrada se alimentó luego a un secador por atomización con un 17% en peso de sólidos a 110 °C usando un secador por atomización de laboratorio Lab Plant Super 7, para producir partículas mesoporosas de titanio sin calcinar.
Una porción de las partículas mesoporosas de titanio se calcinó a 500C durante 8 horas para eliminar el ácido cítrico dando como resultado perlas mesoporosas calcinadas.
Las perlas calcinadas y sin calcinar se dispersaron por separado en agua a pH 7. En cada caso, se añadieron a la dispersión nanoesferas de sílice (Ludox®-CL, disponible de Grace) equivalentes al 0,1% en peso de TiO2.
A continuación, las partículas de titanio recubiertas de sílice resultantes se secaron por atomización en cada caso y se incorporaron a pinturas coloreadas, donde cada una mostró una mejor pérdida de color (en comparación con el material sin recubrir) y una reducción equivalente de NOx.
Apéndice 1 - Preparación de pintura para Ejemplo 2
Se colocaron 3000 g de solución Synocryl® 826S al 60 % en un recipiente con 1 litro de Cymel UB-26-BX al 63 % (disponible de Allnex) se agitó a fondo y luego se hizo girar durante 2 horas para producir una base de molienda. Synocryl® 826S es una resina acrílica hidroxi funcional, utilizada en la formulación de sistemas de cocción a baja temperatura. Está disponible en Cray Valley como una solución al 60%.
En el caso del material "Mesoporoso Dispersado", se agregaron alrededor de 0,5 g de TiO2 en alrededor de 20 mililitros de la base de molienda preparada y se dispersó en una mezcladora Speedmixer durante 30 segundos a 2500 rpm (Speedmixer fabricada por Hauschild).
En los casos de Anatasa Pigmentaria, Anatasa Ultrafina, Perlas Mesoporosas Irradiadas Espolvoreadas y Perlas Mesoporosas Calcinadas Espolvoreadas, se espolvorearon alrededor de 0,002 mg sobre películas de pintura húmeda de aproximadamente 10 cm x 5 cm.
Apéndice 2 - Preparación de pintura para Ejemplo 4
Solución de molienda - 20% Synocryl 826S
Se preparó una solución de molienda al 20 % triturando Synocryl® 826S al 60 % (200 g) con xileno: Butanol 1:1 (400 g) y 4,3 g de DisperByk 161 (aditivo humectante y dispersante de BYK) hasta que estén bien mezclados.
Tintes Orgánicos
Se prepararon soluciones de tinte para las pinturas roja y azul de la siguiente manera: 350 g de Synocryl® 826S, 60 %, 20 g de xileno, 40 g de Disperbyk 163, 40 g de pigmento orgánico (PB15:1 Heliogen Blue K6911FP O PR254Hosterperm Red D3G70) se agitaron en un diablo rojo durante 1 h con 2 kg de ballotini de acero de 6 mm.
Las pinturas se prepararon mediante el siguiente método (usando cantidades en gramos como se indica en la Tabla 5). La resina CYMEL® 651 es un reticulante de melamina parcialmente n-butilada que se suministra con un 60 % de sólidos en una mezcla de n-butanol y xileno de Allnex.
Los números de los componentes aparecen en la primera columna de la Tabla 5 a continuación.
Composición de pintura
Los componentes de TiO2 de la composición de la pintura estaban en forma de los sólidos apropiados. Todos los demás componentes eran soluciones o suspensión. Las cantidades añadidas en gramos de cada componente (citadas como peso de sólido, solución o suspensión) se dan en la Tabla 5 a continuación.
Se añadieron TiO2 , Organic Tint y 20% de componentes Synocryl® 826S (cantidades en gramos según la Tabla 5) a un frasco de vidrio y se revolvió durante 16 horas con 170 g de perlas de vidrio de 8 mm. Se añadió una cantidad de Synocryl® 826S al 60 % y la pintura se agitó inmediatamente para evitar el choque de pigmentos, seguido de agitación durante 30 minutos. Se añadió una porción adicional de Synocryl® 826S al 60% y una cantidad de solución de Cymel 651 al 60%, antes de revolver durante al menos una hora. Luego se tamizó la pintura, lista para usar.
En los casos en los que se espolvorearon perlas mesoporosas sobre la pintura, se utilizaron 0,0018 g de partículas en un panel de 10 cm x 5 cm.
Aunque anteriormente se han descrito en detalle la fabricación y el uso de varias realizaciones de la presente invención, debe apreciarse que la presente invención proporciona muchos conceptos inventivos aplicables que pueden incorporarse en una amplia variedad de contextos específicos. Las realizaciones específicas discutidas en este documento son meramente ilustrativas de formas específicas de hacer y usar la invención, y no delimitan el alcance de la invención.
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Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Una composición de recubrimiento adecuada para usarse en la formación de un recubrimiento que puede reducir la concentración de gases contaminantes en el entorno,
la composición de recubrimiento comprende material polimérico junto con partículas mesoporosas de titanio, donde las partículas tienen:
• una superficie convexa exterior continua, y
• un diámetro de partícula mayor o igual a 1 pm pero menor o igual a 50 pm, determinado por difracción láser, y • un área de superficie específica BET de 30 m2/g a 350 m2/g, según lo determinado usando el método de Brunauer, Emmett y Teller como se describe en J. Am. química Soc., 1938, 60, 309 y
• un diámetro de poro modal mayor o igual a 5 nm pero menor o igual a 50 nm, determinado mediante porosimetría de intrusión de mercurio, y
• una distribución del tamaño de los poros tal que el 85 % o más del volumen total de los poros está asociado con poros con un diámetro de 10 micrones o menos, según lo determinado usando porosimetría de intrusión de mercurio,
y donde la composición de recubrimiento comprende:
• del 0,01% al 10% en volumen de dichas partículas, con respecto al volumen total de la composición de recubrimiento y
• del 5% al 99,99% en volumen de material polimérico, con respecto al volumen total de la composición de recubrimiento.
2. Una composición de recubrimiento según la reivindicación 1, donde las partículas mesoporosas de titanio comprenden de 0,01% a 5% en peso de partículas de sílice.
3. La composición de recubrimiento de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, donde:
a) la composición de recubrimiento comprende del 0,1% al 5% en volumen de dichas partículas, con respecto al volumen total de la composición de recubrimiento y comprende del 5% al 99,9% en volumen de material polimérico, con respecto al volumen total de la composición de recubrimiento; y/o
b) el diámetro de poro modal de las partículas mesoporosas de titanio es mayor o igual a 5 nm pero menor o igual a 25 nm; y/o
c) las partículas mesoporosas de titanio tienen una distribución de tamaños de poros tal que el 90% o más del volumen total de poros esté asociado con poros con un diámetro de 10 micrómetros o menos; y/o
d) las partículas mesoporosas de titanio tienen un volumen total de poros de 0,8 ml/g o menos; y/o
e) las partículas mesoporosas de titanio tienen un diámetro de partícula de 2 pm a 35 pm; y/o
f) las partículas mesoporosas de titanio tienen un área superficial específica BET de 70 m2/g a 250 m2/g; y/o g) las partículas mesoporosas de titanio son esféricas.
4. Un recubrimiento formado a partir de la composición de recubrimiento como se define en la reivindicación 1, la reivindicación 2 o la reivindicación 3, donde las partículas mesoporosas de titanio están dispersas dentro del recubrimiento o están presentes como una capa en la cara exterior del recubrimiento.
5. El recubrimiento de la reivindicación 4, donde el recubrimiento se proporciona sobre una superficie que, en uso, está expuesta a un entorno que contiene gases contaminantes, y donde, opcionalmente, la superficie está, en uso, expuesta a radiación UV.
6. Un proceso para proporcionar un recubrimiento sobre una superficie, siendo dicho recubrimiento adecuado para usarse en reducir la concentración de gases contaminantes en el medio ambiente, el proceso comprende:
a) proporcionar una base de recubrimiento que comprende material polimérico y, opcionalmente, uno o más componentes adicionales de la composición de recubrimiento, como un vehículo, un disolvente o aditivos;
b) aplicar dicha base de recubrimiento a una superficie para formar una capa; y
c) aplicar partículas mesoporosas de titanio a dicha capa, formando así un recubrimiento que comprende dicha base de recubrimiento y dichas partículas;
donde partículas tienen una superficie convexa exterior continua y un diámetro de partícula mayor o igual a 1 mm pero menor o igual a 50 mm, determinado por difracción láser, y un área de superficie específica BET de 30 m2/g a 350 m2/g, determinado usando el método de Brunauer, Emmett y Teller como se describe en J. Am. Chem. Soc., 1938, 60, 309, y un diámetro de poro modal mayor o igual a 5 nm pero menor o igual a 50 nm, determinado usando porosimetría de intrusión de mercurio, y una distribución de tamaño de poro tal que el 85% o más del total del volumen de poro está asociado a poros con un diámetro de 10 micras o menos, determinado mediante porosimetría de intrusión de mercurio, y donde el recubrimiento comprende de 0,01% a 10% en volumen de dichas partículas, con respecto al volumen total del recubrimiento y de 5 % a 99,99% en volumen de material polimérico, con respecto al volumen total del recubrimiento.
7. El proceso de la reivindicación 6, donde las partículas mesoporosas de titanio se aplican a dicha capa espolvoreando las partículas sobre la capa.
8. El proceso de la reivindicación 6 o la reivindicación 7, donde:
a) el recubrimiento comprende del 0,1% al 5% en volumen de dichas partículas, con respecto al volumen total de la composición de recubrimiento y comprende del 5% al 99,9% en volumen de material polimérico, con respecto al volumen total de la composición de recubrimiento; y/o
b) el diámetro de poro modal de las partículas mesoporosas de titanio es mayor o igual a 5 nm pero menor o igual a 25 nm; y/o
c) las partículas mesoporosas de titanio tienen una distribución de tamaños de poros tal que el 90% o más del volumen total de poros esté asociado con poros con un diámetro de 10 micrómetros o menos; y/o
d) las partículas mesoporosas de titanio tienen un volumen total de poros de 0,8 ml/g o menos; y/o
e) las partículas mesoporosas de titanio tienen un diámetro de partícula de 2 pm a 35 pm; y/o
f) las partículas mesoporosas de titanio tienen un área superficial específica BET de 70 m2/g a 250 m2/g; y/o g) las partículas mesoporosas de titanio son esféricas.
9. Un proceso para proporcionar un recubrimiento sobre una superficie, siendo dicho recubrimiento adecuado para usarse en reducir la concentración de gases contaminantes en el medio ambiente, el proceso comprende:
i) proporcionar una composición de recubrimiento como se define en la reivindicación 1, la reivindicación 2 o la reivindicación 3; y
ii) aplicar dicha composición de recubrimiento a una superficie, para formar una capa.
10. El proceso de la reivindicación 9, donde en el paso i):
a) la composición de recubrimiento proporcionada es una en la que las partículas mesoporosas de titanio se mezclan con el material polimérico; y/o
b) la composición de recubrimiento se provee proporcionando inicialmente una base de recubrimiento que comprende material polimérico y luego dispersando las partículas mesoporosas de titanio en dicha base de recubrimiento, para formar una composición de recubrimiento,
donde opcionalmente dicha base de recubrimiento comprende material polimérico y uno o más componentes adicionales de la composición de recubrimiento; y/o
c) después de que las partículas mesoporosas de titanio se hayan dispersado en dicha base de recubrimiento, se añaden uno o más componentes adicionales de la composición de recubrimiento.
11. Un artículo que tiene una superficie, estando recubierta al menos parte de dicha superficie con un recubrimiento formado a partir de una composición como se define en la reivindicación 1, la reivindicación 2 o la reivindicación 3.
12. El artículo de la reivindicación 11, donde:
a) al menos parte de la superficie del artículo está recubierta con un recubrimiento como se define en la reivindicación 4; y/o
b) el artículo se obtiene realizando el proceso de cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10; y/o
c) el artículo tiene una superficie exterior y al menos parte de dicha superficie exterior está recubierta con un recubrimiento formado a partir de una composición como se define en la reivindicación 1, la reivindicación 2 o la reivindicación 3; y/o
d) el artículo es un edificio o una parte del mismo; y/o
e) el artículo se selecciona del grupo que consiste en pavimentos, automóviles, superficies de carreteras, túneles de carretera, aeronaves, embarcaciones, botes y barcos, señales, vallas, cubiertas, barreras acústicas y barandillas; y/o f) el artículo es un artículo que, en uso, tiene al menos una superficie que está expuesta tanto a gases contaminantes como a radiación UV, donde opcionalmente la radiación UV proviene de la luz solar directa.
13. Un método para eliminar gases contaminantes del medio ambiente, comprendiendo el método los pasos de:
- proporcionar un artículo como se define en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 12; y
- permitir que la superficie recubierta entre en contacto con el medio ambiente que contiene gases contaminantes.
14. El método de la reivindicación 13, donde:
a) se permite que la superficie recubierta entre en contacto con un entorno que contiene gases contaminantes en condiciones en las que el recubrimiento está expuesto a la radiación UV de la luz solar; y/o
b) se permite que la superficie recubierta entre en contacto con un entorno que contiene gases contaminantes durante un período de tiempo de 1.000 horas o más, donde opcionalmente se permite que la superficie recubierta entre en contacto con un entorno que contiene gases contaminantes durante un período de tiempo de 20.000 horas o más; y/o c) la superficie recubierta se expone a la radiación UV de la luz solar durante un período de tiempo de 1.000 horas o más, donde opcionalmente la superficie recubierta se expone a la radiación UV de la luz solar durante un período de tiempo de 20.000 horas o más; y/o
d) el paso de proporcionar un artículo implica realizar el proceso de cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10.
15. El uso del recubrimiento como se define en cualquiera de las reivindicaciones 4 a 5, o el artículo recubierto como se define en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 12:
i) para la eliminación de gases contaminantes; o
ii) proporcionar un recubrimiento que (a) sea resistente al deterioro estético y/o funcional y (b) actúe para mejorar la calidad de la atmósfera.
16. El uso de la reivindicación 15, opción i), donde el recubrimiento o el artículo recubierto se utiliza para eliminar de gases contaminantes en condiciones en las que el recubrimiento está expuesto a la radiación UV de la luz solar. donde opcionalmente el recubrimiento o el artículo recubierto se utiliza para eliminar de gases contaminantes en condiciones en las que el recubrimiento se expone a radiación UV durante un período de tiempo de 1.000 horas o más, como un período de tiempo de 20.000 horas o más.
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