POLIMERO CONDUCTOR.
Polímero conductor que comprende un resol con disolvente curado con ácido,
en el que el resol con disolvente está sustancialmente libre de agua
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2007/002412.
Solicitante: BAC2 LIMITED.
Nacionalidad solicitante: Reino Unido.
Dirección: MILLBROOK TECHNOLOGY CAMPUS,SECOND AVENUE SOUTHAMPTON S015.
Inventor/es: MURRAY,GRAHAM,SIMPSON.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 30 de Diciembre de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- H01B1/04 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01B CABLES; CONDUCTORES; AISLADORES; ,o EMPLEO DE MATERIALES ESPECIFICOS POR SUS PROPIEDADES CONDUCTORAS, AISLANTES O DIELECTRICAS (empleo por las propiedades magnéticas H01F 1/00; guías de ondas H01P). › H01B 1/00 Conductores o cuerpos conductores caracterizados por los materiales conductores utilizados; Empleo de materiales específicos como conductores (conductores, cables o líneas de transmisión superconductores o hiperconductores caracterizados por los materiales utilizados H01B 12/00). › compuestos principalmente bien de composición a base de carbono-silicio, bien de carbono, bien de silicio.
- H01B1/12F
- H01G9/042 H01 […] › H01G CONDENSADORES; CONDENSADORES, RECTIFICADORES, DETECTORES, CONMUTADORES O DISPOSITIVOS FOTOSENSIBLES O SENSIBLES A LA TEMPERATURA, DEL TIPO ELECTROLITICO (empleo de materiales especificados por sus propiedades dieléctricas H01B 3/00; condensadores con una barrera de potencial o una barrera de superficie H01L 29/00). › H01G 9/00 Condensadores electrolíticos, rectificadores electrolíticos, detectores electrolíticos, conmutadores, dispositivos de conmutación electrolíticos, dispositivos electrolíticos fotosensibles o sensibles a la temperatura; Procesos para su fabricación. › caracterizados por el material (H01G 11/22 tiene prioridad).
- H01G9/058
- H01M8/02C2F
- H01M8/02C4F
- H01M8/02C6
Clasificación PCT:
- H01M4/02 H01 […] › H01M PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej. BATERÍAS, PARA LA CONVERSION DIRECTA DE LA ENERGIA QUIMICA EN ENERGIA ELECTRICA. › H01M 4/00 Electrodos. › Electrodos compuestos de un material activo, o que lo contiene.
Fragmento de la descripción:
Polímero conductor.
La presente invención se refiere a un polímero conductor y a sus usos.
Existe una necesidad, particularmente en la naciente industria de células de combustible, de materiales de polímero conductor que puedan moldearse, de bajo coste. La adopción generalizada de las células de combustible está limitada actualmente por el coste de componentes clave tales como placas bipolares, que separan las células de reacción individuales en las que se combinan el hidrógeno y el oxígeno (aire) formando electricidad y agua como producto de emisión. Las placas bipolares han de conducir la electricidad, mantener separados los gases de reacción y canalizar hacia fuera el calor y el agua residuales de la reacción. Actualmente, se usan placas de material compuesto que usan partículas conductoras, tales como grafito, unidas entre sí con resinas eléctricamente aislantes.
Existe también una necesidad de tales polímeros conductores en otras aplicaciones tales como adhesivos conductores, recubrimientos conductores, protección electromagnética y otros componentes de células electroquímicas tales como el electrolito.
En el documento WO 2004/091015, se da a conocer una resina de resol fenólico alcalina acuosa curada con éster que contiene sales alcalinas conductoras y dopada con un material conductor para su uso en estas aplicaciones.
Se ha buscado un modo de mejorar estos problemas.
Según la invención, se proporciona un polímero que comprende un resol con disolvente curado con ácido, en el que el resol con disolvente está sustancialmente libre de agua.
Se ha encontrado que el polímero según la invención es conductor. De hecho, se ha encontrado que una muestra del polímero (que no contiene un material conductor adicional) tiene conductividad superior a los ejemplos del documento WO 2004/091015 de polímeros que no contienen un material de este tipo. Esto es sorprendente debido a que los polímeros fenólicos normalmente curados con ácido tienen buenas capacidades de aislamiento eléctrico. Esto puede observarse a partir del ejemplo 11 del documento WO 2004/091015 que es de una composición de polímero de resol acuosa (la resina usada tenía un contenido en agua del 28% en peso) curada con ácido. Se encontró que este ejemplo era aislante debido a que tenía una resistencia de más de 20 Mohms cm. Por tanto, es sorprendente que el polímero según la invención tenga una conductividad tan buena.
El polímero según la invención comparte las siguientes ventajas con el polímero usado en el documento WO 2004/091015:
La invención tiene las siguientes ventajas adicionales con respecto a la usada en el documento WO 2004/091015:
El polímero según la invención comprende preferiblemente un resol fenólico, un disolvente y un ácido. El disolvente usado en la invención es preferiblemente un disolvente orgánico de baja polaridad. El disolvente orgánico de baja polaridad para el resol fenólico tiene preferiblemente una polaridad tal que es soluble en agua de manera apreciable porque el disolvente de baja polaridad no forma una bicapa visible cuando se mezcla con agua. El disolvente orgánico de baja polaridad tiene opcionalmente un punto de ebullición que es superior a 100ºC. Esto es útil debido a que permite usarlo como disolvente en la preparación del resol fenólico para su uso en la invención. Esto es debido a que el resol fenólico está disponible generalmente como disolución acuosa que necesita tratarse para reducir su contenido en agua. Habitualmente, el contenido en agua se reduce calentando el resol fenólico, a vacío, para eliminar el exceso de agua mediante evaporación o destilación. Opcionalmente, un disolvente orgánico de baja polaridad que tiene un punto de ebullición inferior a 100ºC puede añadirse al resol con disolvente que está sustancialmente libre de agua. Los ejemplos de disolventes orgánicos de baja polaridad adecuados incluyen un éster, un aldehído (por ejemplo caproaldehído, fenilacetalaldehído y/o anisaldehído), una cetona (por ejemplo acetona, metilisobutal cetona, acetofenona y/o propiofenona), un haloalcano y/o un ácido carboxílico (por ejemplo ácido acético).
El disolvente orgánico de baja polaridad es preferiblemente un éster. Es sorprendente que un éster sea un disolvente adecuado para el resol fenólico debido a que se usan ésteres como agentes de curado para resoles fenólicos descritos en el documento WO 2004/091015. El disolvente de éster para el resol fenólico es preferiblemente de fórmula
en la que
R1 representa un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo de cadena lineal o ramificada que contiene desde 1 hasta 20 átomos de carbono (preferiblemente desde 1 hasta 8, preferiblemente de 1 a 4, más preferiblemente desde 1 hasta 2 átomos de carbono) opcionalmente sustituido con un átomo de halógeno, un grupo amino y/o un grupo -COOR2; y R2 representa un grupo alquilo de cadena lineal o ramificada que contiene desde 1 hasta 8 átomos de carbono (preferiblemente desde 1 hasta 4, más preferiblemente desde 1 hasta 2 átomos de carbono) opcionalmente sustituido con un grupo hidroxilo; o
R2 representa un grupo fenilo opcionalmente sustituido con un grupo alquilo de cadena lineal o ramificada opcionalmente insaturado que contiene desde 1 hasta 8 átomos de carbono (preferiblemente desde 1 hasta 4 átomos de carbono, más preferiblemente desde 1 hasta 2 átomos de carbono) opcionalmente sustituido con un grupo hidroxilo, un átomo de halógeno (preferiblemente cloro), un grupo hidroxilo y/o un grupo fenilo o bencilo (opcionalmente sustituido con un grupo hidroxilo y/o un grupo alquilo de cadena lineal o ramificada que contiene desde 1 hasta 8 átomos de carbono (preferiblemente desde 1 hasta 4 átomos de carbono, más preferiblemente desde 1 hasta 2 átomos de carbono)); o
R1 representa un enlace químico a R2 y R2 representa un grupo alquilo de cadena lineal o ramificada que contiene desde 2 hasta 10 átomos de carbono (preferiblemente desde 2 hasta 4 átomos de carbono).
Un éster adecuado para su uso como disolvente orgánico de baja polaridad incluye, pero no se limita a, un éster de ácido carboxílico, un éster de un alcohol polihidroxilado, un éster dibásico, una lactona, éster fenólico y un éster de resol. Los ejemplos de ésteres de ácido carboxílico con un punto de ebullición por debajo de 100ºC incluyen formiato de metilo y formiato de etilo; los ejemplos de ésteres de ácido carboxílico con un punto de ebullición por encima de 100ºC incluyen acetato de bencilo, acetato de fenilo. Los ejemplos de...
Reivindicaciones:
1. Polímero conductor que comprende un resol con disolvente curado con ácido,
en el que el resol con disolvente está sustancialmente libre de agua.
2. Polímero según la reivindicación 1, en el que el resol con disolvente comprende un disolvente orgánico de baja polaridad que tiene preferiblemente un punto de ebullición que es superior a 100ºC.
3. Polímero según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el disolvente es un éster, un aldehído, una cetona, un haloalcano y/o un ácido carboxílico.
4. Polímero según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el contenido en agua del resol con disolvente es inferior al 5% en peso, preferiblemente inferior al 4% en peso, preferiblemente inferior al 3% en peso, preferiblemente inferior al 2% en peso, preferiblemente inferior al 2% en peso, preferiblemente inferior al 1% en peso.
5. Polímero según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el resol con disolvente es un producto de reacción con disolvente de un aldehído reactivo con fenol con un fenol opcionalmente sustituido, siendo preferiblemente el fenol opcionalmente sustituido un compuesto de fórmula
en la que
R3 representa un grupo alquilo de cadena lineal o ramificada opcionalmente insaturado que contiene desde 1 hasta 8 átomos de carbono (preferiblemente desde 1 hasta 4 átomos de carbono, más preferiblemente desde 1 hasta 2 átomos de carbono) opcionalmente sustituido con un átomo de halógeno (preferiblemente cloro) o un grupo hidroxilo, un átomo de halógeno (preferiblemente cloro), un grupo hidroxilo y/o un grupo fenilo o bencilo (opcionalmente sustituido con un grupo hidroxilo y/o un grupo alquilo de cadena lineal o ramificada que contiene desde 1 hasta 8 átomos de carbono (preferiblemente desde 1 hasta 4 átomos de carbono, más preferiblemente desde 1 hasta 2 átomos de carbono) opcionalmente sustituido con un átomo de halógeno (preferiblemente cloro) o un grupo hidroxilo); y
n representa 0, 1 ó 2,
y/o siendo preferiblemente el aldehído reactivo con fenol un compuesto de fórmula
en la que R4 representa un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo de cadena lineal o ramificada que tiene desde 1 hasta 8 (preferiblemente desde 1 hasta 4, más preferiblemente desde 1 hasta 2, lo más preferiblemente 1) átomos de carbono; o un precursor de un compuesto de fórmula (III).
6. Polímero según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el ácido es un ácido inorgánico, un ácido orgánico o un ácido órgano-mineral, siendo preferiblemente el ácido órgano-mineral un ácido órgano-mineral de bajo peso molecular que es un compuesto de fórmula
en la que
R5 representa
un átomo de hidrógeno;
un grupo alquilo de cadena lineal o ramificada que contiene desde 1 hasta 8 átomos de carbono (preferiblemente desde 1 hasta 4, más preferiblemente desde 1 hasta 2 átomos de carbono) opcionalmente sustituido con un átomo de halógeno; o
un grupo fenilo opcionalmente sustituido con un grupo alquilo de cadena lineal o ramificada opcionalmente insaturado que contiene desde 1 hasta 8 átomos de carbono (preferiblemente desde 1 hasta 4 átomos de carbono, más preferiblemente desde 1 hasta 2 átomos de carbono) opcionalmente sustituido con un grupo hidroxilo, un átomo de halógeno (preferiblemente cloro), un grupo hidroxilo y/o un grupo fenilo o bencilo (opcionalmente sustituido con un grupo hidroxilo y/o un grupo alquilo de cadena lineal o ramificada que contiene desde 1 hasta 8 átomos de carbono (preferiblemente desde 1 hasta 4 átomos de carbono, más preferiblemente desde 1 hasta 2 átomos de carbono)); y
X representa un grupo ácido sulfónico (-SO3H), un grupo ácido fosfórico (-OP(OH)3) o un grupo ácido fosforoso (-P(O)(OH)2);
o siendo preferiblemente el ácido órgano-mineral un ácido órgano-mineral de alto peso molecular que es un compuesto de fórmula
en la que
R6 representa un grupo fenilo opcionalmente sustituido con un grupo alquilo de cadena lineal o ramificada opcionalmente insaturado que contiene desde 1 hasta 8 átomos de carbono (preferiblemente desde 1 hasta 4 átomos de carbono, más preferiblemente desde 1 hasta 2 átomos de carbono) opcionalmente sustituido con un grupo hidroxilo, un átomo de halógeno (preferiblemente cloro), un grupo hidroxilo y/o un grupo fenilo o bencilo (opcionalmente sustituido con un grupo hidroxilo y/o un grupo alquilo de cadena lineal o ramificada que contiene desde 1 hasta 8 átomos de carbono (preferiblemente desde 1 hasta 4 átomos de carbono, más preferiblemente desde 1 hasta 2 átomos de carbono));
X es tal como se definió anteriormente; p representa un número entero desde 1 hasta 10 y q representa un número entero desde 0 hasta 9 de tal manera que la suma de p y q es de desde 3 hasta 20.
7. Polímero según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una carga conductora.
8. Dispositivo eléctrico que comprende:
en el que uno o más medios de electrolito y/o electrodos, placa bipolar o separadora comprenden un polímero según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
9. Artículo conformado formado a partir del polímero según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, artículo que es adecuado para su uso como conector eléctrico, portador de corriente eléctrica, protección frente a la descarga eléctrica o electrostática, electrodo, elemento de calentamiento, electrolito y/o membrana de intercambio iónico.
10. Artículo conformado según la reivindicación 9, que es una placa separadora adecuada para su uso en una célula de combustible que tiene uno o más campos de flujo para dirigir el flujo de gas, un electrodo, un recubrimiento conductor o una membrana conductora.
11. Uso de un polímero según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 como electrodo, como material de protección electromagnética, para suprimir la interferencia electromagnética o para evitar la descarga electrostática en una ubicación.
12. Composición de dos partes que comprende (a) resol con disolvente, en la que el resol con disolvente está sustancialmente libre de agua; y (b) un ácido.
13. Método para adherir una primera parte a una segunda parte, método que comprende las etapas de
14. Composición según la reivindicación 12 o método según la reivindicación 13, en los que el resol con disolvente y el ácido son según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
15. Método para preparar un polímero conductor, método que comprende:
siendo preferiblemente el resol con disolvente y el ácido según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
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