Filosilicato modificado.

Una composición de filosilicato modificado que comprende un agente de modificación en forma de iones hexadeciltrimetilamonio que están intercalados entre las capas del filosilicato y un agente de modificación adicional seleccionado del grupo que consiste en acetilcolina y colina; en la que la acetilcolina o colina está presente a una concentración comprendida de 0

,1 - 1 meq/100 g del valor de la capacidad de intercambio catiónico del filosilicato y los iones hexadeciltrimetilamonio están presentes a una concentración comprendida de 0,4 - 9,9 meq/100 g del valor de la capacidad de intercambio catiónico del filosilicato.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/063406.

Solicitante: INSTITUTO TECNOLÓGICO DEL EMBALAJE, TRANSPORTE Y LOGÍSTICA ITENE.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: JORDA BENEYTO,MARIA, AUCEJO ROMERO,SUSANA, ALONSO SORIANO,JOSÉ MARÍA, GALLUR BLANCA,MIRIAM, BERMÚDEZ SALDAÑA,JOSÉ MARÍA, HORTAL RAMOS,MERCEDES.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS... > Utilización de ingredientes inorgánicos > C08K3/34 (Compuestos que contienen silicio)

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Fragmento de la descripción:

Filosilicato modificado

[1] La presente invención se refiere a la composición de filosilicato modificado que comprende una mezcla de agentes de modificación, su proceso de preparación y sus usos.

Técnica anterior

[2] Es muy conocido en la técnica la preparación de filosilicatos modificados. Así, bajo condiciones apropiadas, un compuesto orgánico que contiene un catión puede reaccionar por intercambio iónico con un filosilicato que contiene una red cristalina de capa negativa y cationes intercambiables para formar el filosilicato modificado.

[3] Los materiales modificados se usan a temperatura relativamente alta en diferentes aplicaciones, por 15 ejemplo, la producción de envases alimentarios. Estos materiales a alta temperatura pueden ser inestables.

[4] El efecto de una mezcla de agentes de modificación resulta de la estabilidad térmica del filosilicato modificado.

[5] Por consiguiente, la solicitud de patente EP1787918 describe una resina de poliéster biodegradable reforzada por un filosilicato modificado. El filosilicato está sustituido con iones amonio, piridinio, imidazolio o fosfonio. Ejemplos de iones amonio incluyen tetraetilamonio, octadeciltrimetilamonio y dimetildioctadecilamonio, entre otros iones. El filosilicato modificado descrito en la presente solicitud de patente presenta un tipo de agente de modificación.

[6] Así, de lo que se conoce en la técnica se deriva que el desarrollo de filosilicatos modificados que comprenden una mezcla de agentes de modificación con propiedades térmicas mejoradas todavía es de gran

interés.

Resumen de la invención

[7] Los inventores han encontrado que las composiciones de filosilicato modificado que comprenden cationes hexadeciltrimetilamonio y acetilcolina o colina son más estables a temperaturas altas que las composiciones de filosilicato que comprenden solo cationes hexadeciltrimetilamonio.

[8] Así, esta composición de filosilicato modificado puede obtenerse a mayores temperaturas ya que no se produce degradación de las composiciones de filosilicato que tienen las ventajas de mayores rendimientos.

[9] Por tanto, un aspecto de la presente invención se refiere a una composición de filosilicato modificado que 4 comprende un agente de modificación que es cationes hexadeciltrimetilamonio que están intercalados entre las

capas del filosilicato y un agente de modificación adicional seleccionado del grupo que consiste en acetilcolina y colina.

[1] El silicato usado en la invención pertenece a la familia de los filosilicatos, preferentemente el grupo de las 45 esmectitas. Estos compuestos se caracterizan por sus propiedades de hinchamiento y altas capacidades de

intercambio catiónico.

[11] Otro aspecto de la presente invención se refiere a un proceso para la producción de un filosilicato modificado como se ha definido anteriormente, que es un filosilicato que comprende un agente de modificación que

es cationes hexadeciltrimetilamonio que están intercalados entre las capas del filosilicato y opcionalmente un agente de modificación adicional que es acetilcolina o colina, comprendiendo el proceso (a) dispersar el filosilicato en agua y un alcohol C1-C1; (b) aplicar onda ultrasónica; (c) opcionalmente añadir sal de colina o sal de acetilcolina; (d) añadir sal de hexadeciltrimetilamonio; (e) mantener la mezcla de la etapa (d) a una temperatura comprendida entre 2 °C y 12 °C; (f) aislar el compuesto obtenido en la etapa (d), en el que la etapa a), b), c) y d) puede llevarse a 55 cabo en cualquier orden.

[12] La incorporación de una composición de filosilicato modificado de la Invención en un polímero produce un nanocompuesto polimérico que muestra resistencia térmica mejorada.

[13] Por tanto, otro aspecto de la presente invención se refiere al uso del filosilicato modificado de la invención como agente de refuerzo de polímeros.

Breve descripción de los dibujos

[14]

La FIG. 1 muestra un análisis termogravimétrico hasta 7 °C realizado sobre los filosilicatos modificados.

La FIG. 2 muestra el módulo de Young (GPa) (columna blanca) y el alargamiento en el punto de rotura (mm), (columna negra) de diferentes muestras.

La FIG. 3 muestra el módulo de Young (GPa) (columna blanca) y el alargamiento en el punto de rotura (mm), (columna negra) de diferentes muestras.

La FIG. 4 muestra una gráfica del flujo de calor frente a la temperatura de diferentes muestras.

Descripción detallada de la invención

[15] Como se ha mencionado anteriormente, un aspecto de la presente invención se refiere a composiciones de 15 filosilicato modificado que comprenden cationes hexadeciltrimetilamonio y acetilcolina o colina.

[16] El término "filosilicatos", como se usa en el presente documento, se refiere a silicatos en capas en los que los tetraedros de Si4 están unidos juntos en hojas bidimensionales y están condensados con capas de octaedros de AlOe o MaO en la relación 2:1 ó 1:1. Las capas negativamente cargadas atraen cationes positivos (por ejemplo,

Na+, K+, Ca , Mg2+) que pueden mantener las capas juntas. Ejemplos no limitantes de filosilicatos que pueden usarse dentro del alcance de la presente invención son montmorillonita de sodio, montmorillonita de magnesio, montmorillonita de calcio. En una realización preferida, el filosilicato es montmorillonita de sodio.

[17] El término "filosilicatos modificados", como se usa en el presente documento, se refiere a filosilicatos en los 25 que los cationes positivos (por ejemplo, Na+, K+, Ca2+, Mg2+) se intercambian por reacciones de intercambio iónico

con cationes alquilamonio como agentes de modificación. Particularmente, el filosilicato modificado de la presente invención comprende hexadeciltrimetilamonio y, opcionalmente cationes acetilcolina o colina, como agentes de modificación.

[18] Estos modificadores se añaden en exceso a la capacidad de intercambio catiónico (CIC) del filosilicato y se estableció un valor de ,5-1 veces la CIC como el óptimo. La modificación de un filosilicato con una mezcla de modificadores provoca simultáneamente un intercambio favorable con hexadeciltrimetilamonio frente a colina o acetilcolina. Por este motivo, para la preparación de este filosilicato modificado con una mezcla de modificadores, se ha realizado en primer lugar el intercambio con colina o acetilcolina a baja concentración (,1 -1 de CIC), y después 35 se llevó a cabo el intercambio con el hexadeciltrimetilamonio (,4 - 9,9 de CIC). Por tanto, en una realización más preferida en el nanocompuesto con una mezcla de modificadores, la cantidad de acetilcolina o colina es ,2-,75 meq/1 g el valor de la CIC del filosilicato y la cantidad de catión hexadeciltrimetilamonio es 5,25-5,8 meq/1 g el valor de la CIC del filosilicato. Por tanto, en otra realización más preferida en el nanocompuesto con una mezcla de modificadores, la cantidad de acetilcolina o colina es ,25-,5 meq/1 g el valor de la CIC del filosilicato y la 4 cantidad de catión hexadeciltrimetilamonio es 5,55-5,75 meq/1 g el valor de la CIC del filosilicato.

[19] Como se ha mencionado anteriormente, el filosilicato modificado de la presente invención, que es un filosilicato que comprende un agente de modificación que es cationes hexadeciltrimetilamonio que están intercalados entre las capas del filosilicato y opcionalmente un agente de modificación adicional que es acetilcolina o colina,

puede prepararse por un proceso que comprende (a) dispersar el filosilicato en agua y un alcohol C1-C1; (b) aplicar onda ultrasónica; (c) opcionalmente añadir sal de colina o sal de acetilcolina; (d) añadir sal de hexadeciltrimetilamonio; (e) mantener la mezcla de la etapa (d) a una temperatura comprendida... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

I. Una composición de filosilicato modificado que comprende un agente de modificación en forma de iones hexadeciltrimetilamonio que están intercalados entre las capas del filosilicato y un agente de modificación adicional

seleccionado del grupo que consiste en acetilcolina y colina; en la que la acetilcolina o colina está presente a una concentración comprendida de ,1 -1 meq/1 g del valor de la capacidad de intercambio catiónico del filosilicato y los iones hexadeciltrimetilamonio están presentes a una concentración comprendida de ,4 - 9,9 meq/1 g del valor de la capacidad de intercambio catiónico del filosilicato.

2. La composición de filosilicato modificado según la reivindicación 1, en el que la acetilcolina o colina está presente a una concentración comprendida de ,2 - ,75 meq/1 g del valor de la capacidad de intercambio catiónico del filosilicato y los iones hexadeciltrimetilamonio están presentes a una concentración comprendida de 5,25 - 5,8 meq/1 g del valor de la capacidad de intercambio catiónico del filosilicato.

3. La composición de filosilicato modificado según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en la que la acetilcolina o colina está presente a una concentración comprendida de ,25 - ,5 meq/1 g del valor de la capacidad de intercambio catiónico del filosilicato y los iones hexadeciltrimetilamonio están presentes a una concentración comprendida de 5,55 - 5,75 meq/1 g del valor de la capacidad de intercambio catiónico del filosilicato.

4. Un proceso para la preparación del filosilicato modificado según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que comprende:

(a) dispersar el filosilicato en agua y un alcohol C1-C1; (b) aplicar una onda ultrasónica; (c) realizar un intercambio catiónico con sal de colina o sal de acetilcolina a una concentración comprendida de ,1 - 1 25 meq/1 g del valor de la capacidad de intercambio catiónico del filosilicato; (d) realizar un intercambio

catiónico con sal de hexadeciltrimetilamonio a una concentración comprendida de ,4 - 9,9 meq/1 g del valor de la capacidad de intercambio catiónico del filosilicato; (e) mantener la mezcla de la etapa (d) a una temperatura comprendida entre 2 °C y 12 °C; (f) aislar el compuesto obtenido en la etapa (d), en el que la etapa a), b), c) y d) puede llevarse a cabo en cualquier orden.

5. El proceso según la reivindicación 4, en el que el filosilicato está disperso en agua y etanol.

6. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 4-5, en el que la sal de colina o la sal de acetilcolina añadida es haluro de colina o haluro de acetilcolina.

7. El proceso según la reivindicación 6, en el que el haluro de colina o haluro de acetilcolina añadido es cloruro de colina o cloruro de acetilcolina.

8. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 4-7, en el que el haluro de hexadeciltrimetilamonio añadido es 4 bromuro de hexadeciltrimetilamonio.

9. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 4-8, en el que la mezcla de la etapa (d) se mantiene a una temperatura comprendida entre 65 °C y 75 °C.

1. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 4-9, en el que la etapa de intercambio catiónico se realiza primero con la colina o la acetilcolina y después se realiza con el haluro de hexadeciltrimetilamonio.

II. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 4-1, en el que la etapa de aislamiento comprende purificar el filosilicato modificado preparado.

12. El proceso según la reivindicación 11, en el que el filosilicato se purifica con una disolución de agua:etanol y la mezcla se mantiene con agitación a una temperatura comprendida entre 5 °C-9 °C.

13. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 4-12, en el que la etapa de aislamiento comprende una 55 etapa de secado del filosilicato después de la purificación, la etapa de secado se lleva a cabo a una temperatura

comprendida entre 7 °C-9 °C.

14. Uso del filosilicato modificado como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1-3, como agente de refuerzo de polímeros.