Una composición termoplástica que comprende policarbonato aromático,

poliéster, nanoarcilla y ácido carboxílico, en la que la nanoarcilla está presente en una cantidad del 0,1 al 30 por ciento con respecto al peso total del policarbonato y del poliéster, y en la que la cantidad de ácido es aproximadamente del 1 al 20 por ciento con respecto al peso de la nanoarcilla, nanoarcilla que tiene un espesor medio de las plaquetas de 1 a 100 nm, y una longitud media y una anchura media, independientemente una de la otra, de 50 a 700 nm

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a composiciones termoplásticas de moldeo y, más concretamente, a composiciones rellenas de arcilla que contienen una mezcla de policarbonato y poliéster.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Se revela una composición termoplástica que comprende una mezcla resinosa de (A) policarbonato aromático y (B) poliéster, (C) nanoarcilla y (D) ácido carboxílico. La composición muestra una mejor estabilidad del material fundido y una resistencia al impacto frente a las composiciones correspondientes que no contienen ácido. La nanoarcilla está presente en una cantidad del 0,1 al 30 por ciento con respecto al peso de la mezcla resinosa, y el ácido está presente en una cantidad del 1 al 20 por ciento con respecto al peso de la nanoarcilla. El espesor medio de las partículas de arcilla es de aproximadamente 1 a 100 nm, y sus longitudes medias y anchuras medias, independientemente unas de las otras, son de 50 a 700 nm.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las resinas de policarbonato son ampliamente conocidas, y se han usado desde hace mucho tiempo para una variedad de aplicaciones debido a su combinación característica de buenas propiedades mecánicas y físicas. Sin embargo, su rigidez (módulo de flexión) es inadecuada para ciertas aplicaciones estructurales, tales como carcasas para herramientas eléctricas. Las fibras de vidrio incorporadas en el policarbonato han combatido en buena parte esta deficiencia, aunque han afectado negativamente al aspecto de las partes moldeadas. Las mezclas de policarbonato con poliéster termoplástico son conocidas. Las composiciones comerciales que contienen tales mezclas se encuentran comercialmente disponibles, por ejemplo, en Bayer MaterialScience como las composiciones de Makroblend.

Las nanoarcillas, arcillas que tienen un tamaño de partícula menor de 100 nm, se pueden adquirir comercialmente. Su utilidad en las matrices poliméricas ha sido ampliamente descrita en la bibliografía, p. ej., J. Materials Res., 1993, Volumen 8, página 1179; J. Polym. Sci., Parte A: Polym. Chem., 1993, volumen 31, página 2493. Los nanocompuestos son una clase de materiales que muestran una fase que tiene dimensiones de partícula en el intervalo de 1 a 100 nm. La técnica ha reconocido ahora que la inclusión de estos materiales en matrices poliméricas da como resultado compuestos que tienen mejores propiedades mecánicas que sus homólogos que incluyen micro– y macro–partículas.

P. J. Yoon, D. L. Hunter y D. R. Paul, en “Polycarbonate Nanocomposites”. Parte 1,

“Effect of Organoclay Structure on Morphology and Properties”, Polymer, 44, 5323 (2003), y los mismos autores, en “Polycarbonate Nanocomposites”. Parte 2, “Degradation and color Formation”, Polymer 44, 5341 (2003), informan sobre compuestos de policarbonato que contienen nanoarcilla modificada orgánicamente (organoarcilla), siendo la modificación mediante sales de amonio terciario y cuaternario. Geralda Severe, Alex J. Hsieh y Bryan E. Koene publicaron compuestos de policarbonato relevantes en los que la nanoarcilla incorporada ha sido modificada con tributil(C16)–fosfonio y tributil(C18)–fosfonio en un documento titulado “Effect of Layered Silicates on Thermal Characteristics of Polycarbonate Nanocomposites”, Society of Plastics Engineers, ANTEC 2000, página 1523–6.

La técnica también reconoce que es posible intercalar o que sean absorbidos entre capas adyacentes de arcilla agentes entumecedores tales como cationes orgánicos de cadena larga y oligómeros o polímeros hidrosolubles, y aumentar así el espaciado entre las capas. La patente estadounidense n.º 5.552.469 y el documento WO 93/04117, entre otros, revelaron procedimientos para tratar silicatos relevantes que confieren un mayor refuerzo mecánico a las matrices poliméricas en las que están incorporados.

La patente estadounidense n.º 5.760.121 reveló nanocompuestos que contienen un polímero matricial y materiales intercalados exfoliados formados mediante la puesta en contacto de filosilicato con un polímero para adsorber o intercalar el polímero entre las plaquetas de filosilicato adyacentes. Se adsorbe suficiente polímero entre las plaquetas de filosilicato adyacentes como para expandir las plaquetas adyacentes hasta un espaciado de 5 a 100 ángstroms, de modo que el material intercalado se puede exfoliar fácilmente mezclándolo con un disolvente orgánico o con un material polimérico fundido. También son relevantes las revelaciones de las patentes estadounidenses 5.747.560 y 5.385.776.

La patente estadounidense n.º 6.610.770 reveló una composición polimérica retardante a las llamas compuesta por un polímero mezclado usando un procedimiento definido con una arcilla esmectita que se ha hecho reaccionar con una mezcla especificada de materiales orgánicos. Se dice que las propiedades de retardancia a las llamas dependen del grado de dispersión de una organoarcilla esmectita en la matriz polimérica. Se dice que el funcionamiento apropiado de las composiciones poliméricas retardantes a las llamas requiere que la organoarcilla esté dispersada en el polímero, de modo que no esté completamente exfoliada. Además, la patente estadounidense n.º 6.521.690 reveló una composición que incluye arcilla esmectita modificada con una composición química orgánica y un polímero. La composición consta de un material intercalado químico orgánico/de arcilla esmectita que ha sido intercambiado iónicamente y hecho reaccionar e intercalado con uno o más compuestos de amonio cuaternario y un material aniónico, y mezclado además en una resina polimérica para formar un nanocompuesto.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Y REALIZACIONES PREFERIDAS

Se conocen composiciones que contienen una matriz polimérica y arcilla. Aunque el módulo de flexión de tales composiciones, en las que la matriz es policarbonato, es apreciablemente mayor que el de la resina pura, se produce una degradación perceptible, expresada en términos del aumento notable del caudal del fundido y de la disminución de las propiedades del impacto, tras la extrusión de estas composiciones y el moldeo de artículos a partir de las mismas. La invención se basa en los descubrimientos de que la adición de un ácido carboxílico en una cantidad pequeña a una mezcla de policarbonato, poliéster y nanoarcilla estabiliza la composición, dando como resultado composiciones estabilizadas que presentan una buena resistencia al impacto.

Los policarbonatos (componente A) adecuados en el contexto de la invención incluyen homopolicarbonatos, copolicarbonatos y mezclas de los mismos. En el término copolicarbonato, como se usa en la presente memoria, se incluyen los poliéstercarbonatos, en los que los enlaces de tipo éster están presentes en una cantidad molar menor con respecto a los enlaces de tipo carbonato.

Los policarbonatos son conocidos, y su estructura y procedimientos de preparación se han revelado, por ejemplo, en las patentes estadounidenses n.º 3.030.331; 3.169.121; 3.395.119; 3.729.447; 4.255.556; 4.260.731; 4.369.303; 4.714.746 y 6.306.507, las cuales se encuentran todas incorporadas por referencia en la presente memoria. Los policarbonatos generalmente tienen un peso molecular medio en peso de 10.000 a 200.000, preferiblemente de 20.000 a 80.000, y su caudal del fundido, según el estándar ASTM D–1238 a 300ºC, bajo una carga de 1,2 kg, es de aproximadamente 1 a aproximadamente 65 g/10 min., preferiblemente de aproximadamente 2 a 35 g/10 min. Se pueden preparar, por ejemplo, mediante el conocido procedimiento de interfase difásica a partir de un derivado de ácido carbónico, tal como fosgeno y compuestos de dihidroxilo mediante policondensación (véanse las solicitudes de patente alemanas, n.º 2.063.050; 2.063.052; 1.570.703; 2.211.956; 2.211.957 y 2.248.817; la patente francesa n.º 1.561.518; y la monografía de H. Schnell, "Chemistry and Physics of Polycarbonates", lnterscience Publishers, Nueva York, Nueva York, 1964, todas incorporadas en la presente memoria por referencia).

En el presente contexto, los compuestos de dihidroxilo adecuados para la preparación de los policarbonatos de la invención se ajustan a las fórmulas estructurales (1) o (2).

**(Ver fórmula)**

en la que:

A denota un grupo alquileno con 1 a 8 átomos de carbono, un grupo alquilideno con 2 a 8 átomos de carbono, un grupo cicloalquileno con 5 a 15 átomos de carbono, un grupo...

1. Una composición termoplástica que comprende policarbonato aromático, poliéster, nanoarcilla y ácido carboxílico, en la que la nanoarcilla está presente en una cantidad del 0,1 al 30 por ciento con respecto al peso total del policarbonato y del poliéster, y en la que la cantidad de ácido es aproximadamente del 1 al 20 por ciento con respecto al peso de la nanoarcilla, nanoarcilla que tiene un espesor medio de las plaquetas de 1 a 100 nm, y una longitud media y una anchura media, independientemente una de la otra, de 50 a 700 nm.

2. La composición termoplástica de moldeo de la reivindicación 1, en la que el policarbonato está presente en una cantidad del 99 al 10 por ciento, y el poliéster está presente en una cantidad del 1 al 90 por ciento, siendo los porcentajes, en ambos casos, con respecto al peso de la composición.

3. La composición termoplástica de moldeo de la reivindicación 1, en la que el policarbonato está presente en una cantidad del 99 al 20 por ciento, y el poliéster está presente en una cantidad del 1 al 80 por ciento, siendo los porcentajes, en ambos casos, con respecto al peso de la composición.

4. La composición termoplástica de moldeo de la reivindicación 1, en la que la cantidad de nanoarcilla es del 0,1 al 15 por ciento.

5. La composición termoplástica de moldeo de la reivindicación 1, en la que la nanoarcilla es montmorillonita modificada con una sal de amonio cuaternario o una sal de fosfonio cuaternario.

6. La composición termoplástica de moldeo de la reivindicación 5, en la que la sal de amonio cuaternario es conforme estructuralmente con

**(Ver fórmula)**

en la que R1 denota un radical de hidrocarburo o hidroxialquilo alifático o aromático, lineal o ramificado que contiene de 1 a 40 átomos de carbono; R2, R3 y R4 denotan independientemente cualquiera de entre radical de hidrocarburo o radical de hidroxialquilo alifático o aromático, lineal

o ramificado que contiene de 1 a 40 átomos de carbono, óxido de alquileno oligomérico o polimérico, o éster de alquileno oligomérico o polimérico, y en la que el contra–anión es un miembro seleccionado del grupo que consiste en cloro, bromo, yodo, metilsulfato y acetato.

7. La composición termoplástica de moldeo de la reivindicación 5, en la que la sal de fosfonio cuaternario es conforme estructuralmente con

**(Ver fórmula)**

en la que R1 denota un radical de hidrocarburo o hidroxialquilo alifático o aromático, lineal o ramificado que contiene de 1 a 40 átomos de carbono; R2, R3 y R4 denotan independientemente cualquiera de entre radical de hidrocarburo o radical de hidroxialquilo alifático o aromático, lineal

o ramificado que contiene de 1 a 40 átomos de carbono, óxido de alquileno oligomérico o polimérico, o éster de alquileno oligomérico o polimérico, y en la que el contra-anión es un miembro seleccionado del grupo que consiste en cloro, bromo, yodo, metilsulfato y acetato.

8. La composición termoplástica de moldeo de la reivindicación 1, en la que el ácido es ácido carboxílico.

9. La composición termoplástica de moldeo de la reivindicación 8, en la que el ácido carboxílico es alifático.

10. La composición termoplástica de moldeo de la reivindicación 9, en la que el ácido carboxílico es ácido cítrico.

11. La composición termoplástica de moldeo de la reivindicación 1, en la que la cantidad de ácido es del 5 al 15 por ciento con respecto al peso de la nanoarcilla.

12. La composición termoplástica de moldeo de la reivindicación 1, en la que la cantidad de ácido es del 8 al 12 por ciento con respecto al peso de la nanoarcilla.

13. La composición termoplástica de moldeo de la reivindicación 1, en la que la nanoarcilla es un miembro seleccionado del grupo que consiste en montmorillonita, hectorita y flouromica sintética.

14. La composición termoplástica de moldeo de la reivindicación 1, en la que la nanoarcilla es montmorillonita.