Material polímero constituido por cadenas macromoleculares unidas por unos enlaces hidrógenos,

en el que:

las cadenas macromoleculares están constituidas por un esqueleto polímero que es una poliamida sobre la cual se fija, mediante por lo menos un enlace covalente, un agente de modificación, comprendiendo el agente de modificación, reunidos en una misma molécula, uno o varios grupos asociativos capaces de unirse mediante enlaces de hidrógeno y

uno o varios grupos reactivos capaces de formar unos enlaces covalentes con el esqueleto polímero, siendo por lo menos uno de los grupos asociativos del agente de modificación un heterociclo de tipo imidazolidona, conteniendo las cadenas macromoleculares como media de 1 a 10 grupos imidazolidonas por cadena

Material polímero que contiene unas cadenas que presentan unas funciones imidazolidona.

Campo de la invención

La presente invención se refiere al campo de los materiales polímeros, en particular al campo de los materiales polímeros constituidos por cadenas macromoleculares unidas por unas interacciones de tipo enlaces hidrógeno.

Se refiere asimismo a los procedimientos de síntesis de estos materiales así como a sus utilizaciones como aditivos en unas composiciones.

Los materiales de la invención se pueden usar tal cual o, por ejemplo, como aditivos de refuerzo a los choques, agentes reguladores de reología.

Técnica anterior y problema técnico

Uno de los problemas técnicos que pretende resolver la invención es el compromiso entre el nivel de viscosidad que presentan los polímeros en el estado fundido y sus propiedades mecánicas. En efecto, en la tecnología de los termoplásticos por ejemplo, se necesita una baja viscosidad durante la realización, lo cual se puede obtener sólo con sistemas de baja masa molecular pero al mismo tiempo, se desea para el material final, una gran elongación a la ruptura, una buena resistencia al choque, a la fluencia, así como una buena resistencia a los disolventes, lo que requiere a la inversa unas masas moleculares elevadas.

Por otro lado, es bien conocido que la síntesis de polímeros de masas moleculares muy elevadas es claramente más difícil que la de polímeros de masas bajas.

Otro problema técnico a resolver es la preparación de composiciones de polímeros que tienen una resistencia y una estabilidad químicas mejoradas.

Otro problema que pretende resolver la invención es la preparación de copolímeros secuenciados en bloques o en peine uniendo unos homopolímeros preparados en un primer tiempo.

El solicitante ha descubierto que estos problemas se pueden resolver mediante la modificación química de polímeros introduciendo en ellos un agente de modificación que comprende grupos imidazolidonas.

La modificación química de sistemas de polímeros según la invención pasa por la formación de un enlace covalente entre el esqueleto polímero y el agente de modificación. El agente de modificación comprende, reunidos en una misma molécula, uno o varios grupos asociativos capaces de unirse mediante enlaces hidrógeno y uno o varios grupos reactivos capaces de formar enlaces covalentes con el esqueleto polímero. Según la invención, por lo menos uno de los grupos asociativos del agente de modificación es un heterociclo de tipo imidazolidona. Llegado el caso, el esqueleto polímero considerado podrá comprender un cierto número de comonómeros elegidos juiciosamente con el fin de facilitar la operación de injerto, es decir la fijación del agente de modificación sobre el esqueleto polímero mediante por lo menos un enlace covalente.

Debido a la presencia de los grupos asociativos, las cadenas polímeras modificadas son capaces de unirse mediante enlaces hidrógeno cooperativos, pudiendo el papel de los grupos asociativos asimismo reforzar este poder de asociación si éste ya existe en el sistema no modificado. Una ventaja de este tipo de asociación es que estos enlaces hidrógeno son reversibles: se pueden romper mediante una elevación de temperatura o mediante la acción de un disolvente selectivo y volver a formarse a continuación.

Una ventaja de las modificaciones químicas descritas en esta patente es la mejora de las condiciones de realización de las propiedades finales, en particular mecánicas, de los polímeros modificados. Asimismo, el uso de grupos asociativos confiere las propiedades de polímeros de masas grandes a unos polímeros de masas moleculares pequeñas, más fáciles de realizar de manera controlada.

Las modificaciones químicas descritas en esta patente permiten injertar el mismo tipo de grupo asociativo sobre un polímero de tipo poliamida.

Los grupos asociativos se pueden introducir en los polímeros de tipo poliamida mediante diferentes vías. Se puede citar la copolimerización con un monómero que contiene el grupo asociativo, el uso durante la síntesis del polímero del agente de modificación como agente de transferencia o de terminación. Según la invención, los grupos asociativos se introducen sobre unos sistemas polímeros o copolímeros ya constituidos mediante la reacción con el agente de modificación, dicho de otra manera, después de la etapa de policondensación. Para los sistemas polímeros que resultan de policondensaciones tales como las poliamidas que presentan de hecho unos extremos de cadena reactivos, el agente de modificación puede ser introducido asimismo durante la síntesis como agente limitador de cadena.

Una de las ventajas de proceder mediante modificación de polímeros o de copolímeros existentes es poder sintetizar toda una gama de productos a partir de una única polimerización, por ejemplo, se pueden obtener unos polímeros modificados que contienen un número más o menos elevado de grupos asociativos haciendo variar la cantidad de agente de modificación o el tiempo de reacción durante la etapa de injerto mientras que para alcanzar el mismo resultado con la ayuda de monómeros que contienen el grupo asociativo, es necesario proceder en cada caso a una nueva polimerización.

Por último, la presencia de estos grupos asociativos sobre cadenas macromoleculares que pertenecen a clases de polímeros diferentes, permite realizar unos copolímeros en bloques, de los cuales dos bloques están unidos mediante enlaces hidrógenos.

Breve descripción de la invención

El objeto de la invención es por lo tanto un material polímero constituido por cadenas macromoleculares unidas por unos enlaces hidrógeno, en el que:

Llegado el caso, el esqueleto polímero considerado podrá comprender un cierto número de comonómeros elegidos juiciosamente con el fin de facilitar la operación de injerto, es decir, la fijación del agente de modificación sobre el esqueleto polímero mediante por lo menos un enlace covalente.

El número medio de grupos imidazolidona a introducir en las cadenas macromoleculares depende al mismo tiempo de la masa media de estas cadenas y de las propiedades finales que se desea conferir al material.

Se puede usar una mezcla de agentes de modificación. Por ejemplo, se pueden fijar diferentes agentes de modificación sobre el mismo esqueleto polímero, se puede fijar un agente de modificación sobre unos esqueletos polímeros y otro agente de modificación sobre los demás esqueletos de polímero, pudiendo los esqueletos polímeros ser unas mezclas de diferentes esqueletos o cualquier combinación de estas posibilidades.

El material polímero de la invención se puede extruir, co-extruir, inyectar, soplar, moldear, sobremoldear, calandrar, termoconformar. Se pueden realizar con ellos objetos tales como, por ejemplo, tubos, películas, placas, barras, botellas, contenedores. El material polímero de la invención puede ser mezclado asimismo a otros materiales tales como otros polímeros; se usa así por ejemplo como modificador de choque o regulador de reología.

La presente invención se refiere asimismo al uso del material polímero anterior como agente de compatibilización en una composición que comprende, entre otros, por lo menos dos polímeros que pertenecen a clases de polímeros diferentes.

Descripción detallada de la invención

Tratándose de los esqueletos polímeros, éstos se seleccionan entre las poliamidas así como sus copolímeros. Según una forma preferida, la masa molecular media en número de los esqueletos polímeros está comprendida...

1. Material polímero constituido por cadenas macromoleculares unidas por unos enlaces hidrógenos, en el que:

2. Material según la reivindicación 1, en el que los agentes de modificación son de fórmula general siguiente:

en la que:

R designa un halógeno, un grupo amina primaria, o secundaria, alcohol, tiol, aldehído, cetona, ácido carboxílico o derivado (cloruro o bromuro de ácido, anhídrido de ácido o éster), ácido sulfónico o derivado, isocianato, epoxi,

X designa una cadena hidrocarbonada portadora de uno o varios heteroelementos, tal como una cadena alquilo lineal o ramificada compuesta por uno a 30 elementos de carbono, de un ciclo o de una sucesión de elementos alquilo o arilo unidos mediante unos puentes -CO(O)O-, OC(O), -C(O)NH-, -NHC(O)-, C(O), -O-, -S-, -NH-.

3. Material según una de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que la fijación del agente de modificación hace aparecer un grupo de unión de tipo amida -NHC(O)- o -C(O)NH-.

4. Material polímero según la reivindicación 2, en el que el agente de modificación es:

5. Material polímero según la reivindicación 2, en el que el agente de modificación es:

6. Material polímero según la reivindicación 2, en el que el agente de modificación es:

7. Material polímero según la reivindicación 2, en el que el agente de modificación es:

8. Material polímero según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los esqueletos polímeros presentan una masa media en número comprendida entre 1.000 y 100.000.

9. Material según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que existen dos esqueletos polímeros diferentes.

10. Material según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que existen unos esqueletos polímeros de dos tipos diferentes A y B, que contienen un agente de modificación en cada uno de sus extremos que forman una asociación lineal multibloques, A/B.

11. Material según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que existen unos esqueletos polímeros de dos tipos diferentes A y B, conteniendo cada cadena de A por lo menos dos agentes de modificación y conteniendo B un agente de modificación en uno de sus extremos o un agente de modificación en cada uno de sus extremos.

12. Objetos tales como tubos, películas, placas, barras, botellas, contenedores, fabricados con el material según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

13. Utilización del material según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, como modificador de choque o regulador de reología.

14. Utilización del material según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, como agente de compatibilización en una composición que comprende, entre otros, por lo menos dos polímeros que pertenecen a clases de polímeros diferentes.