EMPLEO DE POLÍMEROS PARA LA MODIFICACIÓN DE LA CARGA SUPERFICIAL DE PARTÍCULAS SÓLIDAS.

Empleo de un polímero, siendo soluble al menos 0,1 g del polímero en 100 ml de agua a 20ºC y ese polímero contiene en forma de unidades polimerizadas al menos,

de manera respectiva un monómero a) H2C=CR 1 -CO-NH-R 2 -N + R 3 R 4 R 5 X - donde R 1 significa un átomo de hidrógeno o un resto alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, R 2 significa un resto alquileno lineal o ramificado con 1 hasta 12 átomos de carbono y R 3 , R 4 , R 5 significan, independientemente entre sí, un átomo de hidrogeno, un resto alquilo con 1 hasta 18 átomos de carbono o un resto fenilo, y X- significa un anión del grupo de los halógenos, de los sulfatos o bien de los alquilsulfatos, significa hidróxido, fosfato, acetato, formiato o amonio, y b) H2C=CR 6 -CO-NR 7 R 8 donde R 6 significa un átomo de hidrogeno o un resto alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono y R 7 y R 8 significan respectivamente, de manera independiente entre sí, un átomo de hidrógeno, un resto alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, un resto cicloalquilo con 3 hasta 6 átomos de carbono, con la condición de que R 7 y R 8 no signifiquen de manera simultánea un átomo de hidrógeno, y c) ácido acrílico y/o ácido metacrílico y/o d) otros monómeros del grupo de los ácidos carboxilícos con 3 hasta 6 átomos de carbono, monoetilénicamente insaturados, tales como el ácido crotónico, el ácido maleico, el anhídrido del ácido maleico, el ácido fumárico, el ácido itacónico, así como sus semiésteres, y sus sales o H2C=CR-CO-NH-CR'R'R''-SO3H así como sus sales, de manera especial las sales de los metales alcalinos y las sales de amonio, donde R, R', R' y R'' significan, de manera independiente entre sí, un átomo de hidrógeno o un resto alquil(eno) con 1 hasta 4 átomos de carbono, con la condición de que el monómero c) esté contenido en el polímero en cantidades de un 25 % en peso como máximo, referido al polímero, para llevar a cabo la dispersión de partículas sólidas en medios líquidos, de manera preferente en medios acuosos

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La presente invención se refiere a la modificación de la carga superficial de partículas sólidas, medida a través de su potencial Zeta, así como al empleo de las partículas modificadas de este modo para llevar a cabo la obtención de suspensiones estables, por ejemplo en procedimientos de galvanización y como aditivos en composiciones de agentes lubrificantes, en disolventes orgánicos, en materiales polímeros, a título de agentes auxiliares para la frotación o como agentes auxiliares en suspensiones acuosas de minerales arcillosos o en agentes cosméticos o farmacéuticos.

En la industria se conoce un gran número de posibilidades para llevar a cabo la aplicación de partículas sólidas, que son dispersadas en medios líquidos, de manera preferente en medios acuosos. A estas partículas pertenecen, por ejemplo, los colorantes, que contienen pigmentos dispersados siendo conocidos sin embargo, también, los materiales de carga dispersados en polímeros o las dispersiones en el sector de los productos farmacéuticos, de los productos cosméticos o bien de los agentes de lavado y de limpieza. De igual modo, son empleadas dispersiones de arcilla (que se denominan barbotinas) para llevar a cabo la fabricación de cerámica. En el caso de la frotación, por ejemplo de minerales, son empleadas también dispersiones. Otro ejemplo industrial de las dispersiones se presenta en el caso de la galvanización de superficies metálicas (o de superficies de otro tipo preparadas de manera correspondiente): de este modo es empleado, por ejemplo, el nitruro de boro (BN) en el caso del niquelado galvánico de superficies metálicas en forma dispersada en el baño de galvanización puesto que el BN precipita entonces junto con el níquel sobre la superficie metálica y mejora las propiedades físicas de la capa de níquel. Las dispersiones son sistemas, que están constituidos por varias fases, una de las cuales es continua (agente de dispersión) y, al menos, otra fase está finamente distribuida (fase dispersada, dispersante). Ejemplos de dispersiones son las emulsiones (fases liquidas insolubles entre sí), los aerosoles o las suspensiones, que son tratadas en este caso, en forma de partículas inorgánicas sólidas, de manera preferente no metálicas, que están dispersadas en una fase líquida. Una dispersión molar es la distribución en dispersión molar de un producto en otro, es decir que, en este caso, se presenta una solución real. La energía, que es necesaria para llevar a cabo la obtención de una dispersión, puede ser aportada por ejemplo por vía química, electroquímica, eléctrica o mecánica (por medio de una molienda, con ayuda de ultrasonidos, etcétera). En principio, las dispersiones tienen tendencia a la separación de las fases (sedimentación) de tal manera, que tiene que llevarse a cabo una estabilización con emulsionantes o con coloides protectores durante su obtención y su almacenamiento. De manera alternativa o, de manera complementaria a dicha estabilización, se aprovecha también de manera específica la repulsión electrostática de las partículas de pigmento

o bien de las partículas polimerasa, que están cargadas con igual signo (estabilización electrostática).

En la práctica se plantea con frecuencia el problema de que las partículas solo pueden ser dispersadas con dificultad, o no pueden ser dispersadas en absoluto, en un medio líquido acuoso o de otro tipo. En muchos casos son utilizados productos tensioactivos a título de agentes dispersantes para llevar a cabo la obtención o la estabilización de las dispersiones. Sin embargo, existe una necesidad permanente de dispersar mejor partículas inorgánicas sólidas en líquidos, de manera preferente en medios acuosos. El origen de las dificultades, que se presentan con ocasión de la formación de la dispersión, es decir de la distribución fina de las partículas sólidas en el medio líquido, debe ser considerado en el hecho de que la carga superficial, que se encuentra en la superficie de las partículas, no permite o únicamente permite de forma parcial una incorporación homogénea en el disolvente, de manera preferente en el agua.

Desde luego, en el estado de la técnica se conocen ya principios de resolución. De este modo, las publicaciones US 4,098,654 y US 4,302,374 describen el empleo de tensioactivos no iónicos para llevar a cabo la estabilización de partículas de PTFE. La publicación WO 03/097720 A1 describe el empleo de polímeros solubles en agua a título de agentes auxiliares para el secado, que están destinados a llevar a cabo las obtención de agentes dispersantes. La publicación divulga una pluralidad de posibles monómeros, que podrían ser convertidos en polímeros solubles en agua, siendo adecuados estos polímeros solubles en agua entonces, junto con copolímeros de acetato de viniloetileno o con terpolímeros de etileno-cloruro de vinilo-laurato de vinilo, para ser empleados a título de agentes dispersantes. La publicación no divulga el empleo de dichos polímeros solubles en agua a título de únicos agentes auxiliares de la dispersión. En la publicación US 145,517 se describen procedimientos de galvanización química, en los cuales son empleados tensioactivos a base de compuestos orgánicos, no fluorados, con objeto de estabilizar productos sólidos finamente divididos en un baño de galvanización. Desde luego, sigue existiendo la necesidad de mejorar la estabilización de partículas sólidas no solamente en el sector de los baños de galvanización sino que también existe, en general, la necesidad de optimizar el comportamiento a la dispersión de productos sólidos en medios líquidos.

Se ha encontrado, de manera sorprendente, que determinados polímeros solubles en agua son adecuados para mejorar las propiedades de dispersión de partículas sólidas, de manera preferente de partículas inorgánicas, en medios líquidos, de manera preferente en medios acuosos.

Un primer objeto de la presente solicitud se refiere al empleo de un polímero, siendo soluble al menos 0,1 g del

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polímero en 100 ml de agua a 20ºC, y que contiene en forma de unidades polimerizadas al menos, de manera respectiva un monómero

a) H2C=CR1-CO-NH-R2-N+R3R4R5X

donde R1 significa un átomo de hidrógeno o un resto alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, R2 significa un resto

alquileno lineal o ramificado con 1 hasta 12 átomos de carbono y R3, R4, R5 independientemente entre sí significan un átomo de hidrogeno, un resto alquilo con 1 hasta 18 átomos de carbono o un resto fenilo, y X-significa un anión del grupo de los halógenos, de los sulfatos o bien de los alquilsulfatos, significa hidróxido, fosfato, acetato, formiato o amonio, y

b) H2C=CR6-CO-NR7R8

donde R6 significa un átomo de hidrogeno o un resto alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono y R7 y R8 significan respectivamente, de manera independiente entre sí, un átomo de hidrógeno, un resto alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono o un resto cicloalquilo con 3 hasta 6 átomos de carbono, con la condición de que R7 y R8 no signifiquen de manera simultánea un átomo de hidrógeno, y

c) ácido acrílico y/o ácido metacrílico y/o

d) otros monómeros del grupo de los ácidos carboxilícos con 3 hasta 6 átomos de carbono, monoetilénicamente insaturados tales como el ácido crotónico, el ácido maleico, el anhídrido del ácido maleico, el ácido fumárico, el ácido itacónico, así como sus semiésteres, y sus sales o H2C=CR-CO-NH-CR'R”R'”-SO3H así como sus sales, de manera especial las sales de los metales alcalinos y las sales de amonio, significando R, R', R” y R'”, independientemente entre sí, un átomo de hidrógeno o un resto alquil(eno) con 1 hasta 4 átomos de carbono,

con la condición de que el monómero c) esté contenido en el polímero en cantidades de un 25 % en peso como máximo, referido al polímero, para llevar a cabo la dispersión de partículas sólidas en medios líquidos, de manera preferente en medios acuosos.

Los polímeros son compuestos en sí conocidos, que han sido descritos en la publicación EP 1 767 554 A1 de la solicitante, habiéndose divulgado en la publicación también un procedimiento para llevar a cabo la obtención de estos polímeros.

Ahora son preferentes aquellos polímeros, de conformidad con la descripción que ha sido dada más arriba, cuya proporción en peso en monómeros c) sea menor que un 15 % en peso... [Seguir leyendo]

1. Empleo de un polímero, siendo soluble al menos 0,1 g del polímero en 100 ml de agua a 20ºC y ese polímero contiene en forma de unidades polimerizadas al menos, de manera respectiva un monómero

a) H2C=CR1-CO-NH-R2-N+R3R4R5 X-

donde R1 significa un átomo de hidrógeno o un resto alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, R2 significa un resto alquileno lineal o ramificado con 1 hasta 12 átomos de carbono y R3, R4, R5 significan, independientemente entre sí,

un átomo de hidrogeno, un resto alquilo con 1 hasta 18 átomos de carbono o un resto fenilo, y X-significa un anión del grupo de los halógenos, de los sulfatos o bien de los alquilsulfatos, significa hidróxido, fosfato, acetato, formiato o amonio, y

b) H2C=CR6-CO-NR7R8

donde R6 significa un átomo de hidrogeno o un resto alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono y R7 y R8 significan respectivamente, de manera independiente entre sí, un átomo de hidrógeno, un resto alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, un resto cicloalquilo con 3 hasta 6 átomos de carbono, con la condición de que R7 y R8 no signifiquen de manera simultánea un átomo de hidrógeno, y

c) ácido acrílico y/o ácido metacrílico y/o

d) otros monómeros del grupo de los ácidos carboxilícos con 3 hasta 6 átomos de carbono, monoetilénicamente insaturados, tales como el ácido crotónico, el ácido maleico, el anhídrido del ácido maleico, el ácido fumárico, el ácido itacónico, así como sus semiésteres, y sus sales o H2C=CR-CO-NH-CR'R”R'”-SO3H así como sus sales, de manera especial las sales de los metales alcalinos y las sales de amonio, donde R, R', R” y R'” significan, de manera independiente entre sí, un átomo de hidrógeno o un resto alquil(eno) con 1 hasta 4 átomos de carbono,

con la condición de que el monómero c) esté contenido en el polímero en cantidades de un 25 % en peso como máximo, referido al polímero, para llevar a cabo la dispersión de partículas sólidas en medios líquidos, de manera preferente en medios acuosos.

2. Empleo según la reivindicación 1, caracterizado porque se emplea un polímero soluble a 20ºC, que contiene, al menos, tres monómeros diferentes a), b), c) y/o d), cumpliéndose que los monómeros a) y b) tiene que estar presentes obligatoriamente en la relación molar está situada en el intervalo comprendido entre 1 : 1 y 1 : 10 y estando contenidos, además, los monómeros c) y/o d), siendo elegido a título de monómero a) el cloruro de la 3trimetilamoniopropilmetacrilamida (MAPTAC), a título de monómero b) la N-isopropilacrilamida (NIPAM), a título de monómero c) el ácido acrílico (AA) y/o el ácido metacrílico (MA), a título de monómero d) el ácido 2-acrilamido-2metil-1-propanosulfónico (AMPS) con la condición de que el monómero c) esté contenido en el polímero soluble en agua en cantidades de un 25 % en peso como máximo referido al peso total del polímero soluble en agua.

3. Empleo según, al menos, una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque en el polímero están contenidos los monómeros MAPTAC, NIPAM y AMPS polimerizados en la relación en peso desde un 25 hasta un 50 % en peso de MAPTAC, desde un 40 hasta un 75 % de NIPAM y desde un 1 hasta un 15 % de AMPS, con la condición de que la suma de las proporciones en porcentaje de 100.

4. Empleo según, al menos, una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en el polímero están contenidos los monómeros MAPTAC, NIPAM y AA polimerizados en la relación en peso desde un 25 hasta un 50 % de MAPTAC, desde un 40 hasta un 75 % de NIPAM y desde un 1 hasta un 15 % de AA, con la condición de que la suma de las proporciones en porcentaje de 100.

5. Empleo según, al menos, una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en el polímero están contenidos los monómeros MAPTAC, NIPAM, AA y AMPS polimerizados en la relación en peso desde un 25 hasta un 45 % de MAPTAC, desde un 40 hasta un 70 % de NIPAM, desde un 1 hasta un 15 % de AA y desde un 1 hasta un 15 % de AMPS con la condición de que la suma de las proporciones en porcentaje de 100.

6. Empleo según, al menos, una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la relación en moles entre los monómeros a), b) y c) o d) en el polímero se encuentra situada en el intervalo comprendido entre 1 : 10 : 1 y 5 : 10 : 5 y, de manera preferente, se encuentra situada en el intervalo comprendido entre 4 : 10 : 1 y 4 : 10 : 3 y, de manera especial, se encuentra situada en el intervalo comprendido entre 3 : 8 : 2 y 3 : 8 : 1.

7. Empleo según, al menos, una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la relación molar entre los

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monómeros a), b), c) y d) en el polímero toma un valor de 3 : 8 : 1 : 1.

8. Empleo según, al menos, una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque en el polímero esta contenido desde un 20 hasta un 30 % en peso de monómero a), desde un 50 hasta un 70 % en peso de monómero b) y desde un 10 hasta un 20 % en peso de monómero c) y/o d), con la condición de que la suma de las proporciones de 100.

9. Empleo según, al menos, una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque los monómeros c) y d) están presentes en el polímero en una relación mutua en peso con un valor de 1 : 1.

10. Empleo según, al menos, una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque los polímeros presentan un peso molecular medio situado en el intervalo comprendido entre 10.000 y 500.000 Da, de manera preferente situado en el intervalo comprendido entre 50.000 y 350.000 Da y, de manera especial, situado en el intervalo comprendido entre 100.000 y 250.000 Da.

11. Empleo según, al menos, una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque las partículas se eligen entre los compuestos inorgánicos, de manera preferente se eligen entre el grupo constituido por los óxidos, los hidróxidos, los carburos, los boruros, los sulfuros o los nitruros.

12. Empleo según, al menos, una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque las partículas sólidas son elegidas entre el grupo que está constituido por el nitruro de boro (BN), el carburo de silicio (SiC), o el carburo de boro (B4C).

13. Empleo según, al menos, una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque las partículas sólidas presentan diámetros situados en el intervalo comprendido entre 10 y 0,00001 mm.

14. Partículas sólidas, que pueden ser obtenidas por puesta en contacto de una partícula de soporte, en un medio acuoso, con un polímero según la descripción de la reivindicación, presentándose el polímero en una solución acuosa y, después del tratamiento, las partículas sólidas son separadas y secadas o estas partículas se dejan directamente en la solución.

15. Partículas según la reivindicación 14, caracterizadas porque son empleadas para llevar a cabo la obtención de una solución acuosa del polímero, que presenta una proporción en peso de polímero situada en el intervalo comprendido entre un 0,01 y un 30 % en peso, de manera preferente situada en el intervalo comprendido entre un 0,1 y un 15 y, de manera especial, situada en el intervalo comprendido entre un 1 y un 10 % en peso, referido respectivamente al peso total de la solución acuosa.

16. Partículas según al menos una de las reivindicaciones 14 a 15, caracterizadas porque en la obtención se lleva a cabo la etapa de la puesta en contacto de las partículas con la solución de polímero a temperaturas situadas en el intervalo comprendido entre 10 y 90ºC, de manera preferente situadas en el intervalo comprendido entre 15 y 35ºC y, de manera especial, situadas en el intervalo comprendido entre 18 y 30ºC.

17. Partículas según, al menos, una de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizadas porque las partículas sólidas son dispersadas, con ocasión de la obtención, en la solución de polímero.

18. Empleo de partículas sólidas, preparadas según la reivindicación 14, en procedimientos de galvanización (electrolíticos o químicos) o como aditivo en composiciones de agentes lubrificantes, en disolventes orgánicos, en materiales polímeros o como agentes auxiliares de la flotación o bien como agentes auxiliares para la suspensión de minerales arcillosos.

19. Empleo según la reivindicación 18, caracterizado porque encuentra aplicación el nitruro de boro a título de partículas sólidas.

20. Procedimiento para el recubrimiento metálico por vía galvánica o por vía autocatalítica sobre superficies metálicas, por ejemplo para el niquelado de superficies metálicas, caracterizado porque se aporta una dispersión acuosa de partículas de nitruro de boro a una solución acuosa para el niquelado, que contiene, al menos, una sal de Ni, un ácido orgánico y una compuesto inorgánico del fósforo, cuyas partículas de nitruro de boro han sido preparadas según la reivindicación 14 y, a continuación, se pone en contacto esta solución con la superficie metálica hasta que se deposite sobre la misma una capa en dispersión, constituida por metal y por partículas de nitruro de boro.