PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCIÓN DE PIEZAS MOLDEADAS NANOPOROSAS.

Procedimiento para la obtención de piezas moldeadas de material polimérico nanoporoso,

que comprende los siguientes pasos: a) preparación de una mezcla polimérica polifásica con dominios en el rango de 5 a 200 nm, b) impregnación de la mezcla polimérica con un agente de expansión, en donde la solubilidad del agente de expansión en la fase que conforma los dominios es al menos dos veces mayor que en las fases adyacentes, c) expansión de la mezcla polimérica polifásica que contiene un agente de expansión, a través de la introducción de la mezcla polimérica en una cavidad, y la expansión dentro de la misma, con lo cual se obtiene la pieza moldeada

La presente invención comprende un procedimiento para la obtención de piezas moldeadas de material polimérico nanoporoso, que comprende los siguientes pasos:

a) preparación de una mezcla polimérica polifásica con dominios en el rango de 5 a 200 nm, 5

b) impregnación de la mezcla polimérica con un agente de expansión, en donde la solubilidad del agente de expansión en la fase que conforma los dominios es al menos dos veces mayor que en las fases adyacentes,

c) expansión de la mezcla polimérica polifásica que contiene un agente de expansión, a través de la introducción de la mezcla polimérica en una cavidad y la expansión dentro de la misma, 10 con lo cual se obtiene la pieza moldeada.

Las piezas moldeadas de material polimérico nanoporoso, en adelante, denominado piezas moldeadas nanoporosas, no sólo presentan, en comparación con las piezas moldeadas convencionales de material polimérico macroporoso, una conductividad térmica reducida, sino también características mecánicas ventajosas. Presentan, sobre todo, una elevada resistencia, con lo cual son 15 resistentes a esfuerzos de impacto y empuje, y presentan un mejor comportamiento en esfuerzos dinámicos a largo plazo, por ejemplo, una expansión reducida de fisuras por fatiga.

En la memoria WO 2005/092959 A1 se describe, entre otros, un procedimiento para la obtención de espumas de poliuretano nanoporosas, que comprende los pasos

a) preparación de una mezcla polimérica polifásica con dominios en el rango de 5 a 200 nm, 20

b) impregnación de la mezcla polimérica con un agente de expansión, en donde la solubilidad del agente de expansión en la fase que conforma los dominios es al menos dos veces mayor que en las fases adyacentes,

c) expansión de la mezcla polimérica polifásica que contiene un agente de expansión.

Acorde a la página 5, línea 14, a página 6, línea 3 de la descripción, los pasos a) y b) son 25 llevados a cabo en una extrusionadora y la masa fundida cargada de agente de expansión es extrusionada a través de una tobera y cortada, formando placas, barras o partículas de espuma. De modo alternativo, la masa fundida que sale de la tobera puede ser cortada mediante granulación bajo agua a una contrapresión adecuada para obtener partículas expansibles o espumadas. Para obtener piezas moldeadas, las partículas obtenidas deben ser pegadas o soldadas con vapor de agua en un 30 paso de trabajo independiente.

No se describe la obtención de piezas moldeadas de cualquier forma espacial (también compleja) en el paso c), directamente a partir de la masa fundida.

El objeto de la presente invención fue hallar un procedimiento mejorado para la obtención de piezas moldeadas nanoporosas. Con dicho procedimiento se deseaba obtener piezas moldeadas 35 nanoporosas de manera sencilla y en pocos pasos. También las piezas moldeadas nanoporosas con forma espacial compleja deben poder obtenerse sin problema.

Se deseaba presentar, sobre todo, un procedimiento para la obtención de piezas moldeadas nanoporosas que no requiera de pegado o soldad de partículas obtenidas por separado. Además, el procedimiento debía posibilitar la obtención de piezas moldeadas directamente a partir de 40 la masa fundida.

Asimismo, deben poder obtenerse, con el procedimiento, piezas moldeadas con características de superficie ópticamente mejores, especialmente, un mayor brillo superficial.

Correspondientemente, se halló el procedimiento definido al comienzo. Los modos de ejecución preferidos de la presente invención se desprenden de las subreivindicaciones. Todas las 45 indicaciones de presión son presiones absolutas.

En el paso a) se prepara una mezcla polimérica polifásica con dominios en el rango de 5 a 200 nm. Se prefieren, a su vez, los dominios en el rango de 10 a 80 nm. El tamaño de los dominios se determina, preferentemente, mediante microscopía electrónica de transmisión en capas delgadas y una posterior evaluación mediante análisis de imagen. 50

En el sector de los sistemas polímeros polifásicos se sabe que la mayoría de los polímeros no se pueden mezclar entre sí o presentan una baja miscibilidad (Flory), de modo que según la temperatura, presión y composición química se produce la separación en fases respectivas. Si los polímeros incompatibles se enlazan de modo covalente entre sí, la separación no se lleva a cabo a nivel macroscópico, sino solamente a nivel microscópico, es decir, en la escala de longitud de cada 5 cadena polimérica individual. En este caso se habla de una separación de microfases. De ello resulta una gran cantidad de estructuras mesoscópicas, por ejemplo, morfologías lamelares, hexagonales, cúbicas, giroides y bicontinuas, que presentan un fuerte parentesco con fases liotrópicas; véase, por ejemplo, Hamley: The Physics of Blockcopolymers, Oxford University Press, Oxford 1998. Además, existen otras posibilidades de generar una microseparación en masas poliméricas, por ejemplo, 10 incorporar partículas de productos de polimerización por emulsión.

En un modo de realización preferido del procedimiento acorde a la invención, la fase que conforma dominios consiste esencialmente en partículas de núcleo y envoltura obtenidas, esencialmente, a través de polimerización por emulsión. Preferentemente, se trata de partículas de núcleo y envoltura. La polimerización por emulsión es realizada de manera usual, por ejemplo, 15 utilizando asimismo emulsionantes e iniciadores adecuados. Para las partículas de núcleo y envoltura en general se crea primero un núcleo sobre el cual se injertan luego monómeros de envoltura.

Son especialmente preferidas como partículas, las partículas de núcleo y envoltura con un núcleo de un poliacrilato o un polimetacrilato, especialmente, de metacrilato de polimetilo (PMMA). También son especialmente preferidas como partículas, las partículas de núcleo y envoltura con, al 20 menos, una envoltura de poliestireno o copolímero de estireno y acrilnitrilo. También son adecuadas las partículas con dos o más envolturas, asimismo, las envolturas individuales pueden estar formadas, por ejemplo, por poliacrilato, polimetacrilato, poliestireno o copolímeros de estireno (por ejemplo, con acrilnitrilo).

En otro modo de ejecución 2), el procedimiento está caracterizado porque la fase que 25 conforma dominios consiste esencialmente en copolímeros en bloque con bloques incompatibles. Dichos copolímeros en bloque son, por ejemplo, copolímeros en bloque de estireno-butadieno o estireno-isopreno. Se pueden utilizar copolímeros en bloque de dos bloques, tres bloques, o multibloque, cuyos bloques individuales pueden ser, por ejemplo, homopolímeros, o copolímeros estáticos o con pendiente (gradiente). La conformación de los copolímeros en bloque puede, por 30 ejemplo, ser lineal, de cadena ramificada, en forma de peine o en forma de estrella. Son conocidos dichos copolímeros en bloque.

En ambos modos de ejecución 1) y 2), la mezcla polimérica contiene, además de las partículas de núcleo y envoltura o el copolímeros en bloque, un polímero termoplástico, preferentemente, un polímero de estireno. El término polímero de estireno incluye homo y copolímeros 35 de estireno, por ejemplo, poliestireno estándar, poliestireno de alto impacto, es decir, poliestireno que contiene caucho de butadieno o isopreno, además, copolímeros del tipo estireno-acrilnitrilo (SAN), acrilnitrilo-butadieno-estireno (ABS), acrilnitrilo-estireno-acriléster (ASA), estireno-anhídrido de ácido maleico (SMA) y estireno-metilmetactilato (SMMA). También los polímeros SMA o SMMA pueden ser de alto impacto (con caucho). Estos polímeros son conocidos y usuales en el mercado. 40

Preferentemente, la mezcla polimérica contiene, en ambos modos de ejecución 1) y 2), 20 a 99,99 % en peso, especialmente, 50 a 99,9 y, de modo especialmente preferido 80 a 99,5 % en peso de un polímero de estireno.

También de modo preferido, la mezcla polimérica contiene, en el modo de ejecución 1), 0,01 a 40, especialmente, 0,1 a 20, preferentemente, 0,3 a 10 y, de modo especialmente preferido 0,5 45 a 5 % en peso de partículas de núcleo y envoltura. También de modo preferido, la mezcla polimérica contiene, en el modo de ejecución 2), 0,01 a 40, especialmente, 0,1 a 20, preferentemente, 0,3 a 10 y, de modo especialmente preferido 0,5 a 5 % en peso de copolímeros en bloque con bloques incompatibles.

Los porcentajes en peso...

1. Procedimiento para la obtención de piezas moldeadas de material polimérico nanoporoso, que comprende los siguientes pasos:

a) preparación de una mezcla polimérica polifásica con dominios en el rango de 5 a 200 nm,

b) impregnación de la mezcla polimérica con un agente de expansión, en donde la solubilidad 5 del agente de expansión en la fase que conforma los dominios es al menos dos veces mayor que en las fases adyacentes,

c) expansión de la mezcla polimérica polifásica que contiene un agente de expansión, a través de la introducción de la mezcla polimérica en una cavidad, y la expansión dentro de la misma, con lo cual se obtiene la pieza moldeada. 10

2. Procedimiento acorde a la reivindicación 1, en el cual la mezcla polimérica es introducida en forma fluida en la cavidad.

3. Procedimiento acorde a la reivindicación 1 o 2, en el cual la cavidad es una herramienta de moldeo por inyección.

4. Procedimiento acorde a las reivindicaciones 1 a 3, en donde al menos los pasos b) y c) 15 se llevan a cabo en una máquina de moldeo por inyección.

5. Procedimiento acorde a las reivindicaciones 1 a 4, en donde antes de la introducción de la mezcla polimérica, se aplica sobre la cavidad una presión de, al menos, 1,1 bar y la expansión de la mezcla polimérica se lleva a cabo por reducción controlada de dicha presión.

6. Procedimiento acorde a las reivindicaciones 1 a 5, en donde la fase que conforma 20 dominios consiste esencialmente en partículas de núcleo y envoltura obtenidas, esencialmente, a través de polimerización por emulsión.

7. Procedimiento acorde a la reivindicación 6, en donde las partículas son partículas de núcleo y envoltura con un núcleo de un poliacrilato o un polimetacrilato.

8. Procedimiento acorde a la reivindicación 6 o 7, en donde las partículas son partículas de 25 núcleo y envoltura con, al menos, una envoltura de poliestireno o copolímero de estireno y acrilnitrilo.

9. Procedimiento acorde a las reivindicaciones 1 a 5, en donde la fase que conforma dominios consiste esencialmente en copolímeros en bloque con bloques incompatibles.

10. Procedimiento acorde a las reivindicaciones 1 a 9, en donde la mezcla polimérica contiene 20 a 99,99 % en peso de un polímero de estireno. 30

11. Procedimiento acorde a las reivindicaciones 1 a 10, en donde el agente de expansión se selecciona entre hidrocarburos, agua, alcoholes, cetonas, éteres, alquilésteres y alquilamidas.

12. Procedimiento acorde a las reivindicaciones 1 a 11, en donde se utiliza un co-agente de expansión seleccionado entre dióxido de carbono, nitrógeno, hidrocarburos fluorados y gases nobles.

13. Procedimiento acorde a las reivindicaciones 1 a 12, en donde el diámetro medio de 35 poros del material polimérico nanoporoso es de 100 a 8000 nm.

14. Procedimiento acorde a las reivindicaciones 1 a 13, en donde la densidad del material polimérico nanoporoso es de 300 a 1 000 g/l.