MATERIAL POLIMERO EN POLVO MODIFICADO POR PLASMA PARA USO COMO AGENTECOMPATIBILIZANTE EN MEZCLAS Y COMPOSITES POLIMERICOS.

Material polímero en polvo modificado por plasma para uso como agente compatibilizante en mezclas y composites poliméricos.

La presente invención se basa en un nuevo tipo de agente compatibilizante basado en el uso de un polímero compatible con uno de los componentes de la mezcla o composite y al que se introducen funcionalidades superficiales compatibles con los otros componentes de la mezcla o composite, mediante tratamiento con plasma frío de baja presión. Este tipo de agente compatibilizante se puede utilizar en la fabricación de piezas de plástico mediante técnicas de procesado a partir del fundido

Material polímero en polvo modificado por plasma para uso como agente compatibilizante en mezclas y composites poliméricos.

Sector de la técnica

La presente invención se encuadra dentro del sector Químico de la Industria de Plásticos y de la Tecnología de Materiales, para su aplicación en los Materiales Plásticos y Composites de matriz termoplástica con aplicaciones mecánicas y estructurales.

Estado de la técnica

La presente invención se refiere a un nuevo tipo de agentes compatibilizantes poliméricos, que se usan como aditivos para aumentar la interacción interfacial entre los componentes de mezclas de plásticos y de materiales composites de matriz polimérica conteniendo partículas inorgánicas. El incremento de las interacciones interfaciales producidas por estos nuevos agentes compatibilizantes da lugar a una mejora de las propiedades mecánicas de los materiales mezcla o compuestos.

Los agentes compatibilizantes son ampliamente utilizados en la industria de plásticos y materiales poliméricos, y consisten en macromoléculas que alternan distintas subunidades que son afines a uno u otro de los materiales a poner en contacto íntimo en la mezcla o composite. Estos agentes compatibilizantes son en general caros por las técnicas químicas de síntesis empleadas, y suelen ser macromoléculas de poca longitud de cadena y, por tanto, de malas propiedades mecánicas intrínsecas.

La presente invención consiste en utilizar como agente compatibilizante uno de los polímeros a usar en la mezcla o composite, en forma de polvo micrométrico, y modificar la superficie de dichos polvos mediante tratamiento por plasma para introducir funcionalidades compatibles con los otros componentes de la mezcla polimérica, o del material composite. Así, el polvo modificado consta de un núcleo del polímero original, con el que es compatible, y de una corteza compatible con los otros componentes. Al reprocesar en fundido este polvo modificado, la corteza se rompe y quedan expuestos en la superficie tanto el polímero original como la corteza modificada, lo que permite la compatibilización de los componentes de la mezcla o composite.

Existen patentes y artículos científicos previos referidos a tecnologías para el tratamiento por plasma de polvos [1,2], así como del tratamiento por plasma de polímeros en polvo [3,4] para introducir carga eléctrica en el polvo [5], o para aumentar la energía superficial de las partículas y permitir su disolución o suspensión en disolventes polares [6] y para lograr que la funcionalización del polvo sobreviva a un reprocesado y facilite el pintado de piezas plásticas [7]. Sin embargo, el uso de polvos de polímero modificados por plasma buscando la compatibilidad entre componentes de mezclas y composites para su reprocesado posterior en fundido y su uso como agentes compatibilizantes es novedoso y original.

Descripción de la invención

Un objeto de la invención lo constituye un material polimérico con uso como agente compatibilizante en mezclas y composites poliméricos, en adelante agente compatibilizante de la invención, que consiste en un polímero que sea compatible con uno de los componentes de la mezcla o composite, en adelante polímero base, y al que se introducen funcionalidades superficiales que sean compatibles con los otros componentes de la mezcla o composite.

Un objeto particular de la invención lo constituye que la introducción de funcionalidades superficiales en el polímero base se realiza sobre polvo de dicho polímero con un diámetro de partícula que puede variar desde unos pocos nanómetros a unos pocos micrómetros, por lo que se denominará en adelante polvo microscópico. El polímero base puede ser el mismo que aquel componente con el que es compatible antes de la modificación, u otro distinto pero de la misma familia de polímeros y con el que muestra buena compatibilidad.

Otro objeto particular de la invención es el procedimiento para la funcionalización superficial del polímero a usar como agente compatibilizante, que se realiza mediante tratamiento con plasma.

Otro objeto particular de la invención es el método para la compatibilización de los componentes de la mezcla o composite, que se realiza mediante procesado en fundido de la mezcla polimérica conteniendo el agente compatibilizante descrito anteriormente.

Finalmente, objeto de la invención lo constituye el uso del procedimiento de la invención para la fabricación de piezas plásticas por cualquier técnica de procesado a partir del fundido, como son el conformado, moldeo, extrusión o inyección, a partir de la mezcla polimérica o composite conteniendo el agente compatibilizante descrito anteriormente.

La presente invención se basa en que los inventores han observado que es posible utilizar como agente compatibilizante en mezclas y composites un polímero que se modifica superficialmente para introducir funcionalidades de forma que la parte interior del polímero base mantiene las propiedades del polímero original, mientras que la parte externa adquiere nuevas propiedades físico-químicas dependiendo de las funcionalidades introducidas.

Los inventores han observado que el polímero modificado puede ser reprocesado en estado fundido, manteniendo las funcionalidades introducidas por el tratamiento superficial. En estado fundido, la estructura de parte interna sin modificar y parte externa modificada desaparece, quedando expuestas a posible interacción con otras partículas y fragmentos poliméricos ambas partes del polímero modificado. De este modo se establece la interacción de cada parte con aquel componente de la mezcla o composite con el que es compatible.

Por tanto, un objeto de la invención lo constituye el uso como agente compatibilizante en mezclas y composites poliméricos de un polímero compatible con uno de los componentes de la mezcla o composite, en adelante agente compatibilizante de la invención, y al que se introducen funcionalidades superficiales compatibles con los otros componentes de la mezcla o composite.

Por otro lado, el tratamiento para introducir funcionalidades superficiales es especialmente eficaz cuando se realiza sobre polvo microscópico del polímero base. La relación de volumen modificado por la introducción de funcionalidades frente al volumen sin modificar es óptima cuando se usa polvo microscópico del polímero base y la profundidad de la modificación superficial está comprendida dentro del rango de 1 a 10 nm.

Por tanto, un objeto particular de la invención lo constituye el uso del agente compatibilizante de la invención en el que la introducción de las funcionalidades superficiales se ha realizado sobre un polvo microscópico del polímero base con partículas de diámetro promedio entre 10 nanómetros y 10 micras.

El polímero base utilizado para formar el agente compatibilizante debe de ser compatible con uno de los componentes de la mezcla o composite, pudiendo ser aquel mismo polímero u otro de su misma familia. Así, para una mezcla entre polipropileno y poliamida, el polímero base puede ser el mismo polipropileno de la mezcla, que se modificará superficialmente para introducir funcionalidades compatibles con la poliamida, o puede ser otro de la familia de las poliolefinas como un polietileno que es compatible con el polipropileno de la mezcla.

Otro objeto particular de la invención es el uso del agente compatibilizante de la invención en el que el polímero base utilizado para su preparación es el mismo que alguno de los componentes de la mezcla o composite.

Otro objeto particular de la invención es el uso del agente compatibilizante de la invención en el que el polímero base utilizado para su preparación es distinto de los componentes de la mezcla o composite, pero de la misma familia y mostrando compatibilidad con los mismos.

Por otro lado, el agente compatibilizante de la invención se puede preparar mediante un procedimiento de funcionalización superficial de un polímero en forma de polvo microscópico, que consiste en un tratamiento con plasma capaz de introducir funcionalidades en la superficie de las partículas manteniendo el polímero base original su interior. Dicho tratamiento se realizó mediante un plasma frío de baja presión, manteniendo el sustrato a baja temperatura, entre 25 y 200ºC, conteniendo en su...

1. Uso como agente compatibilizante en mezclas y composites poliméricos de un polímero compatible con uno de los componentes de la mezcla o composite y al que se introducen funcionalidades superficiales compatibles con los otros componentes de la mezcla o composite.

2. Uso del agente compatibilizante descrito en la reivindicación 1 caracterizado por que la introducción de las funcionalidades superficiales en el propio agente compatibilizante se realiza sobre un polvo microscópico del polímero base del agente compatibilizante, con partículas de diámetro promedio entre 10 nanómetros y 10 micras.

3. Uso del agente compatibilizante descrito en la reivindicación 1 caracterizado por que el polímero base utilizado para su preparación es el mismo que uno de los componentes de la mezcla o composite.

4. Uso del agente compatibilizante descrito en la reivindicación 1 caracterizado por que el polímero base utilizado para su preparación es distinto de los componentes de la mezcla o composite, pero de la misma familia y mostrando compatibilidad con los mismos.

5. Uso del agente compatibilizante descrito en las reivindicaciones anteriores caracterizado por que la funcionalización superficial del agente compatibilizante se lleva a cabo mediante tratamiento con plasma frío de baja presión.

6. Procedimiento para la compatibilización de los componentes de una mezcla o composite caracterizado por que se realiza mediante procesado en fundido de la mezcla polimérica conteniendo el agente compatibilizante descrito en las reivindicaciones anteriores.

7. Uso del procedimiento descrito en la reivindicación 6 en la fabricación de cualquier tipo de material mediante técnicas de procesado a partir del fundido.

8. Uso del procedimiento según reivindicación 7 en la fabricación de piezas de plástico.

9. Uso del procedimiento según reivindicaciones 7 y 8 en técnicas de conformado, moldeo, extrusión o inyección.