Un proceso para la preparación de nanocompuestos de poliolefinas el cual comprende mezclas fundidas entre 120 y 290 °C con una mezcla de a) una poliefina,

b) un agente de relleno el cual es un filosilicato natural o sintético o una mezcla de tales filosilicatos, o un hidrocarbonato láminado de la fórmula general III o IIIa M 2+ 1-x · M 3+ x · (OH) 2 · (A y-) x/y · pH2O (III) Ma 2+ x · Al2 · (OH)2x +6yz · (Aa ya-) 2 · p'H2O (IIIa) donde M 2+ = Mg, Ca, Sr, Zn, Sn y/o Ni, Ma 2+ es al menos un metal de la serie que consiste de Mg y Zn, M 3+ = Al, B o Bi, A y- es una anión que tiene la valencia y y es un número de 1 a 4, Aa ya- es un anión que tiene valencia ya, x es un número de 0 a 0.5 y p es un número de 0 a 20, p' es un número positivo de 0.5 a 15, x' que va de 2 a 6 y z que va de un número positivo menor que 2; y c) es un surfactante no iónico el cual es un éster sorbitano, un compolímero de dimetilsiloxano-óxido de etileno en bloque, un copolímero de poli (metil metacrilato)-bloque-poli(oxietileno) o un compuesto de la fórmula I en donde m es 1 o 2, n es 1 o 2, x es mayor que o igual a 1, y es mayor que o igual a 1, z es mayor que o igual a 0, y R1 es hidrógeno o alquilo C1-C25, caracterizado por que el agente de relleno (b) no ha sido preintercalado

La presente invención se relaciona con un nuevo proceso para la preparación de un nanocompuesto de poliolefina el cual comprende mezclar en fusión una mezcla de una poliolefina, un agente de relleno y un surfactante no iónico. Una realización adicional de la presente invención es el uso de un surfactante no iónico para intercalar y exfoliar un agente de relleno y dispersar el agente de relleno en una matriz de poliolefina para formar un nanocompuesto. Además, se divulga un nanocompuesto que comprende a) una poliolefina la cual es susceptible de una degradación oxidativa, termal o degradación inducida por luz, b) un agente de relleno, c) un surfactante no iónico, y d) un aditivo seleccionado de los grupos que consisten de antioxidantes fenólicos, estabilizadores ante la luz, estabilizadores de proceso, pigmentos, colorantes, plastificantes, compatibilizadores, agentes endurecedores, agentes tixotrópicos, auxiliares de elevación, eliminadores de ácido y pasivadores de metal o mezclas de los mismos.

Hay literatura sustancial reciente sobre nanocompuestos orgánicos-inorgánicos basada en arcilla o silicatos laminados tales como montmorillonita y polímeros sintéticos. Los nanocompuestos de poliolefina han sido preparados a partir de arcillas orgánicas modificadas. Las arcillas usadas son generalmente modificadas con alquilos de cadena larga o iones de alquilamonio o aminas o en algunos casos otros iones onio, como por ejemplo fosfonio. Los aditivos de ión amonio/amina son usualmente incorporados en la estructura de la arcilla por un paso de intercalación separado.

Estas arcillas orgánicas convencionales modificadas tienen un número de desventajas cuando se usan para la preparación de nanocompuestos de poliolefina. Las sales de amonio son térmicamente no estables a temperaturas usadas en el proceso de las poliolefinas o podrían ser de otra manera reactivas bajo condiciones del proceso. Estas arcillas no pueden ser directamente dispersadas en poliolefinas comerciales para formar nanocompuestos estables. Aunque hay unos pocos reportes de que tales arcillas orgánicas modificadas puedan ser directamente dispersadas en poliolefinas para formar nanocompuestos por un mezclado intensivo. Sin embargo, se cree que las estructuras exfoliadas formadas de esta manera generalmente no son estables y podrían reagregarse durante operaciones subsecuentes del proceso de fusión, como por ejemplo inyección por moldeo.

La formación de nanocompuestos de poliolefina por procesos de fusión ha requerido así del uso de un aditivo adicional, más a menudo un anhídrido maléico con injerto de polipropileno, el cual en ejemplos de trabajo se presenta como uno de los mayores componentes del producto final.

A. Okada et al., Macromolecules 1997, 30, 6333 -6338 or U.S. 5,973,053 divulga que un nanocompuesto de polipropileno que se obtiene con una arcilla premodificada con sales de octadecil amonio, está compuesta de polipropileno en la presencia de oligómeros de poliolefina que contienen funcionalidad polar, por ejemplo anhídrido maléico con injerto de polipropileno.

U.S. 5,939,184 divulga la formación de nanocompuestos de polipropileno con base en arcillas de aquilamonio modificadas y una poliolefina de injerto polar o un copolímero de poliolefina el cual se usa típicamente en exceso sobre la cantidad de arcilla.

La WO-A-99/07790 divulga un material de nanocompuesto sobre la base de una arcilla que tiene una estructura laminada y una capacidad de intercambio de cationes de 30 a 250 miliequivalentes por 100 gramos, una matriz polimérica y un copolímero en bloque o un copolímero en injerto, cuyo copolímero en bloque o copolímero de injerto comprende una o más unidades estructurales primarias (A), las cuales son compatibles con la arcilla, y una o más unidades estructurales secundarias (B) las cuales son compatibles con la matriz polimérica. Ejemplos específicos de tales copolímeros en bloques son copolímeros en bloque que consisten de un óxido de polietileno (PEO) y un bloque de poliestireno (PS); un bloque de poli-4-vinilpiridina (P4VP) y un bloque de poliestireno (PS); un bloque de polietilenimina dendrítico (dend-P8 PEI) y un bloque de poliestireno (PS); o un copolímero multibloque que consiste de un bloque central de polietilenimina dendrítico (dend16) funcionalizado con grupos 16 octadecilo (bloque B, PE-compatibles).

La WO-A-00/34393 divulga un nanocompuesto polímero-arcilla que comprende (i) una matriz de polímero procesable por fusión, (ii) un material de arcilla laminada, y (iii) una matriz de oligómeros o polímero funcionalizada compatible con un polímero. Un ejemplo divulgado específicamente del componente (iii) es por ejemplo policaprolactona funcionalizada con amonio.

La WO-A-01/48080 divulga un nanocompuesto de poliolefina basado para el uso de arcilla para intercambio de cationes y un anhídrido maléico con injerto de polipropileno de alto peso molecular.

La WO-A-01 /85831 divulga nanocompuestos de poliolefina basados en el uso de una arcilla intercambiadora de cationes y un catión orgánico de injerto con poliolefina como por ejemplo un ión amonio.

El uso de un bloque de polietileno poli(óxido de etileno) en la preparación de un polietileno de un nanocompuesto de polietileno de baja densidad se describe en B. Liao et al. in Polymer 42, 10007 -10011 (2001). Estos autores no hacen mención de la utilidad de los bloques en la formación de nanocompuesto en una etapa.

La WO-A-02/00776 se relaciona con un molde poroso para uso en un proceso de moldeo por presión, cuyo molde es manufacturado de un material polimérico que forma una matriz en la cual han sido incorporados una arcilla y un copolímero en bloque o un copolímero de injerto, en donde el bloque de copolímero o el copolímero de injerto comprenden una o más unidades estructurales primarias (A), las cuales son compatibles con la arcilla, y una o más unidades estructurales secundarias (B) las cuales son compatibles con la matriz polimérica para manufactura de un material de filtro poroso. Un ejemplo específicamente divulgado de tal copolímero en bloque es un copolímero en bloque que consiste de un bloque de óxido de polietileno (PEO) y un bloque de poli(metil metacrilato) (PMMA).

Estos métodos conocidos que usan arcillas modificadas orgánicamente (amonio o amina) para la preparación de nanocompuestos de poliolefina no satisfacen en cada aspecto el alto requerimiento que debe cumplirse, especialmente con respecto a los moldes de poliolefina los cuales son sometidos a degradación oxidativa, térmica o inducida por la luz. Propiedades adicionales de interés incluyen temperatura de distorsión por calor mejorada, retardo de llama mejorado, barrera de gas mejorada, potenciación de la rigidez, apariencia visual y la estabilidad dimensional mejorada. Hay por lo tanto todavía una necesidad para encontrar un proceso eficiente para la preparación de un compuesto de poliolefina que provea las propiedades de interés pero que no tengan las desventajas mencionadas anteriormente lo cual permite el uso de un agente de relleno natural el cual no ha sido modificado antes del uso.

La presente invención se relaciona por lo tanto con un proceso para la preparación de nanocompuesto de poliolefina el cual comprende mezclar una mezcla en fusión de a) una poliolefina, b) un agente de relleno y c) un surfactante no iónico como se define en las reivindicaciones anexas.

La incorporación puede ser llevada a cabo en cualquier contenedor susceptible de ser calentado equipado con un agitador, por ejemplo en un aparato cerrado tal como una trenzadora, mezcladora o un recipiente de agitación. La incorporación se lleva a cabo preferiblemente en un extrusor o en un trenzador. No tiene importancia si el proceso tiene lugar en una atmosfera inerte o en presencia de oxígeno.

La adición de componentes (a), (b) y (c) se pueden llevar a cabo en una máquina mezcladora normal en la cual el polímero es fundido y mezclado con los aditivos. Las máquinas apropiadas son conocidas por aquellos expertos en la técnica. Hay predominantemente mezcladores, trenzadores y extrusores. El proceso se lleva a cabo preferiblemente en un extrusor introduciendo el aditivo durante el proceso. Particularmente las máquinas de procesamiento preferido son extrusores de tornillos gemelos con contrarrotación y corrotación, extrusores de engranaje planetario, extrusores de anillo o cotrenzadores. Es también posible usar máquinas procesadoras provistas con al menos un compartimiento removedor de gas al cual puede aplicarse un vacío. Extrusores y trenzadores apropiados... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la preparación de nanocompuestos de poliolefinas el cual comprende mezclas fundidas entre 120 y 290 °C con una mezcla de a) una poliefina, b) un agente de relleno el cual es un filosilicato natural o sintético o una mezcla de tales filosilicatos, o un hidrocarbonato láminado de la fórmula general III o IIIa

M2+

1-x · M3+ x · (OH)2 · (Ay-)x/y · pH2O (III)

Ma2+ x · Al2 · (OH)2x +6yz · (Aaya-)2 · p'H2O (IIIa)

10 donde M 2+ = Mg, Ca, Sr, Zn, Sn y/o Ni,

Ma2+

es al menos un metal de la serie que consiste de Mg y Zn, M3+

= Al, B o Bi, Ay-

es una anión que tiene la valencia y 15 y es un número de 1 a 4, Aaya

es un anión que tiene valencia ya, xes un número de 0a 0.5 y p es un número de 0 a 20, p' es un número positivo de 0.5 a 15, x'quevade 2a6y z que va de un número positivo menor que 2; y c) es un surfactante no iónico el cual es un éster sorbitano, un compolímero de dimetilsiloxano-óxido de etileno en

bloque, un copolímero de poli (metil metacrilato)-bloque-poli(oxietileno) o un compuesto de la fórmula I

**(Ver fórmula)**

25 en donde m es 1 o2, n es 1 o2, x es mayor que o igual a 1, y es mayor que o igual a 1, z es mayor que o igual a 0, y R1 es hidrógeno o alquilo C1-C25, caracterizado por que el agente de relleno (b) no ha sido preintercalado

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el agente de relleno es montmorillonita, bentonita, beidelita, mica, hectorita, saponita,nontronita, sauconita, vermiculita, ledikita, magadita, kenyaita, estevensita, volkonskoita, hidrotalcita o una mezcla de las mismas.

3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el surfactante no iónico es un copolímero de bloque o de injerto que contiene un segmento hidrofílico e hidrofóbico el cual no contiene una funcionalidad onio.

4. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el hidrocarbonato láminado se selecciona de las hidrotalcitas de la fórmula

Al2O3 · 6MgO · CO2 · 12H2O,

Mg4,5Al2(OH)13 · CO3 · 3,5H2O,

4MgO · Al2O3 · CO2 · 9H2O,

4MgO · Al2O3 · CO2 · 6H2O,

ZnO · 3MgO · Al2O3 · CO2 · 8-9H2O,

ZnO · 3MgO · Al2O3 · CO2 · 5-6H2O.

5. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el éster sorbitano es un éster de sorbitol de un sorbitano etoxilado con un ácido carboxílico C12-C25.

6. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la poliolefina es polietileno o polipropileno o un copolímero de los mismos.

7. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el agente de relleno está presente en una cantidad que va de 1 a 15% con base en el peso de la poliolefina.

8. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el surfactante no iónico está presente en una cantidad de

0.1 a 7.5%, con base en el peso de la poliolefina.

9.Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente, además de los componentes (a) , (b), (c), aditivos adicionales.

10. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende como aditivos adicionales antioxidantes fenólicos, estabilizadores ante la luz, estabilizadores para procesamientos, pigmentos, colorantes, plastificantes, compatibilizadores, agentes endurecedores, agentes tixotrópicos, auxiliares de elevación consumidores de ácido y/o pasivadores de metal.

11. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende como aditivo adicional 0,01 a 10% en peso de un agente nucleante.

12. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la mezcla del agente de relleno y el surfactante no iónico, y en donde los aditivos adicionales aplicables, se adicionan a la poliolefina en la forma de una mezcla madre la cual contiene la mezcla en una concentración desde 2.5 a 40% en peso.

13. Uso de un surfactante no iónico el cual es un éster de sorbitano, un copolímero en bloque de dimetil siloxano con óxido de etileno, un copolímero poli(metil metacrilato)-bloque-poli(oxietileno) o un compuesto de la fórmula I.

**(Ver fórmula)**

en donde m es 1 o2,

n es 1 o2, x es mayor que o igual a 1, y es mayor que o igual a1,

z es mayor que o igual a 0, y R1 es hidrógeno o un alquiló C1-C25, para intercalar, exfoliar y dispersar un agente de relleno en un paso simple en una matriz de poliolefina para formar un nanocompuesto, en donde el agente de relleno, el cual no ha sido preintercalado, como un láminado natural o sintético, filosilicato o una mezcla de tales filosilicatos o un hidrocarbonato láminado de la fórmula general III o IIIa

M2+

1-x · M3+ x · (OH)2 · (Ay-)x/y · pH2O (III)

Ma2+ x · Al2 · (OH)2x +6yz · (Aaya-)2 · p'H2O (IIIa) en donde M2+ = Mg, Ca, Sr, Zn, Sn y/o Ni ,

Ma2+ es al menos un metal de la seria que consiste de Mg y Zn,

M3+ = Al, B o Bi,

Ay-es una anión que tiene la valencia Y 15 y es un número de 1 a 4, Aaya-es un anión que tiene valencia ya,

xesunnúmerodede 0a0.5y p es un número de 0 a 20, p' es un número positivo de 0.5 a 15, x'quevade 2a6y z que va de un número positivo menor que 2.