Procedimiento para la preparación de material orgánico revestido con óxido metálico mediante deposición por microondas.

Un procedimiento para la preparación de un material orgánico que comprende un sustrato orgánico y al menos una capa dieléctrica que consiste en uno o más óxidos de un metal seleccionado de los grupos 3 a 15 de la tabla periódica,

que comprende las etapas de:

(a) suspender el sustrato orgánico en una solución acuosa de eliminador de flúor;

(b) añadir una solución acuosa de uno o más complejos metálicos que contienen flúor que son los precursores del revestimiento de óxido metálico deseado; y

(c) someter dicha suspensión a radiación de microondas para depositar el óxido metálico sobre dicho material orgánico, en donde las etapas (b) y (c) pueden repetirse opcionalmente usando diferentes complejos metálicos que contienen flúor para producir una o más capas de óxido metálico o un gradiente de concentración de 2 óxidos metálicos diferentes a través del espesor.

Procedimiento para la preparación de material orgánico revestido con óxido metálico mediante deposición por microondas La invención se refiere a un procedimiento para usar la deposición por microondas de un óxido metálico u óxidos metálicos mixtos a partir de una solución acuosa de eliminador de flúor sobre un sustrato orgánico. El sustrato puede disolverse opcionalmente con un disolvente para dar un óxido metálico u óxidos metálicos mixtos libres que tienen una estructura de caras planas y paralelas.

Métodos que implican la deposición de una capa de óxido metálico a través de la descomposición en fase líquida (hidrólisis) de una sal correspondiente (es decir sulfato o haluro) se conocen de por sí y se han usado para formar pigmentos de lustre o perlescentes que tienen materiales nucleares de mica no reflexivos translúcidos. Sin embargo, tales métodos, descritos por ejemplo en US-B-3.087.827 y US-B-5.733.371, no se han considerado adecuados para formar pigmentos de efecto con núcleos metálicos reflexivos en las soluciones acuosas altamente ácidas (pH de menos de 4) requeridas por tales procedimientos. US-B-6.369.147 divulga un procedimiento que resuelve el problema precedente al seleccionar ciertos núcleos metálicos y opcionalmente tratarlos de tal modo que se hagan más resistentes a la corrosión.

El uso de energía de microondas para la deposición de películas de óxido metálico sobre láminas de vidrio y de vidrio revestidas con óxido de indio y estaño usadas para dispositivos de led es conocido y se divulga en numerosos artículos de revistas tales como E. Vigil, L. Saadoun, Thin Solid Films 2000, 365, pp 12-18 y E. Vigil, L. Saadoun, J. Materials Science Letters 1999, 18 pp 1067-1069. Se obtuvo una buena adhesión solamente sobre láminas de vidrio revestidas con óxido de indio y estaño, lo que los autores sugerían que se debía a alguna capacidad de donación de electrones del revestimiento de óxido de indio y estaño (véase Vigil, E.; Ayllón, J. A.; Peiró, A. M.; Rodríguez-Clemente, R.; DomÃnech, X.; Peral, J. Langmuir 2001, 17, 891) .

La precipitación en masa de partículas de óxido metálico mediante irradiación de microondas es muy conocida. Para ejemplos de la precipitación en masa de óxidos usando deposición por microondas, véanse (1) Lemer, E.; Sarig, S.; Azour y , R., Journal of Materials Science: Materials in Medicine 1991, 2, 138 (2) Daichuan, D.; Pinjie, H.; Shushan, D. Materials Research Bulletin, 1995, 30, 537 (3) Leonelli, C. et ál., Microwaves: Theor y and Applications in Materials Processing 2001, 111, 321, (4) Girnus, I. et ál., Zeolites 1995, 15, 33, (5) Rodríguez-Clemente, R. et ál., Journal of Cr y stal Growth 1996, 169, 339 y (6) Daichuan, D.; Pinjie, H.; Shushan, D. Materials Research Bulletin, 1995, 30, 531.

Sorprendentemente, los solicitantes han encontrado que el uso del procedimiento de deposición por microondas de la presente invención permite un procedimiento para la deposición de películas delgadas uniformes, semitransparentes o transparentes, de óxidos metálicos sobre núcleos de espesor uniforme, espesor que puede ajustarse basándose en la relación másica del material del sustrato orgánico al óxido metálico (masa de material precursor de óxido metálico) , permitiendo la preparación de películas delgadas de óxidos metálicos de una variedad de espesores dependiendo del efecto deseado sin precipitación del óxido metálico. Cuando la capa de óxido metálico se elabora con deposición en fase líquida, y se aplica calentamiento convencional, la energía se transfiere desde la superficie de la mezcla inorgánica en masa y finalmente hasta el material de sustrato. Con el tratamiento con microondas, la energía se enfoca sobre el material de sustrato debido a la mejor absorbancia de la energía de microondas por el sustrato que por la mezcla en masa. Esto hará al sustrato el centro de reacción, lo que permite que la reacción tenga lugar con una probabilidad superior en la superficie del sustrato. La reacción en la superficie da como resultado una mejor adhesión de la capa de revestimiento y significativamente menos precipitación en masa. La buena adhesión superficial, el fácil ajuste de las condiciones de reacción para cambiar el espesor o la composición del revestimiento, así como la mínima deposición en el medio en masa, son ventajas significativas de esta invención.

De acuerdo con esto, un objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento para usar la deposición por microondas de capas de óxido metálico sobre un sustrato orgánico según se define posteriormente en la presente memoria. El material orgánico revestido puede exhibir un efecto óptico goniocromático. O de otro modo, el material orgánico puede disolverse para dar un óxido metálico u óxidos metálicos mixtos libres que exhiben un efecto óptico goniocromático.

La presente invención proporciona un procedimiento para la preparación de un material orgánico revestido con óxido metálico usando deposición por microondas de un óxido u óxidos metálicos a partir de una solución acuosa de eliminador de flúor sobre un sustrato orgánico, y la preparación de un óxido u óxidos metálicos al retirar dicho sustrato orgánico al disolverlo con un disolvente adecuado.

El procedimiento de la presente invención para la preparación de un material orgánico que comprende un sustrato orgánico y al menos una capa dieléctrica que consiste en uno o más óxidos de un metal seleccionado de los grupos 3 a 15 de la tabla periódica, comprende las etapas de:

(a) suspender el sustrato orgánico en una solución acuosa de eliminador de flúor;

(b) añadir una solución acuosa de uno o más complejos metálicos que contienen flúor que son los precursores del revestimiento de óxido metálico deseado; y

(c) someter dicha suspensión a radiación de microondas para depositar el óxido metálico sobre dicho sustrato orgánico, en donde las etapas (b) y (c) pueden repetirse opcionalmente usando diferentes complejos metálicos que contienen flúor para producir una o más capas de óxido metálico.

Estas capas pueden alterar las propiedades ópticas goniocromáticas debido a sus diferentes índices de refracción, o afectar a otras propiedades, tales como catalizando la formación de ciertas morfologías o suprimiendo la fotoactividad.

Preferiblemente, el complejo metálico que contiene flúor se añade continuamente a la suspensión de sustrato orgánico en la solución de eliminador de flúor.

El sustrato orgánico puede ser cualquier material polimérico u otro orgánico que no se deforme y se descomponga a la temperatura de procesamiento.

Sustratos orgánicos adecuados para el uso en la presente invención incluyen, pero no se limitan a, policarbonato, poliamida, polietileno, polipropileno, poli (tereftalato de etileno) , poli (metacrilato de metilo) (PMMA) , resinas epoxídicas, ABS (acrilonitrilo/butadieno/estireno) , matrices poliolefínicas y similares.

Si el material orgánico se emplea como núcleo de pigmentos de efecto, tiene una estructura de caras planas y paralelas (lameliforme) (escama) . Las escamas tienen un espesor de 20 a 2000 nm, especialmente de 200 a 800 nm. Se prefiere actualmente que el diámetro de las escamas esté en un intervalo preferido de aproximadamente 160 μm con un intervalo más preferido de aproximadamente 5-40 μm. Así, la relación de longitud a anchura de las escamas de la presente invención está en un intervalo preferido de aproximadamente 2, 5 a 625 con un intervalo más preferido de aproximadamente 50 a 250.

Generalmente, el sustrato orgánico se suspende en la solución acuosa de un eliminador de flúor a través de remoción u otras formas de agitación. En caso de que el sustrato orgánico no sea dispersable, p. ej. una hoja o tela no tejida, puede ponerse en una solución o suspensión removida del eliminador de flúor e irradiarse con microondas mientras se añade una cantidad de una solución de complejo metálico que contiene flúor.

El eliminador de flúor es preferiblemente cualquier compuesto que pueda eliminar iones flúor en solución acuosa, tal como ácido bórico, un borato de metal alcalino tal como borato sódico, borato amónico, anhídrido de boro o monóxido de boro, de forma particularmente preferible ácido bórico. En una realización de la invención, se usa ácido bórico. La concentración de la solución de ácido bórico es al menos la que se requiere para eliminar ion fluoruro durante la deposición del revestimiento de óxido metálico sobre el material orgánico.... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para la preparación de un material orgánico que comprende un sustrato orgánico y al menos una capa dieléctrica que consiste en uno o más óxidos de un metal seleccionado de los grupos 3 a 15 de la tabla periódica, que comprende las etapas de:

(a) suspender el sustrato orgánico en una solución acuosa de eliminador de flúor;

(b) añadir una solución acuosa de uno o más complejos metálicos que contienen flúor que son los precursores del revestimiento de óxido metálico deseado; y

(c) someter dicha suspensión a radiación de microondas para depositar el óxido metálico sobre dicho material orgánico, en donde las etapas (b) y (c) pueden repetirse opcionalmente usando diferentes complejos metálicos que contienen flúor para producir una o más capas de óxido metálico o un gradiente de concentración de 2 óxidos metálicos diferentes a través del espesor.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el eliminador de flúor se selecciona del grupo que consiste en ácido bórico, un borato de metal alcalino, especialmente borato sódico, borato amónico, anhídrido de boro y monóxido de boro.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el complejo metálico que contiene flúor se selecciona del grupo que consiste en hexafluorotitanato amónico; hexafluoroestannato amónico; hexafluorosilicato amónico; mezclas de cloruro de hierro (III) , ácido fluorhídrico y fluoruro amónico; mezclas de cloruro de aluminio (III) , ácido fluorhídrico y fluoruro amónico; hexafluorogermanato amónico; mezclas de fluoruro de indio (III) , ácido fluorhídrico y fluoruro amónico; y combinaciones de trihidrato de fluoruro de indio (III) y hexafluoroestannato amónico.

4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el procedimiento se lleva a cabo a una temperatura entre el punto de congelación y el punto de ebullición del medio de reacción, especialmente entre aproximadamente 15º C y aproximadamente 95º C.

5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el óxido metálico es dióxido de titanio y el complejo metálico que contiene flúor se selecciona del grupo que consiste en hexafluorotitanato amónico, un complejo preparado a partir de fluoruro amónico y cloruro de titanio o cloruro de titanio, fluoruro amónico y fluoruro de hidrógeno, o el óxido metálico es óxido de hierro y el complejo metálico que contiene flúor se selecciona del grupo de mezclas de cloruro de hierro (III) , ácido fluorhídrico y fluoruro amónico.

6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el óxido metálico es dióxido de silicio y el complejo metálico que contiene flúor es hexafluorosilicato amónico o pentafluorosilicato amónico.

7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el sustrato orgánico se selecciona del grupo que consiste en policarbonato, poliamida, polietileno, poli (tereftalato de etileno) , poli (metacrilato de metilo) (PMMA) , resinas epoxídicas, ABS (acrilonitrilo/butadieno/estireno) , matrices poliolefínicas.

8. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además las etapas de:

(d) añadir una solución de uno o más complejos metálicos que contienen flúor que son los precursores del revestimiento de óxido metálico deseado que es diferente del revestimiento de óxido de la etapa (b) ; y

(e) someter dicha suspensión a radiación de microondas para depositar el óxido metálico sobre el sustrato orgánico revestido.

9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el sustrato orgánico es policarbonato y el complejo metálico que contiene flúor es hexafluorotitanato amónico o una sal de fluorosilicato amónico.

10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el sustrato orgánico es policarbonato, el complejo metálico que contiene flúor de la etapa (b) es hexafluorotitanato amónico y el complejo metálico que contiene flúor de la etapa (d) es sal de fluorosilicato amónico.

11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el sustrato orgánico es una lámina de PMMA o PMMA lameliforme, el complejo metálico que contiene flúor de la etapa (b) es hexafluorotitanato amónico, una sal de fluorosilicato amónico o cloruro de hierro (III) /fluoruro amónico, que comprende además (d') la disolución del PMMA en un líquido orgánico, tal como tolueno o acetona, con lo que se producen escamas de TiO2, SiO2 o Fe2O3.

12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que (e') las escamas de TiO2, SiO2 o Fe2O3 obtenidas en la etapa (d') se suspenden en una solución acuosa de un eliminador de flúor;

(f) se añade una solución acuosa de uno o más complejos metálicos que contienen flúor que son los precursores del revestimiento de óxido metálico deseado; y (g') dicha suspensión se somete a radiación de microondas para depositar el óxido metálico sobre dicho material orgánico.

13. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, que comprende además las etapas de:

(f) añadir una solución de uno o más complejos metálicos que contienen flúor que son los precursores del revestimiento de óxido metálico deseado que es diferente del revestimiento de óxido de la etapa (d) ; y

(g) someter dicha suspensión a radiación de microondas para depositar el óxido metálico sobre el sustrato orgánico revestido.

14. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el óxido metálico en las etapas (b) y (f) es óxido de hierro y el complejo metálico que contiene flúor se selecciona del grupo de mezclas de cloruro de hierro (III) , ácido fluorhídrico y fluoruro amónico, y el óxido metálico de la etapa (d) es dióxido de titanio y el complejo metálico que contiene flúor se selecciona del grupo que consiste en hexafluorotitanato amónico, un complejo preparado a partir de fluoruro amónico y cloruro de titanio o cloruro de titanio, fluoruro amónico y fluoruro de hidrógeno.

15. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, en el que (e') las escamas de óxido metálico obtenidas en la etapa (d') son escamas de dióxido de titanio y la primera capa de óxido metálico se selecciona de Fe2O3, Fe3O4, FeOOH, Cr2O3, CuO, Ce2O3, Al2O3, SiO2, BiVO4, NiTiO3, CoTiO3 y óxido de estaño-óxido de hierro impurificado con antimonio, impurificado con flúor o impurificado con indio, y una segunda capa de óxido metálico opcionalmente presente se selecciona de óxido de aluminio o hidrato de óxido de aluminio, dióxido de silicio o hidrato de dióxido de silicio, Fe2O3, Fe3O4, FeOOH, TiO2, ZrO2, Cr2O3 así como óxido de estaño impurificado con antimonio, impurificado con flúor o impurificado con indio; o (e') las escamas de óxido metálico obtenidas en la etapa (d') son escamas de dióxido de hierro y la primera capa de óxido metálico es un revestimiento incoloro que tiene un índice de refracción n

1, 8, tal como óxido de silicio, hidrato de óxido de silicio, óxido de aluminio, hidrato de óxido de aluminio y mezclas de los mismos, y una segunda capa de óxido metálico opcionalmente presente es un revestimiento incoloro que tiene un índice de refracción 2, 0, tal como dióxido de titanio, hidrato de óxido de titanio, dióxido de zirconio, hidrato de óxido de zirconio, dióxido de estaño, hidrato de óxido de estaño, óxido de zinc, hidrato de óxido de zinc y mezclas de los mismos.