PROCEDIMIENTO DE OBTENCIÓN DE PARTÍCULAS DE FILOSILICATOS LAMINARES CON TAMA;O CONTROLADO Y PRODUCTOS OBTENIDOS POR DICHO PROCESO.
Procedimiento de obtención de partículas de filosilicatos laminares con tamaño controlado y productos obtenidos por dichos proceso.
La presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de partículas de filosilicatos laminares (p.ej. tipo caolinita, montmorillonita, pirofilita, bentonita, esmectita, hectorita, sepiolita, saponita, laponita, halloisita, vermiculita, mica, clorita, illita y mezclas) con o sin modificación superficial cuyo tamaño mayor (en el denominado D100) en la mayor de sus dimensiones está comprendido entre 0,05 y 15 micras, así como a las partículas de filosilicatos obtenibles por este proceso y a su uso como aditivos en matrices plásticas o cerámicas para obtener materiales con aplicaciones multisectoriales.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201030215.
Solicitante: NANOBIOMATTERS INDUSTRIES, S.L.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: LAGARON CABELLO,JOSE MARIA, LAGARON CABELLO,ENRIQUE.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- C01B33/38 QUIMICA; METALURGIA. › C01 QUIMICA INORGANICA. › C01B ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de elementos o de compuestos inorgánicos excepto anhídrido carbónico C12P 3/00; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › C01B 33/00 Silicio; Sus compuestos (C01B 21/00, C01B 23/00 tienen prioridad; persilicatos C01B 15/14; carburos C01B 32/956). › Silicatos cambiadores de base en capas, p. ej. arcillas, micas o silicatos de metales alcalinos del tipo kenyaita o magadiita.
- C08K3/34 C […] › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08K UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS NO MACROMOLECULARES COMO INGREDIENTES DE LA COMPOSICION (colorantes, pinturas, pulimentos, resinas naturales, adhesivos C09). › C08K 3/00 Utilización de sustancias inorgánicas como aditivos de la composición polimérica. › Compuestos que contienen silicio.
PDF original: ES-2364211_A1.pdf
Fragmento de la descripción:
Procedimiento de obtención de partículas de filosilicatos laminares con tamaño controlado y productos obtenidos por dicho proceso.
La presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de partículas de filosilicatos laminares (p. ej. tipo caolinita, montmorillonita, pirofilita, bentonita, esmectita, hectorita, sepiolita, saponita, laponita, halloisita, vermiculita, mica, clorita, illita y mezclas) con o sin modificación superficial cuyo tamaño mayor (en el denominado D100) en la mayor de sus dimensiones está comprendido entre 0,05 y 15 micras, así como a las partículas de filosilicatos obtenibles por este proceso y a su uso como aditivos en matrices plásticas o cerámicas para obtener materiales con aplicaciones multisectoriales.
Estado de la técnica anterior
La utilización de las arcillas laminares está muy extendida en aplicaciones multisectoriales, estas se usan habitualmente en procesos industriales con tamaños de partícula por encima de las tres micras en el denominado D50 (el 50% del material tiene dimensiones por debajo de ese valor).
En el estado de la técnica se encuentran varios ejemplos de uso de filosilicatos tanto vía seca como vía húmeda. Así las solicitudes de patente CN101049940 y EP0000129 describen procedimientos para el enriquecimiento de los filosilicatos haciéndolos más puros y limpios.
Las solicitudes de patente GB Números 1318867, 1119305, 1252622 y US4118247 describen procedimientos de obtención de pasta de celulosa para fabricar papel mediante la adición de una suspensión acuosa de fibras de celulosa o amianto y filosilicatos.
La solicitud de patente ES2242532 describe un procedimiento para la obtención de nanopartículas de caolinita con un alto contenido en hierro incorporado en su estructura.
Las solicitudes de patente GB1214532 y RU2125022 describen procedimientos para aclaración de suspensiones por floculación utilizando filosilicatos obteniendo aguas potables o industriales.
La solicitud de patente HU63595 describe un procedimiento en el cual mediante la adición de filosilicatos se consigue un retraso en la sedimentación del abono.
Las solicitudes de patente GB722073 y CN1966553 describen procedimientos para la mejora de los cauchos naturales, sintéticos y otros elastómero mediante la adición de filosilicatos con tamaño de partícula entorno a las 25 mm.
La solicitud de patente CA1038295 describe un procedimiento en el cual se utiliza una suspensión de arcilla como antidispersante para polvo de aerosoles. Las solicitudes de patentes CA1305641, CA1307369 y US4836946, US4752409 describen procedimientos de obtención de gel-líquido utilizando arcillas como espesante.
También esta muy extendida la utilización de nanopartículas en el espesor de arcillas para procesos farmacéuticos como reflejan las solicitudes de patente CN101002796, ES2242532.
En el campo de los plásticos, una de las áreas que mayor interés está generando es el desarrollo de materiales compuestos, y más específicamente de nanocompuestos basados en el refuerzo de plásticos con nanoarcillas. Existen diferentes técnicas de preparación de nanocompuestos, tanto por el método de casting (Ogata N, Jimenez G, Kawai H, Ogihara T; J Polym Sci Part B: Polym Phys 1997; 35:389-396), como por el método de mezclado en fundido (Sinha Ray S, Yamada K, Okamoto M, Ueda K. Nano Lett 2002; 2:1093-6, M.D. Sanchez-Garcia, E. Gimenez and J.M. Lagaron (J. App. Pol. Sci., DOI 10.1002/app),) y por el método de polimerización in-situ (Messersmith PB, Giannelis EP. Chem Mater 1993; 5:1064-6, Knani D, Gutman AL, Kohn DH. J Polym Sci. Part A: Polym Chem 1993; 31:1221-32). Además estos nuevos nanocompuestos y sus técnicas de procesado están descritas en las patentes US Números 5747560; 4618528; 4528235; 4874728; 6391449; 6486253; 6376591 y 6156835; WO 95/14733; WO 93/04117 y más específicamente en WO2007074184A1. En la solicitud última, se describe una nueva ruta de fabricación de nanocompuestos que pueden o no ser biodegradables, con propiedades antimicrobianas basadas en productos naturales y/o con capacidad de liberación controlada de otras sustancias activas o bioactivas. Estos nanocompuestos basados en filosilicatos y/o hidróxidos dobles laminares sintéticos están intercalados con diferentes modificantes orgánicos, y una vez incorporados a matrices termoplásticos y/o termoestables, son capaces de mejorarles las propiedades barrera a gases y a vapores. Los documentos antes citados son algunos ejemplos de patentes y literatura sobre nanocompuestos de polímeros-arcilla preparados a partir de arcillas modificadas. Estos documentos describen un material nanocompuesto como una placa exfoliada o intercalada, con estructura tactoide de dimensiones nanométricas pero solo en el espesor, que comprende arcilla intercalada dispersa en una matriz de polímero, tal como un oligómero, un polímero, o una mezcla de los mismos.
Descripción de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de partículas de filosilicatos laminares (p. ej. caolinita, montmorillonita, pirofilita, bentonita, esmectita, hectorita, sepiolita, saponita, laponita, halloisita, vermiculita, mica, clorita, illita y mezclas) con o sin modificación superficial cuyo tamaño mayor (en el denominado D100) se puede controlar para que este por debajo de las 15 micras, a un producto obtenible por dicho proceso y al uso de este producto.
En un primer aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de partículas de filosilicatos que comprende al menos las siguientes etapas:
a) Disminución del tamaño de partícula del filosilicato de partida hasta un tamaño de entre 5 y 100 micras en el D90 y
b) Extracción controlada de las partículas con o sin modificación superficial previa para que tengan un tamaño en cualquiera de sus dimensiones de entre 0,05 a 15 micras en el D100.
Son filosilicatos laminares, tales como y sin sentido limitativo caolinita, montmorillonita, pirofilita, bentonita, esmectita, hectorita, sepiolita, saponita, laponita, halloisita, vermiculita, mica, clorita, illita y mezclas. Estos filosilicatos laminares pueden ser utilizados, en el procedimiento de la presente invención, con o sin modificación superficial. La modificación superficial cuando se aplica permite una mejor dispersión, compatibilizar mezclas de estas arcillas con matrices plásticas o añadir funcionalidades nuevas a estas (ej. resistencia al fuego, antimicrobianos, antioxidante, absorbedor de oxígeno).
D90 y D100 significan que el 90% o el 100% de las partículas en la distribución tienen un tamaño igual o menor a ese valor, respectivamente.
En una realización preferida, en la etapa (a) la disminución del tamaño de partícula del filosilicato de partida se realiza por vía seca. Preferiblemente, la disminución vía seca se realizara mediante el uso de técnicas de molienda hasta un tamaño de entre 5 y 30 micras en el D90.
En otra realización preferida, en el procedimiento descrito anteriormente la disminución en la etapa (a) se realizará por vía húmeda. Preferiblemente, la disminución por vía húmeda se realizará mediante desleidores.
En una realización preferida, en el procedimiento descrito anteriormente la extracción en la etapa (b) se realiza por vía seca. Preferiblemente, la extracción por vía seca se realiza mediante el uso de clasificadores dinámicos.
En otra realización preferida, en el procedimiento descrito anteriormente la extracción en la etapa (b) se realiza por vía húmeda. Preferiblemente, la extracción por vía húmeda se realiza mediante el uso de centrífugas.
Los procesos para la obtención de las nanopartículas comprenden las siguientes etapas:
1.1 Ruta vía seca: disminución del tamaño de las partículas mediante acción mecánica por ejemplo por medio de tecnologías de molienda hasta un tamaño de partícula típicamente inferior a 30 micras en el D90.
1.2 Ruta vía húmeda: disminución del tamaño de partículas mediante disolución por ejemplo y sin sentido limitativo por medio del empleo de desleidores. El funcionamiento de estos equipos esta destinado a la mezcla y diluido de la materia prima para la fabricación de barbotina. La preparación de la suspensión acuosa de la arcilla tendrá un contenido en sólidos de la suspensión entre el 0.1% y el 99.99% y más preferiblementes de entre 10% y el 70% en peso y, ocasionalmente, pueden... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Procedimiento de obtención de partículas de filosilicatos con tamaño controlado que comprende al menos las siguientes etapas:
2. Procedimiento según la reivindicación 1 donde el filosilicato de partida de la etapa (a) es un filosilicato laminar que se selecciona entre caolinita, montmorillonita, pirofilita, bentonita, esmectita, hectorita, sepiolita, saponita, laponita, halloisita, vermiculita, mica, clorita, illita o mezclas de los mismos.
3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2 que además incluye una etapa de modificación superficial del filosilicato con modificadores superficiales y/o sustancias activas o bioactivas que comprende el pre-tratamiento de dicho filosilicato con precursores del tipo expansores.
4. Procedimiento según la reivindicación 3 donde los precursores de tipo expansores se selecciona entre DMSO, alcoholes, acetatos, agua y mezcla de los anteriores, o sales metálicas de plata, cobre, hierro, níquel o cobalto.
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 3 ó 4 que además comprende una etapa de intercalado en base acuosa o con solventes polares de sustancias inorgánicas, orgánicas o híbridas.
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 donde la disminución del tamaño de partícula del filosilicato de la etapa (a) se realiza hasta un tamaño entre 5 y 30 micras en el D90.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 donde la disminución del tamaño de partícula de la etapa (a) se realiza por vía seca.
8. Procedimiento según la reivindicación 7 donde la disminución del tamaño de partícula se realiza mediante molienda.
9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 donde la disminución del tamaño de partícula de la etapa (a) se realiza por vía húmeda.
10. Procedimiento según la reivindicación 9 donde la disminución del tamaño de partícula se realiza mediante el uso de desleidores.
11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 donde la extracción en la etapa (b) se realiza por vía seca.
12. Procedimiento según la reivindicación 11 donde la extracción por vía seca se realiza mediante el uso de clasificadores dinámicos.
13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 donde la extracción en la etapa (b) se realiza por vía húmeda.
14. Procedimiento según la reivindicación 13 donde la extracción por vía húmeda se realiza mediante el uso de centrífugas.
15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 13 ó 14 en el que además se realiza una etapa de secado.
16. Producto obtenible por el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.
17. Uso del producto según la reivindicación 16 como aditivo para incorporar en matrices plásticas o cerámicas.
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