Proceso para dispersar partículas sólidas en polímeros en partículas.

Proceso para dispersar partículas sólidas en un polímero en partículas,

que comprende las etapas de:

(a) formar una disolución (OS) de partículas de un polímero (P1) en un disolvente orgánico (S);

(b) formar una dispersión acuosa (AD) de partículas sólidas (P2);

(c) mezclar dicha disolución (OS) con dicha dispersión (AD) para así obtener una mezcla líquida (M), mientras quese evita la precipitación sustancial del polímero (P1) o las partículas (P2);

(d) mezclar dicha mezcla líquida (M) con un no disolvente (NS) para obtener una suspensión (SL) que comprendepartículas (P3);

estando presente además un agente de transferencia de fase (PTA) durante las etapas (b), (c) y/o (d).

Proceso para dispersar partículas sólidas en polímeros en partículas

Esta solicitud se refiere a un proceso para dispersar partículas sólidas en polímeros. Más específicamente, la presente invención se refiere a un proceso para incorporar partículas sólidas de un primer polímero, en una forma altamente dispersa, sobre la superficie de partículas de un segundo polímero. La presente invención también se refiere a partículas sólidas de un polímero que tiene partículas sólidas de otro polímero homogéneamente dispersas en su superficie.

Los materiales plásticos se usan mucho para la fabricación de diferentes artículos conformados, blandos o rígidos, en numerosos campos tales como materiales para la industria de la construcción, decoración de interiores y artículos bajo el capó para vehículos, industria aeronáutica, industria médica, industrias eléctrica y electrónica, aparatos eléctricos del hogar, empaquetamiento, tuberías y cables eléctricos aislados, transporte de mercancías, etc.

Para aplicaciones sumamente técnicas, puede ser ventajoso mejorar y/o modificar las propiedades (eléctricas, mecánicas, químicas, físicas, térmicas) de algunos materiales plásticos, incluyendo plásticos de ingeniería. Esto se puede lograr incorporando en estos materiales plásticos, diferentes cantidades de compuestos orgánicos o inorgánicos, incluyendo polímeros orgánicos, que tienen las propiedades requeridas en un nivel mayor y/o que

tienen propiedades adicionales para conferir a dichos materiales. La cantidad de compuestos orgánicos o inorgánicos que se van a incorporar en los materiales plásticos a tal fin está ligada a sus dimensiones y forma de dispersión, es decir, cuanto más finos y más dispersos estén los compuestos en la matriz de material plástico, menor es la cantidad de estos que hay que incorporar. Además, cuando las partículas de dichos compuestos orgánicos o inorgánicos son nanopartículas, es decir, partículas de dimensiones inferiores a 100 nm (cien nanómetros) , estos

compuestos son mucho más eficaces para impartir una propiedad específica a los materiales plásticos que los contienen, que las partículas de composición idéntica pero de mayor tamaño.

Es bien conocida la incorporación de diferentes compuestos y aditivos, incluyendo polímeros orgánicos, en el material plástico, por medios mecánicos, tales como mezclamiento en fundido de estos en amasadoras, extrusoras, 30 etc.

Más recientemente, se ha propuesto (véase, por ejemplo, el documento EP-A-1603968) fabricar mezclas de un material plástico y de un polímero que contiene cloruro de vinilo, disolviendo ambos en un disolvente (orgánico) común, precipitando ambos conjuntamente mediante inyección de un no disolvente común en la disolución así

formada, y recuperando las partículas sólidas de las mezclas formadas.

Ocurre que no hay un disolvente común para el material plástico y para el compuesto y/o aditivo que se va a combinar o mezclar con este. En estas circunstancias se ha propuesto una solución técnica, por ejemplo en el documento WO 01/48060, para preparar materiales compuestos de nanopartículas y polímeros. De acuerdo con el

proceso descrito en este documento, se mezcla una suspensión líquida de nanopartículas con una disolución de polímero-disolvente, siendo el disolvente completamente miscible con el líquido en el que se suspenden las nanopartículas y siendo el polímero insoluble en dicho líquido. Se separa de este líquido una fase sólida que consiste en una mezcla íntima de nanopartículas y polímero.

45 Un problema que limita el alcance de este proceso es la necesidad de encontrar disolventes que puedan disolver polímeros de interés práctico, como por ejemplo, polímeros de ingeniería y que, al mismo tiempo, sean completamente miscibles con el líquido en el que están suspendidas las nanopartículas.

El documento EP-A-0718346 a su vez describe un proceso para incorporar una forma sólida de un aditivo en 50 partículas de un polímero sintético termoplástico, que comprende:

proporcionar una mezcla fluida del aditivo;

proporcionar una disolución de la resina de polímero; 55 mezclar la mezcla de aditivo con la disolución de la resina de polímero; y

retirar de la mezcla el fluido y el disolvente simultáneamente, de modo que haya una coprecipitación del aditivo y del polvo de resina de polímero de la mezcla.

60 Con frecuencia, ni la velocidad de incorporación del aditivo en el polímero es suficientemente alta, ni la dispersión del aditivo en el polímero es suficientemente homogénea.

La presente invención se dirige a superar estas desventajas proporcionando un proceso para incorporar partículas 65 sólidas en polímeros, en una forma altamente dispersa y con una alta velocidad de incorporación.

Por consiguiente, la presente invención se refiere a un proceso para dispersar partículas sólidas en un polímero en partículas, que comprende las etapas de:

(a) formar una disolución (OS) de partículas de un polímero (P1) en un disolvente orgánico (S) , 5

(b) formar una dispersión acuosa (AD) de partículas sólidas (P2) ,

(c) mezclar dicha disolución (OS) con dicha dispersión (AD) para obtener una mezcla líquida (M) , mientras que se evita la precipitación sustancial del polímero (P1) o las partículas (P2) ,

(d) mezclar dicha mezcla líquida (M) con un no disolvente (NS) para así obtener una suspensión (SL) que comprende partículas (P3) ;

estando presente además un agente de transferencia de fase (PTA) durante las etapas (b) , (c) y/o (d) .

De acuerdo con la etapa (a) del proceso de la presente invención, se forma una disolución (OS) de partículas de un polímero (P1) en un disolvente orgánico (S) . El polímero (P1) que se va a disolver en el disolvente (S) puede estar en forma de polvo o de pelets, es decir, en forma de partículas adecuadas para el procesamiento. Por lo tanto, el polvo usado puede ser, por ejemplo, un polvo “bruto” de la polimerización, es decir, un material pulverulento que es el resultado directo de la polimerización y la etapa de recuperación del producto. El término “pelets” significa filamentos de polímero extrudido cortados a la salida de la extrusora.

Se puede usar cualquier polímero al menos parcialmente soluble, y preferiblemente sustancialmente soluble, en un disolvente orgánico como polímero (P1) en la etapa (a) de la presente invención. Los ejemplos de dichos polímeros

son polímeros termoplásticos sintéticos que incluyen: polímeros hidrocarburos, tales como polietileno, polipropileno, otras poliolefinas y copolímeros de etileno y 1-olefinas; poliestireno; poli (haluros de vinilo) ; poli (haluros de vinilideno) ; poliacrilatos; incluyendo, por ejemplo, poli (metacrilato de metilo) ; policarbonamidas lineales; policarbonimidas, policarbonatos; polioxialcalenos; poli (éter de fenileno) ; poli (tereftalatos de alquileno) ; polieterimida-ésteres; poolieterésteres; polímeros de sulfona aromática, incluyendo, por ejemplo, polisulfona, polifenilsulfona y polietersulfona; polímeros de éter-cetona aromáticos, incluyendo, por ejemplo, polieteretercetonas y polietercetonacetonas; y cualquier mezcla conocida de estos polímeros. Preferiblemente, el polímero (P1) es un polímero de sulfona aromática, más preferiblemente polifenilsulfona.

El disolvente orgánico (S) capaz de disolver parcialmente, y preferiblemente sustancialmente completamente, el

polímero (P1) se elige en general de líquidos que tienen un parámetro de solubilidad (se encuentra una definición y valores experimentales en "Properties of Polymers", D. W. Van Krevelen, 1990 Edition, pág. 200-202, y en "Polymer Handbook", J. Brandrup and E. H. Immergut, Editors, 2ª edición, pág. IV-337 a IV-359) cercano al parámetro de solubilidad del polímero que se va a disolver y/o que tiene interacciones fuertes con este (enlaces de hidrógeno, por ejemplo) . El término “cercano” en general es equivalente a “que no se desvía en más de 6 unidades” (expresado en Mpa1/2) . En general es un disolvente orgánico, preferiblemente uno polar tal como MEK (etilmetilcetona) , que da buenos resultados con muchos polímeros, y en particular,... [Seguir leyendo]

1. Proceso para dispersar partículas sólidas en un polímero en partículas, que comprende las etapas de: 5 (a) formar una disolución (OS) de partículas de un polímero (P1) en un disolvente orgánico (S) ;

(b) formar una dispersión acuosa (AD) de partículas sólidas (P2) ;

(c) mezclar dicha disolución (OS) con dicha dispersión (AD) para así obtener una mezcla líquida (M) , mientras que 10 se evita la precipitación sustancial del polímero (P1) o las partículas (P2) ;

(d) mezclar dicha mezcla líquida (M) con un no disolvente (NS) para obtener una suspensión (SL) que comprende partículas (P3) ;

estando presente además un agente de transferencia de fase (PTA) durante las etapas (b) , (c) y/o (d) .

2. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que un compuesto separador de fases (PS) compatible con el disolvente (S) e incompatible con el no disolvente (NS) usado en la etapa (d) está presente durante la formación de la disolución (OS) .

3. Proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el polímero (P1) es un polímero termoplástico sintético.

4. Proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las partículas (P2) son 25 nanopartículas.

5. Proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las partículas (P2) comprenden un polímero orgánico dispersable en agua.

6. Proceso de acuerdo con la reivindicación 5, en el que las partículas (P2) poliméricas se han sintetizado de acuerdo con un proceso de polimerización que comprende al menos una etapa realizada en un medio acuoso.

7. Proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la dispersión acuosa (AD)

comprende un tensioactivo iónico. 35

8. Proceso de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el tensioactivo iónico es un tensioactivo aniónico.

9. Proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la disolución (OS) se añade a la

dispersión acuosa (AD) , diluyéndose esta última con agua. 40

10. Proceso de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicha agua está saturada con una cantidad de un disolvente orgánico (S) miscible con la misma.

11. Proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el no disolvente (NS) es agua. 45

12. Proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el disolvente orgánico (S) y el no disolvente (NS) forman una mezcla azeotrópica.

13. Proceso de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en el que el agente de transferencia de fase (PTA) se genera in 50 situ por una reacción de intercambio iónico que implica el tensioactivo.

14. Proceso de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que el tensioactivo se selecciona de sales de iones de amonio y fosfonio cuaternarios.

55 15. Proceso de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que la reacción de intercambio iónico implica un ácido de Brönsted inorgánico.

16. Proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el PTA se añade a la mezcla líquida

(M) al final o durante la etapa (c) . 60

17. Proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el disolvente orgánico (S) se destila de la mezcla líquida (M) por adición de vapor del no disolvente (NS) .