Espumas de polímero.

Método para la producción de espumas de polímero mediante

Puesta en contacto de una solución L1 que contiene por lo menos un compuesto que puede polimerizar,

que esun monómero monoetilénicamente insaturado, y un solvente L así como dado el caso por lo menos una solución L2que contiene un compuesto que puede polimerizar y un solvente que puede ser igual o diferente al solvente de L1con

2. Uno o varios gases G que no son o son sólo parcialmente solubles en los solventes empleados, donde por lomenos una de las soluciones contiene un emulsificante u otras sustancias auxiliares, con formación de una espumamediante formación de pasaderas y/o paredes por las soluciones que incluyen el gas G como burbujas y3. Polimerización en una etapa subsiguiente del método,

caracterizado porque las soluciones así como el gas G son puestos en contacto bajo condiciones microfluídicas delmétodo con formación de burbujas del gas G.

Espumas de polímero La invención se refiere a un método mejorado para la producción de espumas ordenadas de polímero a partir de precursores emulsificantes de espuma con método microfluídicos y las correspondientes espumas de polímero producidas así como su empleo.

Las espumas de polímero tienen múltiples usos, por ejemplo para aislamiento térmico, para la atenuación mecánica, para la absorción de sonido, como materiales de empaque o por ejemplo como polimerizados entrelazados superabsorbentes que absorben agua. A partir de la WO 97/17397 se conocen polimerizados entrelazados en forma de espuma que absorben agua, que son obtenidos mediante la producción de espuma de una mezcla que puede polimerizar, la cual contiene entre otros, monómeros monoetilénicamente insaturados donde la formación de espuma ocurre mediante la dispersión de finas burbujas de un gas inerte y polimerización de la mezcla en espuma con formación de un hidrogel en forma de espuma. La producción de la espuma ocurre en ello separadamente de la polimerización, donde la producción puede ser ejecutada por ejemplo en aparatos industriales, que son conocidos para la producción de espumas de urea-formaldehído o en el caso básico en un robot de cocina convencional, que está dotado con batidores. A partir de la WO 00/52087 se sabe primero incorporar un gas inerte en la mezcla acuosa que puede polimerizar para la formación de espuma de una mezcla acuosa que puede polimerizar y a continuación liberar la presión de ella hasta presión atmosférica. A partir de la WO 99/44648 se sabe neutralizar con alcanolaminas los monómeros monoetilénicamente insaturados empleados para la producción de una espuma.

La WO 03/045541A describe un método para la producción de espumas monomodales, en el cual entra en contacto un primer fluido con un segundo fluido bajo condiciones del método microfluídico y forman espuma. No se menciona la producción de espumas de polímero a base de monómeros monoetilénicamente insaturados.

Según este método, concretamente es posible la producción de una espuma de polímero con composición química definida. Existe sin embargo la necesidad de mejorar el control focalizado de la morfología las espumas.

Ya se conoce el empleo del método microfluídico para la producción de micropartículas. Los métodos microfluídicos son ya descritos básicamente en G. M. Whiteside, The Origins and the Future of Microfluidics, Nature 442, 368-372 (2006) ; M. Hashimoto, P. Garstecki, and G.M. Whitesides, Synthesis of Composite Emulsions and Complex Foams with the use of Microfluidic Flow-Focusing Devices, small 3 (10) , 1792-1802 (2007) ; J.D. Tice, H. Song, A.D. Lyon, and R.F. Ismagilov, Formation of Droplets and Mixing in Multiphase Microfluidics at Low Values of the Reynolds and the Capillar y Numbers, Langmuir 19, 9127- 9133 (2003) ; A.M. Ganan-Calvo and J.M. Gordillo, Perfectly Monodisperse Microbubbling by Capillar y Flow Focusing, Phys. Rev. Lett. 87 (27) , 274501-1 - 274501-4 (2001) ; S.L. Anna, N. Bontoux, and H.A. Stone, Formation of dispersions using "flow focusing" in microchannels, Appl. Phys. Lett. 82 (3) , 364-366 (2003) .

El método microfluídico y los componentes para ello empleados de la técnica de micrométodos se distinguen por las siguientes características: pequeñas longitudes características en el rango inferior a milímetros (pocos a algunos cientos de micrómetros) , por ejemplo de 10 a 1000 micrómetros, en particular de 100 a 750 micrómetros, con volúmenes pequeños (en el rango de 1 nano a 1 femtolitros) de las burbujas generadas, lo cual condiciona una elevada relación superficie a volumen, de preferiblemente por lo menos 1000 m2/m3 y además números Reynolds extremadamente pequeños inferiores a 1000, en particular entre 1 y 1000, preferiblemente entre 1 y 250, en particular entre 1 y 100. Esto tiene como consecuencia corrientes laminares puras, de modo que la mezcla de soluciones químicas está limitada a procesos difusos puros (en lugar de cinéticos) . Los tiempos de permanencia de sustancias en aparatos microfluídicos son en general muy cortos (fracciones de segundo) , sin embargo pueden ser ajustados como se desee al propósito de la reacción.

Ya es conocido producir partículas monodispersas de tamaño y morfología definidos con métodos microfluídicos, ver por ejemplo W. Jeong, J. Kim, S. Kim, S. Lee, G. Mensing, and D.J. Beebe, Hidrodynamic microfabrication via "on the fly" photopolimerization of microscale fibers and tubes, Lab Chip 4, 576-580 (2004) ; V. Hessel, C. Serra, H. Löwey G. Hadziioannou, Polimerisationen in mikrostrukturierten Reaktoren: Ein Überblick, Chem. Ing. Tech. 77 (11) , 16931714 (2005) ; S. Xu, Z. Nie, M. Seo, P. Lewis, E. Kumacheva, H.A. Stone, P. Garstecki, D.B. Weibel, I. Gitlina, and

G.M. Whitesides, Generation of Monodisperse Particles by Using Microfluidics: Control over Size, Shape, and Composition, Angew. Chem. 117, 734-738 (2005) ; Z. Nie, S. Xu, M. Seo, P.C. Lewis, and E. Kumacheva, Polimer Particles with Various Shapes and Morphologies Produced in Continuous Microfluidic Reactors, J. Am. Chem. Soc. 127, 8058-8063 (2005) ; M. Seo, Z. Nie, S. Xu, M. Mok, P.C. Lewis, R. Graham, and E. Kumacheva, Continuous Microfluidic Reactors for Polimer Particles, Langmuir 21, 11614-11622 (2005) ; S. Abraham, E.H. Jeong, T. Arakawa,

S. Shoji, K.C. Kim, I. Kim, and J.S. Go, Microfluidics assisted synthesis of well-defined spherical polimeric microcapsules and their utilization as potential encapsulants, Lab Chip 6, 752-756 (2006) ; H. Zhang, E. Tumarkina,

R. Peerani, Z. Nie, R.M.A. Sullan, G.C. Walker, and E. Kumacheva, Microfluidic Production of Biopolimer Microcapsules with Controlled Morphology, J. Am. Chem. Soc. 128, 12205-12210 (2006) ; J.L. Steinbacher et al.,

Rapid Self-Assembly of Core-Shell Organosilicon Microcapsules within a Microfluidic Device, J. Am. Chem. Soc. 128, 9442-9447 (2006) ; J. W. Kim, A.S. Utada, A. Fernandez-Nieves, Z. Hu, and D.A. Weitz, Fabrication of Monodisperse Gel Shells and Functional Microgels in Microfluidic Devices, Angew. Chem. 119, 1851-1854 (2007) ; C. SERRA, N. Berton, M. Bouquey, L. Prat, and G. Hadziioannou, A Predictive Approach of the Influence of the Operating Parameters on the Size of Polimer Particles Synthesized in a Simplified Microfluidic System, Langmuir 23, 7745-7750 (2007) .

A partir de la US 2007/0054119 A1 se conoce ya emplear sistemas y técnicas microfluídicos para la producción de partículas monodispersas, las cuales contienen metal y/o nylon, donde puede conducirse un precursor de polímeros en un canal microfluídico con formación de partículas y ser curado en el canal.

A partir de la WO 2005/103106 A1 se sabe además producir partículas de polímero de forma y morfología definidos, mediante inyección de diferentes fluidos en un canal microfluídico, y curado.

La invención basó el objetivo en poner a disposición espumas mejoradas de polímero con estructura y morfología definidas así como en particular métodos para su producción.

La invención se refiere a un método para la producción de espuma de polímero mediante

1. Puesta en contacto de una solución L1 que contiene por lo menos un compuesto que puede polimerizar, el cual es un monómero monoetilénicamente insaturado, y un solvente L así como dado el caso por lo menos una solución L2 que contiene compuesto que puede polimerizar y un solvente que puede ser igual o diferente al solvente L1 con

2. Uno o varios gases G que no son solubles o lo son sólo parcialmente en los solventes empleados, donde por lo menos una de las soluciones contiene un emulsificante u otras sustancias auxiliares, con formación de una espuma mediante formación de pasaderas y/o paredes a través de las soluciones, las cuales incluyen el gas G como burbujas y

3. Polimerización en una subsiguiente etapa del método caracterizada porque las soluciones así como el gas G entran en contacto bajo condiciones de método microfluídico con formación de burbujas del gas G.

En una forma preferida de operar, se ponen en contacto las soluciones así como el gas G en un canal K de un microreactor, donde el gas G y las soluciones se mueven en una dirección de flujo común en el canal K.

En una forma preferida de operar, antes de la salida en porciones del canal de salida K, el gas G está rodeado completamente por el compuesto que puede polimerizar. Esto puede ser garantizado adicionalmente mediante la disposición previa de un canal de mezcla MK. El canal de salida K tiene preferiblemente un diámetro de algunos micrómetros hasta algunos cientos de micrómetros y una longitud, que corresponde a varias veces el diámetro elegido. La elección del diámetro del canal influye en el tamaño de las burbujas... [Seguir leyendo]

1. Método para la producción de espumas de polímero mediante

1. Puesta en contacto de una solución L1 que contiene por lo menos un compuesto que puede polimerizar, que es un monómero monoetilénicamente insaturado, y un solvente L así como dado el caso por lo menos una solución L2 que contiene un compuesto que puede polimerizar y un solvente que puede ser igual o diferente al solvente de L1 con

2. Uno o varios gases G que no son o son sólo parcialmente solubles en los solventes empleados, donde por lo menos una de las soluciones contiene un emulsificante u otras sustancias auxiliares, con formación de una espuma mediante formación de pasaderas y/o paredes por las soluciones que incluyen el gas G como burbujas y

3. Polimerización en una etapa subsiguiente del método,

caracterizado porque las soluciones así como el gas G son puestos en contacto bajo condiciones microfluídicas del método con formación de burbujas del gas G.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque las soluciones así como el gas G son puestos en contacto en un canal de salida K de un microreactor, donde el gas G y las soluciones se mueven en una dirección de flujo común en el canal de salida K.

3. Método según por lo menos una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque como gas G se emplea aire, nitrógeno, dióxido de carbono, helio, neón, argón, hexafluoruro de azufre, hidrocarburos halogenados o mezclas de ellos.

4. Método según por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en cada caso la solución contiene por lo menos un monómero monoetilénicamente insaturado, un entrelazador, un iniciador y un emulsificante.

5. Método según por lo menos una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el solvente es o contiene agua.

6. Método según por lo menos una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque se emplean

(a) como compuesto que puede polimerizar, ácido acrílico, ácido metacrílico, acrilamida, metacrilamida, ácido vinilsulfónico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico o sus mezclas, y

(b) como entrelazador N, N’-metilenbisacrilamida, etilenglicoldiacrilato, propilenglicoldiacrilato, butanodioldiacrilato, etilenglicoldimetacrilato, propilenglicoldimetacrilato, alilmetacrilato o sus mezclas.

7. Método según por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como entrelazadores se emplean monómeros con por lo menos dos dobles enlaces etilénicamente insaturados, compuestos con por lo menos un grupo etilénicamente insaturado que puede polimerizar y por lo menos otro grupo funcional convencional, compuestos con por lo menos dos grupos funcionales, iones metálicos polivalentes o bases multifuncionales.

8. Método según por lo menos una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque la polimerización del compuesto que puede polimerizar es iniciada por compuestos que se descomponen radicales, por radiación rica en energía o por elevación de la temperatura o por catalizadores redox.

9. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque el diámetro del canal de salida K es de 10 micrómetros a 1000 micrómetros y el volumen interno del canal de salida K es de 10-5 mm3 a 1 cm3 y la longitud del canal de escape corresponde a varias veces su diámetro.

10. Espuma de polímero obtenible según por lo menos uno de los métodos precedentes, caracterizado porque ella se caracteriza por una estrecha distribución de tamaño de burbuja y una elevada relación superficie a volumen, superior a 1000 m2/m3.

11. Empleo de la espuma de polímero obtenible según por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, como artículos sanitarios que son empleados para la absorción de fluidos corporales, en materiales de vendajes para cubrir heridas, como materiales de sellado, como agentes para mejoramiento de suelos, como materiales para el reemplazo de suelos y como materiales de embalaje.