Procedimiento para formar capas de detección de gases.

Procedimiento para formar una capa porosa de detección de gas colorimétrica,

que comprende lassiguientes etapas subsiguientes:

a) proporcionar una mezcla (3) de:

un disolvente orgánico,

un material formador de polímero, y

un compuesto de detección de gas o partículas de detección de gas;

b) depositar la mezcla (3) en al menos una porción de la superficie (7) de un sustrato (5); caracterizado porque

c) se aplica un plasma a presión atmosférica (9) a la porción de superficie (7) para formar una capa de polímero (11)que comprende el compuesto o las partículas de detección de gas; y preferiblemente

d) se repiten las etapas b) y c) varias veces para formar una pluralidad de capas de polímero apiladas (11) quecomprenden el compuesto o las partículas de detección de gas.

Procedimiento para formar capas de detección de gases

Campo de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento para proporcionar una capa de detección de gases colorimétrica, en el que las moléculas con las partículas de detección de gases están incorporadas en una matriz polimérica.

Estado de la técnica El documento WO 2007/075443 A1 desvela una capa de detección de analitos microporosa de plasma depositado y un procedimiento para producir dicha capa. La capa puede obtenerse mediante la formación de un plasma a partir

de una mezcla gaseosa que comprende un organosilano, oxígeno y un hidrocarburo. El plasma es depositado sobre un sustrato para formar una capa de una red covalente aleatoria amoría. Esta capa de una red amoría se calienta hasta que finalmente forma una capa de una red covalente aleatoria amoría microporosa.

En el estado de la técnica se conocen muchos de dichos procedimientos de deposición de plasma que usan precursores formadores de polímeros inyectados directamente en una descarga de plasma y usados para depositar diferentes tipos de películas sobre superficies.

El documento WO 2010/135413 A2 desvela un procedimiento para elaborar un elemento de detección para la detección de un analito, que puede ser un vapor o un gas. Pueden depositarse diferentes capas del elemento de detección en un sustrato ópticamente transparente usando una variedad de procedimientos de aplicación y mediante el uso de un disolvente orgánico. Una subcapa de alta sensibilidad al analito comprende un polímero con una microporosidad intrínseca.

Sin embargo, ha resultado que en el caso de producir superficies ópticamente inteligentes, dichos procedimientos tienen el inconveniente de que las partículas ópticamente activas, especialmente las moléculas de detección de gases, a menudo se dañan durante el proceso de aplicación o se dispersan mal en el material de la matriz. Las sustancias depositadas podrían perder su funcionalidad o incluso podrían ser destruidas, haciéndolas inútiles para su fin, como por ejemplo, para la detección de gases.

En vista del análisis anterior, el problema técnico es evitar al menos uno de los inconvenientes mencionados anteriormente, o en particular, proporcionar un procedimiento para producir superficies ópticamente inteligentes activas, especialmente superficies de detección de gases, con una elevada capacidad de detección.

Resumen de la invención El problema técnico anterior se resolvió mediante el procedimiento según la reivindicación 1. En particular, el procedimiento para formar una capa porosa colorimétrica de detección de gas según la presente invención comprende la etapa de proporcionar una mezcla de un disolvente orgánico, un material formador de polímero y un compuesto de detección de gas o partículas de detección de gas. En una etapa adicional, la mezcla se deposita (se 45 pulveriza o se vaporiza) sobre al menos una porción de la superficie de un sustrato. A continuación se aplica plasma a presión atmosférica sobre la porción de la superficie para formar una capa de polímero que comprende el compuesto o las partículas de detección de gas. Finalmente, pueden repetirse las etapas de deposición de la mezcla y aplicación del plasma varias veces, para formar una pluralidad de capas poliméricas superpuestas o apiladas que comprenden el compuesto o las partículas de detección de gas.

Según la presente invención, puede preservarse la cristalinidad y/o la funcionalidad de las moléculas, partículas o compuestos de detección de gases depositados. Para la presente invención es decisivo que la mezcla se deposite en primer lugar sobre la superficie del sustrato, y que a continuación se aplique un plasma a presión atmosférica. Este procedimiento protege las muy sensibles moléculas de detección de gas. Mediante la pulverización de la 55 mezcla directamente sobre el sustrato, en lugar de pulverizarla en la descarga, las moléculas de detección de gas son recubiertas mediante el polímero formado durante el tratamiento con plasma, por lo que éstas están protegidas en una etapa temprana. Adicionalmente, la presente invención proporciona la obtención de una capa porosa que permite que los gases o los volátiles entren en contacto con los elementos de detección de gas. La presencia de un disolvente orgánico está permitiendo la dispersión de las moléculas de detección de gas en las capas y favorece la formación de porosidad al evaporarse. Además, el uso de plasma a presión atmosférica proporciona la producción simple y rápida de dichas capas de detección. En particular, no se genera vacío, como las técnicas a baja presión, y no se usan elevadas temperaturas que podrían dar lugar a un daño o a una aglomeración en las moléculas de detección de gas, y a una reducción en la velocidad de crecimiento de los poros de la membrana. En particular, las técnicas con baja presión inducen una rápida evaporación tanto del disolvente como del precursor de la matriz polimérica, dando como resultado una pérdida o una importante alteración de las propiedades de detección de gas de las moléculas de detección de gas. Además, los recubrimientos formados mediante las técnicas a baja presión son habitualmente más densos y restringen la permeabilidad de los compuestos volátiles a través de la capa, disminuyendo así las capacidades de detección de gas de la capa.

Según un aspecto preferido de la presente invención, el compuesto o las partículas de detección de gas comprenden uno o más de macrociclos basados en pirrol, tetrapirroles, porfirinas, metaloporfirinas, ftalocianinas, calixarenos, polímeros de coordinación cristalina y compuestos de los mismos. En particular, estas sustancias o compuestos de dichas sustancias han demostrado ser eficaces capas de detección de gas junto con el

procedimiento según la presente invención. Además, según la presente invención, la funcionalidad de esas partículas puede estar preservada.

Según otro aspecto preferido de la invención, el material formador de polímero se basa en compuestos de organosilicio. En particular, este tipo de material formador de polímero produce una buena porosidad, especialmente en combinación con los disolventes usados según la presente invención.

Según otro aspecto preferido de la invención, el material formador de polímero se elige de entre el grupo que consiste en hexametildisiloxano, octametilciclotetrasiloxano, decametilciclopentasiloxano, hexaetildisiloxano, ortosilicato de tetraetilo, aminopropiltrimetoxisilano, tetrametildisiloxano, pentametilciclopentasiloxano,

octametiIciclooctasiloxano, polidimetilsiloxano y sus derivados. En particular, estos materiales podrían usarse preferiblemente con objeto de obtener una eficaz capa porosa de detección de gas.

Según otro aspecto preferido de la invención, el disolvente orgánico se elige de entre disolventes no polares, disolventes polares apróticos o disolventes polares próticos. Preferiblemente, el disolvente orgánico se elige entre uno o más de etanol, metanol, isopropanol, cloroformo, diclorometano, tetrahidrofurano, disolventes de acetona. Incluso más preferiblemente el disolvente es etanol o un disolvente basado en cloro. Usando estos disolventes, el resultado es una mejora de la porosidad del recubrimiento, especialmente junto con porfirinas o metaloporfirinas.

Según otro aspecto preferido de la invención, el sustrato consiste al menos parcialmente en uno o más de vidrio,

polímeros, plásticos, materiales compuestos o metales. Algunos metales preferidos pueden ser cobre, aluminio, hierro o acero.

Según otro aspecto preferido de la invención, la etapa de aplicar el plasma a presión atmosférica se lleva a cabo preferiblemente mediante una barrera dieléctrica de descarga de plasma, a una temperatura de entre 5ºC y 90ºC, y 40 preferiblemente de entre 15ºC y 40ºC. En particular, se prefiere este estrecho intervalo de temperatura para llevar a cabo el procedimiento según la presente invención. Unas temperaturas inferiores podrían tener una influencia negativa sobre la formación de la capa. Por otro lado, unas bajas temperaturas de sustrato reducirían la velocidad de evaporación del disolvente, dando lugar posiblemente a una retención de disolvente en la capa depositada. Por otro lado, unas temperaturas mayores podrían provocar un daño a la funcionalidad o a las propiedades requeridas de las 45 moléculas de detección de gas, o afectar a la formación de la membrana. La rápida evaporación del disolvente que se produce a una elevada temperatura de sustrato reduce la nucleación y la velocidad de formación de poros por el rápido aumento en la concentración de polímero. Además,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para formar una capa porosa de detección de gas colorimétrica, que comprende las siguientes etapas subsiguientes:

a) proporcionar una mezcla (3) de:

un disolvente orgánico, un material formador de polímero, y 10 un compuesto de detección de gas o partículas de detección de gas;

b) depositar la mezcla (3) en al menos una porción de la superficie (7) de un sustrato (5) ; caracterizado porque c) se aplica un plasma a presión atmosférica (9) a la porción de superficie (7) para formar una capa de polímero (11) 15 que comprende el compuesto o las partículas de detección de gas; y preferiblemente d) se repiten las etapas b) y c) varias veces para formar una pluralidad de capas de polímero apiladas (11) que comprenden el compuesto o las partículas de detección de gas.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el compuesto o las partículas de detección de gas comprenden un pigmento indicador y preferiblemente uno o más de macrociclos basados en pirrol, tetrapirroles, porfirinas, metaloporfirinas, ftalocianinas, calixarenos, polímeros de coordinación cristalina y compuestos de los mismos.

3. El procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que el material formador de polímero se basa en compuestos de organosilicio.

4. El procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el material formador de polímero se elige de entre un grupo que consiste en hexametildisiloxano, octametilciclotetrasiloxano,

decametilciclopentasiloxano, hexaetildisiloxano, ortosilicato de tetraetilo, aminopropiltrimetoxisilano, tetrametildisiloxano, pentametilciclopentasiloxano, octametiIciclooctasiloxano, polidimetilsiloxano y sus derivados.

5. El procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el disolvente orgánico se elige de entre disolventes no polares, disolventes polares apróticos o disolventes polares próticos. 35

6. El procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el disolvente orgánico se elige de entre uno o más de etanol, metanol, isopropanol, cloroformo, diclorometano, tetrahidrofurano y disolventes de acetona.

7. El procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa de aplicar el plasma a presión atmosférica (9) se lleva a cabo a una temperatura de entre 5ºC y 90ºC, y preferiblemente a entre 15ºC y 40ºC.

8. El procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el sustrato (5) consiste al 45 menos parcialmente en vidrio, plástico, materiales compuestos o metales.

9. El procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el contenido en oxígeno en el gas del proceso de plasma es menor de 500 ppm, y preferiblemente menor de 100 ppm.

10. El procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que se añaden los vapores de uno o más materiales formadores de polímero al gas del proceso de plasma.

11. El procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la deposición de la mezcla está controlada mediante una boquilla de atomización (4) . 55

12. El procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que las etapas b) y c) se repiten al menos 10 veces.

13. El procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el sustrato (5) se

proporciona en una etapa en movimiento (13) que transporta el sustrato (5) a través de una zona de deposición de la mezcla para depositar la mezcla (3) sobre al menos una porción (7) del sustrato, y una zona de plasma en la que se aplica plasma a presión atmosférica (9) .

14. El procedimiento según la reivindicación 13, en el que la etapa en movimiento (13) está adaptada para mover el sustrato (5) repetidamente a través de las zonas.

15. El procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el sustrato (5) es expuesto a una región de resplandor de plasma antes de entrar a la descarga directa de plasma.