Composición de poliamida 12 con contenido en nanotubos de carbono.

Composición de poliamida que contiene los siguientes componentes:

a) al menos 40 partes en peso de PA12,

b) 0,1 a 15 partes en peso de al menos una sal con un catión no metálico,

c) 0,1 a 25 partes en peso de al menos un agente dispersante a base de ésteres o amidas, así como

d) nanotubos de carbono en una cantidad que en la composición polimérica proporciona una resistencia de la superficie específica conforme a IEC 60167 de 10-1 a 1010 Ω,

e) 0 a 5 partes en peso de al menos una sal de metal, así como, opcionalmente,

f) coadyuvantes y aditivos habituales,

en donde la suma de las partes en peso de los componentes a) a f) es 100.

Composición de poliamida 12 con contenido en nanotubos de carbono

Objeto de la invención son composiciones a base de poliamida 12 (PA12) las cuales, en calidad de sustrato de carbono eléctricamente conductor, contienen CNTs (siglas inglesas de Nanotubos de Carbono), así como sales con un catión no metálico o una mezcla sinérgica a base de estas sales junto con sales de metales, siendo esencial la combinación con agentes dispersantes especiales.

Los materiales sintéticos son, normalmente y con unas pocas excepciones muy especiales, aislantes eléctricos sobre los que en la producción, tratamiento y uso de láminas o piezas moldeadas producidas a partir de ellos, se pueden acumular elevadas cargas en la superficie.

Estas cargas estáticas conducen a efectos indeseados y a serias situaciones de peligro que alcanzan desde la atracción de polvo, la adherencia de impurezas higiénicamente preocupantes, destrucción de piezas componentes electrónicas por saltos de chispas, descargas eléctricas fisiológicamente desagradables, inflamación de líquidos combustibles en recipientes o tubos en los que estos se agitan, vierten o son transportados hasta explosiones de polvo, por ejemplo durante el trasiego de grandes recipientes cargados con polvos o harinas o en la explotación de minerales o carbón.

Por lo tanto, desde el empleo de estos materiales sintéticos existe la necesidad de impedir cargas estáticas o bien de minimizarlas a una magnitud a la que éstas ya no puedan ser peligrosas.

Un método generalmente aplicado para posibilitar la desviación de cargas y minimizar la carga estática es el empleo de agentes antiestáticos, es decir, compuestos tensioactivos no iónicos o iónicos y, en particular, sales de amonio y de metales alcalinos.

Hoy en día se emplean esencialmente antiestáticos externos e internos.

Los antiestéticos externos se aplican sobre la superficie de los materiales sintéticos en forma de disoluciones acuosas o alcohólicas mediante pulverización, aplicación con brocha o inmersión, y subsiguiente secado al aire. La película antiestética remanente es eficaz en casi todos los materiales sintéticos, pero tiene el inconveniente de que es eliminada de nuevo muy fácilmente y sin querer mediante frotamiento o líquidos. En virtud del carente efecto de depósito de las moléculas antiestáticas que migran desde el interior de la masa polimérica (tal como están presentes en los antiestéticos internos), los antiestéticos externos no presentan efecto a largo plazo alguno.

Por lo tanto, se utilizan preferiblemente antiestéticos internos que son agregados a la masa polimérica en la medida de lo posible en forma pura, de lo contrario en forma de las denominadas "tandas patrón", es decir, formulaciones concentradas, antes o durante el tratamiento y en dicha masa se distribuyen homogéneamente durante el proceso de inyección o extrusión.

El documento EP 2 38 337 se refiere a composiciones poliméricas a base de polímeros y líquidos iónicos y sales de metales que, junto con glicoles como disolventes y solubilizantes, pueden determinar propiedades antiestáticas de las composiciones poliméricas. Aquí no se utilizan sustratos de carbono.

También el documento EP 1 519 988 describe composiciones poliméricas a base de polímeros junto con líquidos iónicos y su efecto antiestético. Aquí, no se utilizan sustratos de carbono ni tampoco sales de metales.

Lo desventajoso en ambas publicaciones es que en el polímero sólo pueden incorporarse pequeñas porciones de antiestético cuando no se deba influir desventajosamente sobre las propiedades mecánicas de los polímeros.

Termoplásticos típicos tienen resistencias de la superficie específicas en el intervalo de 116 hasta 114 ohmios y, por lo tanto, pueden desarrollar tensiones de hasta 15. voltios. Antiestéticos eficaces pueden reducir las resistencias de la superficie específicas de los materiales sintéticos hasta 11 a 19 ohmios. Por el contrario, debe alcanzarse un nivel claramente superior para la desviación de cargas eléctricas cuando deban emplearse materiales sintéticos en piezas componentes electrónicas de grandes aparatos tales como, p. ej., en el sector de fabricación de transformadores o gabinetes de distribución, o en una pluralidad de aplicaciones en la construcción de automóviles y aeronaves. En este caso, deben emplearse masas de moldeo eléctricamente conductoras que

deben presentar una resistencia de la superficie específica menor que 19 ohmios. Además de ello, es decisivo que en aplicaciones de materiales sintéticos de este tipo no sólo la resistencia de la superficie, sino también la resistencia al paso por parte de piezas de material sintético con un espesor de hasta varios milímetros deben encontrarse en un intervalo justamente de ese tipo, y que en el caso de piezas que se fabrican mediante colada por inyección, se constituyen a menudo efectos de anisotropía que son en general difíciles de impedir.

Para el acabado de piezas moldeadas de material sintético conductoras, existe, por lo tanto, sólo la posibilidad de utilizar materiales sintéticos ya conductores tales como polianilinas y similares, o de hacer conductores a los materiales sintéticos previamente mencionados y a caracterizar como aisladores eléctricos mediante el uso, por ejemplo, de negros de carbono, en particular negros de carbono conductores, fibras de carbono, grafito, grafeno y/o CNTs.

Los negros de carbono conductores son en este caso estructuras fractales que están en condiciones, mediante el contacto mutuo, de continuar conduciendo la carga eléctrica en el polímero y garantizar también una baja resistencia de paso. Para ello son necesarios, por lo general, elevados grados de carga entre 15 y 25% en peso, los cuales no sólo afectan negativamente a las propiedades técnicas del polímero, particularmente en relación con las características mecánicas tales como la resiliencia o resistencia a la tracción, sino también determinan una calidad insuficiente de la superficie para piezas componentes en la zona visible que es censurada por la industria.

Como negros de carbono conductores se designan negros de carbono industriales especiales que, entre otros, se producen mediante el procedimiento del negro de carbono del horno o mediante disociación térmica por medio del procedimiento del negro de carbono y acetileno. Su índice DBP (ftalato de dibutilo) se encuentra en este caso por encima de 11 mi por cada 1 g de negro de carbono con una superficie específica extremadamente elevada. Productos comerciales típicos son, p. ej., Akzo Ketjenblack EC o también Evonik Printex XE2 o Printex L6.

En comparación con ello, los nanotubos de carbono (CNTs) se pueden emplear ciertamente en concentraciones claramente menores, pero su dispersión depende extremadamente del proceso. Por ejemplo, es decisivo para la posterior eficacia la forma en que los CNTs son incorporados en la zona de la entrada/de la alimentación en el husillo de extrusión y qué configuración del husillo se elija en un proceso de extrusión. Estos son sólo algunos parámetros relevantes del proceso que se oponen a un aprovechamiento sencillo arbitrario. Además, los costes de los CNTs se encuentran considerablemente por encima del precio de negros de carbono conductores, de manera que resulta claro inmediatamente que en este caso existe una demanda de optimización adicional en la reducción de la concentración de CNT. En algunos materiales sintéticos la dispersión de estos productos es además de ello particularmente difícil, dado que a ella se oponen la viscosidad en masa fundida y la polaridad de algunos termoplásticos.

Los nanotubos de carbono son junto al grafito, diamante, carbono amorfo y fullerenos, una modificación adicional del elemento carbono. Los átomos de carbono están dispuestos en este caso en hexágonos. La estructura corresponde a una capa de grafito monoátomica o multiatómica enrollada, de modo que se forma un cilindro hueco con diámetros de típicamente unos pocos nanómetros y una longitud de hasta algunos milímetros. Se distingue básicamente entre nanotubos de carbono de múltiples paredes y de una sola pared, abreviados en la bibliografía la mayoría de las veces también como MWNTs y SWNTs (del inglés: multi walled nanotubes y single walled nanotubes). Los nanotubos de carbono muestran, en virtud de las fuerzas de Van der Waals, una fuerte tendencia a reunirse para formar haces, por lo que el desenmarañamiento/dispersión sin un fuerte acortamiento por intensas fuerzas de cizalla es esencial en el proceso de extrusión. Productos comerciales típicos se pueden adquirir de diferentes fabricantes, de los que aquí se deben mencionar de modo representativo las razones sociales Bayer,... [Seguir leyendo]

1. Composición de poliamida que contiene los siguientes componentes:

a) al menos 4 partes en peso de PA12,

b) ,1 a 15 partes en peso de al menos una sal con un catión no metálico,

c) ,1 a 25 partes en peso de al menos un agente dispersante a base de ásteres o amidas, así como

d) nanotubos de carbono en una cantidad que en la composición polimérica proporciona una resistencia de la superficie específica conforme a IEC 6167 de 1"1 a 11 O,

e) a 5 partes en peso de al menos una sal de metal, así como, opcionalmente,

f) coadyuvantes y aditivos habituales,

en donde la suma de las partes en peso de los componentes a) a f) es 1.

2. Composición de poliamida según la reivindicación 1, caracterizada por que contiene 1 a 1 partes en peso de nanotubos de carbono.

3. Composición de poliamida según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que su resistencia de paso específica conforme a IEC 693 es de como máximo 19 Qm.

4. Composición de poliamida según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que el catión no metálico del componente b) es un compuesto de nitrógeno o de fósforo cuaternario.

5. Composición de poliamida según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que el agente dispersante del componente c) se elige de

c1) ásteres del ácido poliacrílico, que se pueden preparar mediante transesterificación de un áster alquílico del ácido poliacrílico obtenible mediante polimerización, cuyos radicales alquilo presentan 1 a 3 átomos de carbono, con

a) alcoholes alifáticos saturados con 4 a 5 átomos de carbono y/o

b) alcoholes alifáticos insaturados con 4 a 5 átomos de carbono,

en donde a) y b) se utilizan en cantidades tales que se transesterifica el 3 a 1% de los grupos áster,

y

c2) productos de condensación de poliéster-poliamina, que se pueden obtener mediante la reacción parcial o completa de

A) uno o varios polímeros amino-funcionales que contienen al menos cuatro grupos amino, con

B) uno o varios poliésteres de las fórmulas generales (l)/(la)

T-C()-[-A-C()]x-H (I)

T-[C()-A--]yZ (la)

y

C) uno o varios poliéteres de la fórmula general (ll)/(lla)

T-C()-B-Z (II)

T-O-B-Z (lia)

en donde

T es un radical hidrógeno y/o un radical arilo, arilalquilo, alquilo o

alquenilo con 1 a 24 átomos de carbono, lineal o ramificado, eventualmente sustituido,

A es al menos un radical bivalente, elegido del grupo de los hidrocarburos lineales, ramificados, cíclicos y aromáticos,

Z es al menos un radical elegido del grupo de los ácidos sulfónicos, ácidos sulfúricos, ácidos fosfónicos, ácidos fosfóricos, ácidos carboxílicos, isocianatos, epóxidos, en particular del ácido fosfórico y del ácido (met)-acrílico,

B es un radical de la fórmula general (III)

-(C,H2|)a -(CmH2mO)b-(CnH2nO)c-(SO)d- (III)

SO = -CH2-CH(Ph)--, con Ph = radical fenilo,

a, b, c independientemente uno de otro, son valores de a 1,

con la condición de que la suma de a + b + c > , preferiblemente 5 a 35, en particular 1 a 2, con la condición de que la suma de a + b + c + d >,

d es >, preferiblemente 1 a 5,

I, m, n independientemente uno de otro, es > 2, preferiblemente 2 a 4, x, y independientemente uno de otro, son > 2.

6. Composición de poliamida según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que la sal de metal del componente e) es una sal de metal alcalino, de metal alcalinotérreo o de zinc.

7. Pieza moldeada, producida a partir de la composición de poliamida según una de las reivindicaciones precedentes.