Poliamidas con partículas de tamaño nanométrico sobre la superficie.

Procedimiento para la preparación de mezclas de polímeros que contienen al menos un polímero (A) y al menos un componente (B) que comprende las etapas de

(a) proporcionar (A) como granulado,

(b) proporcionar (B) como solución y/o dispersión líquida en un medio de dispersión,

(c) aplicar la solución y/o dispersión proporcionada en la etapa (b) como gotitas sobre el granulado proporcionado en la etapa (a) mediante un atomizador,

(d) secado del granulado obtenido en la etapa (c) y

(e) dado el caso llevar a cabo una o varias etapas de conformado,

caracterizado porque las gotitas producidas en la etapa c) por el atomizador presentan un diámetro medio D50 de 0,5 a 10 μm.

Poliamidas con partículas de tamaño nanométrico sobre la superficie

La presente solicitud de patente reivindica la prioridad de la solicitud de patente de EEUU provisional dependiente 61/416.319 con la fecha de solicitud 23 de Noviembre de 21, que se incluye como referencia en su totalidad en la presente solicitud de patente.

La invención se refiere a un procedimiento para la preparación de mezclas de polímeros que contienen al menos un polímero y al menos otro componente, en el que se aplica una solución o dispersión líquida del componente adicional mediante un atomizador sobre el polímero que se presenta en forma de partículas, las partículas de polímero a continuación se secan y se procesan normalmente en procesos de conformado.

Los polímeros no se usan normalmente como sustancias puras, sino en la mayoría de los casos mezclados con otros componentes. Los polímeros procesables termoplásticamente presentan, por ejemplo, frecuentemente el problema de que son deseables por un lado polímeros con alto peso molecular debido a las mejores propiedades mecánicas, pero que se procesan mejor polímeros con bajo peso molecular, lo que conduce a costes de las propiedades mecánicas de los productos producidos.

Un enfoque para la solución de este problema es el uso de partículas de tamaño nanométrico para la mejora de las propiedades Teológicas y mecánicas como se describe, por ejemplo, en los documentos WO 24/7436 A y WO 28/8421 A.

La incorporación de partículas de tamaño nanométrico en un polímero con distribución homogénea de las partículas de tamaño nanométrico en la matriz polimérica es sin embargo difícil, ya que la mezcla de partículas de tamaño nanométrico con el polímero en la masa fundida, por ejemplo, en extrusores o mezcladores de masa fundida, conduce frecuentemente a que las partículas de tamaño nanométrico se aglutinan en el mezclado dando aglomerados de gran tamaño y se reduce con ello el efecto positivo de las partículas de tamaño nanométrico.

Otra posibilidad para la mejora de la procesabilidad es la adición de polímeros hiperramificados para dar polímeros termoplásticos. Con ello se mejora la fluidez y de forma particular las propiedades a largo plazo, véase por ejemplo los documentos WO 21/54933, WO 29/115535 y WO 29/115536.

En compuestos orgánicos la degradación térmica de estos compuestos durante la mezcla representa un problema, pudlendo liberarse en determinadas circunstancias incluso gases volátiles. La degradación térmica reduce la cantidad de compuestos activos en el polímero, además los productos de degradación pueden ser dañinos para el polímero, el fin de uso deseado y/o los dispositivos de procesamiento usados, por ejemplo, si los productos de degradación son corrosivos.

Fue objetivo de la presente invención proporcionar un procedimiento con el que se puedan preparar mezclas de polímeros con al menos un componente adicional, con el que se reduzca la carga por altas temperaturas que favorecen reacciones de degradación no deseadas, sin que conduzca a una distribución peor, por ejemplo a una distribución no homogénea de los componentes de mezcla. De forma particular el procedimiento debe hacer posible proporcionar mezclas de polímeros con partículas de tamaño nanométrico en las que las partículas de tamaño nanométrico se presenten lo más finalmente divididas posible y la formación de aglomerados de partículas de tamaño nanométrico sea lo más baja posible.

Este objetivo se consigue de acuerdo con la invención con el siguiente procedimiento para la preparación de mezclas de polímeros que contienen al menos un polímero (A) y al menos un componente (B) que comprende las etapas de

(a) proporcionar (A) como granulado,

(b) proporcionar (B) como solución y/o dispersión líquida en un medio de dispersión,

(c) aplicar la solución y/o dispersión proporcionada en la etapa (b) como gotltas sobre el granulado proporcionado en la etapa (a) mediante un atomizador,

(d) secado del granulado obtenido en la etapa (c) y

(e) dado el caso llevar a cabo una o varias etapas de conformado.

Con la aplicación del al menos un componente (B) adicional en forma de pequeñas gotitas sobre el granulado de polímero y la separación subsiguiente del medio de dispersión se consigue una distribución uniforme y muy fina del componente (B) sobre el granulado de polímero, sin que se deba exponer el polímero y el componente (B) a una fuerte carga de temperatura. El uso de polímeros como componente (B) se revela positivo, por ejemplo, en la disminución de la reducción del peso molecular de los polímeros que se da normalmente en la mezcla en estado fundido. SI se mezclan partículas de tamaño nanométrico según el procedimiento de acuerdo con la Invención con un polímero, se reduce claramente la aglomeración de partículas de tamaño nanométrico como muestra una

comparación de mezclas de polímero-partículas de tamaño nanométrico que se prepararon mediante mezcla en masa fundida o bien de acuerdo con la invención y se extruyen respectivamente a continuación.

Si se selecciona el al menos un polímero usado como (A) de polímeros que se preparan mediante la denominada policondensación en estado sólido se puede integrar el procedimiento de acuerdo con la invención de forma especialmente sencilla en el proceso de preparación, de forma particular en la etapa de post-condensación, en la que el polímero precondensado se mantiene durante algún tiempo a temperaturas por debajo de la temperatura de transición vitrea y temperatura de fusión del polímero para aumentar el peso molecular del polímero mediante otras reacciones de condensación.

A continuación se describe la invención de forma detallada.

En la etapa (A) del procedimiento de acuerdo con la invención se proporciona al menos un polímero (A) como granulado. El al menos un polímero (A) se encuentra por tanto en forma de partículas. El granulado presenta normalmente un valor D5o de 5 pm a 5 mm, preferiblemente de 5 pm a 4 mm, con especial preferencia de 1 pm a 2 mm, determinado por tamizado. Como diámetro de una partícula de granulado se entiende de acuerdo con la invención la mayor dimensión de la partícula. Las partículas de granulado se pueden usar de acuerdo con la invención en cualquier forma discrecional, por ejemplo, redondas, elípticas, en forma de cilindro, etc., estas pueden presentar una forma uniforme o no uniforme y una superficie uniforme o no uniforme.

El al menos un polímero (A) se selecciona de acuerdo con la invención preferiblemente de polímeros termoplásticos. "Polímeros termoplásticos", también denominados termoplásticos, significan en el marco de la invención polímeros que se pueden procesar termoplásticamente, es decir, polímeros que se pueden conformar plásticamente mediante calentamiento. A este respecto los polímeros termoplásticos se caracterizan porque se pueden conformar plásticamente repetidamente mediante calentamiento. Entre los polímeros termoplásticos se encuentran también de acuerdo con la invención elastómeros termoplásticos. Principalmente se pueden usar termoplásticos de cualquier tipo en el procedimiento de acuerdo con la invención. Se puede encontrar una lista de termoplásticos adecuados en Kunststoff-Taschenbuch, editor Saechtling, 1989. Se conocen en general procedimientos para la preparación de estos termoplásticos y se pueden adquirir comercialmente muchos termoplásticos. Ejemplos de termoplásticos adecuados son pollamidas, poliésteres como polijtereftalato de butileno) y polijtereftalato de etileno), poliuretanos, policarbonatos, polímeros aromáticos de vinilo como poliestirenos así como copolímeros y mezclas de los mismos.

Con especial preferencia de acuerdo con la invención el al menos un polímero (A) se selecciona de polímeros que se pueden preparar mediante policondensación. Estos se denominan también policondensados. Policondensación significa la polimerización mediante una etapa de condensación repetida con disociación simple, es decir, compuestos de bajo peso molecular como, por ejemplo, agua. A los policondensados usados más frecuentemente pertenecen pollamidas, poliésteres y policarbonatos. Además se preparan algunos polímeros de grandes prestaciones mediante policondensación, por ejemplo, polietercetonas, polieteretercetonas, poliariletercetonas, polilmidas, pollsulfonas, polletersulfonas y polifenilsulfonas y polijsulfuros de fenileno).

Otros polímeros adecuados son poliolefinas como homo- y copolímeros de polietileno y/o homo- o copolímeros de polipropileno, polijcloruro de vinilo), poli(met)acr¡latos y mezclas de los polímeros termoplásticos enumerados en este párrafo y previamente.

1. Procedimiento para la preparación de mezclas de polímeros que contienen al menos un polímero (A) y al menos un componente (B) que comprende las etapas de

(a) proporcionar (A) como granulado,

(b) proporcionar (B) como solución y/o dispersión líquida en un medio de dispersión,

(c) aplicar la solución y/o dispersión proporcionada en la etapa (b) como gotitas sobre el granulado proporcionado en la etapa (a) mediante un atomizador,

(d) secado del granulado obtenido en la etapa (c) y

(e) dado el caso llevar a cabo una o varias etapas de conformado,

caracterizado porque las gotitas producidas en la etapa c) por el atomizador presentan un diámetro medio D5o de ,5 a1 pm.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el granulado preparado en la etapa (a) presenta un valor D5 de 5 pm a 5 mm, determinado por tamizado.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque en la etapa (c) se usa un atomizador de ultrasonidos como atomizador.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque el atomizador de ultrasonidos se opera en la etapa (c) en el Intervalo de frecuencia de 25 kHz a 5 MHz.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la etapa (c) se lleva a cabo a temperaturas de al menos 1 °C.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el granulado se presenta en la etapa (c) como lecho fijo o lecho fluidizado.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en la etapa (d) se seca el granulado mediante conducción a su través de una corriente de gas inerte.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el al menos un polímero (A) se selecciona de polímeros termoplásticos.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el al menos un polímero (A) se selecciona de polímeros que se pueden preparar mediante policondensación.

1. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el al menos un polímero (A) se selecciona del grupo constituido por poliamidas, poliésteres, policarbonatos, copolímeros que contienen poliamida, poliéster y/o policarbonato y mezclas de estos homopolímeros y/o copolímeros.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 1, caracterizado porque el al menos un componente (B) adicional se selecciona de partículas de tamaño nanométrico y/o polímeros.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque las partículas de tamaño nanométrico usadas como (B) presentan un valor D5 de 1 nm a 5 nm.

13. Procedimiento según la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque las partículas de tamaño nanométrico usadas como (B) se seleccionan de óxidos e hidratos de óxido de metales y semimetales.

14. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque el polímero usado como (B) se selecciona de polímeros ramificaos e hiperramificados.

15. Procedimiento según la reivindicación 11 ó 14, caracterizado porque el polímero usado como (B) se selecciona de polieteraminas, polietileniminas, policarbonatos y mezclas de las mismas.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque el medio de dispersión para (B) se selecciona del grupo constituido por agua y mezclas de disolventes y agua con una tensión superficial de 35 a 1 mN/m, medida a 25° C.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque el procedimiento se lleva a cabo en continuo o por lotes.