Composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa.

Composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa caracterizada porque comprende:

un óxido metálico (A) con un tamaño de partícula promedio en número comprendido entre 1 nm y 400 nm; y

una partícula de emulsión polimérica (B) con un tamaño de partícula promedio en número comprendido entre 10 nm y 800 nm, que se obtiene por polimerización de un compuesto hidrolizable de silicio (b1) y un monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) en presencia de agua y un emulsionante, en la que la cantidad de monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) que se utiliza para obtener la partícula de emulsión polimérica (B) es de 0,1 o mayor, y de 0,5 o menor, en términos de relación de masas (b2)/(B) entre el monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) y la partícula de emulsión polimérica (B) que se pretende obtener, en la que la relación de masas (b2)/(A) entre el monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) utilizado para obtener la partícula de emulsión polimérica (B) y el óxido metálico (A) es de 0,1 o mayor, y de 1,0 o menor

Composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa SECTOR TÉCNICO

La presente invención se refiere a una composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, capaz de formar una sustancia híbrida orgánica-inorgánica con excelentes propiedades, tales como resistencia a la intemperie, resistencia química, propiedades ópticas y, adicionalmente, propiedad antiincrustante, propiedad antiempañamiento y propiedad antiestática. La composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, según la presente invención, es particularmente útil como agente de recubrimiento para paredes exteriores, automóviles, pantallas y lentes.

En los últimos años, se han llevado a cabo un gran número de investigaciones sobre materiales híbridos orgánicosinorgánicos, con el objetivo de combinar de forma constructiva las ventajas de los polímeros orgánicos, tales como un nivel satisfactorio de capacidad de procesamiento, flexibilidad y adhesividad, con las ventajas de las sustancias inorgánicas, tales como resistencia a la intemperie, retardo de llama y resistencia química. En general, sin embargo, los polímeros orgánicos son poco compatibles con los polímeros inorgánicos, de modo que, a menudo, dichas sustancias híbridas son heterogéneas y las ventajas de los polímeros orgánicos y las ventajas de las sustancias inorgánicas no se desarrollan de manera efectiva.

Teniendo en cuenta los problemas mencionados anteriormente, se han propuesto materiales híbridos orgánicosinorgánicos microscópicamente homogéneos y transparentes.

Por ejemplo, el documento JP-A-3-212451 da a conocer que: un compuesto organometálico polimerizable por hidrólisis se polimeriza por hidrólisis en presencia de un polímero no reactivo con enlaces amida, tal como poli (Nacetiletilenoimina) o polivinilpirrolidona, formándose un gel; de este modo, se obtiene una sustancia homogénea transparente híbrida orgánica-inorgánica, en la que el polímero no reactivo que contiene enlaces amida está dispersado uniformemente en la estructura microrreticular tridimensional del gel de óxido metálico formado de este modo.

Además, el documento JP-A-3-56535 da a conocer un procedimiento para producir un cuerpo moldeado híbrido de oxazolina/sílice, en el que un polímero de oxazolina que contiene grupos sililo polimerizable por hidrólisis y un silano polimerizable por hidrólisis se polimerizan por hidrólisis.

Estos documentos de la técnica anterior también describen la utilización de tetraalcoxisilano o similares como compuesto hidrolizable y la posibilidad de moldeo de las sustancias híbridas descritas anteriormente para obtener películas o similares. Sin embargo, todas estas sustancias híbridas tienen una conformabilidad de película, una moldeabilidad y una fibrosidad bajas, por lo que resulta difícil obtener películas, hilos y similares uniformes, de modo continuo y eficiente, mediante recubrimiento, hilatura y similares. Por consiguiente, aunque estas sustancias híbridas presentan excelentes propiedades, tales como transparencia y homogeneidad microscópica, sus aplicaciones han sido limitadas.

Como método para resolver estos problemas, los documentos JP-A-6-322136 y JP-A-2003-41198 dan a conocer la disolución o dispersión en un disolvente orgánico de una sustancia inorgánica y un polímero orgánico, o de un copolímero de polímero orgánico-polímero inorgánico, con lo que se mejoran la conformabilidad de película y la moldeabilidad.

Sin embargo, existe el problema de que, para obtener un material híbrido orgánico-inorgánico a partir de la solución o dispersión, el disolvente orgánico, que es tóxico, contaminante o inflamable, se libera a la atmósfera cuando se utiliza la solución o dispersión.

Los documentos JP-A-9-87521 y JP-A-5-209022 dan a conocer procedimientos, en cada uno de los cuales, en lugar de utilizar un disolvente orgánico, se disuelve o dispersa un polímero inorgánico o un óxido inorgánico en un monómero de vinilo que contiene un grupo amida, a fin de mejorar la conformabilidad de película o la moldeabilidad, y el monómero de vinilo que contiene un grupo amida se polimeriza con la ayuda de un iniciador de polimerización, obteniéndose un material híbrido orgánico-inorgánico.

En estos procedimientos, si bien no es necesario utilizar ningún disolvente orgánico para obtener el material híbrido orgánico-inorgánico, sigue sin solucionarse el hecho de que el propio monómero de vinilo que contiene un grupo amida es tóxico y contaminante. Además, la etapa de polimerización del monómero de vinilo que contiene un grupo amida es indispensable para obtener el material híbrido orgánico-inorgánico, por lo que dichos procedimientos presentan el problema de que la producción del material híbrido orgánico-inorgánico exige un aparato específico, de modo que dichos procedimientos no tienen ninguna versatilidad general. Además, se ha producido el problema de que, cuando la polimerización del monómero de vinilo que contiene un grupo amida es incompleta, debido al efecto del oxígeno y similares presentes en la atmósfera, dicho monómero de vinilo que contiene un grupo amida, altamente tóxico, permanece en el material híbrido orgánico-inorgánico.

Documento de patente 1: JP-A-3-212451

Documento de patente 2: JP-A-3-56535

Documento de patente 3: JP-A-6-322136

Documento de patente 4: JP-A-2003-41198

Documento de patente 5: JP-A-9-87521

Documento de patente 6: JP-A-5-209022

CARACTERÍSTICAS DE LA INVENCIÓN

Problemas que pretende resolver la invención El problema que pretende resolver la presente invención consiste en dar a conocer una composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa capaz de formar una sustancia híbrida orgánica-inorgánica con excelentes propiedades, tales como resistencia a la intemperie, resistencia química, propiedades ópticas y, adicionalmente, propiedad antiincrustante, propiedad antiempañamiento y propiedad antiestática, sin utilizar ningún aparato específico, de un modo sencillo, con un impacto medioambiental reducido, y que presenta una conformabilidad de película y una moldeabilidad excelentes.

Medios para resolver los problemas Los presentes inventores trabajaron con ahínco para resolver el problema descrito anteriormente, y como resultado alcanzaron la presente invención.

Específicamente, la presente invención es tal como sigue.

(1) Una composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, caracterizada porque comprende: un óxido metálico (A) con un tamaño de partícula promedio en número comprendido entre 1 nm y 400 nm; y una partícula de emulsión polimérica (B) con un tamaño de partícula promedio en número comprendido entre 10 nm y 800 nm, que se obtiene por polimerización de un compuesto hidrolizable de silicio (b1) y un monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) en presencia de agua y un emulsionante, en la que la cantidad de monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) que se utiliza para obtener la partícula de emulsión polimérica (B) es de 0, 1 o mayor, y de 0, 5 o menor, en términos de relación de masas (b2) / (B) entre el monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) y la partícula de emulsión polimérica (B) que se pretende obtener, en la que la relación de masas (b2) / (A) entre el monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) utilizado para obtener la partícula de emulsión polimérica (B) y el óxido metálico (A) es de 0, 1 o mayor, y de 1, 0 o menor.

(2) La composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, según el punto (1) , en la que la partícula de emulsión polimérica (B) es una estructura de tipo núcleo/envoltura, formada por dos o más capas.

(3) La composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, según cualquiera de los puntos (1) a (2) , en la que la partícula de emulsión polimérica (B) es una estructura de tipo núcleo/envoltura, la relación de masas (b2) / (b1) entre el monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) y el compuesto hidrolizable de silicio (b1) en la capa más interna de la estructura de tipo núcleo/envoltura es de 1, 0 o menor, y la relación de masas (b2) / (b1) en la capa más externa es de 0, 1 o mayor, y de 5, 0 o menor.

(4) La composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, según cualquiera de los puntos (1) a (3) , en la que la partícula de emulsión polimérica (B) se obtiene por polimerización del compuesto hidrolizable de silicio (b1) y el monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) en presencia de una partícula semilla, que se obtiene por polimerización del monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) y/o un monómero... [Seguir leyendo]

1. Composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa caracterizada porque comprende:

un óxido metálico (A) con un tamaño de partícula promedio en número comprendido entre 1 nm y 400 nm; y una partícula de emulsión polimérica (B) con un tamaño de partícula promedio en número comprendido entre 10 nm y 800 nm, que se obtiene por polimerización de un compuesto hidrolizable de silicio (b1) y un monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) en presencia de agua y un emulsionante, en la que la cantidad de monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) que se utiliza para obtener la partícula de emulsión polimérica (B) es de 0, 1 o mayor, y de 0, 5 o menor, en términos de relación de masas (b2) / (B) entre el monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) y la partícula de emulsión polimérica (B) que se pretende obtener, en la que la relación de masas (b2) / (A) entre el monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) utilizado para obtener la partícula de emulsión polimérica (B) y el óxido metálico (A) es de 0, 1 o mayor, y de 1, 0 o menor.

2. Composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, según la reivindicación 1, en la que la partícula de emulsión polimérica (B) es una estructura de tipo núcleo/envoltura formada por dos o más capas.

3. Composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en la que la partícula de emulsión polimérica (B) es una estructura de tipo núcleo/envoltura, la relación de masas (b2) / (b1) entre el monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) y el compuesto hidrolizable de silicio (b1) en la capa más interna de la estructura de tipo núcleo/envoltura es de 1, 0 o menor, y la relación de masas (b2) / (b1) en la capa más externa es de 0, 1 o mayor, y de 5, 0 o menor.

4. Composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la partícula de emulsión polimérica (B) se obtiene por polimerización del compuesto hidrolizable de silicio (b1) y el monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) en presencia de una partícula semilla, que se obtiene por polimerización del monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) y/o un monómero de vinilo adicional (b3) copolimerizable con el monómero (b2) y/o el compuesto hidrolizable de silicio (b1) , en presencia de agua y un emulsionante.

5. Composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la partícula de emulsión polimérica (B) se obtiene por polimerización del compuesto hidrolizable de silicio (b1) y el monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) en presencia de una partícula semilla, que se obtiene por polimerización del compuesto hidrolizable de silicio (b1) en presencia de agua y un emulsionante.

6. Composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el compuesto hidrolizable de silicio (b1) comprende, como mínimo, un compuesto hidrolizable de silicio que contiene un grupo vinílico polimerizable, y la cantidad de compuesto hidrolizable de silicio (b1) es de 0, 01 partes en masa o mayor, y de 20 partes en masa o menor, con respecto a 100 partes en masa de la partícula de emulsión polimérica (B) .

7. Composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el compuesto hidrolizable de silicio (b1) comprende, como mínimo, un compuesto hidrolizable de silicio que contiene un grupo vinílico polimerizable, y la cantidad utilizada de compuesto hidrolizable de silicio (b1) es de 0, 1 partes en masa

o mayor, y de 100 partes en masa o menor, con respecto a 100 partes en masa del monómero de vinilo que contiene un grupo de amida terciaria (b2) .

8. Composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el óxido metálico (A) es, como mínimo, un óxido metálico seleccionado dentro del grupo que comprende dióxido de silicio, un óxido metálico fotocatalíticamente activo y un óxido metálico conductor.

9. Composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque comprende un óxido metálico modificado (A) , obtenido mediante la modificación del óxido metálico (A) con, como mínimo, un compuesto modificador seleccionado entre compuestos que contienen, como mínimo, una unidad estructural seleccionada dentro del grupo que comprende una unidad de triorganosilano, representada por la fórmula (1) , una unidad de monooxidiorganosilano, representada por la fórmula (2) , una unidad de dioxiorganosilano, representada por la fórmula (3) , una unidad de trioxisilano, representada por la fórmula (4) , y una unidad de difluorometileno:

R3Si- (1)

en la que los grupos R son, cada uno independientemente, un grupo alquilo lineal o ramificado que presenta entre 1 y 30 átomos de carbono, un grupo cicloalquilo que presenta entre 5 y 20 átomos de carbono, un grupo fluoroalquilo lineal o ramificado que presenta entre 1 y 30 átomos de carbono, un grupo alquenilo lineal o ramificado que presenta 34

entre 2 y 30 átomos de carbono, un grupo fenilo, un grupo alcoxi que presenta entre 1 y 20 átomos de carbono, o un grupo hidroxilo, - (R2SiO) - (2) en la que los grupos R se definen del mismo modo que en la fórmula (1) , [Fórmula 1]

** (Ver fórmula) **

en la que R se define del mismo modo que en la fórmula (1) , [Fórmula 2]

** (Ver fórmula) **

10. Composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, según la reivindicación 9, en la que el óxido metálico es un óxido metálico fotocatalíticamente activo. 20

11. Composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, según la reivindicación 8 ó 10, en la que la relación (l/d) entre la longitud de partícula (l) y el diámetro de partícula (d) del óxido metálico fotocatalíticamente activo está comprendida entre 1/1 y 20/1.

12. Composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende un alcohol.

13. Sustancia híbrida orgánica-inorgánica, formada por la composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12. 30

14. Sustancia híbrida orgánica-inorgánica, que comprende la composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

15. Sustancia híbrida orgánica-inorgánica, según la reivindicación 13 ó 14, en la que se forma una capa continua con

la condición de que el óxido metálico (A) y una fase de envoltura interactúen entre sí, y de que esté presente en dicha capa continua una fase de núcleo de tipo partícula.

16. Sustancia híbrida orgánica-inorgánica, según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en la que el ángulo de contacto del agua a 23ºC es de 30º o menor. 40

17. Artículo híbrido funcional, que comprende la sustancia híbrida orgánica-inorgánica, según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, sobre un sustrato.

18. Artículo híbrido funcional, que comprende, sobre un sustrato, la sustancia híbrida orgánica-inorgánica formada

por la composición híbrida orgánica-inorgánica acuosa, según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizándose dicho artículo híbrido funcional porque:

la concentración del óxido metálico modificado (A) en la sustancia híbrida orgánica-inorgánica es mayor en una cara expuesta de la sustancia híbrida orgánica-inorgánica que en otra cara en contacto con el sustrato de la sustancia 50 híbrida orgánica-inorgánica.

19. Artículo híbrido funcional para paredes exteriores, que comprende, sobre un sustrato, la sustancia híbrida orgánica-inorgánica, según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16 y 18.

20. Artículo híbrido funcional para el marcado de embalajes exteriores, que comprende, sobre un sustrato de resina, la sustancia híbrida orgánica-inorgánica, según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16 y 18.