Método para la síntesis de pigmentos híbridos nanoestructurados con propiedades sintonizables.

La presente invención se refiere a un método para la síntesis de un pigmento híbrido nanoestructurado con propiedades ópticas y coloidales sintonizables que comprende la dispersión de al menos un material inorgánico de tipo filosilicato en agua y la adición posterior de,

al menos, un colorante orgánico solubilizado en agua, en agitación, donde la concentración del material inorgánico tipo filosilicato varía entre 25g/l-3g/l, la concentración del colorante orgánico varía entre 1.5 x10-6 - 2 x 10-4 M, la fuerza iónica varía mediante la adición de NaCl en una concentración que varía entre 6.50 x 10-3 - 1.5 x 10-4 M, el pH varía entre 7-11 y la temperatura en la dispersión de la etapa es de al menos 25ºC. La invención se refiere también al pigmento obtenido por ese método y al uso del mismo en productos de tintas, pinturas y recubrimientos.

Campo de la invención La presente invención se encuadra en el campo general de la coloración de los materiales y en particular se refiere a un procedimiento de obtención de pigmentos híbridos nanoestructurados con propiedades sintonizables y a los pigmentos obtenidos mediante dicho método.

Estado de la técnica anterior

La mayoría de los reportes sobre la termodinámica y cinética de la adsorción de especies orgánicas sobre la superficies de sólidos inorgánicos provienen del área de la descontaminación de aguas residuales, principalmente las que se derivan de procesos industriales de tinción textil (Song Hong, Cheng Wen, Jing He, Fuxing Gan, and Yuh-Shan Ho, Journal of Hazardous Materials 167, 630-3, 2009; T.B. lyim and G. Guclu, Desalination 249, 1377-1379, 2009) . En estos estudios se detallan las condiciones bajo las cuales se puede favorecer la adsorción tanto en cantidad como en tiempo, pero no se aplican para la obtención de materias colorantes.

Los aspectos de ciencia molecular referentes a las transiciones de los niveles electrónicos de especies fotoactivas cuando están adsorbidas en sustratos inorgánicos se refieren a los fenómenos cuánticos del acoplamiento de los momentos de transición dipolar y no a la generación de nuevas especies fotoactivas para la coloración de materiales (Y Miyashita, H Yokoyama, M Tanabe, H Kasai, H Nakanishi, and T Miyashita, Journal of Photochemistr y and Photobiology A: Chemistr y 201, 208-213, 2009; N Miyamoto, R Kawai, K Kuroda, and M Ogawa, Appl. Clay Sci. 16, 161-170, 2000.

En las solicitudes de patente W001/04216 y W02009/092103, se describe la síntesis de colorantes híbridos mediante diferentes procesos a baja o alta temperatura, el uso de diferentes sustratos inorgánicos y la incorporación de aditivos.

En la fabricación de compuestos de intercalación de sistemas de silicatos y especies orgánicas no se ha reportado nunca, a nivel de artículos científicos o de desarrollos tecnológicos a nivel de patentes, la sintonización a voluntad de la respuesta óptica de un pigmento híbrido.

El requerimiento para considerar un sólido como un material híbrido orgánicoinorgánico, es que la combinación de las dos partes integrantes debe ocurrir al nivel molecular. Todos estos nuevos materiales tienen en común la característica de que son preparados a relativamente bajas temperaturas, generalmente inferiores a 200°C. En estos procesos la componente orgánica se mantiene asociada y uniformemente distribuida en un esqueleto inorgánico.

La estructura nanoscópica y el grado de organización que pueden ser obtenidos dependen de la naturaleza química de sus componentes, sin embargo, las propiedades del nuevo material solo pueden ser entendidas dependiendo del tipo de interacción entre estas.

Se hace necesario a la luz de lo anteriormente expuesto, proponer una solución tecnológica con mayor control de rendimiento del color (gama más amplia de colores y control de la gama de colores) y una morfología diversa en forma y tamaño.

Explicación de la invención La presente invención proporciona una solución a los problemas planteados en el estado de la técnica puesto que proporciona un método de síntesis de nanopigmentos que sintoniza a voluntad ciertas propiedades, principalmente mediante el control en la cantidad y tipo de área superficial de la componente inorgánica y la accesibilidad de las moléculas orgánicas.

Así pues en un primer aspecto la presente invención se refiere a un método para la síntesis de un pigmento híbrido nanoestructurado con propiedades ópticas y coloidales sintonizables que comprende (de ahora en adelante, método de la presente invención)

(a) la dispersión de al menos un material inorgánico en agua,

que se caracteriza porque comprende las etapas de variación de la concentración del material inorgánico y/o la variación de la concentración del colorante orgánico, y/o la variación de la fuerza iónica, y/o la variación del pH y/o la temperatura en la dispersión de la etapa (a) .

En un aspecto más en particular de la presente invención, el material inorgánico tiene una morfología de partículas mixta del tipo laminar y/o fibrilar.

En otro aspecto más en particular de la presente invención, el material inorgánico tiene una escala de tamaño mixto.

En otro aspecto más en particular de la presente invención, el colorante orgánico es seleccionado de entre los colorantes de tipo azoico, de complejo metálico, nitrosado, nitrado, arilmetina, metina, iminoquinona, sulfuroso, antraquinona, indigoide, ftalocianina, y en general naturales o sintéticos.

En otro aspecto más en particular, el método de la presente invención comprende un paso adicional previo al paso a) de secado del material inorgánico.

En otro aspecto más en particular, el aumento de la temperatura de la dispersión del método de la presente invención, da lugar a un pigmento hibrido nanoestructurado con una proporción mayor del material orgánico adsorbido sobre el sólido.

En otro aspecto más en particular, la disminución del pH de la dispersión del método de la presente invención da lugar a un pigmento híbrido nanoestructurado que comprende especies espectrales con un desplazamiento en el máximo de la absorción a mayores longitudes de onda.

En otro aspecto más en particular, el aumento en la concentración del material inorgánico del método de la presente invención da lugar a un pigmento híbrido nanoestructurado con mayor tamaño de partícula.

En otro aspecto más en particular, el aumento de la concentración del colorante orgánico en el método de la presente invención da lugar a un pigmento híbrido nanoestructurado con un desplazamiento en el máximo de la absorción a mayores longitudes de onda.

En otro aspecto más en particular de la presente invención, la respuesta óptica del nanopigmento varía en función de la distribución del tamaño de las partículas del material inorgánico en la dispersión final.

En otro aspecto más en particular, en el método de la presente invención se dispersa más de un material inorgánico en la etapa (a}, en donde dichos materiales comprenden distribuciones de tamaño de partícula a diferentes escalas, de tal forma que el nanopigmento obtenido comprende una distribución de tamaño de partícula proporcional a los materiales inorgánicos de la formulación, de tal forma que se controle la respuesta óptica del nanopigmento.

En un segundo aspecto la presente invención se refiere a un pigmento híbrido nanoestructurado (de ahora en adelante pigmento híbrido nanoestructurado de la presente invención) obtenido por el procedimiento de la presente invención.

En un tercer aspecto la presente invención se refiere al uso del pigmento híbrido nanoestructurado de la presente invención en productos de tintas de impresión, pinturas y recubrimientos, textiles, papel, fibras sintéticas o naturales, materiales poliméricos y cerámicos, morteros y cosméticos.

Descripción de las figuras La Figura 1 muestra el espectro de absorción VIS de: 1) Azul de metileno en disolución (1 , 5 x1 o-6 M}, 2) Pigmento Híbrido de nanoarcilla (25 g/L) y azul de metileno (1 , 5 x1 o-6 M) y 3) Pigmento Híbrido de nanoarcilla (3 g/L) y azul de metileno (1 , 5 x1 o-6 M) .

La Figura 2 muestra la distribución de tamaño de partícula obtenida mediante Dispersión dinámica de luz de: 1) Pigmento Híbrido de nanoarcilla (25 g/L) y azul de metileno (1 , 5 x1 o-6 M) y 2) Pigmento Híbrido de nanoarcilla (3 g/L) y azul de metileno (1 , 5 x1 o-6 M)

La Figura 3 muestra el espectro de absorción VIS de: 1) Azul de metileno en disolución (1, 5 x10"4 M) , 2) Pigmento Híbrido de nanoarcilla (25 g/L) , azul de metileno (1, 5 x1 o-4 M) y baja fuerza iónica en la disolución; y 3) Pigmento Híbrido de nanoarcilla (25 g/L) y azul de metileno (1, 5 x1 o-4 M) ) y alta fuerza iónica en la disolución La Figura 4 muestra la distribución de tamaño de partícula obtenida mediante Dispersión dinámica de luz de: 1) Pigmento Híbrido de nanoarcilla (20 g/L) , azul de metileno (1, 5 x1 o-4 M) y baja fuerza iónica en la disolución; y 2) Pigmento Híbrido de nanoarcilla (20 g/L) , azul de metileno (1, 5 x10-4 M) ) y alta fuerza iónica en la disolución La Figura 5 muestra el espectro de absorción VIS de: A)... [Seguir leyendo]

1. Método para la síntesis de un pigmento híbrido nanoestructurado con propiedades ópticas y coloidales sintonizables que comprende

(a) la dispersión de al menos un material inorgánico de tipo filosilicato en agua,

(b) la adición posterior de, al menos, un colorante orgánico solubilizado en agua, en agitación,

caracterizado por que la concentración del material inorgánico tipo filosilicato varía entre 25 g/I-3g/l, la concentración del colorante orgánico varía entre 1.5 x10-6 -2 x10-4 M, la fuerza iónica varía mediante la adición de NaCI en una concentración que varía entre 6.50 x10-3 -1.5 x1 0-4 M, el pH varía entre 7-11 Y la temperatura en la dispersión de la etapa a) es de al menos 25ºC.

2. Método según la reivindicación 1 donde el colorante orgánico es seleccionado de entre los colorantes de tipo azoico, de complejo metálico, nitrosado, nitrado, arilmetina, metina, iminoquinona, sulfuroso, antraquinona, indigoide, ftalocianina, yen general naturales o sintéticos.

3. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende un paso adicional previo al paso a) de secado del material inorgánico tipo filosilicato.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque en la etapa a) se dispersa más de un material inorgánico tipo filosilicato con distribuciones de tamaño de partícula a diferentes escalas,

5. Pigmento híbrido nanoestructurado obtenido por un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-4.

6. Uso del pigmento híbrido nanoestructurado de la reivindicación 5 en productos de tintas de impresión, pinturas y recubrimientos, textiles, papel, fibras sintéticas

o naturales, materiales poliméricos y cerámicos, morteros y cosméticos.