Procedimiento de preparación de un material polimérico transparente que comprende nanopartículas minerales que tienen un factor de forma estrictamente superior a 1,0.

Procedimiento de preparación de un material polimérico transparente caracterizado porque comprende en unorden indiferente las etapas i e ii consistentes en:

i. mezclar:

- nanopartículas minerales que tengan un factor de forma estrictamente superior a 1,0, siendo determinado el factorde forma como se describió en la descripción, y

- una matriz polimérica que comprenda una cantidad de al menos el 80% en masa de un primer polímerotermoplástico de policarbonato (PC), y de un segundo polímero termoplástico transparente diferente del primerpolímero termoplástico,

para obtener una mezcla,

ii. calentar la matriz polimérica sola o en mezcla, en el estado fundido.para obtener el material polimérico transparente, comprendiendo la mezcla i una cantidad suficientemente inferior al5% en masa de nanopartículas que tengan un factor de forma estrictamente superior a 1,0, y no implicando la etapai nanopartículas minerales en forma de premezcla obtenida con un polímero termoplástico en estado fundido elegidoentre el policarbonato (PC), el poliestireno (PS) y el polimetacrilato de metilo (PMMA).

Procedimiento de preparación de un material polimérico transparente que comprende nanopartículas minerales que tienen un factor de forma estrictamente superior a 1, 0.

La presente invención se refiere a un procedimiento de preparación de un material polimérico transparente que comprende un policarbonato termoplástico y nanopartículas que tienen un factor de forma estrictamente superior a 1, 0.

Ésta se aplica típicamente, pero no exclusivamente, a los ámbitos de la óptica, especialmente a los artículos ópticos de tipo lente óptica de instrumentos de puntería, visera de casco o lente oftálmica, y a los artículos ópticos de tipo de acristalamiento automóvil.

De modo más particular, se entiende por « lente oftálmica » lentes que se adaptan especialmente a una montura de gafa, que tienen la función de proteger el ojo y/o de corregir la vista, siendo elegidas estas lentes entre las lentes afocales, unifocales, trifocales y progresivas.

Se entiende por « acristalamiento automóvil » no solamente elementos exteriores transparentes de carrocería tales como por ejemplo lunetas traseras, paneles laterales traseros, cristales laterales, techos acristalados, cristales de proyectores o de los faros, sino igualmente elementos interiores transparentes de habitáculo tales como por ejemplo cristales de cuadro de instrumentos, esferas o pantallas.

El policarbonato presenta ventajas que le hacen particularmente interesante para la óptica, especialmente una excelente transparencia, una excelente resistencia a los choques, un índice de refracción elevado y una gran ligereza. Por el contrario, éste presenta como principales puntos débiles no ser rígido y ser muy sensible a las rayaduras y a la abrasión. Además, el coeficiente de dilatación térmica (CLTE) del policarbonato es relativamente elevado, lo que induce riesgos de deformaciones importantes del citado polímero bajo la acción del calor.

Para mejorar las propiedades mecánicas de un polímero, especialmente la rigidez y la resistencia a la abrasión y a las rayaduras, es conocido añadir nanopartículas minerales al polímero, especialmente nanopartículas minerales que tengan un factor de forma estrictamente superior a 1, 0.

Un ejemplo de procedimiento de incorporación de las citadas nanopartículas minerales está descrito en el documento EP-1 632 536. La incorporación de las citadas nanopartículas se efectúa en una matriz de polímero termoplástico del tipo policarbonato (PC) o polimetacrilato de metilo (PMMA) en estado fundido. Además, es conocido igualmente que esta incorporación puede efectuarse en una mezcla de polímeros.

Sin embargo, durante la incorporación de las nanopartículas minerales en un material polimérico termoplástico o en una mezcla de polímeros, la dimensión nanométrica de las partículas minerales induce un fenómeno de agregación de las citadas nanopartículas. Debido a esto, el material polimérico obtenido presenta una pérdida de transparencia, lo que hace su utilización difícil, incluso imposible, en los ámbitos de la óptica. Además, la incorporación de las nanopartículas minerales puede inducir una degradación química del material polimérico y por tanto de sus propiedades mecánicas, tales como por ejemplo la resistencia a los choques. Puede aparecer igualmente una coloración, especialmente un amarilleo.

En lo que concierne de modo más particular a la incorporación de las nanopartículas minerales en una mezcla de polímeros, es muy difícil encontrar un buen compromiso entre los índices de refracción y/o la miscibilidad de los polímeros constitutivos de la citada mezcla, y poder así conservar propiedades ópticas satisfactorias al tiempo que se tenga una resistencia mecánica elevada.

El objeto de la presente invención es paliar los inconvenientes de las soluciones del estado de la técnica, ofreciendo especialmente un procedimiento de preparación de un material polimérico transparente fácilmente industrializable que permita obtener un material polimérico con propiedades mecánicas mejoradas y buenas propiedades ópticas.

La solución de acuerdo con la presente invención es proponer un procedimiento de preparación de un material polimérico transparente caracterizado porque comprende en un orden indiferente las etapas i e ii consistentes en:

i. mezclar:

-nanopartículas minerales que tengan un factor de forma estrictamente superior a 1, 0, y

-una matriz polimérica que comprenda una cantidad de al menos el 80% en masa de un primer polímero termoplástico de policarbonato (PC) , y un segundo polímero termoplástico transparente diferente del primer polímero termoplástico, para obtener una mezcla,

ii. calentar la matriz polimérica sola o en mezcla, en el estado fundido, para obtener el material polimérico transparente, comprendiendo la mezcla de la etapa i una cantidad inferior al 5% en masa de nanopartículas minerales que tengan un factor de forma estrictamente superior a 1, 0, y no implicando la etapa i nanopartículas minerales en forma de una premezcla obtenida con un polímero termoplástico en el estado fundido elegido entre el policarbonato (PC) , el poliestireno (PS) y el polimetacrilato de metilo (PMMA) .

En otras palabras, el objeto del procedimiento de preparación de acuerdo con la invención excluye por tanto cualquier etapa que consistiera en realizar en primer lugar una premezcla, o mezcla principal, de nanopartículas minerales que tengan un factor de forma superior o igual a 1 con un polímero termoplástico en el estado fundido elegido entre el PC, el PS y el PMMA, y en incorporar la citada premezcla en la matriz polimérica.

En lo que sigue de la descripción, se entiende por los términos:

-« material polimérico transparente » , un material a través del cual es observada una imagen sin pérdida significativa de contraste, en otras palabras, la interposición del citado material polimérico transparente entre una imagen y un observador de ésta no reduce significativamente la calidad de la imagen;

-« orden indiferente », el hecho de que la etapa i puede ser realizada anteriormente, simultáneamente, o posteriormente a la etapa ii;

-« calentar […] en el estado fundido », una elevación de la temperatura para obtener una matriz polimérica en un estado maleable; este estado maleable, bien conocido por el especialista en la materia, puede conseguirse clásicamente cuando la matriz polimérica es calentada a una temperatura superior a la temperatura de transición vidriosa, o temperatura de reblandecimiento, del primer polímero termoplástico de policarbonato; a título de ejemplo, la matriz puede ser calentada aproximadamente a 260 ºC;

-« en mezcla » en la etapa ii, el hecho de que la matriz polimérica sea calentada en el estado fundido cuando ésta está en la mezcla de la etapa i, es decir cuando la etapa i es realizada anteriormente o simultáneamente a la etapa ii.

De modo sorprendente, mientras que a priori es problemático trabajar sobre la base de mezclas polímeras, en particular en el ámbito de la óptica, por las razones mencionadas anteriormente (problema ligados a los índices de refracción y/o a la miscibilidad) , se ha constatado que las nanopartículas con factor de forma estrictamente superior a 1, 0 de acuerdo con la presente invención, se dispersan mejor en tal mezcla.

Además, el límite inferior de al menos el 80% en masa de policarbonato termoplástico de la matriz polimérica permite limitar significativamente una variación importante del índice de refracción del material polimérico cuando el primer y el segundo polímero tienen índices de refracción sensiblemente diferentes. Así, esta degradación de las propiedades ópticas iría en contra de lo que es necesario para una aplicación del citado material polimérico en óptica.

Finalmente, este límite permite igualmente reducir de modo significativo los efectos nefastos de la no miscibilidad, cuando ésta exista, entre el primer y el segundo polímeros a la vez sobre las propiedades mecánicas, especialmente la resistencia a los choques y la rigidez, y sobre las propiedades ópticas, especialmente la transmisión luminosa del material polimérico.

Otra ventaja del procedimiento de acuerdo con la invención es que éste permite obtener un material polimérico transparente que presente una estabilidad térmica dimensional mejorada, y por tanto una dilatación térmica limitada En un modo de realización particular, la citada matriz polimérica puede comprender una cantidad de al menos el 85% en masa del primer polímero termoplástico de policarbonato, preferentemente una cantidad de al menos el 90% en masa del primer polímero, y de modo más... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de preparación de un material polimérico transparente caracterizado porque comprende en un orden indiferente las etapas i e ii consistentes en:

i. mezclar:

- nanopartículas minerales que tengan un factor de forma estrictamente superior a 1, 0, siendo determinado el factor de forma como se describió en la descripción, y

- una matriz polimérica que comprenda una cantidad de al menos el 80% en masa de un primer polímero termoplástico de policarbonato (PC) , y de un segundo polímero termoplástico transparente diferente del primer polímero termoplástico,

para obtener una mezcla,

ii. calentar la matriz polimérica sola o en mezcla, en el estado fundido.

para obtener el material polimérico transparente, comprendiendo la mezcla i una cantidad suficientemente inferior al 5% en masa de nanopartículas que tengan un factor de forma estrictamente superior a 1, 0, y no implicando la etapa i nanopartículas minerales en forma de premezcla obtenida con un polímero termoplástico en estado fundido elegido entre el policarbonato (PC) , el poliestireno (PS) y el polimetacrilato de metilo (PMMA) .

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la matriz polimérica comprende al menos el 90% en masa del primer polímero termoplástico de policarbonato, preferentemente al menos el 95% en masa del primer polímero termoplástico de policarbonato.

3. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el factor de forma es superior o igual a 2, preferentemente superior o igual a 5, preferentemente superior o igual a 10, preferentemente superior o igual a 50, preferentemente superior o igual a 100, en particular superior o igual a 200.

4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el segundo polímero es elegido entre los homopolímeros de estireno, de acrilato, y de acrilamida, o de sus mezclas.

5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el segundo polímero es elegido entre los copolímeros de estireno, de acrilato, de acrilamida y de monómero de policarbonato, o de sus mezclas.

6. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las nanopartículas minerales que tengan un factor de forma estrictamente superior a 1, 0 son elegidas entre las nanopartículas de carbonatos de metales alcalinotérreos, de polisilicatos, y de óxidos metálicos.

7. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las nanopartículas minerales que tengan un factor de forma estrictamente superior a 1, 0 son elegidas entre las nanopartículas de carbonato de calcio, de montmorillonita, de alúmina, y de bohemita.

8. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la mezcla de la etapa i comprende una cantidad de cómo mucho el 2% en masa de nanopartículas minerales que tienen un factor de forma estrictamente superior a 1, 0, preferentemente una cantidad de cómo mucho el 1% en masa de las citadas nanopartículas minerales, en particular una cantidad de cómo mucho el 0, 5% en masa de las citadas nanopartículas minerales.

9. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la mezcla de la etapa i comprende además nanopartículas minerales que tengan un factor de forma igual a 1.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque las nanopartículas minerales que tengan un factor de forma igual a 1 son elegidas entre las nanopartículas de carbonatos de metales alcalinotérreos, de sulfatos de metales alcalinotérreos, de óxidos metálicos, de óxidos de metaloides, y de siloxanos.

11. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 9 o 10, caracterizado porque la mezcla de la etapa i comprende una cantidad de cómo mucho el 10% en masa de nanopartículas minerales, y preferentemente de como mucho el 5% en masa de nanopartículas minerales.

12. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la dimensión de las nanopartículas minerales es como mucho 300 mm, preferentemente como mucho 100 nm, y de modo más preferente de al menos 10 nm y como mucho 70 nm, siendo determinada la dimensión de las nanopartículas como se indicó en la descripción.

13. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la mezcla de la etapa i comprende además un antioxidante.

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque la mezcla de la etapa i comprende una cantidad de cómo mucho el 5% en masa de antioxidante y preferentemente de como mucho el 2% en masa de antioxidante.

15. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 13 o 14, caracterizado porque el antioxidante comprende un fosfito.