ES2276971T3 - Composicion de mezcla de materiales nanocompuestos que tiene superiores propiedades de barrera. - Google Patents
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Abstract
Una composición de mezcla de materiales nanocompuestos que tiene propiedades de barrera que comprenden: a) entre 1 y 97 % en peso de una resina de poliolefina; b) entre 1 y 95 % en peso de uno o mas materiales nanocompuestos que tienen propiedades de barrera, seleccionados entre i. un material nanocompuesto de etileno- alcohol vinílico (EVOH) / arcilla intercalada ii. un material nanocompuesto de poliamida/ arcilla intercalada; iii. un material nanocompuesto de un ionómero/ arcilla intercalada; iv. un material nanocompuesto de poli(alcohol vinílico) (PVA)/ arcilla intercalada; y c) entre 1 y 95 % en peso de un agente de compatibilidad.
Description
Composición de mezcla de materiales
nanocompuestos que tiene superiores propiedades de barrera.
La presente invención se refiere a una
composición de mezcla de materiales nanocompuestos que tiene
superiores propiedades de barrera, y de manera más particular a una
composición de mezcla de materiales nanocompuestos que tiene una
resistencia mecánica superior y propiedades de barrera superiores
para el oxígeno, solventes orgánicos y humedad, y que se puede
aplicar al moldeo por soplado simple o multicapa, y al procesado de
película.
Las resinas generalistas, tales como polietileno
y polipropileno, se usan en muchos campos debido a su superior
capacidad de moldeo, propiedades mecánicas, y propiedades de barrera
a la humedad. Aunque estas resinas tienen también buenas
propiedades de barrera frente al gas, tienen un uso limitado en el
embalaje o como contenedores de para productos agroquímicos y
alimentos, que requieren mayores propiedades de barrera al oxígeno
Por tanto, los envases o contenedores (botellas) de este tipo de
materiales se fabrican en multicapas mediante coextrusión,
laminación, recubrimiento, etc.
Los productos plásticos multicapa fabricados en
copolímero de etileno-alcohol vinílico (EVOH) y
poliamida son transparentes y tienen buenas propiedades de barrera
a los gases. Sin embargo, puesto que el
etileno-alcohol vinílico y la poliamida son más
caros que las resinas generalistas, sus contenidos en los productos
están restringidos, y se requiere fabricar el
etileno-alcohol vinílico y la poliamida tan finos
como sea posible.
Para reducir los costes de producción de los
contenedores de plástico, se ha propuesto un procedimiento para
componer etileno-alcohol vinílico y poliamida con
poliolefina barata. Sin embargo, puesto que el
etileno-alcohol vinílico y la poliamida no son muy
compatibles con la poliolefina, la mezcla no es fácil. Si el
etileno-alcohol vinílico y la poliamida están
insuficientemente mezclados, las propiedades mecánicas de las
películas o láminas producidas son malas.
A este respecto, se ha propuesto el
procedimiento de usar un agente de compatibilidad para aumentar la
compatibilidad del etileno-alcohol vinílico y la
poliamida respecto de la poliolefina. Puesto que el agente de
compatibilidad aumenta la compatibilidad del
etileno-alcohol vinílico y la poliamida respecto de
la poliolefina, la selección de un buen agente de compatibilidad es
un importante asunto técnico para mejorar la resistencia mecánica y
propiedades de barrera química a los productos.
Los Documentos USP Nº 4.971.864, USP Nº
5.356.990, EP Nº 15.556 y EP Nº 210.725 describen un procedimiento
de uso de un agente de compatibilidad preparado mediante el injerto
de polietileno y anhídrido maleico. Aunque este agente de
compatibilidad aumenta las propiedades de barrera al oxígeno y la
resistencia mecánica, las propiedades de barrera a la humedad son
malas debido a las propiedades hidrófilas del
etileno-alcohol vinílico y la poliamida y los
ionómeros. Por tanto, el procesado de la resina hidrófoba en la capa
más externa es difícil, y no existe una condición de procesamiento
adecuada para obtener una morfología aceptable de propiedades de
barrera.
Tal como se describe en los Documentos USP con
números 4.739.007, 4.618.528, 4.874.728, 4.889.885, 4.810.734 y
5.385.776, un material nanocompuesto es una placa exfoliada o
intercalada, con estructura tactoide, o una mezcla por dispersión
de la anterior de dimensiones nanométricas, que comprende arcilla
intercalada dispersa en una matriz de polímero, tal como un
oligómero, un polímero, o una mezcla de los mismos.
Por lo general, la tecnología de fabricación de
materiales nanocompuestos se divide en dos procedimientos.
El primer procedimiento es el procedimiento de
fabricación de dicho material nanocompuesto de poliamida. En este
procedimiento, los monómeros se insertan con arcilla orgánica
intercalada, y las placas de arcilla se dispersan en la
polimerización intercapa. Este procedimiento es restrictivo en que
se puede aplicar únicamente cuando es posible la polimerización
catiónica.
El otro procedimiento es el procedimiento de
composición en fundido, que inserta cadenas de polímero fundido en
el interior de arcilla intercalada, y se exfolia la anterior
mediante composición mecánica. Los ejemplos de dichos
procedimientos se describen en Preparation of polystyrene
nanocomposite (R. A. Vaia, y col., Chem. Mater., 5, 1694
(1993)), Preparation of polypropylene nanocomposite (M. Kawasumi, y
col., Macromolecules, 30, 333 (1997)), y en Preparation of
nylon 6 nanocomposite (USP Nº 5.385.776), etc.
Por tanto, se necesita mayor investigación
acerca de composiciones de mezcla de materiales nanocompuestos que
tienen superior resistencia mecánica y propiedades de barrera, y que
son capaces de conseguir una morfología eficaz de propiedades de
barrera.
La presente invención se realizó en
consideración de los problemas de la técnica anterior, y es un
objeto de la presente invención proporcionar una composición de
mezcla de materiales nanocompuestos que tiene superior resistencia
mecánica y propiedades de barrera respecto del oxígeno, solventes
orgánicos y humedad, y que se puede aplicar al moldeo por soplado
simple o multicapa, y al procesado de película.
Es otro objeto de la presente invención
proporcionar un contenedor y una película que comprenden dicha
composición de mezcla de materiales nanocompuestos.
Para conseguir dichos objetivos, la presente
invención proporciona una composición de mezcla de materiales
nanocompuestos que tiene propiedades de barrera que comprenden:
- a)
- entre 1 y 97% en peso de una resina de poliolefina;
- b)
- entre 1 y 95% en peso de uno o mas materiales nanocompuestos que tienen propiedades de barrera, seleccionados entre
- i.
- un material nanocompuesto de etileno-alcohol vinílico (EVOH)/arcilla intercalada
- ii.
- un material nanocompuesto de poliamida/arcilla intercalada;
- iii.
- un material nanocompuesto de un ionómero/arcilla intercalada;
- iv.
- un material nanocompuesto de poli(alcohol vinílico) (PVA)/arcilla intercalada; y
- c)
- entre 1 y 95% en peso de un agente de compatibilidad.
La presente invención también proporciona un
contenedor y una película que comprenden dicha composición de
mezcla de materiales nanocompuestos.
La Fig. 1 es un diagrama esquemático de la
morfología de un material nanocompuesto que tiene propiedades de
barrera en presencia de una resina discontinua.
La Fig. 2a es una fotografía de microscopio
electrónico (X 200) de una sección transversal de un contenedor
moldeado por soplado que comprende la composición de mezcla de
materiales nanocompuestos preparados mediante una forma de
realización preferida de la presente invención.
La Fig. 2b es una fotografía de microscopio
electrónico (X 5000) de una sección transversal de un contenedor
moldeado por soplado que comprende la composición de mezcla de
materiales nanocompuestos preparados mediante una forma de
realización preferida de la presente invención.
La Fig. 3a es una fotografía de microscopio
electrónico (X 2000) de una sección transversal de un contenedor
moldeado por soplado que comprende una composición de mezcla que no
comprende el material nanocompuesto con propiedades de barrera de
la presente invención.
La Fig. 3b es una fotografía de microscopio
electrónico (X 5000) de una sección transversal de un contenedor
moldeado por soplado que comprende una composición de mezcla que no
comprende el material nanocompuesto con propiedades de barrera de
la presente invención.
*Símbolos de los dibujos*
- 10:
- fase continua de poliolefina
- 11:
- fase discontinua de material nanocompuesto
A continuación se explicará con más detalle la
presente invención.
Los presentes inventores han trabajado para
desarrollar un procedimiento para mejorar la resistencia mecánica y
las propiedades de barrera química de una mezcla de materiales
nanocompuestos. Haciendo esto, encontraron que una material
nanocompuesto preparado mediante la exfoliación de arcilla
intercalada en una resina que tenía propiedades de barrera, tal
como etileno-alcohol vinílico (EVOH), una poliamida,
un ionómero, y poli(alcohol vinílico) (PVA), incrementa las
propiedades de barrera frente a la humedad y los líquidos mediante
el aumento del paso del gas y del líquido al interior de la resina,
y suprime el moldeo por reblandecimiento durante el moldeo por
soplado aumentando la resistencia en fundido en la fase continua de
poliolefina. Igualmente, encontraron que una mezcla de materiales
nanocompuestos que comprende el material nanocompuesto que tiene
propiedades de barrera, la resina de poliolefina y el agente de
compatibilidad tiene una resistencia mecánica superior y
propiedades de barrera superiores frente al oxígeno, solventes
orgánicos, y humedad.
La composición de mezcla de materiales
nanocompuestos de la presente invención se caracteriza porque
comprende una resina de poliolefina (a); un material nanocompuesto
(b) que tiene propiedades de barrera seleccionadas entre uno o más
de (i) un material nanocompuesto de etileno-alcohol
vinílico (EVOH) y arcilla intercalada, (ii) un material
nanocompuesto de poliamida/arcilla intercalada, (iii) un material
nanocompuesto de un ionómero/arcilla intercalada; y (iv) un material
nanocompuesto de poli(alcohol vinílico) (PVA)/arcilla
intercalada; y un agente de compatibilidad (c).
Para la resina de poliolefina (a), se puede usar
un polietileno de alta densidad (HDPE), un polietileno de baja
densidad (LDPE), un polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), un
polímero de etileno-propileno o un copolímero de
etileno-propileno.
El contenido de resina de poliolefina está
comprendido de manera preferible entre 1 y 97% en peso, y de manera
más preferible entre 20 y 97% del 100% en peso de la mezcla de
materiales nanocompuestos.
La arcilla intercalada usada en el material
nanocompuesto (b) comprende de manera preferible una arcilla
intercalada orgánica. El contenido orgánico de la arcilla
intercalada es de manera preferible entre 1 y 45% en peso.
La arcilla intercalada es uno o mas materiales
seleccionados entre montmorillonita, bentonita, caolinita, mica,
hectorita, fluorohectorita, saponita, beidelita, nontronita,
stevensita, vermiculita, halosita, volkonskoita, suconita,
magadita, y kenialita; y el material orgánico de manera preferible
tiene un grupo funcional seleccionado entre amonio cuaternario,
fosfonio maleato, succinato, acrilato, hidrógeno bencílico, y
oxazolina.
El contenido de etileno en el material
nanocompuesto de etileno-alcohol vinílico
(EVOH)/arcilla intercalada (b, i) es de manera preferible entre 10
y 50% en moles. Si el contenido de etileno es inferior al 10% en
moles, el moldeo en fundido se vuelve muy difícil debido a la mala
procesabilidad. Por otra parte, si excede el 50% en moles, las
propiedades de barrera frente al oxígeno y los líquidos resultarán
insuficientes.
Para la poliamida del material nanocompuesto de
poliamida/arcilla intercalada (b, ii), se pueden usar nailon 4.6,
nailon 6, nailon 6.6, nailon 6.10, nailon 6.12, nailon 11, nailon
12, o nailon amorfo.
El ionómero del material nanocompuesto de
ionómero/arcilla intercalada (b, iii) es de manera preferible un
copolímero de ácido acrílico y etileno, con un índice de fundido
comprendido entre 1 y 10 10 g/10 min (190ºC, 2,160 g).
El contenido de material nanocompuesto que tiene
propiedades de barrera (b) está comprendido de manera preferible
entre 1 y 95% en peso y, de manera más preferible entre 1 y 30% en
peso, de 100% en peso de la mezcla de materiales
nanocompuestos.
El material nanocompuesto que tiene propiedades
de barrera ofrece condiciones favorables para que la resina
discontinua alcance la morfología de la Fig. 1, de acuerdo con el
contenido de la arcilla intercalada. Cuanto más finamente se
exfolie la arcilla intercalada en la resina discontinua
(etileno-alcohol vinílico, poliamida, ionómero, o
polialcohol vinílico), mejores propiedades de barrera se pueden
obtener. Esto es debido a que la arcilla intercalada exfoliada
forma una película barrera, y por tanto, mejora las propiedades de
barrera y las propiedades mecánicas de la propia resina, y
finalmente mejora las propiedades de barrera y las propiedades
mecánicas de la mezcla.
De acuerdo con ello, la presente invención
maximiza las propiedades de barrera frente a gases y líquidos
componiendo la resina que tiene propiedades de barrera y arcilla
intercalada, dispersando la arcilla intercalada de tamaño
nanométrico en la resina, y maximizando de esta manera el área de
contacto entre la cadena de polímero y la arcilla intercalada.
El agente de compatibilidad (c) reduce la
fragilidad de la resina de poliolefina y mejora su compatibilidad
con el material nanocompuesto para formar una composición con una
estructura estable.
Para el agente de compatibilidad, es preferible
usar un polímero de hidrocarburo que tiene grupos polares. Cuando
se EEUU un polímero de hidrocarburo que tiene grupos polares, la
parte de polímero de hidrocarburo aumenta la afinidad del agente de
compatibilidad con la resina de poliolefina y con el material
nanocompuesto que tiene propiedades de barrera, y por tanto ofrece
una estructura estable a la composición de resina.
Para el agente de compatibilidad, se pueden usar
uno o más compuestos seleccionados entre copolímero de
epoxi-poliestireno modificado, un copolímero de
etileno-anhídrido de etileno-ácido acrílico, un
copolímero de etileno-acrilato de etilo, un
copolímero de etileno-acrilato de alquilo-ácido
acrílico, un polietileno de alta densidad modificado con anhídrido
maleico (injerto), un polietileno de baja densidad modificado con
anhídrido maleico (injerto), un copolímero de
etileno-metacrilato de alquilo-ácido metacrílico, un
copolímero de etileno-acrilato de butilo, un
copolímero de etileno-acetato de vinilo, un
copolímero de etileno-acetato de vinilo modificado
con anhídrido maleico (injerto), y modificaciones de los mismos.
El contenido del agente de compatibilidad está
comprendido de manera preferible entre 1 y 95% en peso, y de manera
más preferible entre 1 y 30% en peso, de 100% en peso de de la
mezcla de materiales nanocompuestos.
Cuando se EEUU un copolímero de
epoxi-poliestireno modificado como agente de
compatibilidad, se prefiere un copolímero que comprenda una cadena
principal que comprenda entre 70 y 99% en peso de estireno y entre
1 y 30% en peso de un compuesto epoxi representado por la Fórmula
Química 1, y ramificaciones que comprendan entre 1 y 80% en peso de
monómeros acrílicos. Su contenido es entre 1 y 80% en peso del 100%
en peso de de la mezcla de materiales nanocompuestos.
En la Fórmula Química 1, R y R' son restos
alifáticos C_{1-20}, o restos aromáticos C_{b}
que tienen dobles enlaces al final.
El polietileno de alta densidad copolímero
modificado con anhídrido maleico (injerto), el polietileno de baja
densidad modificado con anhídrido maleico (injerto) lineal, o el
copolímero de etileno-acetato de vinilo modificado
con anhídrido maleico (injerto) comprende de manera preferible
ramificaciones que tienen entre 0,1 y 10% en peso de anhídrido
maleico por 100% en peso de la cadena principal.
La composición de mezcla de materiales
nanocompuestos de la presente invención se puede aplicar a la
fabricación de productos moldeados por soplado, productos monocapa,
y productos multicapa. Igualmente, se pueden fabricar en forma de
contenedores (botellas) y películas mediante moldeo por soplado,
moldeo por extrusión, moldeo por inyección, o termoconformado.
Los procedimientos de fabricación son los
siguientes.
En el moldeo por soplado y moldeo por inyección
para producir productos terminados, el material nanocompuesto que
tiene propiedades de barrera (b) se dispersa en la matriz de resina
(a: resina de poliolefina) a la vez que se EEUU una extrusora de
husillo único, una extrusora de husillos gemelos con rotación
paralela, una extrusora de husillos gemelos con rotación contraria,
una componedora continua, una extrusora de tipo orbital, etc.
El material nanocompuesto que tiene propiedades
de barrera (b) se prepara usando una componedora de polímero tal
como una extrusora de husillo único, una extrusora de husillos
gemelos con rotación paralela, una extrusora de husillos gemelos
con rotación contraria, una componedora continua, una extrusora de
tipo orbital, una componedora por lotes, etc. A continuación, el
material nanocompuesto se mezcla con la matriz de resina (a: resina
de poliolefina) para obtener los productos terminados.
Para el procedimiento de fabricación se pueden
usar moldeo por soplado, moldeo por extrusión, moldeo por inyección,
o termoconformado. Sin embargo, la presente invención no se limita
a los procedimientos mencionados, e incluye todos los
procedimientos de procesado para la fabricación de contenedores que
tienen propiedades de barrera.
A partir de ahora en el presente documento, la
presente invención se describe en más detalle mediante ejemplos.
Sin embargo, los siguientes ejemplos son únicamente para la
comprensión de la presente invención, y la presente invención no se
limita a los siguientes ejemplos.
Ejemplo
1
Un 15% en peso de un copolímero de
etileno-alcohol vinílico (EVOH;
E-105B (contenido en etileno: 44% en moles);
Kuraray, Japón; índice en fundido: 5,5 g/10 min; densidad: 1,14
g/cm^{3}) y 13,3% en peso de polietileno de alta densidad
modificado con anhídrido maleico (injerto)
(HDPE-g-MAH; Uniroyal Chemical,
EEUU; PB3009 (contenido en MAH: 1%); índice en fundido: 5 g/10 min;
densidad: 0,95 g/cm^{3}), como agente de compatibilidad, se
colocaron en la tolva principal de una extrusora de husillo doble
(ZSK 25; W & P, EEUU). A continuación, 3,3% en peso de
montmorillonita (Southern intercalated clay Products, EEUU; C2OA)
que se hizo orgánica con arcilla intercalada se colocó
separadamente en el alimentador lateral para preparar un material
nanocompuesto de etileno-alcohol vinílico/arcilla
intercalada. La condición de temperatura de extrusión fue de
180-190-200-200-200-200-200ºC,
la velocidad del husillo fue de 300 rpm, y la condición de descarga
fue de 10 kg/h.
El material nanocompuesto preparado
etileno-alcohol vinílico/arcilla intercalada se secó
por mezclado con un 68,4% en peso de polietileno de alta densidad
(BD0390; LG Chem; índice en fundido: 0,3 g/10 min; densidad: 0,949
g/cm^{3}) y se colocó en una extrusora de husillo doble. La mezcla
se extruyó para obtener una mezcla de materiales nanocompuestos. La
condición de temperatura de extrusión fue
180-190-190-190-190-190-190-190ºC,
la velocidad del husillo fue de 300 rpm, y la condición de descarga
fue de 10 kg/h.
La mezcla de material compuesto preparado se
moldeó por soplado para fabricar un contenedor de 1.000 ml. La
condición de temperatura de extrusión fue 160- 190- 190- 190- 185ºC,
y la velocidad del husillo fue de 33 rpm.
Ejemplo
2
Un 15% en peso de un copolímero de
etileno-alcohol vinílico y 13,3% en peso de
polietileno de alta densidad modificado con anhídrido maleico
(injerto) se colocaron en la tolva principal de una extrusora de
husillo doble. A continuación, un 3,3% en peso de montmorillonita
que se hizo orgánica con arcilla intercalada se colocó
separadamente en el alimentador lateral para preparar un material
nanocompuesto de etileno-alcohol vinílico/arcilla
intercalada. La condición de temperatura de extrusión fue de
180-190-200-200-200-200-200ºC,
la velocidad del husillo fue de 300 rpm, y la condición de descarga
fue de 10 kg/h.
El material nanocompuesto preparado de
etileno-alcohol vinílico/arcilla intercalada se
mezcló en seco con un 68,4% en peso de polietileno de alta densidad
y se moldeó por soplado para fabricar un contenedor de 1.000 ml. La
condición de temperatura de procesamiento fue
160-190-190-190-185ºC,
y la velocidad del husillo fue de 33 rpm.
Ejemplo
3
Un 97% en peso de poliamida (nailon 6) se colocó
en la tolva principal de una extrusora de husillo doble. A
continuación, un 3,3% en peso de montmorillonita que se hizo
orgánica con arcilla intercalada se colocó separadamente en el
alimentador lateral para preparar un material nanocompuesto de
poliamida/arcilla intercalada. La condición de temperatura de
extrusión fue de
220-230-245-245-245-245-245ºC,
la velocidad del husillo fue de 300 rpm, y la condición de descarga
fue de 10 kg/h.
Un 15% en peso del material nanocompuesto
preparado de poliamida/arcilla intercalada se mezcló en seco con un
7% en peso de polietileno de alta densidad modificado con anhídrido
maleico (injerto), un agente de compatibilidad, y un 68% en peso de
polietileno de alta densidad, y se moldeó por soplado para fabricar
un contenedor de 1.000 ml. La condición de temperatura de
procesamiento fue 160- 190- 190- 190- 185ºC, y la velocidad del
husillo fue de 33 rpm. Se identificó una estructura en forma de
disco cuando se observó la sección transversal del contenedor
moldeado por soplado con un microscopio electrónico (x 200; 5 x
5.000). Los resultados se muestran en la Fig. 2a y Fig. 2b.
Ejemplo
4
Un 97% en peso de poliamida (nailon 6) se colocó
en la tolva principal de una extrusora de husillo doble. A
continuación, un 3,3% en peso de montmorillonita que se hizo
orgánica con arcilla intercalada se colocó separadamente en el
alimentador lateral para preparar un material nanocompuesto de
poliamida/arcilla intercalada. La condición de temperatura de
extrusión fue de
220-230-245-245-245-245-245ºC,
la velocidad del husillo fue de 300 rpm, y la condición de descarga
fue de 10 kg/h.
El material nanocompuesto preparado de
poliamida/arcilla intercalada se mezcló en seco con un 7% en peso
de un copolímero de epoxi-poliestireno modificado
(311 x 121 x 41; Johnson Polimer, EEUU), un agente de
compatibilidad, y un 68% en peso de polietileno de alta densidad, y
se moldeó por soplado para fabricar un contenedor de 1.000 ml. La
condición de temperatura de extrusión fue
160-190-190-190-185ºC,
y la velocidad del husillo fue de
33 rpm.
33 rpm.
Ejemplo comparativo
1
100% en peso de polietileno de alta densidad se
moldeó por soplado para fabricar un contenedor de 1000 ml.
Ejemplo comparativo
2
Se llevó a cabo el mismo procedimiento que en el
Ejemplo 1, excepto en que no se usó montmorillonita organificada
con arcilla intercalada.
Ejemplo comparativo
3
Se llevó a cabo el mismo procedimiento que en el
Ejemplo 2, excepto en que no se usó montmorillonita organificada
con arcilla intercalada.
Ejemplo comparativo
4
Se llevó a cabo el mismo procedimiento que en el
Ejemplo 3, excepto en que no se usó montmorillonita organificada con
arcilla intercalada.
Ejemplo comparativo
5
Se llevó a cabo el mismo procedimiento que en el
Ejemplo 3, excepto en que no se usó montmorillonita organificada
con arcilla intercalada. Se observó la sección transversal del
contenedor moldeado por soplado con un microscopio electrónico (x
2000; 5 x 5.000). Los resultados se muestran en la Fig. 3a y Fig.
3b.
Ejemplo comparativo
6
Un 97% en peso de polietileno de alta densidad
se colocó en la tolva principal de una extrusora de husillo doble.
A continuación, un 3,3% en peso de montmorillonita que se hizo
orgánica con arcilla intercalada se colocó separadamente en el
alimentador lateral para preparar un material nanocompuesto de
polietileno de alta densidad/arcilla intercalada. La condición de
temperatura de procesamiento fue de
175-190-190-190-190-190-190ºC,
la velocidad del husillo fue de 300 rpm, y la condición de descarga
fue de 10 kg/h.
El material nanocompuesto preparado de
polietileno de alta densidad/arcilla intercalada se moldeó por
soplado para fabricar un contenedor de 1.000 ml. La condición de
temperatura de procesamiento fue 160- 190- 190- 190- 185ºC, y la
velocidad del husillo fue de 33 rpm.
Ejemplo
Experimental
Para los contenedores moldeados por soplados
fabricados en los Ejemplos 1 y 2 y en los Ejemplos comparativos 1 y
3, se determinaron las propiedades de barrera frente a gases y
líquidos mediante el siguiente procedimiento. Los resultados se
muestran en la Tabla 1.
- a)
- propiedades de barrera frente a líquido: se colocaron en los contenedores fabricados en los Ejemplos 1 y 2 y en los Ejemplos comparativos 1 y 3 tolueno, herbicida Desys (deltametrina al 1% + emulsionante, estabilizante, y solvente; Quiung Nong), insecticida Batsa (BPMC al 50% + 50% de emulsionante y solvente), y agua. A continuación, se determinó la variación de peso bajo una condición de salida forzada a 50ºC. después de 30 días
- b)
- propiedades de barrera frente a gases: cm^{3}/m^{2} \cdot día \cdot atm. Los contenedores fabricados en los Ejemplos 1 y 2 y en los Ejemplos comparativos 1 y 3 se dejaron solos bajo una condición de temperatura de 23ºC y una humedad relativa del 50% durante 1 día. A continuación se determinó el índice de penetración del gas (Mocon OX-TRAN 2/20, EEUU).
\vskip1.000000\baselineskip
Tal como se muestra en la Tabla 1, las
composiciones de mezcla de materiales nanocompuestos de los ejemplos
1 a 4 de acuerdo con la presente invención, que comprenden una
resina de poliolefina; uno o mas materiales nanocompuestos que
tienen propiedades de barrera, seleccionados entre un material
nanocompuesto de etileno-alcohol vinílico
(EVOH)/arcilla intercalada, un material nanocompuesto de
poliamida/arcilla intercalada, un material nanocompuesto de
ionómero/arcilla intercalada, y un material nanocompuesto de
polialcohol vinílico (PVA)/arcilla intercalada; y un agente de
compatibilidad, tiene mejores propiedades de barrera frente a
líquidos y gases que las de los ejemplos comparativos 1 y 6.
Como se ha descrito más arriba, la composición
de mezcla de materiales nanocompuestos de la presente invención
tiene una resistencia mecánica superior y superiores propiedades de
barrera frente al oxígeno, solventes orgánicos y humedad.
Igualmente, tiene buenas propiedades de barrera química, y se puede
aplicar a procesamientos de moldeo por soplado simple o multicapa y
procesamiento de película.
Claims (14)
1. Una composición de mezcla de materiales
nanocompuestos que tiene propiedades de barrera que comprenden:
- a)
- entre 1 y 97% en peso de una resina de poliolefina;
- b)
- entre 1 y 95% en peso de uno o mas materiales nanocompuestos que tienen propiedades de barrera, seleccionados entre
- i.
- un material nanocompuesto de etileno-alcohol vinílico (EVOH)/arcilla intercalada
- ii.
- un material nanocompuesto de poliamida/arcilla intercalada;
- iii.
- un material nanocompuesto de un ionómero/arcilla intercalada;
- iv.
- un material nanocompuesto de poli(alcohol vinílico) (PVA)/arcilla intercalada; y
- c)
- entre 1 y 95% en peso de un agente de compatibilidad.
2. La composición de mezcla de materiales
nanocompuestos de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que la
resina de poliolefina (a), es uno o más materiales seleccionados
entre polietileno de alta densidad (HDPE), un polietileno de baja
densidad (LDPE), un polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), un
polímero de etileno-propileno y un copolímero de
etileno-propileno.
3. La composición de mezcla de materiales
nanocompuestos de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que la
arcilla intercalada del material nanocompuesto (b) es uno o mas
materiales seleccionados entre montmorillonita, bentonita,
caolinita, mica, hectorita, fluorohectorita, saponita, beidelita,
nontronita, stevensita, vermiculita, halosita, volkonskoita,
suconita, magadita, y kenialita.
4. La composición de mezcla de materiales
nanocompuestos de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que la
arcilla intercalada del material nanocompuesto (b) comprende entre 1
y 45% en peso de material orgánico.
5. La composición de mezcla de materiales
nanocompuestos de acuerdo con la Reivindicación 4, en la que el
material orgánico tiene uno o más grupos funcionales seleccionados
entre amonio cuaternario, fosfonio maleato, succinato, acrilato,
hidrógeno bencílico, y oxazolina.
6. La composición de mezcla de materiales
nanocompuestos de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que el
contenido de etileno en el etileno-alcohol vinílico
del material nanocompuesto de etileno-alcohol
vinílico (EVOH)/arcilla intercalada (b, i) es entre 10 y 50% en
moles.
7. La composición de mezcla de materiales
nanocompuestos de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que la
poliamida del material nanocompuesto de poliamida/arcilla
intercalada (b, ii), es uno o más materiales seleccionados entre
nailon 4.6, nailon 6, nailon 6.6, nailon 6.10, nailon 6.12, nailon
11, nailon 12, o nailon amorfo.
8. La composición de mezcla de materiales
nanocompuestos de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que el
índice de fundido del ionómero del material nanocompuesto de
ionómero/arcilla intercalada (b, iii) está comprendido entre 0,1 y
10 g/10 min (190ºC, 2.160 g).
9. La composición de mezcla de materiales
nanocompuestos de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que el
agente de compatibilidad (c) es uno o mas compuestos seleccionados
entre un copolímero de etileno-anhídrido de
etileno-ácido acrílico, un copolímero de
etileno-acrilato de etilo, un copolímero de
etileno-acrilato de alquilo-ácido acrílico, un
polietileno de alta densidad modificado con anhídrido maleico
(injerto), un polietileno de baja densidad modificado con anhídrido
maleico (injerto), un copolímero de
etileno-metacrilato de alquilo -ácido metacrílico,
un copolímero de etileno-acrilato de butilo, un
copolímero de etileno-acetato de vinilo, un
copolímero de etileno-acetato de vinilo modificado
con anhídrido maleico (injerto), o modificaciones de los
mismos.
10. La composición de mezcla de materiales
nanocompuestos de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que el
agente de compatibilidad (c) comprende entre 1 y 80% en peso de un
copolímero que comprende una cadena principal de estireno y
compuestos epoxi, y ramificaciones de monómeros acrílicos para el
100% en peso de la mezcla de materiales nanocompuestos.
11. La composición de mezcla de materiales
nanocompuestos de acuerdo con la Reivindicación 10, en la que el
copolímero de epoxi-poliestireno modificado
comprende:
- a)
- una cadena principal que comprende
- (i)
- entre 70 y 99% en peso de estireno; y
- (ii)
- entre 1 y 30% en peso de un compuesto epoxi representado por la siguiente Fórmula Química 1, y
- b)
- ramificaciones que comprenden entre 1 y 80% en peso de monómeros acrílicos representados por la siguiente Fórmula Química 2.
(R y R' son restos alifáticos
C_{1-20}, o restos aromáticos
C_{5-20} que tienen dobles enlaces al
final
12. La composición de mezcla de materiales
nanocompuestos de acuerdo con la Reivindicación 9, en la que el
polietileno de alta densidad modificado con anhídrido maleico
(injerto), polietileno lineal de baja densidad modificado con
anhídrido maleico (injerto), y el copolímero de
etileno-acetato de vinilo modificado con anhídrido
maleico (injerto) comprende ramificaciones que tienen entre 0,1 y
10% en peso de anhídrido maleico por 100% en peso de la cadena
principal.
13. Un contendedor que comprende la composición
de mezcla de materiales nanocompuestos de acuerdo con la
Reivindicación 1.
14. Una película que comprende la composición de
mezcla de materiales nanocompuestos de acuerdo con la
Reivindicación 1.
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