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ES2276971T3 - Composicion de mezcla de materiales nanocompuestos que tiene superiores propiedades de barrera. - Google Patents

Composicion de mezcla de materiales nanocompuestos que tiene superiores propiedades de barrera. Download PDF

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ES2276971T3 ES02791076T ES02791076T ES2276971T3 ES 2276971 T3 ES2276971 T3 ES 2276971T3 ES 02791076 T ES02791076 T ES 02791076T ES 02791076 T ES02791076 T ES 02791076T ES 2276971 T3 ES2276971 T3 ES 2276971T3
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Shi-Ho 1106-701 11-danji Yeolmaemaeul appt. LEE
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Ku-Min Yang
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LG Chem Ltd
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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.
Antecedentes de la invención (a) Campo de la invención
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.
(b) Descripción de la técnica relacionada
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.
Resumen de la invención
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.
Breve descripción de los dibujos
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
Descripción detallada de las formas de realización preferidas
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.
1
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.
2
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.
Fabricación de procedimiento único
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.
Fabricación de procedimiento múltiple
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.
Ejemplos
Ejemplo 1
Preparación de un material nanocompuesto que tiene propiedades de barrera
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.
Preparación de la mezcla de materiales nanocompuestos
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.
Fabricación del contenedor
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
Preparación del material nanocompuesto que tiene propiedades de barrera
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.
Preparación de la mezcla de materiales nanocompuestos y del contenedor
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
Preparación del material nanocompuesto que tiene propiedades de barrera
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.
Preparación de la mezcla de materiales nanocompuestos y del contenedor
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
Preparación del material nanocompuesto que tiene propiedades de barrera
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.
Preparación de la mezcla de materiales nanocompuestos y del contenedor
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.
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
Preparación del material nanocompuesto que tiene propiedades de barrera
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.
Preparación de la mezcla de materiales nanocompuestos y del contenedor
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
TABLA 1
3
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.
4
(R y R' son restos alifáticos C_{1-20}, o restos aromáticos C_{5-20} que tienen dobles enlaces al final
5
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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