ES2208762T3

ES2208762T3 - Metodo de produccion de composicion de resina que contiene substancia de relleno inorganica.

Info

Publication number: ES2208762T3
Application number: ES96931979T
Authority: ES
Inventors: Teruo Showa Denko K.K. Kawasaki HOSOKAWA; Hirofumi Showa Denko K.K. Kawasaki INOUE; Yoshihiro Japan Polyolefins Co. Ltd. MOTEKI
Original assignee: EC Showa Denko KK
Current assignee: EC Showa Denko KK
Priority date: 1995-09-26
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 2004-06-16
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: JP3856834B2; US5932634A; WO1997011998A1; EP0794231A1; EP0794231A4; DE69630771D1; ATE254647T1; DE69630771T2; EP0794231B1

Abstract

SE DESCRIBE UN METODO DE PRODUCCION DE UNA COMPOSICION DE RESINA QUE CONTIENE UN MATERIAL DE RELLENO INORGANICO. EN DICHO PROCEDIMIENTO SE PONEN EN CONTACTO CATIONES INORGANICOS, CON UNA ESTRUCTURA ESTERICA IMPEDIDA, CON UN MINERAL LAMELAR, EL CUAL TIENE UNA CARGA POR UNIDAD DE AREA EQUIVALENTE, EN LA SUPERFICIE LAMINADA, DE 40 A 150 AMSTRONGS/CARGA. A CONTINUACION SE PONE EN CONTACTO CON UNA RESINA TERMOPLASTICA QUE PRESENTA UN PARAMETRO DE SOLUBILIDAD DE, AL MENOS, 9''5 [CAL/CM{SUP,3}]{SUP,1/2}, PARA DISPERSAR EL MINERAL LAMELAR EN LA RESINA, A NIVEL MOLECULAR. LAS COMPOSICIONES DE RESINA OBTENIDAS MEDIANTE DICHO METODO DE PRODUCCION, PRESENTAN EXCELENTE RIGIDEZ, TERMORRESISTENCIA Y RESISTENCIA AL IMPACTO, Y SON ADECUADAS PARA UTILIZACION EN MUCHOS CAMPOS, COMO, P.EJ., AUTOMOVILES, PIEZAS ELECTRONICAS DE ELECTRODOMESTICOS, MATERIALES DE CONSTRUCCION Y MATERIALES INDUSTRIALES.

Description

Método de producción de composición de resina que contiene substancia de relleno inorgánica.

Campo técnico

La presente invención se refiere a una composición de resina con resistencia al calor, rigidez y resistencia al impacto excepcionales, adecuada para uso en campos tales como automóviles, piezas electrónicas para electrodomésticos, materiales de construcción y materiales industriales.

Técnica anterior

Las composiciones de resina que tienen alta resistencia mecánica son requeridas en una variedad de campos. Por lo tanto, la rigidez, la resistencia al calor y la resistencia al impacto de las resinas se han mejorado por la dispersión de substancias de relleno inorgánicas como materiales de relleno. En particular, se han realizado muchos intentos por incrementar las propiedades mecánicas y la resistencia al calor del os materiales macromoleculares por medio de la dispersión de substancias de relleno sobre el nano nivel.

Por ejemplo, se ha propuesto un método para intercalar (insertar) un monómero que es una fuente para un material macromolecular entre las capas de un mineral de arcilla en capas, dispersar después el mineral de arcilla en capas sobre el nano nivel por la aplicación de energía cuando se polimeriza el monómero (por ejemplo, ver la Solicitud de Patente Japonesa, Primera Publicación Nº Hei 2-102261 y la Solicitud de Patente Japonesa, Primera Publicación Nº Hei 2-5856). Adicionalmente, se ha sometido a ensayo un método de pre-hinchamiento de un mineral de arcilla en capas con cationes orgánicos, realizando después adicionalmente el hinchamiento no limitado con un disolvente orgánico, de forma que el mineral de arcilla en capas toma la forma de una casa de cartón, poniendo después en contacto esto con una colada de polímero con el fin de dispersar los minerales de arcilla en capas sobre el nano nivel (Solicitud de Patente Japonesa, Primera Publicación Nº Hei 7-70357).

No obstante, de los métodos mencionados anteriormente, aunque el primero, que es debido a la polimerización, dispersa eficientemente la sustancia de carga, se requiere equipo para la polimerización, de manera que los costes de producción son altos y no pueden considerarse económicos.

Adicionalmente, en la actualidad, la reacción está limitada a la polimerización por condensación empleada para poliamidas, poliésteres aromáticos y similares, la polimerización radical donde los monómeros reactivos tales como los tipos de endurecimiento del calor son introducidos entre las capas, o polimerización catiónica y similares.

Adicionalmente, puesto que los monómeros insertados entre las capas deben existir de forma estable dentro de las capas, los que son gases a presión estándar no son adecuados, de forma que están limitados a monómeros líquidos.

Por tanto, existe el inconveniente de que solamente puede obtenerse el material de resina limitado y una substancia de relleno de baja concentración cuando se obtiene una composición de resina dispersada con substancias de relleno sobre el nivel de angstrom.

Como resultado, no es posible utilizar, por ejemplo, polimerización de coordinación aniónica utilizada para poliolefinas. Es decir, si los hidrógenos activos tales como aminoácidos existen entre las capas del mineral de arcilla en capas, actúan como un contaminante del catalizador en la catálisis de coordinación de anión de aluminio orgánico/titanio.

Adicionalmente, con este método que es debido a la polimerización, los minerales de arcilla reaccionan con grupos amino cuando los monómeros de poliamida son insertados entre las capas, de forma que los grupos terminales de las poliamidas forman ácidos carboxílicos después de la polimerización. Por esta razón, la reactividad de los grupos terminales está sellada, y existe una reducción marcada en la afinidad el tinte y la propiedad adhesiva. Adicionalmente, cuando se forma una aleación de polímero con otras resinas, existen problemas puesto que la propiedad adhesiva en la interfaz es pobre incluso si se ha añadido un agente de compatibilidad, como resultado de lo cual la fase dispersa tiende a desmezclarse fácilmente y las capacidades resultan de activar. Como una medida para mejora en este problema, se ha propuesto un método de adición de aminas polihídricas después, con el fin de inducir una reacción con los grupos terminales de las poliamidas (Solicitud de Patente Japonesa, Primera Publicación Nº Sho 63-230766).

No obstante, existen inconvenientes puesto que es difícil inducir una reacción uniforme, ya que una reacción no puede realizarse en un disolvente diluido, y porque la reticulación intramolecular es inducida de forma que es probable que se produzcan las reducciones en la fluidez y moldeabilidad. De manera similar, en el caso de poliésteres, di-alcoholes de los monómeros son coordinados en los minerales de arcilla en capas, incrementando así el número de ácidos carboxílicos en los terminales cuando se realiza la macromolecularización. Por tanto, cuando se forma una aleación de polímero con policarbonatos, ABS, PBT y similares, existen problemas ya que la propiedad adhesiva en la interfaz es pobre incluso si se añade un lote de agente de compatibilidad, y como consecuencia, tiene a producirse la no adhesión, haciendo difícil de este modo las capacidades de activación.

Adicionalmente, el último método de uso de un disolvente orgánico requiere el uso de grandes cantidades de disolvente sobre el mineral de arcilla en capas, como se describe en la publicación. Adicionalmente, el grado de disolución en disolventes orgánicos puede ser extremadamente pobre para muchos polímero, y existen aquellos donde un mineral en capas sobre el que se ha realizado hinchamiento ilimitado no puede formar una solución sólida en el polímero. Estos tipos tienen afinidades extremadamente bajas con respecto al disolvente incluso si la resina está fundida. Como consecuencia, incluso si un mineral de arcilla con hinchamiento ilimitado que ha sido preformulado por un tratamiento catiónico orgánico es puesto en contacto con el polímero en un estado fundido, no se dispersa fácilmente o mezcla y no alcanza la dispersión completa.

Adicionalmente, incluso si un compuesto entre capas obtenido poniendo en contacto un catión orgánico con un mineral en capas es llevado a un estado de hinchamiento ilimitado por un disolvente orgánico, existe una tendencia a retornar desde el estado de hinchamiento ilimitado hasta el estado hinchado original debido a que el disolvente orgánico se evapora parcialmente debido al calor en la extrusionadora durante el proceso de contacto con la resina fundida. Por esta razón, en la actualidad, el contacto con el polímero fundido se produce en una etapa donde la distancia entre capas está contraída, haciendo difícil por tanto obtener una dispersión completa.

Aquí, si se utiliza una resina amorfa como la resina y se combina con un disolvente orgánico con una alta afinidad con respecto a esta resina, entonces el proceso de producción mencionado anteriormente puede conseguir la dispersión, aunque incompleta, pero es extremadamente difícil conseguir buena dispersión cuando se utiliza material de cristal como resina.

Por esta razón, se han tomado contramedidas mejorando el aparato de extrusión para producir tiempo de contacto más largo empleando extrusionadoras donde la relación (L/D) entre la longitud del tornillo (L) y el diámetro del tornillo (D) es de 45 o más, y mediante el uso de una amasadora por lotes como una mezcladora banbury, pero la producción por extrusión es reducida notablemente debido a la dificultad de eliminar el disolvente, haciendo estos ineficientes en términos de su viabilidad económica.

Descripción de la invención

La presente invención tiene el objeto de ofrecer un método para la producción de composiciones de resina que contienen substancias de relleno inorgánicas que tienen rigidez, resistencia al calor y resistencia al impacto excepcionales por medio de la dispersión fina de substancias de relleno inorgánicas a nano nivel directamente en composiciones de resina.

La presente invención ofrece un método de producción de una composición de resina que contiene una substancia de relleno inorgánica, caracterizado porque un catión orgánico que tiene una estructura impedida estéricamente seleccionada del grupo que consta de sales de un compuesto monoazabiciclo, sales amónicas alifáticas que tienen grupos amino sobre ambos terminales y compuestos de alcohol amino que tienen grupos hidroxilo en los terminales, se pone en contacto con un mineral en capas con un área equivalente por unidad de carga sobre la superficie de capa de 40-150 \ring{A}^{2}/carga, después se pone en contacto con una resina termoplástica que tiene un parámetro de solubilidad de al menos 9,5 [cal/cm^{3}]^{1/2}, en un estado fundido sin la presencia de disolvente para dispersar el mineral en capas dentro de la resina en el nivel molecular.

Adicionalmente, la presente invención ofrece un método de producción de una composición de resina que contiene una substancia de relleno inorgánica, donde el mineral en capas dispersado en la resina tiene las siguientes propiedades (a) y (b):

(a) espesor: 9-80 \ring{A};

(b) al menos 30% en peso que tiene una relación entre dimensiones de al menos 300.

Adicionalmente, la presente invención ofrece un método de producción de una composición de resina que contiene una substancia de relleno inorgánica, donde el catión orgánico es una sal de un compuesto azabiciclo o un derivado del mismo.

Adicionalmente, la presente invención ofrece un método de producción de una composición de resina que contiene una substancia de relleno inorgánica, donde se utiliza también una sal de tri- o tetral-alquil amónica de un compuesto de amina de tipo de cadena como un catión orgánico.

Mejores modos para llevar a cabo la invención

La presente invención se describe en detalle a continuación.

El método de producción de una composición de resina que contiene substancias de relleno inorgánicas de acuerdo con la presente invención implica por en contacto un catión orgánico especificado seleccionado del grupo que consta de sales de un compuesto monoazabiciclo, sales amónicas alifáticas que tienen grupos amino sobre ambos terminales y compuestos de alcohol amino que tienen grupos hidroxilo en los terminales con un mineral en capas con el fin de insertar el catión orgánico dentro de las capas e hinchar mediante expansión la distancia entre las capas, después amasar esto con una resina termoplástica especificada sin la presencia de disolvente para realizar la dispersión de contacto con el polímero fundido.

El método de la presente invención tiene las siguientes ventajas cuando se compara con los métodos convencionales.

En primer lugar, con el método de producción de una resina compuesta que contiene substancias de relleno inorgánicas de acuerdo con la presente invención, no existe necesidad de medidas para hacer frente con el sellado de los grupos terminales tales como los requeridos para los métodos de polimerización.

Adicionalmente, aunque se han requerido hasta ahora disolventes orgánicos con el fin de dispersar directamente los minerales en capas en el polímero, el método de la presente invención no requiere procesos para la activación del disolvente orgánico debido a que no existe necesidad de un disolvente.

En el método de producción de una composición de resina que contiene substancias de relleno inorgánicas de acuerdo con la presente invención, se produce en primer lugar un compuesto entre capas en el mineral en capas añadiendo el catión orgánico específico que tiene una estructura impedida estéricamente.

Los minerales de arcilla son utilizados principalmente como el mineral en capas utilizado en la presente invención, ejemplos de los cuales incluyen compuestos de arcilla hinchables, fosfato de circonio y similares.

Adicionalmente, como ejemplos del mineral en capas en la presente invención, se utilizan aquellos que satisfacen las fórmulas racionales siguientes:

M^{n+}{}_{(x+y+z)/n} \{ (M_{e1}{}^{+}M_{e2}{}^{+2}M_{e3}{}^{+3})_{z-3}{}^{(6-x)} +(OH_{2-z}O_{z})(Si_{4-y}Al_{y})O_{10} \} ^{(x+y+z)}

(x + y + z); carga de capa de silicato.

M es un ion de metal intercambiable entre las capas, y es al menos un catión seleccionado del grupo que consta de iones metálicos álcali y de iones metálicos de tierra alcalina. Los ejemplos incluyen Li, Na, K, Be, Mg, Ca y similares.

M_{e1}^{+}, M_{e2}^{+2} y M_{e3}^{+3} o bien son, respectivamente, independientes o están constituidos por combinaciones de una pluralidad de M_{e1}, M_{e2} y M_{e3}; y son cationes que entran en octahedros formados dentro de las estructuras de esmectita o mica, donde M_{e1} es Li, Na, o K, M_{e2} es Mg, Fe, Mn, Ni o Zn, y M_{e3} es Al, Fe, Mn o Cr.

Como ejemplos de minerales en capas, pueden darse la vermiculita, mica hinchable, minerales de esmectita y similares.

Adicionalmente, la montmorilonita, vermiculita y similares pueden expresarse por la siguiente fórmula racional.

Na_{x} (A_{2-x}Mg_{x}) (Si_{4}O_{10}) (OH) _{2}

Específicamente, un producto sintetizado por Kunimine Kogyo K.K. se expresa por la siguiente fórmula racional.

Na_{0,83} (Mg_{3})[Si_{3,575}Al_{0,415})O_{10}](OH) _{2}

Adicionalmente, como un ejemplo de una mica de hinchamiento del tipo flúor, está la mica tetrasilícica de TOPY INDUSTRIES, LIMITED, cuya fórmula racional es:

NaMg_{2,5} (Si_{4}O_{10})F_{2}

Como un ejemplo de taeniolita de sodio, esto es expresado por la fórmula racional:

NaMg_{2}Li(Si_{4}O_{10})F_{2}

En la presente invención, el área equivalente (referida de aquí en adelante como "Ae") por unidad de carga en las superficies de capa del mineral en capas mencionado anteriormente, debe estar dentro del intervalo de 40-150 \ring{A}^{2}/carga, preferentemente de 40-80 \ring{A}^{2}/carga, y más preferentemente de 40-60 \ring{A}^{2}/carga.

\newpage

Si Ae excede 150 \ring{A}^{2}/carga, es difícil alcanzar un entorno de conformación, donde los cationes orgánicos son densos, como resultado de lo cual la influencia de la fuerza de Van der Waals que empuja juntas las cargas eléctricas adyacentes entre las capas no puede ser ya ignorada, de forma que la dispersión es pobre y la resistencia mecánica es deficiente, a menos que estén presentes cantidades grandes de cationes orgánicos. Por otro lado, si Ae es menor que 40 \ring{A}^{2}/carga, no existen los cristales de las fórmulas racionales dadas anteriormente.

La Ae del mineral de carga es calculada midiendo la capacidad de intercambio de catones (CEC) por un proceso de penetración de columna ("Clay Handbook" 2ª ed. Japanese Clay Society, p. 576-577, Gihodo Publishing), determinando después la constante recitular a partir de los resultados del análisis estructural por medio de la difracción de haz electrónico utilizando un microscopio electrónico del tipo de transmisión y un análisis estructural por medio de un proceso Liebert de análisis de rayos X en polvo, y tomando la recíproca de la carga de los iones entrecapas presentes por unidad reticular sobre la base de los resultados anteriores, de acuerdo con la siguiente fórmula.

Ae = d(100) x d(010) / 2(x + y + z)

Adicionalmente, el mineral en capas utilizado en la presente invención debería ser preferentemente tal que la distancia entre las bases d(100) antes del contacto con el catión orgánico es 7-13 \ring{A} debido a la difracción de rayos-x, tal como aquellos que tienen estructuras esmectita, por ejemplo, vermiculita, montomorilonita, beidelita, nontronita, wolkonskoita, saponita y saponita de hierro, así como mica tetrasilícica y teniolita como micas de hinchamiento.

Convencionalmente, cuando se forman cationes orgánicos para actuar sobre minerales en capas con Ae en el intervalo dado anteriormente, si la cantidad de cationes orgánicos es baja, entonces se incrementa la distancia entre capas se abre normalmente como la cantidad de carga de (X + Y + Z) entre las capas aunque la cantidad de cationes orgánicos es baja; esto se describe en G. Lagaly and A. Weiss, "Determination of the Layer Charge in Mica-type", International Clay Conference, p.61-80, 1969.

Cuando la cantidad de cationes orgánicos es baja, la conformación molecular dentro de las capas será tal para adaptarse a ser continua por moléculas individuales paralelas a la capa, pero si la cantidad de cationes orgánicos se incrementa, forma una doble conformación con configuraciones de pilar formados en un ángulo uniforme entre capas. Si la cantidad de cationes orgánicos se incrementa adicionalmente, entonces el área entre las capas donde los cationes orgánicos son adaptados en dos capas o una sola capa es ensanchada cuando los cationes orgánicos añadidos son adaptados con cierto ángulo con respecto al mineral en capas.

De este modo, incluso cuando los minerales en capas con grandes cantidades de carga, tal como mica son utilizados como los minerales en capas, al menos una cantidad estándar de un catión orgánico, es necesaria por ejemplo, una sal amónica alquilo alifática de cadena lineal con el fin de ensanchar la distancia entre las capas. Es decir, es indispensable una etapa de aumento de la cantidad de cationes orgánicos añadidos para abrir la distancia entre las capas. No obstante, si la cantidad de cationes orgánicos añadidos es incrementada, entonces gran cantidad del catión orgánico añadido al polímero permanece como residuo, provocando por tanto descensos de la temperatura de deformación del calor y no permitiendo que se alcanzara actuación satisfactoria.

Adicionalmente, como se ha mencionado anteriormente, con el fin de ensanchar la distancia entre las capas del compuesto entre capas preparado por la puesta en contacto del catión orgánico con el mineral en capas para la dispersión en un polímero fundido, es necesario realizar hinchamiento ilimitado con un disolvente orgánico.

Con el fin de resolver los problemas de los métodos convencionales tales como los descritos anteriormente, el método de producción de la presente invención dispersa el mineral en capas en el polímero fundido por el contacto directo sin utilizar disolventes orgánicos, pero con el fin de alcanzar un entorno donde las capas del mineral en capas se abren fácilmente, el método de la presente invención, además de utilizar los minerales en capas que tienen un área equivalente por unidad de carga en las superficies de capas dentro de un intervalo especificado como se menciona anteriormente, se amplía la distancia entre las capas seleccionando los cationes orgánicos que tienen estructuras impedidas estéricamente en los minerales en capas, ampliando de este modo eficientemente la distancia entre las capas incluso con una pequeña cantidad de cationes orgánicos.

Que los cationes orgánicos tengan una estructura impedida estéricamente significa que la estructura de los cationes orgánicos tiene la función de configurar con minerales en capas solamente una cierta dirección geométrica. Específicamente, los cationes orgánicos deberían tener preferentemente una conformación tal como que es perpendicular entre los fondos de las capas con respecto a las capas de los minerales en capas. Por ejemplo, debería utilizarse preferentemente un compuesto cargado positivamente de una sal amónica cuaternario que tiene una estructura molecular en forma de jaula. Como otros que se adaptan a las configuraciones en forma de pilar entre las capas están las sales amónicas alifáticas con grupos amino presentes en ambos extremos o derivados de alcohol amino que tienen grupos hidroxilo en los terminales.

Cuando se amplía de esta manera la distancia entre las capas, los presentes técnicos de la invención alcanzaron éxito ampliando de forma efectiva el espacio entre las capas utilizando sales de compuestos azabiciclo que tienen estructuras en forma de jaula o sus derivados, o mediante el uso de estas sales de compuestos azabiciclo y sus derivados junto con sales tri- o tetra-alquilamonio de compuestos amina en forma de cadena, incluso en pequeñas cantidades, como los cationes orgánicos que se adaptan estéricamente y actúan de forma efectiva incluso en pequeñas cantidades.

En la presente invención, los ejemplos de los compuestos azabiciclo que pueden utilizarse como cationes orgánicos son

Azabiciclo[2,2,2] octano, azabiciclo [2,1,2] heptano,

Azabiciclo[3,2,1] octano, azabiciclo[3,2,2] nonano,

Azabiciclo[3,3,2] decano y azabiciclo[3,3,1] nonano, entre los que es especialmente preferido el azabiciclo[2,2,2]octano desde el punto de vista económico, así como debido a que tiene una ruta de síntesis corta y es fácilmente sintetizado.

Particularmente, cuando se utiliza el compuesto azabiciclo solo como el catión orgánico, las sales de 4-alquilazabiciclo[2,2,2]octano amónicas o las sales de 4-alquilazabiciclo[2,2,2]octano amónicas son preferidas, donde el grupo alquilo en la posición 4 debería ser preferentemente un grupo alifático con de 4 a 30 átomos de carbono.

Los ejemplos específicos incluyen cloruro de 4 docosilazabiciclo[2,2,2]octano amónico, cloruro de 4-eicosilazabiciclo[2,2,2]octano amónico, cloruro de 4-octadecilazabiciclo[2,2,2]octano amónico, cloruro de 4-tetradecilazabiciclo[2,2,2]octano amónico, 4-hexadecilazabiciclo[2,2,2]octano amónico, cloruro de 4-dodecilazabiciclo[2,2,2]octano amónico, cloruro de 4-decilazabiciclo[2,2,2]octano amónico, cloruro de 4-octilazabiciclo[2,2,2]octano amónico, cloruro de 4-hexilazabiciclo[2,2,2]octano amónico y cloruro de 4-butilazabiciclo[2,2,2]octano amónico.

Adicionalmente, como el catión orgánico mencionado anteriormente, deberían utilizarse de forma preferida los bencenos donde los grupos amonio tienen un grupo alifático con de 4-30 átomos de carbono como los descritos. Por ejemplo, existen cloruro de 4-[p-docosilbenceno]azabiciclo[2,2,2]octano amónico, cloruro de 4-[p-eicosilbenceno]azabiciclo[2,2,2] octano amónico, cloruro de 4-[p-octadecilbenceno]azabiciclo[2,2,2]octano amónico, cloruro de 4- [p-hexadecilbenceno]azabiciclo[2,2,2]octano amónico, cloruro de 4-[p-tetradecilbenceno]azabiciclo[2,2,2]octano amónico, cloruro de 4-[p-dodecilbenceno]azabiciclo[2,2,2]octano amónico, cloruro de 4-[p-decilbenceno] azabiciclo[2,2,2]octano amónico, cloruro de 4-[p-octilbenceno] azabiciclo[2,2,2]octano amónico, cloruro de 4-[p-hexilbenceno] azabiciclo[2,2,2]octano amónico, cloruro de 4-[p-butilbeceno]azabiciclo[2,2,2]octano amónico. Adicionalmente, la similitud anterior incluye cloruro de 4-[m-alquilbenceno]azabiciclo[2,2,2]octano amónico.

Adicionalmente, los cloruros pueden estar sustituidos por compuestos de haluro de alquilo, por ejemplo, bromuro de 4-alquilbenceno azabiciclo[2,2,2]octano-N-metilamónico producido por el tratamiento con bromuro de metilo.

Además de lo anterior, es posible utilizar el cloruro de 4-alquilazabicicloo, como alternativa, los haluros de 4-alquilazabiciclo[2,2,2]octano-N-alquil amónicos cuaternizados con haluros de alquilo.

Los ejemplos incluyen cloruro de 4-docosilazabiciclo[2,2,2]octano-N-metil amónico, cloruro de 4-[eicosil]azabiciclo[2,2,2]octano-N-metil amónico, cloruro de 4-octadecilazabiciclo[2,2,2]octano-N-metil amónico, cloruro de 4-hexa-decilazabiciclo[2,2,2]octano-N-metil amónico, cloruro de 4-tetradecil-azabiciclo[2,2,2]octano-N-metil amónico, cloruro de 4-dodecil-azabiciclo[2,2,2]octano-N-metil amónico, cloruro de 4-decilazabiciclo[2,2,2]octano-N-metil amónico, cloruro de 4-decilazabiciclo[2,2,2]octano-N-metil amónico, cloruro de 4-octilazabiciclo[2,2,2]octano-N-metil amónico, cloruro de 4-hexil-azabiciclo[2,2,2]octano-N-metil amónico, cloruro de 4-butilazabiciclo[2,2,2]octano-N-metil amónico.

Adicionalmente, los compuestos azabiciclo como se describe anteriormente pueden tener también un grupo substituyente tal como un grupo alquilo, un grupo alcoxi, un grupo p-alquilfenoxi, un grupo alquil benceno o similares, en la posición más separada del átomo de nitrógeno.

Como ejemplos de la sal amónica alifática que tienen grupos amino sobre ambos terminales, existen los compuestos expresados por la siguiente fórmula

1

\newpage

(En la fórmula, n es mayor que o igual a 4, y R_{1}-R_{6} son todos H o R_{1}-R_{6} pueden tener grupos alquilo. X es un átomo de halógeno).

Como ejemplos de los derivados de alcohol amino que tienen grupos hidroxilo en los terminales, están aquellos expresados por las siguientes fórmulas racionales, donde n es mayor que o igual a 2, R es un grupo alquilo con 1-25 átomos de carbono y X es un átomo de halógeno.

2

Adicionalmente, cuando se utiliza en combinación con un compuesto azabiciclo, el haluro de tetra-alquil amónico alifático de cadena lineal debería tener una estructura donde al menos un grupo alquilo tenga al menos 4 y como máximo 30 átomos de carbono.

Por ejemplo, existen el cloruro butiltrimetil amónico, el cloruro hexiltrimetil amónico, el cloruro octiltrimetil amónico, el cloruro deciltrimetil amónico, el cloruro dodeciltrimetil amónico, el cloruro tetradecil amónico, el cloruro hexadecil amónico, el cloruro octadecil amónico, el cloruro eicosiltrimetil amónico, y el cloruro docosiltrimetil amónico. Adicionalmente, estos no están limitados a las cadenas lineales, y pueden ser grupos isoalquilo, grupos alquilo terciario, o el grupo alquilo más largo puede ser 2- y/o 3-substituido.

Con respecto a los cationes orgánicos, cuando se utilizan de forma individual los compuestos azabiciclo, deberían utilizarse dentro de un intervalo de 0,1-150 meq/100 g, preferentemente de 5-80 meq/100 g, y óptimamente de 15-50 meq/100 g.

Adicionalmente, cuando los haluros de alquilo alifático amónicos de cadena lineal, y los haluros de alquilo amónicos en forma de jaula son utilizados juntos como se usan con frecuencia de forma convencional, la cantidad total utilizada debería estar preferentemente dentro del intervalo de 0,5-80 meq/100 g, pero la cantidad añadida de los haluros de alquilo amónicos en forma de jaula puede ser de 0,1-40 meq/100 g, que es económica.

La resina termoplástica que es la base de la composición de resina de la presente invención puede ser cristalina o amorfa.

El parámetro de solubilidad de la resina termoplástica debe ser al menos de 9,5 [cal/cm^{3}]^{1/2}, preferentemente al menos de 11,5 [cal/cm^{3}]^{1/2} más preferentemente de 12,5 [cal/cm^{3}]^{1/2}. Haciendo la solubilidad un parámetro alto, los polímeros se combinan químicamente con los compuestos entre capas hinchados por el contacto con los cationes orgánicos, teniendo la función de formar el área de ensanchamiento las distancias entre las superficies inferiores de los compuestos entre capas para permitir un entorno para la dispersión del compuesto entre capas como una substancia de carga por la capa.

El parámetro de solubilidad (valor SP) es la raíz cuadrada de la energía de cohesión, es decir, la energía de evaporación por unidad de volumen para una sola molécula, y es un valor numérico que indica la magnitud de la polaridad por unidad de volumen. Puesto que no se evapora en el caso de una macromolécula, se calcula generalmente utilizando la fórmula de Small dada a continuación.

Valor SP = d \Sigma Fi/M

Aquí,: M: Unidad Peso Molecular del Polímero

: d: Densidad

: Fi= Constante Característica del Grupo Atómico.

Con respecto al método de Small, los detalles se describen en P.A. Small, J. Appl. Chem, 3, 71(1953) o "Polymer Blends", pp. 127-129 (1981, publicado por K.K. CMC).

Para la resina termoplástica, es posible utilizar, como resinas cristalinas, por ejemplo, el poliéster aromático, poliéster alifático, poliamida (PA) 6, poliamida 66, poliamida 11, poliamida 12, tereftalato de polietileno (PET), tereftalato de polibutileno (PBT), poliamida-imida alifática, poliamida-imida aromática, poli-imida, poliéster imida 6, poliéter cetona, polifenileno éter (PPS), o polioximetileno (POM). Como resinas amorfas, los ejemplos incluyen copolímeros acrilonitrilo estireno (AS), copolímeros de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), cloruro de polivinilo (PVC rígido), cloruro de polivinilideno (PVDC), polimetametilacrilato (PMMA), policarbonato (PC), u óxido de polidimetilfenileno (PPO). Adicionalmente, es posible utilizar también aleaciones d epolímero combinando las resinas mencionadas anteriormente, tales como PC/PBT, PC/PA, PC/ABS, PC/PET, PPO/PBT, PPO/PA, PPO/PPS, PBT/ABS, PBT/PET, PA/ABS o PPS/PA.

En la composición de resina de acuerdo con el método de producción de la presente invención, los minerales en capas deben estar dispersados en la resina sobre el nivel molecular.

La dispersión sobre el nivel molecular en la presente invención hace referencia a un estado donde las capas de los minerales en capas están separados con el espesor de las capas principalmente de 80 \ring{A} o menor, y son dispersados de manera uniforme en la resina.

Adicionalmente, como la composición de resina de la presente invención, los minerales en capas dispersados en la resina deberían tener preferentemente las siguientes propiedades (a) y (b).

(a) Espesor: 9-80 \ring{A}

(b) Al menos 30% en peso que tiene una relación entre dimensiones de 300 o más.

El espesor del mineral en capas es aproximadamente de 9 \ring{A} por capa, y 80 \ring{A} corresponde a siete capas.

La relación entre dimensiones hace referencia a la relación de altura/anchura y la presente invención debería ser preferentemente tal que la proporción de estos donde la relación es al menos de 300 es al menos 30% en peso.

Adicionalmente, después de analizar un compuesto entre capas donde la mica tetrasilícica (CM-1) que se describe a continuación como un mineral en capas está intercalada con cloruro de quinuclidina (QC) que se describe a continuación como un catión orgánico en una cantidad substituida de 40 meq/100 g por difracción de rayos X, los resultados fueron 14,4 \ring{A} a d(001), 7,17 \ring{A} en la segunda capa d(002), 4,80 \ring{A} en la tercera capa d(003), 3,59 \ring{A} en la cuarta capa d(004), 2,88 \ring{A} en la quinta capa d(005), y 2,55 \ring{A} en la sexta capa d(006), por tanto se observó un estado de conformación hasta la sexta capa. No obstante, el estado de conformación no puede observarse en la segunda capa y capa superior en las sales amónicas tetra-alquilo alifáticas de cadena lineal que se han utilizado convencionalmente. Por tanto, se supone que la difracción de rayos-X de los compuestos entre capas de la presente invención se observan por tener regularidad debido a los cationes orgánicos que se adaptan perpendicularmente a las superficies de los minerales en capas.

Ejemplos

De aquí en adelante, la presente invención se explicará en detalle de forma adicional por medio de los ejemplos.

El módulo de flexión adaptado a las normas de ASTM D790. La temperatura de deformación del calor (HDT) adaptada a las normas de ASTM D648 medidas bajo condiciones de 66 psi o 246 psi. La resistencia al impacto Izod adaptada a las normas de ASTM D256 medidas a una temperatura de 23ºC. La relación entre dimensiones se midió utilizando un microscopio electrónico del tipo de transmisión sobre una rodaja ultrafina cortada a lo largo de la dirección de flujo del molde de extrusión a partir de un fragmento de ensayo utilizando un microtomo.

Se determinó la dispersión midiendo el espesor del mineral en capas dispersado por el microscopio electrónico del tipo de transmisión mencionado anteriormente, y valorado en cuatro etapas.

\odot espesor de 9 a < 30 \ring{A}

\medcirc espesor de 30 a < 50 \ring{A}

\triangle espesor de 50 a < 80 \ring{A}

\times espesor de 80 \ring{A} o más.

Los siguientes fueron utilizados como minerales en capas.

CM-1: mica tetrasilícica (Ae = 49, CEC = 98).

CM-2: mica tetrasilícica (Ae = 60, CEC = 84).

CM-3: vermiculita (Ae = 80, CEC = 94)

CM-4: esmectita (Ae = 120, CEC = 100)

CM-5: esmectita (Ae= 250, CEC= 110)

CM-6 : esmectita (Ae= 170, CEC= 105)

Los siguientes fueron utilizados como cationes orgánicos.

4DQC: cloruro 4-dodecilquinuclidinio

QC: cloruro quinuclidinio

nREA: n-lauril-N-dietanol amonio

TMTA: N,N,N-trimetil-N',N',N'-trimetiltetrametileno amonio

DHDAC: cloruro de dihexadodecildimetil amonio

nRTA: n-lauril-N-trimetil amonio

Adicionalmente, los siete tipos mostrados en la tabla 1 siguiente fueron utilizados como resinas termoplásticas.

(Tabla pasa página siguiente)

TABLA 1

3

Ejemplo 1

Se pesaron 100 g del mineral en capas (CM-1) mostrado en la Tabla 2 en un matraz, sumergido en agua destilada, después se suspendió y se agitó. Se puso en contacto con esto una solución acuosa de 4DQC a 60ºC, y los cationes orgánicos se substituyeron por 20 miligramos de equivalente/100 g.

Esta suspensión se lavó, se separó de forma centrífuga, se liofilizó, después se pulverizó para producir un compuesto entre capas.

Con el fin de confirmar la intercalación, la distancia entre bases en CM-1 se midió para d(001) utilizando un dispositivo de difracción de rayo-X fabricado por RIGAKU CORPORATION, después de lo cual el valor fue de 9,6 \ring{A} antes de la inserción de los cationes orgánicos y 38 \ring{A} después de la intercalación. Adicionalmente, cuando se tomaron mediciones termogravimétricas utilizando un dispositivo de termobalance con el fin de confirmar la cantidad de sales amónicas de alquil entre las capas, la cantidad de cationes orgánicos insertados entre las capas fue de aproximadamente 5,94% del mineral en capas. A continuación, este mineral en capas fue mezclado en seco con PA6 utilizando una mezcladora Henschel, tal como que era 5% en peso cuando se convirtió en material de substancia de relleno inorgánica, después de lo cual se amasó a 280ºC utilizando una extrusionadora unidireccional biaxial con un diámetro de tornillo de 30 mm donde la relación L/D entre la longitud del tornillo (L) y el diámetro del tornillo (D) era igual a 30.

Ejemplos 2-4

Como se muestra en la Tabla 2, los artículos moldeados con composición de resina fueron obtenidos por el mismo método que en el Ejemplo 1, con la excepción de que fueron utilizadas CM-2 (mica hinchada obtenida por tratamiento con flúor de talco, Ejemplo 2), CM-3 (Ejemplo 3) y CM-4 (Ejemplo 4) como los minerales en capas.

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Ejemplos 5-9

Como se muestra en la Tabla 2, utilizando QC y DHDAC como cationes orgánicos, fueron añadidos e intercalados de forma secuencial, dando lugar a un compuesto entre capas con un valor d(001) de 38 sobre difracción de rayos-X. Este compuesto entre capas fue mezclado por volteo con PA6 (Ejemplo 10, Ejemplo 15), AS (Ejemplo 11), PET (Ejemplo 12), PVC (Ejemplo 13) o PPMA (Ejemplo 14), después fue amasado por una extrusionadora unidireccional biaxial. La composición de resina resultante fue moldeada por un dispositivo de moldeo por extrusión para obtener un artículo moldeado de composición de resina.

Ejemplo 16

Con el Ejemplo 1, un compuesto entre capas fue preparado donde el catión orgánico fue nREA, y la cantidad de intercambio de iones fue de 18 meq/100 g, después esto fue amasado con PA6. De otro modo, se obtuvo un artículo moldeado de composición de resina de la misma manera que el Ejemplo 1.

Ejemplo 17

Con el Ejemplo 1, se preparó un compuesto entre capas donde el catión orgánico fue TMTA, y la cantidad de intercambio de iones fue de 40 meq/100 g, después esto fue amasado con PA6. De otro modo, se obtuvo un artículo moldeado de composición de resina de la misma manera que el Ejemplo 1.

Ejemplos 18-20

Como se muestra en la Tabla 2, se obtuvieron los artículos moldeados de la misma manera que con el Ejemplo 1, con la excepción de que POM (Ejemplo 18), PBT (Ejemplo 19) y PPO (Ejemplo 20), se utilizaron como polímeros.

TABLA 2

4

Con respecto a los artículos moldeados de composición de resina obtenidos por los ejemplos 1-17 mencionados anteriormente, se observaron el módulo de flexión, la temperatura de deformación de calor (HDT), la resistencia al impacto Izod, la relación entre dimensiones y el estado de dispersión; los resultados se muestran en la Tabla 3.

TABLA 3

5

Todos los artículos moldeados de la composición de resina obtenidos en los Ejemplos 1-4 tenían minerales en capas con buenos estados de dispersión y con excepcional rigidez, resistencia al calor y resistencia al impacto en comparación con PA6 mostrado en la Tabla 1.

Como se muestra por los resultados de los Ejemplos 5-9, los minerales en capas pueden dispersarse sobre el nivel molecular sin utilizar disolventes orgánicos, utilizando resinas termoplásticas con parámetros de solubilidad de al menos 9,5 [cal/cm^{3}]^{1/2} y minerales en capas donde el área equivalente por unidad de carga en la superficie de la capa es de 40-150 \ring{A}^{2}/carga.

Como se muestra por los resultados de los Ejemplos 10-15, la adición combinada de una pequeña cantidad de quinuclidina y las sales amónicas de tetra-alquilo alifático de cadena lineal mejora claramente la resistencia al calor y aumenta la dispersión del nivel de nanómetros con una pequeña cantidad de cationes orgánicos.

Después de medir la distancia entre las capas d(001) del artículo moldeado de composición de resina obtenido en el Ejemplo 16 por difracción de rayos-X, la distancia entre capas fue de 18 \ring{A} después de la inserción de los cationes orgánicos, desde los que se supone que el dietanol se adapta en configuraciones en forma de pilar entre las capas y los grupos laurilo se adaptan en paralelo entre las capas.

Después de medir la distancia entre las capas d(001) del artículo moldeado de la composición de resina obtenido en el Ejemplo 17 por difracción de rayos-X, la distancia entre las capas fue de 16 \ring{A} después de la inserción de los cationes orgánicos, a partir de lo cual se supone que existe una conformación en forma de pilar aproximadamente entre las capas.

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Ejemplo Comparativo 1

Como se muestra en la Tabla 4, se preparó un artículo moldeado de la composición de resina de la misma manera que con el Ejemplo 1, con la excepción de que CM-5 que tiene un área equivalente alta por unidad de carga sobre la superficie de capa fue utilizada como el mineral en capas.

Los resultados de observaciones del módulo de flexión, temperatura de deformación del calor (HDT), resistencia al impacto Izod, relación entre dimensiones y estado de dispersión de este artículo moldeado se muestran en la Tabla 5.

Ejemplo Comparativo 2

Se realizó el hinchamiento no limitado de un compuesto entre capas obtenido de la misma manera que el Ejemplo Comparativo 1 añadiendo tolueno en una proporción de 10% en peso, y se realizó la dispersión de inyección mientras se amasaba esto por medio de una bomba de émbolo desde la superficie lateral de la extrusionadora. La composición de resina resultante fue moldeada por medio de un dispositivo de moldeo por extrusión para obtener un artículo moldeado de composición de resina.

Ejemplo Comparativo 3

Como se muestra en la Tabla 4, se obtuvo un artículo moldeado de la composición de resina de la misma manera que en el Ejemplo 1, con la excepción de que se utilizó DHDAC como un catión orgánico.

Ejemplos Comparativos 4 y 5

Como se muestra en la Tabla 4, los artículos moldeados de la composición de resina fueron obtenidos de la misma manera que con el Ejemplo 1, con la excepción de que se utilizó DHDAC como el catión orgánico y la cantidad de intercambio de iones fue de 50 meq/100 g (Ejemplo Comparativo 4), y que se utilizó DHDAC como el catión orgánico y la cantidad de intercambio de iones fue de 98 meq/100 g (Ejemplo Comparativo 5).

Ejemplo Comparativo 6

Como se muestra en la Tabla 4, QC se utilizó como el catión orgánico, que fue intercalado en mica tetrasilícica, tal que la cantidad de intercambio de iones fue de 0,05 meq/100 g, y se realizó el secado por deshidratación, después de lo cual se confirmó si se insertó una cantidad estándar entre las capas por medio de un termobalance. A continuación, el DHDAC fue disuelto en agua, y se realizó la intercalación como anteriormente. Cuando la cantidad de porción de cloruro de quinuclidina fue substraída del termobalance, la cantidad de intercambio de iones del DHDAC fue de 95 meq/100 g. De otro modo, se realizó el amasado y la extrusión de la misma manera que con el Ejemplo 1, para obtener un artículo moldeado de composición de resina.

Ejemplos Comparativos 7 y 8

Como se muestra en la Tabla 4, los artículos moldeados de composición de resina fueron preparados de la misma manera que con el Ejemplo 1, con la excepción de que fueron utilizados PP (ejemplo Comparativo 7) y PS (Ejemplo Comparativo 8) como polímero que tienen parámetros de solubilidad de menos de 9,5 [cal/cm^{3}]^{1/2}.

Ejemplo Comparativo 9

Como se muestra en la Tabla 4, se obtuvo un artículo moldeado de composición de resina de la misma manera que con el Ejemplo 4, con la excepción de que se utilizó CM-6 como el mineral en capas.

Ejemplo Comparativo 10

Como se muestra en la Tabla 4, se realizó una mezcla de la misma manera que en el Ejemplo 9 con la excepción de que se añadió xileno como un disolvente orgánico para formar una suspensión de hinchamiento no limitado de 10% en peso, después, esto fue inyectado en cantidades estándar desde la superficie lateral de la extrusionadora durante el amasado, y se obtuvo una composición de resina por el amasado de dispersión, después, esto se utilizó para producir un artículo moldeado de composición de resina.

Ejemplo Comparativo 11

Como se muestra en la Tabla 4, se incrementó la cantidad de catión orgánico, PP fue utilizado como un polímero, y se utilizó el xileno como un disolvente para producir una solución de 10% en peso por el hinchamiento no limitado de los compuestos entre capas, después se inyectó esto por cantidades fijas desde la superficie lateral de una extrusionadora por una bomba de émbolo, de forma que el mineral en capas fue de 5% en peso. De otro modo, el artículo moldeado de la composición de resina fue preparado de la misma manera que en el Ejemplo 1.

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Ejemplo Comparativo 12

Se obtuvo un artículo moldeado de composición de resina de la misma manera que en el Ejemplo 16, con la excepción de que el catión orgánico fue nRTA y la cantidad de intercambio de iones fue de 20 meq/100 g.

TABLA 4

6

Se observaron el módulo de flexión, la temperatura de alteración del calor (HDT), resistencia al impacto Izod, relación entre dimensiones y el estado de dispersión de los artículos moldeados de la composición de resina obtenidos en los Ejemplos Comparativos 2-12, y los resultados se muestran en la Tabla 5.

TABLA 5

7

Después de observar el estado de dispersión de la composición de resina obtenida por el Ejemplo Comparativo 1, por medio de un microscopio electrónico del tipo de transmisión, el espesor del mineral en capas fue de 600 \ring{A} en mínimo. Adicionalmente, aunque el módulo de flexión fue de 29.000 kg/cm^{2}, la resistencia al calor fue de 78ºC a 246 psi, por tanto, la resistencia al calor fue extremadamente baja. Adicionalmente, cuando fueron observados los espesores de las capas por un microscopio electrónico del tipo de transmisión, el espesor mínimo de las capas fue equivalente a 200 capas en la mayoría, de forma que la auto-destrucción debido a los cationes orgánicos fue baja y la dispersión fue pobre.

La composición de resina obtenida en el Ejemplo Comparativo 2 tenía un módulo de flexión de 30.000 kg/cm^{2}, pero las observaciones por un microscopio electrónico del tipo de transmisión revelaron que el espesor del mineral en capas fue de 400 \ring{A} como mínimo; por lo tanto, aunque se mejoró la dispersión, la resistencia al calor y la rigidez ambas no alcanzaron los niveles de la composición de resina obtenida por el Ejemplo 1.

La composición de resina obtenida por el Ejemplo Comparativo 3 tenía una dispersión pobre, y las observaciones por el microscopio electrónico del tipo de transmisión revelaron que el espesor mínimo de capa con el compuesto entre capas dispersado fue de 2000 \ring{A}, que es una dispersión inadecuada. Adicionalmente, las propiedades mecánicas fueron insuficientes.

Con la composición de resina del Ejemplo Comparativo 4, la dispersión se mejoró, pero existió una reducción marcada en la resistencia al calor debido a la gran cantidad de cationes orgánicos.

La resistencia al calor de la composición de resina del Ejemplo Comparativo 5 fue de 60ºC a 246 psi, y el módulo de flexión y la resistencia al impacto Izod ambos mostraron actuación pobre. Cuando se observó el estado de dispersión dentro de la composición de resina por un microscopio electrónico del tipo de transmisión, el espesor mínimo del mineral en capas fue de 2.000 \ring{A}, de manera que la dispersión fue inadecuada también.

El módulo de flexión de la composición de resina del Ejemplo Comparativo 6 fue de 35.600 kg/cm^{2}, y la resistencia al calor fue extremadamente baja incluso a condiciones de 246 psi del HDT. Como consecuencia, incluso si se utiliza un mineral en capas que tiene un área equivalente pequeña por unidad de carga sobre la superficie de capa, la dispersión es difícil a menos que se añada una cantidad prescrita de un catión orgánico que tiene una estructura impedida estéricamente. Adicionalmente, bajo las condiciones del Ejemplo Comparativo 6, la resistencia al calor de la composición de resina obtenida se cree que ha empeorado puesto que fue grande la cantidad de cationes orgánicos conocida convencionalmente.

Con las composiciones de resina del Ejemplo Comparativo 7 y Ejemplo Comparativo 8, las propiedades mecánicas fueron pobres, y el espesor mínimo de los minerales en la capa de dispersión como se observó por un microscopio electrónico del tipo de transmisión fue de 2.500 \ring{A}; por lo tanto la dispersión fue extremadamente pobre.

La composición de resina del Ejemplo Comparativo 9 fue insuficiente tanto en rigidez como en resistencia al calor. Utilizando un mineral en capas con un área equivalente grande por unidad de carga en la superficie de la capa, la dispersión no fue adecuada incluso cuando se utiliza PA6.

Con la composición de resina del Ejemplo Comparativo 10, el grado de dispersión fue ligeramente mejorado sobre la composición de resina obtenida en el Ejemplo Comparativo 9. Por tanto, en el caso de un mineral en capas con un área equivalente grande por unidad de carga en la superficie de la capa, la dispersión es difícil sin la ayuda de un disolvente orgánico. Adicionalmente, aunque los artículos moldeados de composición de resina obtenidos en el Ejemplo Comparativo 9 y el Ejemplo Comparativo 10 ambos tenían baja resistencia al calor, esto se cree que es debido a que el tamaño del cristal de la esmectita sintética es pequeño.

Con la composición de resina del Ejemplo Comparativo 11, la substancia de relleno no pudo dispersar absolutamente en el nano nivel. Esto se cree que es debido a que el parámetro de solubilidad de este polímero fue bajo, de manera que el polímero fundido no se adaptó a un compuesto entre capas hinchado, y el posterior cizallamiento no provocó pelado entre las capas.

La distancia entre capas d(001) del artículo moldeado de la composición de resina obtenida por el Ejemplo Comparativo 12 como se mide por la difracción de rayos-X fue tal que la distancia entre capas después de la inserción de los cationes orgánicos fue de 20 \ring{A}; por lo tanto, la dispersión fue pobre.

A partir de los resultados anteriores, es evidente que las composiciones de resina obtenidas por los ejemplos descritos anteriormente tienen propiedades mecánicas superiores y temperaturas de deformación por calor superiores que las resinas de los ejemplos comparativos descritos anteriormente y de la Tabla 1. Adicionalmente, en todas las composiciones de resina obtenidas por los ejemplos comparativos descritos anteriormente, el estado de dispersión de la substancia de relleno inorgánica fue pobre.

Aplicabilidad industrial

De acuerdo con el método de producción de una composición de resina que contiene una substancia de relleno inorgánica de la presente invención, no es necesario el cercado de los grupos terminales como se requiere en los métodos de polimerización convencional no es necesario, y los disolventes orgánicos no son necesarios, de manera que el proceso puede simplificarse y los costes de producción pueden reducirse. Adicionalmente, es posible utilizar una gran variedad de resinas en comparación con los métodos de polimerización convencionales o métodos de disolvente orgánico, de manera que pueda utilizarse para una variedad de fines.

Adicionalmente, cuando se forma una aleación de polímero, la resistencia al adhesivo de la superficie de resina no disminuye, de mannera que la fase de dispersión no llegará a desmezclarse, la fase se hace estable, y es posible una amplia gama de mezclas de dispersión.

Adicionalmente, mediante la selección de cationes orgánicos que tienen estructuras que se adaptan perpendicularmente al mineral en capas, la distancia entre las capas se dispersa eficientemente con solamente una pequeña cantidad de cationes orgánicos, de manera que no se producen las reducciones en la resistencia al calor de las composiciones de resina producidas.

Por tanto, de acuerdo con la presente invención, las substancias de carga inorgánicas pueden dispersarse finamente a nivel molecular directamente en las composiciones de resina, produciendo de este modo composiciones de resina que contienen substancias de relleno inorgánicas que tienen rigidez, resistencia al calor y resistencia al impacto excepcionales, que son adecuadas para aplicaciones en campos tales como, por ejemplo, automóviles, piezas electrónicas para electrodomésticos, materiales de construcción y materiales industriales.

Claims

1. Un método de producción de una composición de resina que contiene una substancia de relleno inorgánica, que comprende poner en contacto un catión orgánico que tiene una estructura impedida estéricamente con un mineral en capas con un área equivalente por unidad de carga sobre la superficie de la capa de 40-150 \ring{A}^{2}/carga, y ponerlo en contacto después con una resina termoplástica que tiene un parámetro de solubilidad de al menos 9,5 [cal/cm^{3}]^{1/2}, para dispersar el mineral en capas dentro de dicha resina a nivel molecular, donde el catión orgánico es un compuesto seleccionado del grupo que consta de sales de un compuesto monoazabiciclo, sales de amonio alifáticas que tienen grupos amino sobre ambos terminales y compuestos de alcohol amino que tienen grupos hidroxilo en los terminales, y el mineral en capas, que es puesto en contacto con el catión orgánico, es puesto en contacto con una resina termoplástica en un estado fundido sin la presencia de un disolvente.

2. Un método de producción de una composición de resina que contiene una sustancia de relleno inorgánica de acuerdo con la reivindicación 1, donde el mineral en capas dispersado en la resina tiene las siguientes propiedades (a) y (b).

(a) espesor: 9-80 \ring{A}

(b) al menos el 30% en peso que tiene una relación entre dimensiones de al menos 300.

3. Un método de producción de una composición de resina que contiene una substancia de relleno inorgánica de acuerdo o bien con la reivindicación 1 ó 2, donde la distancia entre las bases d(001) del mineral en capas es de 7-13 \ring{A}.

4. Un método de producción de una composición de resina que contiene una substancia de relleno inorgánica de acuerdo o bien con la reivindicación 1 ó 2, donde el catión orgánico es una sal de un compuesto monoazabiciclo.

5. Un método de producción de una composición de resina que contiene una substancia de relleno inorgánica de acuerdo con la reivindicación 4, donde se utiliza también una sal amónica de tri- o tetra-alquilo de un compuesto de amina de tipo cadena como un catión orgánico.

6. Una composición de resina que se puede obtener por el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.