BR0111719B1

BR0111719B1 - pigmentos ou enchimentos tratados com copolìmeros de alquilsilano e composições incluindo os mesmos.

Info

Publication number: BR0111719B1
Application number: BRPI0111719-0A
Authority: BR
Inventors: Henry L Mei; Louis M Panzer; Philbert E Ramdatt; Herbert E Petty; Robert E Christie; Juan R Alfonso
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2012-02-22
Also published as: ATE529471T1; WO2001098403A2; JP2004501256A; KR100873225B1; CN1247679C; CN1436206A; KR20030020297A; KR100874530B1; CA2410242A1; EP1294800A2; WO2001098403A3; BR0111719A; KR20070087154A; JP3895275B2; EP1294800B1; US6455158B1

Description

PIGMENTO OU ENCHIMENTO E COMPOSIÇÃO POLIMÉRICA CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere ao tratamento de pigmentos e enchimentos utilizando alquilsilanos e copolímeros de alquilsilano. Os copolímeros de alquilsilano são preparados por hidrólise e condensação de silanos monoméricos ou oligoméricos. Os alquilsilanos e copolímeros de alquilsilano são particularmente úteis no tratamento superficial de minerais para aperfeiçoar a capacidade de dispersão e processamento dos minerais em composições poliméricas. Em particular, os copolímeros de alquilsilano da presente invenção têm utilidade específica no tratamento superficial de dióxido de titânio, que posteriormente é composto com poliolefinas, especialmente polietileno de baixa densidade.

Os alquilsilanos são úteis na silanização de argilas, nanoargilas, tri-hidróxidos de alumínio e hidróxidos de magnésio.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Compostos orgânicos são empregados extensivamente no tratamento superficial de materiais particulados inorgânicos, tais como materiais óxidos inorgânicos, por exemplo, filmes, enchimentos particulados e pigmentos, e fibras (tais como fibras de vidro, fibras de alumínio e fibras de aço), que agem para reforçar resinas ou materiais plásticos nos quais eles são incorporados.

O tratamento típico com organosilício envolve o revestimento de tais superfícies com um hidrolisado (e/ou condensado do hidrolisado) de um silano hidrolisável organofuncional.

Em particular, os compostos de organosilício são usados para modificar pigmentos, tais como dióxido de titânio, a fim de alterar as características de dispersão do pigmento em uma dada matriz. Materiais matrizes comumente usados incluem polímeros termoplásticos, tais como polietileno de baixa densidade. Tal tratamento com dióxido de titânio é bem conhecido na técnica. Por exemplo, US 4.061.503 revela o tratamento de dióxido de titânio particulado com um composto de silício substituído com poliéter para aperfeiçoar a capacidade de dispersão do dióxido de titânio em tintas e plásticos pigmentados e/ou com enchimento, e composições compósitas de plástico reforçado. 0 composto de silano é descrito e reivindicado como tendo pelo menos dois grupos hidrolisáveis ligados ao silício e um grupo orgânico que contém um grupo de óxido de polialquileno, o silano estando presente nas superfícies das partículas de dióxido de titânio em uma quantidade suficiente para aperfeiçoar a capacidade de dispersão das partículas em um meio de resina ou plástico.

US 4.151.154 revela um pigmento ou enchimento colorido ou magnético hidrofóbico modificado compreendendo um pigmento ou enchimento hidrofóbico contendo de 0,05 a 10% em peso, com base no peso do pigmento ou enchimento, ou um organopolisiloxano.

US 4.810.305 revela um pigmento ou enchimento hidrofóbico modificado contendo 0,05 a 10% em peso de um organopolisiloxano com capacidade de dispersão aperfeiçoada em resinas sintéticas e US 5.607.994 e US 5.631.310 revela o uso de alquilsilano para o tratamento de TiO2 para aperfeiçoar a capacidade de processamento na composição com plásticos e aperfeiçoar as propriedades de desempenho, tais como resistência ao entrelaçamento em uma matriz polimérica.

US 4.950.779 descreve um método não aquoso de fazer oligômeros de silicone pelo uso de quantidades estequiométricas de ácido fórmico para efetuar a condensação de polialquiloxisilanos ou poliaminosilanos.

US 5.932.757 descreve uma mistura de oligômeros de alquilalcoxisilanos condensados adequados para aplicação em particular a superfícies minerais, que evita de modo substancial a umectação das superfícies minerais por um líquido hidrofílico.

Os presentes inventores concluíram que a hidrólise e condensação de diferentes silanos, em oposição à auto- condensação de um único silano ou oligômero silano, isto é, monômeros, pode produzir copolímeros e terpolímeros de alquilsilano que têm uma faixa mais ampla de capacidades de desempenho do que um homopolimero. Os copolímeros e terpolímeros de alquilsilano da presente invenção podem ser utilizados para o tratamento superficial de enchimentos, pigmentos e assim por diante, para aperfeiçoar a capacidade de dispersão de tais compostos em resinas ou polímeros termoplásticos, incluindo polímeros olefínicos, tais como polietileno de baixa densidade, mesmo em níveis de carregamento extremamente altos. O enchimento ou pigmento tratado da presente invenção exibe excelentes capacidade de processamento de composição, dispersão e propriedades óticas, incluindo índice de brancura e amarelidão quando misturados com polímeros olefínicos em contraste com enchimentos e pigmentos não tratados ou enchimentos e pigmentos tratados com silanos simples ou oligômeros ou homopolímeros de silano.

Em particular, a presente invenção é útil no tratamento de pigmento de dióxido de titânio quanto a capacidade de dispersão aperfeiçoada em polietileno de baixa densidade.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere ao tratamento superficial de pigmentos e enchimentos com alquilsilanos e copolímeros de alquilsilano.

Os copolímeros de alquilsilano da presente invenção são preparados por hidrólise e condensação de silanos monoméricos e/ou oligoméricos. Os copolímeros de alquilsilano têm uma pluralidade de grupos hidrolisáveis e compreendem, nas suas estruturas principais, pelo menos dois monômeros diferentes. Mais especificamente, o copolímero de alquilsilano da presente invenção tem a seguinte estrutura geral:

R[SiR1R2Olm- [SiR3R4OlnR5

onde

R, R1, R4 e R5 são grupos hidrolisáveis, tais como alcóxi, halogênio, acetóxi, hidróxi e assim por diante, ou misturas dos mesmos;

R2 é um grupo hidrocarboneto alifático, cicloalifático ou aromático C1 a C20 não hidrolisável direta ou indiretamente ligado ao átomo de silício;

R3 é selecionado dentre grupos hidrolisáveis e não hidrolisáveis diferentes de R2; e

m e η são cada um independentemente 1 a 20.

Os alquilsilanos também podem ser terpolímeros da seguinte estrutura geral:

R[SiRiR20]ra- [SiR3R4Oln- [SiR5RiOjpR5

onde R, R1, R2, R3, R4 e R5 são como descrito acima; Re pode ser um grupo não hidrolisável como definido para

R3, mas diferente de R2 e R3;

R7 é um grupo hidrolisável, tal como alcóxi, halogênio, acetóxi, hidróxi e assim por diante ou mistura dos mesmos; e m, η e ρ são cada um independentemente 1 a 20.

Os alquilsilanos são alquiltrialcoxisilanos.

Os copolímeros de alquilsilano e os alquilsilanos da presente invenção podem ser usados para tratar superficialmente ou silanizar compostos do tipo mineral, tais como pigmentos ou enchimentos. Em particular, os alquilsilanos são úteis para a silanização. de argilas, nanoargilas, tri-hidróxidos de alumínio e hidróxidos de magnésio.

Este tratamento superficial ou silanização aperfeiçoa a capacidade de dispersão e a capacidade de processamento dos pigmentos ou minerais quando compostos com materiais poliméricos. Os materiais requerem torque e pressão mais baixos quando compostos em fusão com materiais poliméricos em extrusoras.

Os pigmentos ou enchimentos tratados superficialmente ou silanizados da presente invenção, além dos aperfeiçoamentos notados acima, também exibem excelentes propriedades óticas incluindo índice de brancura e amarelidão, matiz, croma e brilho.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

Os compostos que podem ser tratados ou silanizados utilizando os alquilsilanos e copolímeros e terpolímeros de alquilsilano da presente invenção incluem pigmentos e enchimentos, materiais inorgânicos particulados, tais como materiais óxidos inorgânicos, tais como filmes e fibras (tais como, fibras de vidro, fibras de alumínio e fibras de aço) que agem para reforçar resinas ou materiais plásticos nos quais eles são incorporados. Em particular, alquilsilanos e copolimeros e terpolímeros de alquilsilano podem ser usados para tratar pigmentos e enchimentos brancos.

Alguns materiais específicos para tratamento superficial ou silanização incluem argila calcinada, nanoargila, tri- hidróxido de alumínio, hidróxido de magnésio e assim por diante. Em particular, os copolimeros de alquilsilano da presente invenção podem ser usados para tratar dióxido de titânio que é freqüentemente usado como um pigmento.

Os pigmentos de T1O2 úteis na presente invenção geralmente estão na forma cristalina rutilo ou anatase. Eles normalmente são preparados ou por um processo cloreto ou um processo sulfato. O tamanho de partícula médio ótimo pode variar de cerca de 0,005 a cerca de 1 micron. Os pigmentos de T1O2 também podem conter ingredientes adicionados aos mesmos para aperfeiçoar ainda mais as características de dispersão ou outras propriedades, tais como durabilidade. Por exemplo, o pigmento pode conter aditivos e/ou óxidos inorgânicos, tais como alumínio, silício ou estanho, assim como trietanolamina, trimetilpropano, fosfatos, etc.

Pigmentos ou enchimentos "tratados" são definidos aqui como aqueles pigmentos ou enchimentos tratados superficialmente com pelo menos um copolímero alquilsilano, ou uma mistura de pelo menos um copolímero de alquilsilano e pelo menos um polidiorganosiloxano não hidrolisável terminado em triorganosilil (coletivamente denominados aqui como compostos de organosilício).

Pigmentos ou enchimentos "silanizados" são definidos aqui como aqueles pigmentos ou enchimentos tratados superficialmente com pelo menos um alquilsilano simples ou monômero de alquilsilano. De acordo com a presente invenção, monômeros de silano de diferentes estruturas químicas podem ser hidrolisados ou condensados para formar copolímeros, terpolímeros e assim por diante. Os alquilsilanos da presente invenção devem ser formados com pelo menos dois monômeros diferentes, mas não há limite sobre quantos monômeros diferentes podem ser utilizados. Doravante, o presente relatório denominará as estruturas genericamente como copolímeros, embora também seja feita referência a terpolímeros sem a intenção de limitar a três o número de monômeros diferentes utilizados. Por exemplo, quatro monômeros ou mais podem ser utilizados para formar os polímeros da presente invenção.

O uso de monômeros diferentes na estrutura principal do copolímero de alquilsilano pode resultar em um polímero tendo grupos funcionais diferentes nos co-monômeros. A dupla funcionalidade do copolímero pode proporcionar acoplamento mais forte para os enchimentos e melhor compatibilidade com a resina base. Por exemplo, se um monômero for insaturado, tal como um vinil, uma função de reticulação pode ser prevista além das funções de acoplamento e compatibilidade. Terpolímeros podem ser projetados utilizando pré-condensação para proporcionar três diferentes funções, incluindo acoplamento, reticulação e compatibilidade com a resina polimérica dependendo do tipo de composto de silano ou silício escolhido e dos grupos funcionais pendentes que os compostos de silano ou silício têm.

Os copolímeros de alquilsilano são comercialmente disponíveis, ou podem ser preparados por processos conhecidos na técnica, tais como aqueles descritos em "Organosilicon Compounds", S. Pawlenko, et al., Nova Iorque (1980), cujos ensinamentos são aqui incorporados para referência. Os copolímeros podem ser preparados de silanos tendo pelo menos 2 grupos hidrolisáveis por meio de reações de hidrólise e condensação. Silanos com um único grupo hidrolisável podem ser usados para terminar os copolímeros. A hidrólise de silanos é descrita em mais detalhes em "Organofunctional Silanes", da Union Carbide (1991), cujos ensinamentos são incorporados aqui para referência.

A reação de condensação pode ser acelerada utilizando ácido fórmico e um catalisador. A reação de condensação faz uma grande porção dos grupos alcoxi ser pré-condensada antes do tratamento dos pigmentos ou enchimentos, por exemplo TiO2, o que posteriormente leva a uma velocidade de reação mais rápida durante o tratamento. Mais ainda, os copolimeros pré- condensados produzem menos V0C's durante o tratamento de minerais.

Os copolimeros e terpolimeros de alquilsilano da presente invenção podem ser formados utilizando uma variedade de combinações incluindo, por exemplo, um alquilsilano com 2 ou 3 grupos hidrolisáveis, tais como alcóxi, acetóxi, hidróxi ou haleto (em particular cloreto), co-condensado com pelo menos um segundo silano tendo pelo menos 2 grupos hidrolisáveis, tais como metacriloxipropilsilano ou viniltrialcoxisilano, qualquer composto de silício tendo pelo menos 2 grupos hidrolisáveis, tais como tetraetilsilicato ou tetrametilsilicato, ou um composto de organosilício linear ou cíclico, tal como tetraciclodimetilsiloxano (D4).

Mais especificamente, exemplos de monômeros silano adequados úteis na formação dos copolimeros e terpolimeros da presente invenção incluem, sem limitação, alquiltrialcoxisilanos, tais como metiltrietoxisilano Silquest® A-162 fornecido por Crompton Corp., Middlebury, CT; metiltrimetoxisilano Silquest® A-1630; octiltrietoxisilano Silquest® A-137 e octadeciltrietoxisilano Silquest® Y-11869 todos fornecidos por Crompton Corp. Em uma modalidade da presente invenção, octiltrietoxisilano Silquest A-137 é utilizado.

Outros monômeros de alquilsilano úteis aqui incluem, sem limitação, butiltrietoxisilano, dodeciltrietoxisilano, octiltrimetoxisilano, octadeciltrimetoxisilano, butiltrimetoxisilano, dodeciltrimetoxisilano e misturas dos mesmos. Os copolimeros de alquilsilano da presente invenção assim têm uma pluralidade de grupos hidrolisáveis e pelo menos dois diferentes monômeros em sua estrutura principal. Por "pluralidade" entende-se 2 ou mais, de preferência 3 ou mais, e de mais preferência 4 ou mais grupos hidrolisáveis.

Os copolimeros de silano da presente invenção podem ser caracterizados pela seguinte fórmula geral: R [SiRiR2O] m- [SiR3R4O] nRs onde

R e R1 são grupos hidrolisáveis tais como alcóxi, halogênio, acetoxi, hidróxi e assim por diante ou misturas dos mesmos;

R2 é um grupo alquil alifático, cicloalifático ou aromático C1 a C20 não hidrolisável direta ou indiretamente ligado ao átomo de silício;

R3 é selecionado dentre grupos hidrolisáveis e não hidrolisáveis diferentes de R2, por exemplo, R3 pode ser um grupo não hidrolisável tal como alquil, que opcionalmente pode ser substituído por epóxi, amino, mercapto, ureido (H2NC(=0)NH-) ou interrompido com um ou mais átomos de enxofre ou oxigênio, alquenil (por exemplo, vinil, alil, metalil, hexenil, etc.), (ale) acriloxialquil (por exemplo, acriloxipropil ou metacriloxipropil) e aril, ou R3 pode ser um grupo hidrolisável, tal como alcoxi, halogênio ou aciloxi (por exemplo, acetoxi, (ale)acriloxi, etc.), hidroximercapto, amino ou misturas dos mesmos;

R4 e R5 são grupos hidrolisáveis incluindo alcoxi, halogênio, acetoxi, hidroxi e assim por diante ou misturas dos mesmos; e

m e η são cada um independentemente 1 a 20.

Em algumas modalidades particulares da presente invenção o copolímero de silano utilizado é octiltrietoxisilano/tetraetoxisilicato.

Os terpolímeros de silano da presente invenção têm a seguinte estrutura geral:

R[SiRxR-0] m- [SiR3R4O] n- [SiR6R7O] pR. onde

R e R1 são grupos hidrolisáveis tais como alcóxi, halogênio, acetóxi, hidróxi e assim por diante ou misturas dos mesmos;

R3 é selecionado dentre grupos hidrolisáveis e não hidrolisáveis diferentes de R2;

R4 e R5 são grupos hidrolisáveis tais como alcoxi, halogênio, acetoxi, hidroxi ou misturas dos mesmos;

R6 pode ser um grupo não hidrolisável, tal como alquil, vinil, metacriloxi ou qualquer ligação dupla insaturada ao invés de vinil, ou pode ser um grupo hidrolisável tal como alcoxi, halogênio, acetoxi, hidroxi e assim por diante, ou misturas dos mesmos;

Os copolímeros assim formados podem, então, ser usados para tratar enchimentos ou pigmentos, especificamente dióxido de titânio (TiO2) para aperfeiçoar a capacidade de dispersão, capacidade de processamento em composição e no caso de pigmentos aperfeiçoar a brancura quando compostos com resinas poliméricas e, em particular, quando compostos com polímeros olefínicos. A utilização dos copolímeros de silano pré- condensados da presente invenção proporciona uma vantagem sobre os alquilalcoxisilanos simples em que V0C's inferiores, particularmente emissão de álcool inferior, incluindo emissão de metanol e etanol, são produzidos durante tratamento do pigmento ou enchimento em contraste com o uso de um silano simples, isto é, oligomérico ou monomérico, alquilalcoxisilanos, por exemplo. A pré-condensação dos grupos alcóxi durante a copolimerização resulta em menos formação de álcool durante o tratamento de minerais com os copolímeros de silano, os últimos também ocorrendo por meio de hidrólise e condensação.

Os copolímeros são úteis de cerca de 0,1% em peso a cerca de 5% em peso com base no peso do pigmento ou enchimento tratado e, de preferência, de cerca de 0,5% em peso a cerca de 3% em peso.

Opcionalmente, os copolímeros da presente invenção podem ser usados em combinação com um polisiloxano. Polisiloxanos adequados têm a seguinte fórmula geral:

<formula>formula see original document page 11</formula>

em que

R é um grupo orgânico ou inorgânico;

η é 0 a 3; e

m é igual ou maior do que 2.

Além do tratamento de minerais com copolímeros e terpolímeros a presente invenção contempla que alquilsilanos simples podem ser utilizados para tratar certos minerais, incluindo nanoargilas, argilas, tri-hidróxidos de alumínio e hidróxidos de magnésio. Os alquilsilanos úteis para tal tratamento incluem os alquiltrialcoxisilanos indicados acima.

Em particular,os alquiltrimetoxisilanos e alquiltrietoxisilanos,incluindo sem limitação metiltrimetoxisilanos, octiltrimetoxisilanos, butiltrimeto- xisilanos, dodeciltrimetoxisilanos, octadeciltrimetoxi- silanos, metiltrietoxisilanos,octiltrietoxisilanos, butiltrietoxisilanos, dodeciltrietoxisilanos, octadecil- trietoxisilanos e assim por diante.

Os alquilsilanos e copolímeros de alquilsilano podem ser usados em combinação com polisiloxanos não hidrolisáveis. Exemplos de polisiloxanos úteis incluem o grupo de polidiorganosiloxanos terminados em triorganosilil, incluindo polidimetilsiloxano (PDMS) Silwet®L-45 disponível de Crompton Corporation, Middlebury, CT, dimetil siloxanos terminados em vinil fenilmetil, PDMS terminado em divinilmetil e similares, PDMS com grupos pendentes de poliéter (Silwet®PA-l) e assim por diante. Em algumas modalidades particulares da presente invenção, PDMS vendido sob o nome comercial PDMS Silwet L-45 é utilizado.

Os polisiloxanos também são comercialmente disponíveis, ou podem ser preparados por processos conhecidos na técnica, tais como aqueles descritos em "Organosilicon Compounds", S. Pawlenko et al., Nova Iorque (1980), cujos ensinamentos são incorporados aqui para referência.

A combinação de copolímero e/ou siloxano não hidrolisável é útil de cerca de 0,1 a cerca de 5,0% em peso, de preferência de cerca de 0,5 a cerca de 4,0% em peso e, de mais preferência, de cerca de 0,5 a cerca de 3,0% em peso com base no pigmento ou enchimento tratado. Uma blenda preferida inclui de cerca de 0,5 a 2,0% em peso do copolímero silano e de cerca de 0,5 a cerca de 2,0% em peso do polisiloxano. A razão de copolímero silano para polisiloxano não hidrolisável pode ser de cerca de 1:2 a cerca de 2:1 e, de preferência, cerca de 1:1.

O método de adição não é especialmente crítico e o pigmento ou enchimento pode ser tratado com o copolímero de alquilsilano de várias maneiras. Por exemplo, a adição de silano pode ser feita limpa ou pré-hidrolisada até uma base pigmentaria seca, a partir de uma pasta, uma etapa de filtração, durante a secagem ou em uma operação de tamanho, tal como moinho de energia fluida, por exemplo, micronizador, ou moinho de mídia conforme descrito em mais detalhes em US 5.501.732, cujos ensinamentos são incorporados aqui para referência, ou pós mesclagem após micronização.

US 3.834.924 descreve dispersões de organosilano e pigmento misturadas ou mescladas diretamente em uma aparelho de misturação de sólidos adequado. Um exemplo de pós mesclagem é descrito em mais detalhes em US 3.915.735 e US 4.141.751. A adição de polidiorganosiloxano não hidrolisável pode ser feita em conjunto com o silano ou posteriormente ao pigmento tratado. A adição de silano e polisiloxano é descrita em mais detalhes abaixo. Se água, seja líquida ou vapor, estiver presente como um componente da corrente de processo, a hidrólise dos grupos hidrolisáveis do silano ocorrerá e o revestimento de silano se ligará à base de pigmento, por exemplo TiO2. A pré-hidrólise do copolímero de alquilsilano é uma etapa preferida no tratamento do pigmento com o copolímero de silano.

O alquilsilano ou o copolímero de alquilsilano, opcionalmente em combinação com um polisiloxano não hidrolisável, podem ser revestidos na superfície do pigmento ou enchimento em uma quantidade de cerca de 0,1% a cerca de 5,0% em peso do dióxido de titânio tratado e, de preferência, de cerca de 0,5% a cerca de 3,0% em peso de acordo com a

presente invenção.

Os pigmentos ou enchimentos tratados da presente invenção podem ser usados em combinação com qualquer material polimérico com o qual tais compostos são tipicamente usados. O copolímero de alquilsilano age, em um sentido, como um promotor de dispersão elevando a compatibilidade e capacidade de dispersão do óxido inorgânico ou outro material particulado dentro do sistema de plástico ou resina no qual

ele é aplicado.

Os polímeros úteis aqui são conhecidos daqueles versados na técnica. Tipicamente, as classes gerais de polímeros adequados para uso aqui são termoplásticos ou materiais resinosos poliméricos de termocura e incluem, sem limitação, polímeros de monômeros etilenicamente insaturados incluindo olefinas, tais como polietieno, polipropileno, polibutileno e copolímeros de etileno com olefinas mais altas, tais como alfa olefinas contendo de 4 a 10 átomos de carbono ou vinil acetato, etc.; vinis tais como poli cloreto de vinila; ésteres de polivinil, tais como polivinil acetato; poliestireno; homopolímeros e copolímeros acrílicos; fenólicos; alquides; resinas amino; resinas epóxi; poliamidas; poliuretanos; resinas fenóxi; polisulfonas; policarbonatos; poliésteres e poliésteres clorados; poliéteres; resinas acetal; poliimidas e polioxietilenos. Os polímeros de acordo com a presente invenção também incluem várias borrachas e/ou elastômeros, sejam polímeros naturais ou sintéticos baseados em co-polimerização, enxerto ou mesclagem física de vários monômeros dienos com os polímeros mencionados acima, tudo como geralmente conhecido na técnica.

Assim, em geral, a presente invenção é útil para qualquer plástico ou composição elastomérica de pigmentação branca (coletivamente denominados aqui como polímeros pigmentados de branco). Por exemplo, mas não como limitação, a invenção é particularmente útil para poliolefinas tais como polietileno e polipropileno, poli cloreto de vinila, poliamidas e poliésteres.

Materiais poliméricos úteis na presente invenção são discutidos na US 4.061.503 e US 4.151.154, ambas incorporadas aqui para referência na sua totalidade.

Em algumas modalidades particulares da presente invenção, os polímeros escolhidos para uso incluem poliolefinas tais como polietileno e polipropileno, poli cloreto de vinila, poliamidas, poliésteres e copolímeros e terpolímeros dos mesmos.

O termo TiO2 "altamente carregado" pode variar amplamente, dependendo do tipo de polímero usado e pode estar em qualquer lugar de cerca de 40% em peso de TÍO2 a mais de 85% em peso de TiO2. Por exemplo, em uma matriz de poliolefina um TiO2 altamente carregado seria de 50% em peso ou mais do pigmento de TiO2, com base no peso total da matriz de poliolefina. Uma tal determinação está dentro do conhecimento daqueles versados na técnica.

Uma ampla variedade de aditivos convencionais pode ser opcionalmente adicionada às composições poliméricas da presente invenção conforme necessário, desejável ou convencional para o uso final pretendido. Tais aditivos incluem sem limitação antioxidantes, estabilizadores ultravioleta (UV), lubrificantes, aditivos de processamento térmico e assim por diante. Tais aditivos são conhecidos daqueles versados na técnica.

Pigmentos ou enchimentos revestidos com compostos de organosilício podem ser incorporados em um polímero de fabricação por fusão, para formar as composições poliméricas da presente invenção por qualquer técnica de composição por fusão conhecida daqueles versados na técnica. Em geral, o pigmento e a resina polimérica são adicionados juntos e são posteriormente misturados em um aparelho de mesclagem que aplica cisalhamento à fusão polimérica. A resina polimérica tipicamente é disponível em uma variedade de formas incluindo sem limitação pó, grânulos, pelotas, cubos e assim por diante.

Em uma operação de mistura típica, o pigmento e o polímero são primeiro combinados e mesclados a seco enquanto o polímero está ainda em um estado sólido pré-fundido. Isto pode ser obtido com processos simples, tais como sacudindo em um saco ou tamboreando em um recipiente fechado. Métodos mais sofisticados incluem aparelhos de mesclagem tendo agitadores ou pás. O pigmento e a resina polimérica podem ser co- alimentados em misturadores tendo uma rosca interna, isto é, um dispositivo de extrusão, que mistura o pigmento e o polímero antes do polímero atingir um estado de fusão.

A mesclagem em fusão dos componentes pode ser obtida utilizando qualquer equipamento convencional conhecido daqueles versados na técnica, incluindo extrusores de rosca única, extrusores de rosca dupla que incluem a ampla faixa de extrusores de rosca dupla em contra-rotação e extrusores de rosca dupla em co-rotação, amassadores, misturadores de alto cisalhamento, misturadores tipo liqüidificador e assim por diante. Extrusores de rosca dupla são comumente usados. A mesclagem em fusão pode ser obtida durante a formação de um artigo, tal como durante um processo de extrusão por fusão. A extrusão em fusão também pode ser combinada com moldagem por sopro, por exemplo.

Misturadores exemplares incluem extrusores de rosca dupla e misturadores Banbury. Extrusores de rosca dupla em co-rotação são fabricados por Werner and Pfleiderer, de Ramsey, Nova Jérsei. Extrusores de rosca dupla em contra- rotação são fabricados por Leistritz Extruder Corp., de Somerville, Nova Jérsei. Farrel Corp., de Ansonia, CT, fabrica os misturadores Banbury.

Há numerosas maneiras de preparar as composições poliméricas da presente invenção. Um concentrado pode primeiramente ser preparado tendo uma alta concentração de pigmento ou enchimento e, então, posteriormente combinar o concentrado com a resina polimérica.

Os concentrados poliméricos altamente carregados são feitos conforme descrito acima com a percentagem em peso desejável de pigmento para o uso final pretendido. Por exemplo, em concentrados de poliolefina, cerca de 50 a 85% em peso de concentrado podem ser usados para tornar opaca a composição.O concentrado de pigmento é "abatido" no polímero. Como usado aqui, "abatido" se refere a uma razão ou percentagem de polímero misturado com concentrado. 0 "abatido" pode ser obtido de várias maneiras e é descrito em mais detalhes em "Film Extrusion Manual" (1992), cujos ensinamentos são incorporados aqui para referência. Por exemplo, na avaliação da propriedade ótica um concentrado de 50% a 87% em peso pode ser abatido para cerca de 0,2 a 30% em peso misturando a seco a poliolefina, extrusando a uma temperatura específica e moldando a mesma em um filme. O desempenho do pigmento é, então, avaliado em uma aplicação do uso final.

O pigmento ou enchimento tratado altamente carregado exibe notável capacidade de processamento em matrizes poliolefínicas e excelente resistência ao entrelaçamento.O torque e a pressão podem ser utilizados para determinar a facilidade relativa com que as composições são processadas por meio de um misturador, por exemplo, um extrusor, por exemplo. Quanto mais baixo o torque e a pressão necessários para misturar e mover a composição pelo equipamento, mais fácil é o processamento. Mais ainda, tipicamente quanto mais alta a carga de pigmento ou enchimento, por exemplo T1O2, em um concentrado polimérico, mais lentas as velocidades de processamento. As composições da presente invenção requerem torque e pressão mais baixos para processamento, particularmente através de um extrusor, do que aqueles de composições poliméricas compostas com pigmento ou enchimento não tratado e velocidades de processamento mais rápidas também podem ser obtidas.

Entrelaçamento se refere ao desenvolvimento de imperfeições em uma matriz de poliolefina. 0 entrelaçamento ocorre como resultado de voláteis liberados do pigmento durante os processos de fabricação de poliolefina a alta temperatura. O entrelaçamento também pode ser atribuído, por exemplo, aos concentrados de TiO2 absorverem umidade. Mais especificamente, o entrelaçamento ocorre em função da volatilidade do pigmento na percentagem em peso específica de cargas de pigmento e a temperaturas específicas de processamento. Para filmes de polietileno pigmentados com dióxido de titânio, 20% em peso de T1O2 no filme processado a 326°C ou mais prontamente exibirão capacidade de entrelaçamento do filme. Tipicamente, os materiais são classificados em uma escala de 1 a 10. Os materiais serão classificados em 10 se eles não exibirem nenhum entrelaçamento e.abaixo de 10 se eles começarem a entrelaçar.

A resistência ao entrelaçamento é conhecida daqueles versados na técnica e também é discutida na US 5.607.994 e US 5.631.310, ambas incorporadas aqui para referência na sua totalidade.

Outras vantagens incluem elevada densidade bruta, viscosidade inferior, excelente dispersão, excelente resistência a umidade e excelentes propriedades óticas, tais como brancura e brilho altos.

Os materiais poliméricos contendo as partículas tratadas da presente invenção são úteis em uma variedade de aplicações, incluindo vários artigos. As composições poliméricas da presente invenção podem ser empregadas, por exemplo, para moldagem (incluindo extrusão, injeção, calandragem, fundição, compressão, laminação e/ou moldagem por transferência), revestimento (incluindo vernizes, revestimentos de ligação de filme e tinta), tintas, corantes, tingimentos, impregnações, adesivos, calafetações, vedantes, produtos de borracha e produtos celulares. Dessa forma, a escolha e o uso das composições poliméricas com as partículas tratadas desta invenção são essencialmente ilimitados.

Aqueles versados na técnica compreendem que há um vasto número de modificações que poderiam ser feitas sem mudar o escopo da invenção, essas modificações e modalidades das mesmas estão contempladas no escopo da presente invenção.

Opcionalmente, outros aditivos podem ser usados nas composições da presente invenção, incluindo sem limitação anti-oxidantes, estabilizadores de ultravioleta (UV), lubrificantes, aditivos de processamento térmico e assim por diante. Tais aditivos, assim como outros não mencionados aqui, são conhecidos daqueles versados na técnica.

Pigmentos ou enchimentos revestidos com compostos de organosilício podem ser incorporados em um polímero fabricável em fusão, para formar a composição polimérica desta invenção por qualquer técnica de composição em fusão conhecida no estado da técnica. Em geral, pigmento e/ou enchimento e resina polimérica são reunidos e, então, misturados em uma operação de mesclagem que aplica cisalhamento à fusão do polímero. A resina do polímero é geralmente disponível na forma de pó, grânulos, pelotas ou cubos. Em geral, pigmento e/ou enchimento e resina são primeiro combinados enquanto a resina está no estado sólido (não fundida) e mesclados a seco de alguma maneira. Isto pode ser feito de maneiras simples, tal como sacudindo em um saco ou tamboreando em um recipiente fechado, ou de maneiras mais sofisticadas, tais como utilizando misturadores tendo agitadores ou pás. Pigmento e/ou enchimento e resina polimérica podem ser reunidos co-alimentando os materiais em misturadores internos e deixando uma rosca misturar os mesmos antes da resina alcançar o estado fundido. A mesclagem em fusão de pigmento e/ou enchimento e resina polimérica pode ser feita usando equipamento conhecido, tal como extrusores de rosca simples, extrusores de rosca dupla, misturadores internos e similares. Extrusores de rosca dupla são normalmente usados. A mesclagem em fusão pode ser feita como parte do processo de formar um artigo acabado da composição, como por extrusão em fusão.

Há muitas maneiras de preparar as composições poliméricas desta invenção. Uma pode ser, por exemplo, primeiramente preparar um concentrado tendo uma alta concentração de pigmento e/ou enchimento e, então, combinar ou ainda compor o concentrado com a resina polimérica contendo nenhum pigmento ou enchimento.

Os pigmentos ou enchimentos tratados podem ser incorporados em um sistema de resina polimérica com ou sem a adição de um fluido de silício, tal como um polidimetilsiloxano.

Os pigmentos ou enchimentos tratados da presente invenção são úteis quando compostos com materiais poliméricos na faixa de cerca de 0,01% a cerca de 90% em peso do polímero/pigmento tratado ou composição de enchimento. Os pigmentos ou enchimentos tratados da presente invenção podem ser utilizados com polímeros, em particular polietileno de baixa densidade, em níveis de carga muito altos de 90% em peso de pigmento ou enchimento com base no peso da composição. Concentrados de polímero altamente carregados podem ser feitos como descrito acima com a percentagem em peso desejável para o uso final pretendido. Por exemplo, em concentrados de poliolefina cerca de 40 a 85% em peso de concentrado podem ser usados para opacidade. O concentrado é "abatido" na poliolefina. Como usado aqui, "abatido" se refere a uma razão ou percentagem de resina misturada com concentrado. O abatimento pode ser obtido de várias maneiras e é descrito em mais detalhes em "FiIm Extrusion Manual" (1992), cujos ensinamentos são incorporados aqui para referência. Por exemplo, na avaliação da propriedade ótica um concentrado de 50% a 87% em peso pode ser abatido para cerca de 0,2 a 30% em peso misturando a seco a poliolefina, extrusando a uma temperatura especifica e moldando a mesma em um filme. Por exemplo, o desempenho do pigmento é, então, avaliado em uma aplicação do uso final.

Os pigmentos e/ou enchimentos tratados ou silanizados da presente invenção exibem notável capacidade de processamento, rendimento mais rápido e melhor dispersão quando incorporados em um sistema polimérico, isto é, uma matriz de poliolefina, mesmo em carregamentos muito altos, versus utilização de pigmentos não tratados. Vantagens adicionais observadas sobre sistemas que usam um pigmento não tratado incluem elevada densidade bruta, viscosidade inferior, alta resistência a umidade e excelentes propriedades óticas, tais como brancura e brilho mais altos e índice de amarelidão inferior. As propriedades mecânicas exibidas pelo sistema polimérico também foram aperfeiçoadas.

Os exemplo não limitadores a seguir são de natureza ilustrativa e não se destinam a limitar o escopo da presente invenção de nenhuma maneira.

EXEMPLOS

MÉTODOS DE TESTE

1. Viscosidade (Pascal/segundo)

A viscosidade do polímero carregado com pigmento ou enchimento tratado ou silanizado foi medida a 190°C utilizando um Plastômetro de Extrusão Tinius Olsen, disponível de Tinius Olsen Corp., Willow Grove, PA.

2. índice de fluxo em fusão (gramas/10 minutos a 190° C)

O índice de fusão foi medido a 190ύ0 utilizando um Plastômetro de Extrusão Tinius Olsen, disponível de Tinius Olsen Corp., Willow Grove, PA.

3. índice de amarelo e brancura

O índice de amarelidão e a brancura foram medidos utilizando os filmes e as placas como preparadas acima utilizando um colorímetro Colorgard System 1000 fabricado por Pacific Scientific, Silver Spring, MD. A espessura do filme era de aproximadamente 0,01 cm.

4. Brilho

O brilho das amostras de filme e placas foi medido com um medidor de brilho GL-4525 fabricado por Paul N. Guard Co., Pompano Beach, FL. A espessura do filme era de aproximadamente 0,01 cm.

5. Matiz e croma

Matiz e croma das amostras de filme e placa forma medidos utilizando um medidor de croma Minolta CR 231 disponível de Minolta, Osaka, Japão. Os filmes testados tinham uma espessura de aproximadamente 0,01 cm.

6. Dispersão

A dispersão do pigmento foi testada utilizando uma caixa de luz. A espessura do filme era de aproximadamente 0,002 cm. A distribuição e a uniformidade do T1O2 nas amostras de filme fino PEBD foram observadas por uma caixa de luz. A dispersão de T1O2 no polímero foi classificada como excelente, boa, razoável e fraca.

Exemplo 1: Preparação de um co-polimero

A uma mistura de 553 g (2 moles) de octiltrietoxisilano Silguest0A-ISV, disponível de Crompton Corp., e 416,7 g (2 moles) de tetraetil silicato em um frasco de três. gargalos de 2 litros equipado com uma manta de aquecimento, agitador magnético e aparelho de destilação, foram adicionados com agitação 5,1 g de resina de troca iônica acídica Purolite®CT- 175 e 161,1 g de ácido fórmico (96%). A mistura de reação foi aquecida até 70 75°C por um período de cerca de 6 horas, removendo 311,7 g de uma mistura de etanol e formato de etila por destilação. O conteúdo do frasco foi esfriado e filtrado para remover a resina de troca iônica. O produto foi, então, destilado a vácuo a 150°C e 1 mm Hg, recolhendo 49 g de Silquest®A-137 não reagido e rendendo 603,5 g de um produto de copolímero claro incolor com viscosidade de 100 centistokes. 0 copolímero foi identificado como copolímero octiltrietoxisilano/TES utilizando NMR (ressonância magnética nuclear) e GPC (cromatografia por permeação de gel), ambos os métodos conhecidos daqueles versados na técnica.

Os exemplos a seguir foram preparados utilizando um concentrado de batelada principal (um TiO2 carregado a 80% em peso em PEBD) preparado conforme a seguir. Pó de dióxido de titânio foi tratado com copolimero de alquilsilano, ou opcionalmente tratado com uma mescla copolimero de alquilsilano/polisiloxano. 0 TiO2 tratado foi misturado com PEBD Microthene®GMN 711-20 (Índice de fluxo em fusão (MFI) 22g/10 minutos), disponível de Equistar, Houston, TX, em um misturador a seco Henschel fabricado por Prodex Corp., Fords, Nova Jérsei. A mistura seca foi alimentada a um extrusor de rosca dupla (ZSK 30 de Werner & Pfleiderer, Ramsey, NJ, EUA) para composição por extrusão em fusão. A temperatura, pressão, velocidade de rotação, torque e consumo de potência foram registrados. As hastes extrusadas foram alimentadas em um banho de água e foram posteriormente cortadas a ar e pelotizadas. As pelotas foram alimentadas através de uma extrusora Brabender modelo PL-V302 com uma matriz de rasgo de 15 cm de largura. A mescla resultante foi um TiO2 a 80% em peso altamente carregado em PEBD. A dispersão dos filmes finais foi testada utilizando uma caixa de luz.

A batelada principal resultante foi abatida em 8%. Os ingredientes restantes, incluindo PEBD Petrothene®NA206 (MFI 13) disponível de Equistar, antioxidante Irganox®B-215 e Irganox®1010, disponível de Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, NY e estabilizador de UY Tinuvin®783FP também disponível de Ciba Specialty Chemicals foram adicionados nas pelotas da batelada principal com mistura a seco em saco. A mistura seca foi alimentada em uma extrusora de rosca simples de 5 cm fabricada por Midland Ross Hartic para composição por fusão. Os cordões extrusados foram alimentados através de um banho de água e pelotizador. As pelotas resultantes foram transformadas em amostras de filme utilizando uma extrusora de rosca simples Brabender modelo PL-V302 com uma matriz com rasgo de 15 cm. A dispersão dos filmes foi testada utilizando uma caixa de luz. As amostras de filme também foram testadas quanto ao desempenho ótico incluindo brancura, índice de amarelidão, brilho, matiz e croma.

Exemplo 2

RCL-9, TiO2 rutilo pigmentário disponível de Millenium Inorganic Chemicals, Baltimore, MD (2.500 g) foi adicionado a um Misturador em V de casco duplo Patterson-Kelly e pulverizado com uma solução de 25 gramas de copolímero octiltrietoxisilano/tetraetil silicato. 0 copolímero de silano estava em uma solução a 20% de uma mistura de metanol/água 90/10. 0 TiO2 tratado (2.400 g) foi secado em um forno a 60°C durante 8 horas e, então, composto com 600 g de PEBD Microthene®GMN 711-20 (MFI 22) de Eguistar em uma extrusora de rosca dupla Werner & Pfleiderer (Ramsey, NJ) modelo ZSK 30. A razão em peso de TiO2 tratado para PEBD era de 80:20. As pelotas foram feitas e usadas para preparar amostras de filmes como descrito acima.

Exemplo 3

RCL-9, TiO2 rutilo pigmentário foi tratado com 1% de cada um dentre copolímero octiltrietoxisilano/tetraetoxisi- licato e polidimetilsiloxano PDMS L-45 disponível de Crompton Corp., Greenwich, CT. 0 PDMS foi misturado com o TiO2 tratado com alquilsilano e PEBD em um misturador Henschel durante cerca de 1 minuto a 2.200 rpm. A razão PDMS/Ti02/PEBD era de 24/2400/600 gramas. A mistura seca foi, então, composta 25 através de uma extrusora de rosca dupla como descrito no Exemplo 1.

Exemplo 4

O mesmo procedimento foi seguido que no Exemplo 3, exceto que o TiO2 foi tratado com 2% em peso de copolímero viniltrietoxisilano/octiltrietoxisilano e 1% em peso de PDMS.

Exemplo 5

O mesmo procedimento foi seguido que no Exemplo 3, exceto que o TiO2 foi tratado com 2% em peso de copolímero octiltrietoxisilano/D<i tetraciclodimetilsiloxano (disponível de Crompton Corp.) e 1% em peso de PDMS.

Exemplo Comparativo A TiOa não tratado disponível sob o nome comercial de RCL- 9 de Millenium Inorganic Chemicals foi misturado a seco com PEBD Microthene®GMN 711-20 (MFI 22) de Equistar em um saco plástico e alimentado através de uma extrusora de rosca dupla para composição por extrusão em fusão como descrito nos exemplos acima.

Os resultados dos testes para os exemplos 2 a 5 e exemplo comparativo A estão resumidos na tabela abaixo.

Tabela 1

<table>table see original document page 24</column></row><table>

Estes dados demonstram as vantagens no processamento ao usar os copolimeros de silano da presente invenção, assim como ao usar uma combinação do copolímero de silano e polisiloxano para tratar pigmentos de TiO2 (Exemplos 2 a 5) utilizando uma batelada principal de 80% em peso de Ti02/polietileno. Na tabela estão mostradas a observação da extrusão, o torque, a pressão e a dispersão como determinados usando amostras de filme.

Devido a incompatibilidade entre TiO2 não tratado e PEBD foi muito difícil fazer uma batelada principal a 80% em peso com PEBD cheio com TiO2 não tratado. Filmes não puderam ser feitos. Em conseqüência, os experimentos de composição foram conduzidos no nível de 30% em peso e foram comparados com o TiO2 tratado com copolímero de silano e copolímero de silano/siloxano usando o mesmo nível de carregamento.

Exemplo Comparativo B

TiO2 RCL-9 não tratado disponível de Millenium Inorganic Chemicals foi misturado a seco com Petrothene®NA-206 (MFI 13) de Equistar a uma razão em peso de 30:70 em um saco plástico e, então, alimentado em uma extrusora de rosca dupla para composição por extrusão em fusão e pelotizado como descrito acima. As pelotas foram secadas e amostras de filme foram preparadas também como descrito acima.

Exemplo 6

O mesmo procedimento foi seguido que nos exemplos acima para tratar superficialmente TiO2 com 1% de copolímero octiltrietoxisilano/tetraetil silicato. A razão em peso de TiO2 tratado para PEBD foi de 30:70.

Exemplo 7

O mesmo procedimento foi seguido que nos exemplos acima para tratar superficialmente TiO2 com 1% de copolimero octiltrietoxisilano/tetraetil silicato e 1% de polidimetilsiloxano organomodificado PA-I de Crompton Corp., Greenwich, CT. A razão em peso de TiO2 tratado para PEBD foi de 30:70.

Exemplo 8

O mesmo procedimento foi seguido que nos exemplos acima para tratar superficialmente TiO2 com 2% de copolimero viniltrietoxisilano/octiltrietoxisilano e 1% de PDMS organomodifiçado PA-I de Crompton Corp. A razão em peso de TiO2 tratado para PEBD foi de 30:70.

Exemplo 9

O mesmo procedimento foi seguido que nos exemplos acima para tratar superficialmente TiO2 com 2% de copolimero octiltrietoxisilano/D4 tetraciclodimetilsiloxano (disponível de Crompton Corp.) e 1% de PDMS PA-I de Crompton Corp. A razão em peso de TiO2 tratado para PEBD foi de 30:70.

A viscosidade e a taxa de fluxo em fusão das pelotas foram medidas utilizando um plastômetro de extrusão fabricado por Tinius Olsen, Willow Grove, PA. A brancura e o índice de marelidão das amostras de filme foram medidas utilizando um Sistema 05 de colorímetro Colorgard® fabricado por Pacific Scientific, EUA. Os resultados dos testes para os exemplos 6 a 9 e para o exemplo comparativo B estão resumidos na tabela 2 abaixo.

Tabela 2

<table>table see original document page 26</column></row><table>

Os dados encontrados na tabela 2 demonstram as características de processamento e as propriedades óticas aperfeiçoadas obtidas utilizando os copolímeros de alquilsilano da presente invenção para tratar superficialmente TiO2 e, então, compor com PEBD (exemplos 6 a 9) em comparação com o uso de pigmento de TiO2 não tratado com PEBD (exemplo comparativo B).

Exemplo 10

Argila calcinada Satintone®W disponível de Engelhart (3.000 g) foi adicionada a um Misturador em V de Casco Duplo Patterson Kelly e pulverizado com 30 gramas de octiltrietoxisilano Silquest®A-137 com agitação. 0 silano estave em uma solução a 20% de 99,5% de isopropanol e 0,5% de água destilada com um pH ajustado em 4,5 a 5,0 usando ácido acético. A argila tratada com silano foi secada em um forno a 60°C durante 8 horas. A argila secada (1.050 g) foi composta com 2.450 g de PEBD Petrothene®NA 206 (MFI 13) de Equistar utilizando uma extrusora de rosca dupla modelo ZSK 30 de Werner & Pfleiderer, Ramsey, NJ. A razão em peso de argila tratada para resina PEBD era de 30:70. As pelotas compostas foram feitas em amostras de filme para verificar a dispersão e as amostras também foram preparadas para teste de tração.

Exemplo 11

O mesmo procedimento foi seguido que no Exemplo 10 adicionando 1% em peso de polidimetilsiloxano (PDMS) Silwet®L-45 fluido à argila tratada com copolímero de silano com base no peso da argila tratada. 0 PDMS foi aplicado à argila tratada com copolímero de silano com um misturador Henschel. A argila tratada foi secada e composta com PEBD utilizando o procedimento descrito no exemplo 10.

Exemplo 11

O mesmo procedimento foi seguido que no Exemplo 10 adicionando 1% em peso de polidimetilsiloxano (PDMS) Silwet®L-45 fluido à argila tratada com copolímero de silano com base no peso da argila tratada. O PDMS foi aplicado à argila tratada com copolímero de silano com um misturador Henschel. A argila tratada foi secada e composta com PEBD utilizando o procedimento descrito no exemplo 10.

Exemplo 12

O mesmo procedimento foi seguido que no exemplo 10 utilizando copolímero octilsilano/tetraetil silicato (TES) para tratar a argila calcinada.

Exemplo 13

O mesmo procedimento foi seguido que no exemplo 11 utilizando copolímero octilsilano/tetraetil silicato para tratar superficialmente a argila calcinada.

Comparativo C (controle)

O mesmo procedimento foi seguido que no Exemplo 10 utilizando argila calcinada não tratada.

Os parâmetros de processamento registrados e os resultados de teste para os exemplos 10 a 13 e para o exemplo comparativo C estão resumidos nas tabelas 3 e 4 abaixo.

Tabela 3

<table>table see original document page 27</column></row><table> Tabela 4

<table>table see original document page 28</column></row><table>

Os resultados acima ilustram que a argila calcinada tratada com copolímero de silano ou copolímero de silano/siloxano exibiam processamento mais fácil e taxa de rendimento mais alta durante a composição por extrusão e exibiam melhor dispersão e alongamento mais alto quando misturada com polietileno em comparação com o uso de argila calcinada não tratada.

Exemplo 14

O mesmo procedimento foi seguido como no exemplo 10 para tratar superficialmente nanoargila Nanocor®PGW. Ά razão em peso de nanoargila para PEBD foi de 5:95.

Exemplo 15

O mesmo procedimento foi seguido como no exemplo 11 acima para tratar superficialmente a nanoargila com 1% de octiltrietoxi silano Silquest®A-137 e PDMS Silwet®L-45.

Exemplo 16

O mesmo procedimento foi usado que no exemplo 14 para tratar superficialmente a nanoargila com copolímero octilsilano/TES.

Exemplo 17

O mesmo procedimento foi usado que no exemplo 15 para tratar superficialmente a nanoargila com copolímero octilsilano/TES e PDMS.

Os parâmetros de processamento registrados e os resultados de teste para os exemplos 14 a 17 e para o exemplo comparativo C estão resumidos nas tabelas 5 e 6 abaixo. Tabela 5

<table>table see original document page 29</column></row><table>

Tabela 6

<table>table see original document page 29</column></row><table>

Os resultados acima ilustram que a nanoargila tratada com copolimero de silano ou copolimero de silano/siloxano exibia torque mais baixo durante a composição por extrusão e dava melhor dispersão e alongamento mais alto quando composta com polietileno em comparação com uma nanoargila não tratada composta com polietileno. 0 uso de copolímeros para tratar a nanoargila resultou em melhor rendimento de composição sem sacrificar as características físicas da mescla.

Exemplos 18 a 21 e Exemplo Comparativo D

Os exemplos 14 a 17 e o exemplo comparativo C foram repetidos usando tri-hidróxido de alumínio (ΑΤΗ) H-710 disponível de Alcoa, Pittsburgh, PA, em lugar de nanoargila. Os resultados estão registrados nas tabelas 7 e 8 abaixo.

Tabela 7

<table>table see original document page 29</column></row><table> <table>table see original document page 30</column></row><table>

Tabela 8

<table>table see original document page 30</column></row><table>

Os resultados acima ilustram que o ATH tratado com copolímero de silano ou coplimero de silano/siloxano exibia torque menor durante a composição por extrusão e exibia melhor dispersão e alongamento mais alto quando composto com polietileno do que a mesma mescla utilizando ATH não tratado. Particularmente, o copolímero octilsilano/TES com L-45 PDMS exibia uma taxa de rendimento mais alta, excelente dispersão e alongamento mais alto do que o comparativo D utilizando ATH não tratado.

Exemplos 22 a 25 e Exemplo Comparativo E

Os Exemplos 14 a 17 e o exemplo comparativo C foram repetidos utilizando hidróxido de magnésio (Mg(OH)2) como substituto para a nanoargila. Os parâmetros de processamento e os resultados de teste para os Exemplos 22 a 25 e para o comparativo E estão resumidos nas tabelas 9 e 10 abaixo.

Tabela 9

Parâmetros de processamento usando uma extrusora de rosca dupla

<table>table see original document page 30</column></row><table> Tabela 10

Parâmetros de processamento usando uma extrusora de rosca simples.

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Tabela 11

<table>table see original document page 31</column></row><table>

Os resultados acima ilustram que o (Mg(OH)2) tratado com copolímero de silano ou copolimero de silano/siloxano requeriam torque e pressão mais baixos durante a composição por extrusão e durante a preparação de filme e dava melhor dispersão e alongamento mais alto quando misturado com polietileno do que o exemplo comparativo E utilizando o (Mg(OH)2) não tratado. Os filmes também exibiam uma superfície muito mais suave com o (Mg(OH)2) tratado.

Exemplo 26

Um TiO2 tratado com copolímero octilsilano/TES foi adicionado a um polímero de polietileno de baixa densidade a uma concentração de 20% em peso da mescla. A mistura resultante foi extrusada em uma extrusora de rosca simples Brabender PL-V302 através de uma matriz com rasgo a cerca de 325°C. A avaliação do filme usando uma caixa de luz quanto a qualidade de dispersão revelou integridade superior sem locais finos ou furos. A resistência ao entrelaçamento foi registrada e o material foi classificado como 10 indicando que nenhum entrelaçamento ocorreu. A resistência ao entrelaçamento era comparável ao Ti-Pure®R-104 padrão industrial, disponível de E.I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware.

Exemplo Comparativo E

Pigmento TiO2 não tratado RCL-4, disponível de Millenium, Baltimore, MD, foi composto com polietileno a uma concentração de 20% em peso da mescla total. O material resultante foi extrusado em uma extrusora de rosca simples Brabender PL-V302 através de uma matriz com rasgo a cerca de 325°C. O filme exibia locais finos e furos sob uma caixa de luz. O filme foi classificado como 6 quanto ao entrelaçamento.

O entrelaçamento é descrito no relatório acima. Ele ocorre em função da volatilidade do pigmento em cargas específicas em % em peso de pigmento e temperaturas de processamento. Para filmes de polietileno pigmentados com dióxido de titânio, uma carga de 20% em peso de TiO- no filme processado a uma temperatura de 325°C ou mais alta exibirá pronto entrelaçamento do filme. Tipicamente, os materiais são classificados como 10 se eles não entrelaçam e abaixo de 10 se eles começam a entrelaçar.

Claims

1. Pigmento ou enchimento, caracterizado pelo fato de que é tratado superficialmente com um copolímero alquilsilano, o copolímero tendo uma pluralidade de grupos hidrolisáveis e compreendendo pelo menos dois monômeros diferentes.

2. Pigmento ou enchimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o copolímero alquilsilano é em combinação com pelo menos um polisiloxano não hidrolisável.

3. Pigmento ou enchimento, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o polisiloxano não hidrolisável é um polidiorganosiloxano terminado em triorganosilil.

4. Pigmento ou enchimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o copolímero alquilsilano tem a seguinte estrutura geral: R [SiR1R2O]m- [SiR3R4O]nR5 onde R e R1, R4 e R5 são grupos hidrolisáveis; R2 é um grupo hidrocarboneto alifático, cicloalifático ou aromático C1 a C20 não hidrolisável direta ou indiretamente ligado ao átomo de silício; R3 é selecionado dentre grupos hidrolisáveis e não hidrolisáveis diferentes de R2; e m e η são cada um independentemente 1 a 20.

5. Pigmento ou enchimento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que R, R1, R4 e R5 são selecionados dentre alcóxi, halogênio, acetóxi e hídróxí.

6. Pigmento ou enchimento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que R2 é alquil e R3 é um grupo diferente de R2 que é selecionado dentre, por exemplo alquil, que pode ser substituído opcionalmente por epóxi, amino, mercapto ou ureido ou interrompido com um ou mais átomos de enxofre ou oxigênio, grupos alquenil, (alq)acriloxialquil, alcóxi, halogênio, acilóxi, hidróxi mercapto e amino.

7. Pigmento ou enchimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o silano é um alquilsilano com 2 ou 3 grupos hidrolisáveis condensados com pelo menos um monômero selecionado do grupo de: a) um silano tendo pelo menos dois grupos hidrolisáveis; b) um composto de silício com pelo menos dois grupos hidrolisáveis; e c) um composto organosilicio selecionado do grupo de organo compostos lineares e cíclicos; e misturas dos mesmos.

8. Pigmento ou enchimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o copolímero alquilsilano é selecionado de: a) um copolímero tendo a seguinte estrutura geral: R [SiR1R2OJm-[SiR3R4OJnR5 onde R e R1, R4 e Rs são grupos hidrolisáveis; R2 é um grupo hidrocarboneto alifático, cicloalifático ou aromático C1 a C20 não hidrolisável direta ou indiretamente ligado ao átomo de silício; R3 é selecionado dentre grupos hidrolisáveis e não hidrolisáveis diferentes de R2; e m e η são cada um independentemente 1 a 20; e b) um terpolímero tendo a seguinte fórmula estrutural: RtSiR1R2OJra- [SiR3R4OJn- [SiR6R7OJpR5 onde R, R1, R4, R5 e R7 são grupos hidrolisáveis; R2 é um grupo alquil alifático, cicloalifático ou aromático C1 a C20 não hidrolisável direta ou indiretamente ligado ao átomo de silício; R3 e R6 são selecionados dentre grupos hidrolisáveis e não hidrolisáveis diferentes de R2 e entre si; e m, η e ρ são cada um independentemente 1 a 20.

9. Pigmento ou enchimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos monômeros é selecionado dentre metiltrietoxisilano, octiltrietoxisilano, octadeciltrietoxisilano, butiltrietoxi- silano, dodeciltrietoxisilano, metiltrimetoxisilano, octiltrimetoxisilano, octadeciltrimetoxisilano, butiltri- metoxisilano, dodeciltrimetoxisilano e misturas dos mesmos.

10. Pigmento ou enchimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o copolimero alquilsilano está presente na superfície do pigmento ou enchimento em uma concentração de cerca de 0,1% em peso a cerca de 5% em peso do pigmento ou enchimento tratado.

11. Pigmento ou enchimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o copolimero alquilsilano está presente na superfície do pigmento ou enchimento em uma concentração de cerca de 0,5% em peso a cerca de 3% em peso do pigmento ou enchimento tratado.

12. Pigmento ou enchimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pigmento ou enchimento é um pigmento ou enchimento branco.

13. Pigmento ou enchimento, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o pigmento ou enchimento é dióxido de titânio.

14. Composição polimérica, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos um polímero orgânico e um pigmento ou enchimento contendo na superfície do pigmento ou enchimento um copolimero alquilsilano, o copolimero compreendendo pelo menos dois monômeros diferentes, o alquilsilano estando presente na superfície do pigmento ou enchimento, resultando em um pigmento ou enchimento tratado na superfície, em uma quantidade suficiente para aperfeiçoar a capacidade de dispersão do pigmento ou enchimento na composição polimérica.

15. Composição, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos um polímero selecionado do grupo consistindo em olefinas e alfaolefinas e seus copolímeros e terpolímeros; copolímeros em bloco emborrachados; poliamidas; poliésteres; polímeros vinílicos, acrílicos; epóxis e misturas dos mesmos.

16. Composição, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos um polímero selecionado do grupo que consiste em polietileno, polipropileno, poli cloreto de vinila, poliamidas, poliésteres, seus copolímeros e terpolímeros e misturas dos mesmos.

17. Composição, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que compreende um homopolímero de polietileno.

18. Composição, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que o pigmento ou enchimento é um pigmento ou enchimento branco.

19. Composição, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que o pigmento ou enchimento é dióxido de titânio.

20. Composição, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que o pigmento ou enchimento está presente em uma concentração de cerca de 40% em peso a cerca de 90% em peso com base no peso da composição.

21. Composição, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que o pigmento ou enchimento é dióxido de titânio.

22. Pigmento ou enchimento, caracterizado pelo fato de que é tratado com um agente de tratamento, o pigmento ou enchimento selecionado do grupo consistindo em argilas, nanoargilas, tri-hidróxidos de alumínio, hidróxidos de magnésio e misturas dos mesmos; e o agente de tratamento compreendendo pelo menos um dentre um alquildialcoxisilano, alquiltrialcoxisilano ou um homopolímero ou copolímero dos mesmos tendo uma pluralidade de grupos alcóxi nos mesmos.

23. Pigmento ou enchimento, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o agente de tratamento é um alquiltrialcoxisilano selecionado do grupo que consiste em alquiltrimetoxisilanos, alquiltrietoxisilanos e misturas dos mesmos.

24. Pigmento ou enchimento, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o grupo alquil do alquiltrialcoxisilano tem pelo menos 3 átomos de carbono.

25. Pigmento ou enchimento, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o agente de tratamento é aplicado na superfície do pigmento ou enchimento a uma concentração de cerca de 0,1% em peso a cerca de 5,0% em peso do pigmento ou enchimento tratado.

26. Pigmento ou enchimento, de acordo com a reivindicação 22, caracterizada pelo fato de que o agente de tratamento compreende um polisiloxano não hidrolisável.