BR112013005668B1 - Nanocompósito de polímero - Google Patents

Abstract

nanocompósito de polímero. a presente invenção refere-se a um nanocompósito de polímero que compreende um polímero; e uma nanopartícula derivatizada para incluir grupos funcionais incluindo carbóxi, epóxi, éter, cetona, amina, hidróxi, alcóxi, alquila, arila, aralquila, alcarila, lactona, grupos funcionais oligoméricos ou poliméricos, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos grupos funcionais anteriores. a variabilidade na resistência á tração e no alongamento da porcentagem para o nanocompósito de polímero é menor do que a variabilidade destas propriedades obtidas em que uma nanopartícula não derivatizada é incluída no lugar da nanopartícula derivatizada.

Description

Referência Cruzada ao Pedido Relacionado

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente US 12/878,538, depositado em 9 de setembro de 2010, o qual é incorporado aqui por referência em sua totalidade.

Antecedentes

[002] A presente invenção se refere a um ambiente de fundo de poço, tal como, por exemplo, um poço de óleo ou de gás em um campo de petróleo ou ambiente submarino, um furo de poço geotérmico, um orifício de sequestro de dióxido de carbono, e outros tais ambientes de fundo de poço, podem expor o equipamento empregado nestes ambientes para severas condições de temperatura, pressão ou corro- sividade. Por exemplo, os equipamentos tais como empacotadores, sistemas de segurança contra estouros, motores de perfuração, brocas de perfuração, etc., podem ser expostos a condições de fundo de poço que podem afetar a integridade ou o desempenho do elemento e ferramentas, e em particular, o desempenho dos componentes destas ferramentas fabricadas a partir dos plásticos.

[003] Os revestimentos ou componentes plásticos com propriedades térmicas, mecânicas, e de barreira são empregados nos ambientes de fundo de poço com uma variedade de tais condições diferentes e desafiantes. Estes componentes podem, de qualquer modo, ser danificados por meio de temperatura elevada, condições lipofílicas ou corrosivas encontradas nas condições de fundo de poço. Onde o artigo é um elemento tendo uma borracha ou revestimento ou parte plástica, as condições de fundo de poço podem causar, por exemplo, aumento na absorção de óleo de hidrocarboneto, água ou água salgada, ou outros materiais encontrados em tais ambientes. Este aumento pode enfraquecer a integridade estrutural do elemento ou motivar o elemento a ter pobre estabilidade dimensional, resultando na dificuldade da colocação, ativação, ou remoção do elemento.

[004] Os revestimentos e/ ou os componentes plásticos de fundo de poço podem ser formados a partir dos nanocompósitos poliméricos dos polímeros e aditivos de nanotamanho, em que a combinação tem propriedades de barreira e/ ou mecânica desejáveis. A misturação uniforme (homogênea) é necessária durante a formação de tais nanocompósitos de polímeros para evitar procedimento problemático tal como gelificação, e por esse motivo, a misturação pode representar um desafio técnico.

Sumário

[005] As deficiências acima e outras da técnica anterior são superadas por, em uma modalidade, um nanocompósito de polímero compreendendo um polímero e uma nanopartícula derivatizada para incluir grupos funcionais incluindo carbóxi, epóxi, éter, cetona, amina, hidróxi, alcóxi, alquila, arila, aralquila, alcarila, lactona, grupos funcionais oligoméricos ou poliméricos, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos grupos funcionais anteriores, em que a variabilidade na resistência à tração e alongamento percentual para o nanocompósito de polímero é inferior à variabilidade destas propriedades obtidas em que uma nanopartícula não derivatizada é incluída no lugar da nanopartícula derivatizada.

[006] Em outra modalidade, uma dispersão compreende um polímero e uma nanopartícula derivatizada a incluir grupos funcionais incluindo carbóxi, epóxi, éter, cetona, amina, hidróxi, alcóxi, alquila, arila, aralquila, alcarila, lactona, grupos funcionais oligoméricos ou poliméricos, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos grupos funcionais anteriores, em que a variabilidade na resistência à tração e alongamento percentual para um nanocompósito de polímero formado a partir da dispersão é inferior à variabilidade destas propriedades obtidas em que uma nanopartícula não derivatizada é incluída no lugar da nanopartícula derivatizada.

[007] Em outra modalidade, um nanocompósito de polímero compreende um polímero compreendendo um poliéster ligado a ureia ou uretano, e de 0,05 a 20% em peso de uma nanopartícula derivatizada, com base no peso total do nanocompósito de polímero, da nanopartícula derivatizada incluindo os grupos funcionais compreendendo carbóxi, epóxi, éter, cetona, amina, hidróxi, alcóxi, alquila, arila, aralquila, alcarila, lactona, grupos funcionais oligoméricos ou poliméricos, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos grupos funcionais anteriores, em que a variabilidade na resistência à tração e alongamento percentual para o nanocompósito de polímero é inferior à variabilidade destas propriedades obtidas em que uma nanopartícula não derivatizada é incluída no lugar da nanopartícula derivatizada.

[008] Em outra modalidade, um nanocompósito de polímero compreende um polímero, e de 0,05 a 20% em peso de uma combinação de nanografeno derivatizado com base no peso total do nanocompósito de polímero, o nanografeno derivatizado incluindo grupos funcionais compreendendo carbóxi, epóxi, éter, cetona, amina, hidróxi, alcóxi, alquila, arila, aralquila, alcarila, lactona, grupos funcionais oligoméricos ou poliméricos, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos grupos funcionais anteriores, em que a relativa variabilidade 3o no alongamento calculado da porcentagem, resistência à tração, ou tanto no alongamento quanto na resistência à tração é inferior ou igual a 2%.

Breve Descrição dos Desenhos

[009] Referindo-se agora aos desenhos_em que elementos semelhantes são numerados da mesma forma nas várias figuras:

[0010] A Figura 1 mostra um esquema de reação para o nanografeno de derivação;

[0011] A Figura 2 é uma fotografia mostrando (A) nanografeno não derivatizado suspenso em N,N'-dimetilformamida (DMF), e (B) nanografeno derivatizado em DMF;

[0012] A Figura 3 mostra as plotagens de alongamento (A) e de resistência à tração (B) versusos exemplos de controle polimérico sem nanopartícula;

[0013] A Figura 4 mostra as plotagens de resistência à tração (A), alongamento (B) e módulo médio (C) versustempo de misturação for compósitos comparativos de polímero contendo nanoargila;

[0014] A Figura 5 mostra as plotagens de resistência à tração (A), alongamento (B) e módulo médio (C) versusa aplicação de vácuo aos compósitos comparativos de polímero contendo nanoargila;

[0015] A Figura 6 mostra as plotagens de resistência à tração (A), alongamento (B) e módulo médio (C) versustempo de misturação para os compósitos comparativos de polímero contendo nanografite;

[0016] A Figura 7 mostra as plotagens de resistência à tração (A), alongamento (B) e módulo médio (C) versusa aplicação de vácuo aos compósitos comparativos de polímero contendo nanografite;

[0017] A Figura 8 mostra as plotagens de resistência à tração (A), alongamento (B) e módulo médio (C) versusa carga de nanopartícula para os compósitos comparativos de polímero contendo nanoargila;

[0018] A Figura 9 mostra as plotagens de resistência à tração (A), alongamento (B) e módulo médio (C) versusa carga de nanopartícula para os compósitos comparativos de polímero contendo nanografite;

[0019] A Figura 10 mostra as plotagens de resistência à tração (A), alongamento (B) e módulo médio (C) para o controle polimérico, 1% em peso de compósito de polímero comparativo contendo nanografite, e um 0,9% em peso de compósito de polímero contendo fenetilálcool- nanografeno derivatizado;

[0020] A Figura 11 é uma plotagem comparativa da resistência à tração para os polímeros comparativos de controle (sem nanopartículas), nanoargila, e compósitos de polímero contendo nanografite, e um compósito exemplar de polímero contendo nanografeno derivatizado;

[0021] A Figura 12 é uma plotagem comparativa do alongamento para os polímeros comparativos de controle (sem nanopartículas), nanoargila, e compósitos de polímero contendo nanografite, e um compósito exemplar de polímero contendo nanografeno derivatizado;

[0022] A Figura 13 é uma plotagem comparativa do módulo médio para os polímeros comparativos de controle (sem nanopartículas), nanoargila, e compósitos de polímero contendo nanografite, e um compósito exemplar de polímero contendo nanografeno derivatizado;

[0023] A Figura 14 é uma plotagem comparativa de dispersão do alongamento percentual versusa resistência à tração para os exemplos comparativos das nanopartículas não derivatizadas (incluindo nanografite) nos compósitos de polímero, e para um compósito exemplar de polímero contendo nanografeno derivatizado; e

[0024] A Figura 15 é uma plotagem de tensão a tração versus alongamento para um exemplo de controle comparativo de um nanocompósito de poliuretano e um nanocompósito exemplar de poliuretano com nanografeno derivatizado.

Descrição Detalhada

[0025] Descrito aqui é um nanocompósito de polímero formado de um polímero e de uma nanopartícula derivatizada. Foi surpreendentemente constatado que a inclusão de uma nanopartícula, derivatizada para incluir um grupo funcional tal como um hidróxi, carbóxi, epóxi, ou outro grupo funcional, possui propriedades mecânicas melhoradas tais como alongamento percentual, resistência à tração, e outras propriedades, referente ao polímero não modificado com uma nanopartícula derivatizada, ou para um nanocompósito de polímero de outra forma idêntico preparado com as nanopartículas que não tenham sido deriva- tizadas. Além disso, foi também surpreendentemente constatado que a variabilidade nas propriedades mecânicas, incluindo aquelas mencionadas acima, é significantemente reduzida quando uma nanopartícula derivatizada é incluída no compósito, quando comparada com a inclusão de uma nanopartícula não derivatizada. Desse modo, as propriedades mecânicas dos compósitos de qualquer um de uma variedade de materiais poliméricos, tal como, por exemplo, espumas de poliuretano e poliuretanos, podem ser realçadas para proporcionar artigos sólidos mais mecanica e dimensionalmente capaz de suportar condições desafiantes de fundo de poço de temperatura elevada, pressão, e corrosividade.

[0026] O nanocompósito de polímero inclui um polímero e nanopartícula derivatizada. As nanopartículas são derivatizadas para incluir grupos funcionais químicos para aumentar a dispersibilidade, reativi- dade, propriedades de superfície, compatibilidade, e outras propriedades desejáveis. As combinações compreendendo nanopartículas derivatizadas e não derivatizadas também podem ser empregadas.

[0027] As nanopartículas, a partir das quais as nanopartículas derivatizadas são formadas, são de modo geral as partículas tendo um tamanho médio de partícula, em pelo menos uma dimensão, de menos do que um micrômetro (pm). Como empregado aqui "tamanho médio de partícula" se refere ao número do tamanho médio de partícula com base na maior dimensão linear da partícula (de vez em quando referida como "diâmetro"). O tamanho de partícula, incluindo os tamanhos médios, máximos, e mínimos de partículas pode ser determinado por meio de um método apropriado das partículas de dimensionamento, tais como, por exemplo, difusão de luz estática ou dinâmica (SLS ou DLS) empregando uma fonte de luz de laser. As nanopartículas podem incluir tanto as partículas tendo um tamanho médio de partícula de 250nm ou menos, quanto as partículas tendo um tamanho médio de partícula de mais do que 250nm de menos do que 1 pm (de vez em quando referido na técnica como partículas de "submicrotamanho"). Em uma modalidade, uma nanopartícula pode ter um tamanho médio de partícula de cerca de 0,01 a cerca de 500 nanômetros (nm), especificamente de 0,05 a 250nm, mais especificamente de cerca de 0,1 a cerca de 150nm, mais especificamente de cerca de 0,5 a cerca de 125nm, e ainda mais especificamente de cerca de 1 a cerca de 75nm. As nanopartículas podem ser monodispersas, em que todas as partículas são do mesmo tamanho, com pouca variação, ou polidispersa, em que as partículas têm uma variedade de tamanhos e são mediadas. De modo geral, as nanopartículas polidispersas são empregadas. As nanopartículas de diferentes tamanhos médios de partícula podem ser empregadas, e desse modo, a distribuição do tamanho de partícula das nanopartículas pode ser unimodal (apresentando uma distribuição única), bimodal apresentando duas distribuições, ou multimodal, apresentando mais do que uma distribuição do tamanho de partícula.

[0028] O tamanho mínimo de partícula para menos de 5 porcento das nanopartículas pode ser de menos do que 0,05nm, especificamente de menos do que ou igual a 0,02nm, e mais especificamente de menos do que ou igual a 0,01 nm. Semelhantemente, o tamanho máximo de partícula para 95% das nanopartículas é maior do que ou igual a 900nm, especificamente maior do que ou igual a 750nm, e mais especificamente maior do que ou igual a 500nm.

[0029] As nanopartículas têm uma elevada área de superfície de mais do que 300m2/g, e em uma modalidade específica, 300m2/g a 1800m2/g, especificamente de 500m2/g a 1500m2/g.

[0030] A nanopartícula descrita aqui compreende um fulereno, um nanotubo, nanografite, nanografeno, fibra de grafeno, nanodiamantes, polisilsesquioxanos, nanopartículas de sílica, nanoargila, partículas de metal, ou combinações compreendendo pelo menos um dos anterio- res.

[0031] Os Fulerenos, como descritos aqui, podem incluir qualquer uma das formas alotrópicas ocas conhecidas, tipo gaiola de carbono, possuindo uma estrutura poliédrica. Os fulerenos podem incluir, por exemplo, de cerca de 20 a cerca de 100 átomos de carbono. Por exemplo, Ceo é um fulereno tendo 60 átomos de carbono e elevada simetria (Dõh), e é um fulereno comercialmente disponível, relativamente comum. Os fulerenos exemplares podem incluir C30, C32, C34, C38, C40, C42, C44, C46, C48, C50, C52, Ceo, C70, C76, © similares.

[0032] Os nanotubos podem incluir os nanotubos de carbono, nanotubos inorgânicos, nanotubos metalizados, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos anteriores. Os nanotubos de carbono são estruturas tubulares de fulereno tendo extremidades abertas ou fechadas e que podem ser inorgânicos ou feitos totalmente ou parcialmente de carbono, e podem incluir também os componentes, tais como, metais ou metaloides. Os nanotubos, incluindo os nanotubos de carbono, podem ser nanotubos de parede única (SWNTs) ou nanotubos de múltiplas paredes (MWNTs).

[0033] O nanografite é um grupo de folhas tipo placa de grafite, em que uma estrutura sobreposta de uma ou mais camadas de grafite, que tem uma estrutura bidimensional tipo placa de anéis hexagonais fundidos com um sistema de ir-elétrons deslocados estendidos, são em camadas e fracamente ligados uns aos outros através de interação de empilhamento π - π. O nanografite tem tanto micro- quanto na- noescala. As dimensões, tais como, por exemplo, um tamanho médio de partícula de 1 a 20 pm, especificamente de 1 a 15 pm, e uma dimensão de espessura média (menor) nas dimensões de nanoescala, e uma espessura média de menos do que 1 pm, especificamente de menos do que ou igual a 700nm, e ainda mais especificamente de menos do que ou igual a 500nm.

[0034] Em uma modalidade, a nanopartícula é um grafeno incluindo fibras de nanografeno e de grafeno (isto é, partículas que têm uma dimensão de grafeno maior média superior a 1mm e uma razão de aspecto maior do que 10, em que as partículas formam uma cadeia de grafeno interligada). Grafeno e nanografeno, tal como aqui descrito, são eficazmente partículas bidimensionais de espessura nominal, tendo uma ou mais camadas de anéis hexagonais fundidos com um sistema alargado de elétron π deslocalizado, ligado em camadas e fracamente um ao outro através de interação empilhamento π-π. Grafeno em geral, e incluindo nanografeno, pode ser uma única folha ou uma pilha de várias folhas que têm ambas as dimensões de micro- e nanoescala, tais como em algumas modalidades de um tamanho médio de partícula de 1 a 20 pm, especificamente 1a15 pm, e uma dimensão de espessura média (menor) em nanoescala de dimensões inferiores ou iguais a 50nm, especificamente inferior ou igual a 25 nm, e, mais especificamente, inferior ou igual a 10nm. Um nanografeno exemplar pode ter um tamanho médio de partícula de 1 a 5 pm, e especificamente 2 a 4 pm. Além disso, as nanopartículas pequenas ou partículas de tamanho submícron, tal como definidos acima podem ser combinados com as nanopartículas que têm uma dimensão média de partícula maior do que ou igual a 1 pm. Em uma modalidade específica, a nanopartícula derivatizada é um nanografeno derivatizado. O grafeno, incluindo nanografeno, pode ser preparado por esfoliação de nanografite ou por um procedimento de síntese descomprimindo um nanotubo de modo a formar uma fita nanografeno, seguida por derivatização do nanografeno para preparar, por exemplo, óxido de nanografeno.

[0035] A esfoliação para formar grafeno ou nanografeno pode ser realizada por uma fonte de esfoliação de grafite, tal como grafite, grafite intercalado e nanografite. Métodos de esfoliação exemplar incluem, mas não estão limitados, os praticados na técnica, tais como a fluora- ção, a intercalação de ácido, intercalação de ácido seguido por um tratamento de choque térmico, e outros semelhantes, ou uma combinação que compreende pelo menos um destes materiais. Esfoliação do nanografite fornece um nanografeno que tem menos camadas do que nanografite não esfoliado. Aprecia-se que a esfoliação de nanografite pode fornecer o nanografeno como uma única folha, apenas uma molécula de espessura, ou como uma pilha de camadas de relativamente poucas folhas. Em uma modalidade, nanografeno esfoliado tem menos de 50 camadas de folhas únicas, especificamente menos de 20 camadas de folhas únicas, especificamente menos de 10 camadas de folhas únicas, e mais especificamente menos de 5 camadas de folha única.

[0036] Polisilsesquioxanos, também referidos como polyorganosil- sesquioxanos ou silsesquioxanos oligoméricos poliédricos (POSS) derivativos, são compostos de óxido de poliorganosilicone de fórmula geral RSiOi.5 (em que R é um grupo orgânico, tal como metila), com estruturas definidas de gaiola fechada ou aberta (estruturas cioso ou ni- do). Polisilsesquioxanos, incluindo estruturas de POSS, podem ser preparados por ácido e / ou base de condensação catalisada de mo- nômeros que contêm silício funcionalizados tais como tetra- alcoxissilanos incluindo tetrametoxissilano, tetraetoxissilano e alquiltri- alcoxissilanos como metiltrimetoxissilano e metiltrimetoxissilano.

[0037] As nanoargilas podem ser utilizadas no nanocompósito de polímero. Nanoargilas podem ser hidratadas ou minerais de silicato anidros com uma estrutura em camadas e podem incluir, por exemplo, argilas de alumino-silicatos tais como caulinos, incluindo haloisita, es- mectitas, incluindo montmorilonita, ilita, e similares. Nanoargilas exemplares incluem aqueles comercializados sob o nome comercial de Cloi- site ®, comercializado pela Southern Clay Additives Inc.Nanoargilas podem ser esfoliadas para separar as folhas individuais, ou podem ser não esfoliadas, e além disso, podem ser desidratadas ou incluídas como minerais hidratados. Outros materiais de carga mineral de tamanho nano, de estrutura semelhante, podem também ser incluídos, tais como, por exemplo, talco, micas, incluindo moscovita, flogopita, ou fengita, ou semelhantes.

[0038] As nanopartículas inorgânicas podem também ser incluídas no nanocompósito de polímero. Nanopartículas inorgânicas exemplares podem incluir um carboneto de metal ou metaloide, tais como carboneto de tungsténio, carboneto de silício, carboneto de boro, ou semelhantes; urn nitreto de metal ou metaloide, tais como nitreto de titânio, nitreto de boro, nitreto de silício, ou semelhante; e/ou uma nanopartícula de metal, tal como ferro, estanho, titânio, platina, paládio, cobalto, níquel, vanádio, as ligas dos mesmos, ou de uma combinação que compreende pelo menos um destes materiais.

[0039] As nanopartículas utilizadas neste documento são derivatizadas para incluir grupos funcionais, tais como, por exemplo, carbóxi (por exemplo, grupos de ácido carboxílico), epóxi, éter, cetona, amina, hidróxi, alcóxi, alquila, arila, aralquila, alcarila, lactona, grupos funcionais poliméricos ou oligoméricos, ou uma combinação que compreende pelo menos um dos grupos funcionais anteriores. As nanopartículas, incluindo nanografeno após a esfoliação, são derivatizadas para introduzir funcionalidade química à nanopartícula. Por exemplo, para nanografeno, a superfície e/ou arestas da folha nanografeno é derivatizada para aumentar a capacidade de dispersão e a interação com a matriz de polímero. Em uma modalidade, as nanopartículas derivatizadas podem ser hidrófilas, hidrófobas, oxofílico, lipofílico, ou pode possuir uma combinação destas propriedades para proporcionar um equilíbrio de propriedades líquidas desejáveis , pelo uso de diferentes grupos funcionais.

[0040] Em uma modalidade, a nanopartícula é derivatizada, por exemplo, aminação, para incluir os grupos de amina, em que a aminação pode ser realizada por nitração seguida de redução, ou por substituição nucleofílica de um grupo de saída por uma amina, amina substituída, ou amina protegida, seguida de desprotecção, se necessário. Em uma outra modalidade, o nanografeno pode ser derivatizado por métodos oxidativos para produzir um grupo epóxi, hidróxi ou um grupo de glicol, usando um peróxido, ou por clivagem de uma ligação dupla, por exemplo, por uma oxidação mediada de metal, tal como uma oxidação com permanganate para formar grupos funcionais de aldeído, cetona, ou ácido carboxílico.

[0041] Quando os grupos funcionais são de alquila, arila, aralquila, alcarila, grupos funcionaia poliméricos ou oligoméricos, ou uma combinação destes grupos, eles podem ser ligados diretamente à nanopartícula derivatizada por uma ligação carbono-carbono sem heteroáto- mos intervenientes, para proporcionar uma maior estabilidade térmica e/ou química para a nanopartícula derivatizada, assim como um processo mais eficiente de síntese requer menos etapas: através de uma ligação carbono oxigênio (em que as nanopartículas contêm um grupo funcional contendo oxigênio, tais como hidróxi ou ácido carboxílico), ou através de uma ligação carbono-nitrogênio (em que a nanopartícula contém um grupo funcional contendo nitrogênio, tais como amina ou amida). Em uma modalidade, as nanopartículas podem ser derivatiza-das por reação mediada do metal com uma arila Ce soou aralquil haleto C7-30 (F, Cl, Br, I) em um passo de ligação carbono-carbono formando, tal como por uma reação mediada por paládio, tal como uma reação de Stille, acoplamento de Suzuki, acoplamento de diazo, ou por uma reação de acoplamento de organocobre. Em uma outra modalidade, uma nanopartícula, tal como um fulereno, nanotubo, nanodiamante ou nanografeno, pode ser diretamente metalizado por reação com, por exemplo, um metal alcali tal como lítio, sódio ou potássio, seguido de reação com um composto alquila C1-30OU aralquila C7-30 com um grupo de saída tal como um grupo haleto (Cl, Br, I) ou de outro grupo de saída (por exemplo, tosilato, mesilato, etc) em uma etapa formando ligação carbono-carbono. O haleto de arila ou de aralquila, ou 0 composto de alquila ou de alcarila, pode ser substituído com um grupo funcional, tais como hidróxi, carbóxi, éter, ou similares. Exemplos de grupos incluem, por exemplo, grupos hidróxi, grupos ácido carboxílico, grupos alquila, tais como metila, etila, propila, butila, pentila, hexila, octila, do- decila, octadecila, e similares; grupos arila incluem fenila e hidroxifeni- la, grupos aralquila, tais como grupos benzila, ligados através da porção de arila, tal como em um grupo 4-metilfenila, 4-hidroximetilfenila, ou 4-(2-hidroxietil)fenila (também referido como um fenetilálcool), ou os análogos, ou grupos aralquila ligados à posição benzílica (alquila), tais como os encontrados em um grupo metila fenilmetila ou 4- hidroxifenila, na posição 2 em um grupo fenetila ou 4-hidroxifenetila, ou semelhantes. Em uma modalidade exemplar, a nanopartícula derivatizada é nanografeno substituído com um grupo benzila, 4- hidroxibenzila, fenetila, 4-hidroxifenetila, 4-hidroximetilfenila, ou 4-(2- hidroxietil)fenila, ou uma combinação que compreende pelo menos um dos grupos precedentes.

[0042] Em uma outra modalidade, a nanopartícula podem ser adicionalmente derivatizadas por enxerto de cadeias de polímeros para os grupos funcionais. Por exemplo, as cadeias de polímero, tais como cadeias de acrílico que possuem grupos funcionais de ácido carboxílico, grupos funcionais de hidróxi e/ou grupos funcionais de amina; po- liaminas tais como polietilenoamina ou polietilenoimina, e po- li(alquilenoglicóis), tais como poli(etilenoglicol) e poli(propilenoglicol), pode ser incluído, por reação com os grupos funcionais.

[0043] Os grupos funcionais da nanopartícula derivatizada podem reagir diretamente com os outros componentes do nanocompósito po- limérico, incluindo grupos funcionais reativos que possam estar presentes nos componentes poliméricos ou monoméricos, conduzindo a uma tethering/reação melhorada da nanopartícula derivatizada com a matriz polimérica. Onde a nanopartícula é uma nanopartícula à base de carbono, tais como nanografeno, um nanotubo de carbono, nanodi- amante, ou algo semelhante, o grau de derivatização para as nanopartículas pode variar de 1 grupo funcional a cada 5 centros de carbono para um grupo funcional a cada 100 centros de carbono, dependendo do grupo funcional.

[0044] As nanopartículas podem também ser misturadas com outras partículas de carga mais comuns, tais como negro de carbono, mica, argilas, tais como, por exemplo, argilas de montmorilonita, silica- tos, fibras de vidro, fibras de carbono, e outros semelhantes, e combinações dos mesmos.

[0045] O nanocompósito de polímero inclui adicionalmente um polímero. O polímero pode ser qualquer polímero útil para a formação de um nanocompósito de fundo de poço ou outras aplicações. Por exemplo, o polímero pode compreender fluoroelastômeros, perfluoroelastô- meros, borracha de butil nitrila hidrogenada, borracha de monômero de dieno-propileno-etileno (EPDM), de silicone, epóxi, polietereterce- tona, bismaleimida, polietileno, álcool polivinílico, resinas fenólicas, náilons, policarbonatos, poliésteres, poliuretanos, copolímeros elasto- méricos de propileno-tetrafluoroetileno- ou uma combinação que compreende pelo menos uma das resinas precedentes.

[0046] Os polímeros exemplares incluem resinas fenólicas, tais como aquelas preparadas a partir de fenol, resorcinol, o-, m- e p- xilenol, o-, m-, ou p-cresol, e similares, e aldeídos, tais como formalde- ído, acetaldeído, butiraldeído, propionaldeído, hexanal, octanal, dode- canal, benzaldeído salicilaldeído, onde as resinas fenólicas exemplares incluem resinas de fenol-formaldeído, resinas de epóxi, tais como as preparadas a partir de diepóxido bisfenol A, poliéter éter cetona (PEEK), bismaleimidas (IMC), náilons tais como náilon-6 e náilon 6,6, policarbonatos tais como o policarbonato de bisfenol-A, borracha de nitrilo-butila (NBR), borracha de nitrilo-butila hidrogenada (HNBR), bor-rachas de elevado conteúdo de flúor fluoroelastômeros tais como aqueles na família FKM e comercializado sob o nome comercial VITON® (disponível pela FKM-Industries) e perfluoroelastômeros tais como FFKM (também disponíveis a partir de FKM-Industries) e também comercializado sob o nome comercial KALREZ® perfluoroelastômeros (disponíveis a partir de DuPont), e adesivos VECTOR ® (disponíveis a partir de Dexco LP), organopolissiloxanos, tais como polidime- tilsiloxanos funcionalizados ou não funcionalizados (PDMS), copolímeros de tetrafluoroetileno-propileno elastoméricos, tais como os comercializados sob o nome comercial AFLAS® e comercializado pela Asahi Glass Co., borrachas de monômero etileno-propileno-dieno (EPDM), polietileno, álcool polivinílico (PVA), e similares. As combinações destes polímeros podem também ser usadas.

[0047] Em uma modalidade, o polímero pode ser uma resina de poliuretano. Poliuretanos, em geral, são os produtos de condensação de uma di- ou poli-isocianato e um composto de di- ou poli-hidróxi. Um extensor de cadeia, por exemplo, aqueles com base em di- ou polia- minas, pode alternativamente ou adicionalmente ser incluído em lugar de todo ou parte da carga de diol para formar a composição de polímero.

[0048] Di- e compostos poli-hidróxi podem incluir, por exemplo, dióis e polióis tendo de 2 a 30 átomos de carbono. Dióis úteis podem incluir glicóis incluindo glicóis oligoméricos com unidades de repetição alquilenóxi incluindo di-, tri- e glicóis superiores, ou poliglicóis. Dióis exemplares podem incluir o etilenoglicol, propilenoglicol, trimetilenogli- col, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, ciclo-hexano bis-hidroximetila, ne- opentilglicol, dietilenoglicol, hexanodiol, dipropilenoglicol, tripropileno- glicol, polipropilenoglicol, trietilenoglicol, polietilenoglicol, tetraetileno- glicol, glicóis oligoméricos e poliméricos, tais como polietilenoglicóis, polipropilenoglicóis, polibutilenoglicóis, poli(etileno-propileno)glicóis, e similares. Combinações que compreendem pelo menos um dos compostos de di-hidróxi precedentes podem ser utilizados.

[0049] Polióis exemplares adequados incluem trióis, como, por exemplo, glicerol, trimetilolpropano, pentaeritritol, tris(2- hidroxietil)isocianurato, e similares; tetróis tais como dipentaeritritol, e outros álcoois de açúcar tais como inositol, mioinositol, sorbitol, e similares. Combinações que compreendem pelo menos um dos compostos poli-hidróxi anteriores podem ser usados.

[0050] Os poliuretanos são tipicamente preparados através da condensação de um di-isocianato com um diol. Poliuretanos alifáticos com, pelo menos, duas porções de uretano por unidade de repetição são úteis, em que o di-isocianato e o diol usado para preparar o poliuretano compreendem grupos alifáticos divalentes que podem ser iguais ou diferentes. As unidades alifáticas divalentes podem ser C2 a C30, especialmente C3 a C25, mais especificamente, grupos alquileno C4 a C20, incluindo alquileno de cadeia linear, alquileno de cadeia ramificada, cicloalquileno, heteroalquileno, tal como oxialquileno (incluindo polieteralquileno), e similares. Grupos alifáticos di-radicais exemplares incluem, mas não se limitam a etileno; 1,2 - e 1,3-propileno; 1,2-, 1,3- e 1,4-butileno, 1,5-pentametileno; 1,3-(2,2-dimetil)-propileno; 1,6- hexametileno; 1,8-octametileno, 1,5-(2,2,4-trimetil)-pentileno, 1,9- nonametileno; 1,6-(2,2,4-trimetil)hexileno; 1,2-, 1,3- e 1,4-ciclo- hexileno; 1,4-ciclo-hexano dimetileno; 1,11-undecametileno; 1,12- dodecametileno, e similares.

[0051] Di-isocianatos monoméricos podem ser usados para preparar 0 poliuretano. O componente di-isocianato pode ser um di- isocianato alifático monomérico C4-20 ou aromático C4-20. Di-isocianatos alifáticos exemplares incluem di-isocianato de isoforona; diciclo- hexilmetano-4,4'-di-isocianato; di-isocianato de 1,4-tetrametileno, di- isocianato de 1,5-pentametileno, di-isocianato de 1,6-hexametileno; di- isocianato de 1,7-heptametileno; di-isocianato de 1,8-octametileno; di- isocianato de 1,9-nonametileno, di-isocianato de 1,10-decametileno; di-isocianato de 2,2,4-trimetil-1,5-pentametileno, di-isocianato de 2,2'- dimetil-1,5-pentametileno, di-isocianato de 3-metóxi-1,6-hexametileno; di-isocianato de 3-butóxi-1,6-hexametileno, ômega, di-isocianato de ômega-dipropiléter; di-isocianato de 1,4-ciclo-hexil; di-isocianato de 1,3-ciclo-hexil; di-isocianato de trimetil-hexametileno; e combinações que compreendem pelo menos um destes materiais.

[0052] Poli-isocianatos aromáticos exemplares incluem di- isocianato de tolueno, bis-fenilisocianato (di-isocianato de difenilmeta- no) de metileno, bis-ciclo-hexilisocianato (MDI hidrogenado) de metile- no, di-isocianato de naftaleno, e similares.

[0053] Os di-isocianatos poliméricos ou oligoméricos podem também, ou em alternativa, ser usados para preparar um copolímero de poliuretano, ou de uretano ou de ureia ligada. Cadeias oligoméricas ou poliméricas exemplares para os di-isocianatos poliméricos incluem poliuretanos, poliéteres, poliéster, policarbonato, poliestercarbonatos, e similares. Em uma modalidade, 0 poli-isocianato é um poli-isocianato polimérico, tal como uma cadeia de polímero com grupos isocianato terminais. Os poli-isocianatos adequados incluem aqueles à base de poliésteres, tais como os ésteres polialifático incluindo polilactonas, poliarilato de ésteres incluindo copolímeros de ftalato com fenóis tais como 0 bisfenol A, di-hidroxibenzenos, e similares; e ésteres po- li(alifático-aromático), tais como 0 tereftalato de etileno, tereftalato de butileno, e similares.

[0054] Uma classe útil de di-isocianatos com base em éster poliali- fático é baseada em polilactonas tais como polibutirolactonas, polica- prolactonas, e similares. Di-isocianatos de poliéster exemplares, com base nestes poliésteres, incluem ADIPRENE® LFP 2950A e PP 1096, disponíveis a partir de Chemtura, que são pré-polímeros policaprolac- tona (PPDI) terminados de di-isocianato p-fenileno.

[0055] Em alternativa, ou além de um composto di-hidróxi, o di- isocianato pode ser condensado com uma diamina, por vezes referido como um extensor de cadeia. Será apreciado que a condensação de um di-isocianato com um composto di-hidróxi produz uma ligação uretano na espinha dorsal do polímero, enquanto que a condensação de di-isocianato com a diamina produz uma ligação ureia na espinha dorsal do polímero. Extensores de cadeia exemplares incluem C4-30 dia- minas. As diaminas podem ser alifáticas ou aromáticas. Em uma modalidade específica, as diaminas úteis incluem diaminas aromáticas, tais como, por exemplo, metano de 4,4'-bis(aminofenil), metano de 3,3'-dicloro-4,4'-diaminodifenila (também conhecido como 4,4'- metileno-bis(o-cloroanilina), abreviado MOCA), diamina de dimetilsulfi- detolueno (DADMT), e similares.

[0056] As nanopartículas podem ser formuladas como uma solução ou dispersão e fundidas ou revestidas, ou podem ser mecanicamente dispersas em uma matriz de resina de polímero. Mistura e dispersão da nanopartícula e da resina de polímero pode ser realizada por métodos tais como, por exemplo, extrusão, mistura de elevado cisalhamento, mistura rotacional, moagem de três cilindros, e similares.

[0057] Nos casos em que polímeros termoendurecíveis são utilizados, a mistura do derivatizado de nanopartículas com um precursor para 0 polímero termoendurecível pode ser realizada por mistura de rotação ou por um processo de moldagem do tipo por injeção reativa, com dois ou mais correntes de alimentação contínua, no qual ao nanopartícula derivatizadapode ser incluída como um componente de uma das correntes de alimentação (por exemplo, em que o polímero é um poliuretano preparado, usando correntes de alimentação diferentes, a nanopartícula derivatizada é incluída no di-isocianato ou poliol, diamina, etc. correntes, ou em uma corrente separada, tal como uma suspensão em um solvente). A mistura em tais sistemas de alimentação contínua é realizada pelo fluxo no interior da zona de mistura, no ponto de introdução dos componentes. A nanopartícula derivatizada pode ser misturada com o(s) precursor(es) de polímero termoendure- cido, antes de um aumento de duas vezes na viscosidade da mistura de precursor de polímero de nanopartícula derivatizada, onde, inclusive, a nanopartícula derivatizada antes do aumento da viscosidade assegura uma dispersão uniforme da nanopartícula derivatizada.

[0058] As propriedades do nanocompósito de polímero podem ser ajustadas através da seleção da nanopartícula; por exemplo, nanografeno derivatizado em forma de placa pode ser disposto ou montado no compósito, tirando partido das propriedades de superfície intrínsecas do nanografeno após a esfoliação, além dos grupos funcionais introduzidos por derivatização.

[0059] Verificou-se que uma mistura homogênea (isto é, nano- compósitos) de nanopartículas derivatizadas com polímeros têm menor variabilidade tanto na resistência à tração quanto no alongamento para qualquer combinação de nanopartícula e polímero e, ao mesmo tempo, melhoram as propriedades mecânicas destes compósitos. "Variabilidade", tal como aqui discutido, significa a diferença entre máximo e mínimo dos valores medidos para as diferentes propriedades físicas, para uma dada amostra. Em uma modalidade em que um derivatizado de nanopartículas é homogeneamente misturado com o polímero, a variabilidade nas propriedades físicas, incluindo a resistência à tração e o alongamento percentual (% de alongamento), é inferior à variabili-dade mensuráveis destas propriedades obtida quando uma nanopartí- cuia não derivatizada é usada.

[0060] Em uma modalidade, a variabilidade em relação a propriedades físicas (expressa em percentagem), tais como para a resistência à tração e alongamento, é menor do que, ou igual a ± 2,0%, especialmente menor do que, ou igual a ± 1,5%, mais especificamente menor do que, ou igual a ± 1,0% e, ainda mais especificamente menor do que, ou igual a ± 0,5%. Em uma modalidade específica, a variabilidade absoluta na força de tensão é menor que, ou igual a ± 200 MPa, mais especificamente menor do que, ou igual a ± 150 MPa, mais especificamente, menor do que, ou igual a ± 100 MPa e, ainda mais especifi-camente, menor do que, ou igual a ± 75 MPa. Também em uma modalidade específica, a variabilidade absoluta em alongamento percentual (isto é, a percentagem de alongamento medido) é menor do que, ou igual a ± 25%, mais especificamente menor do que, ou igual a ± 20%, mais especificamente, menor do que, ou igual a ± 10% e ainda, mais especificamente, menor do que, ou igual a ± 5%. Em uma outra modalidade, a mistura homogênea de polímero e nanopartícula derivatizada é realizada por uma mistura de baixo cisalhamento, tal como, por exemplo, mistura rotativa. As nanopartículas derivatizadas assim eficazmente usadas como aditivos de formulações para as partes de ex-tremidades homogêneas feitas de formulações reativas, tais como as que se baseiam em poliuretano, borracha, e similares.

[0061] No nanocompósito de polímero, as nanopartículas podem estar presentes em uma quantidade de 0,01 a 30% em peso, especificamente 0,05-27% em peso, mais especificamente, 0,1 a 25% em peso, mais especificamente, 0,25 a 22% em peso, e ainda mais especificamente, 0,5 a 20% em peso, com base no peso total do nanocompósito de polímero.

[0062] Em uma modalidade específica, o nanocompósito de polímero inclui, como uma resina de polímero, um poliéster de uretano ou de ureia ligada, e 0,05 a 20% em peso de uma nanopartícula derivatizada, com base no peso total do nanocompósito de polímero. Em uma outra modalidade específica, o nanocompósito de polímero inclui uma resina polimérica, e 0,05 a 20% em peso de um nanografeno derivatizado, com base no peso total do nanocompósito de polímero, no nanografeno derivatizado, incluindo grupos funcionais que compreendem carbóxi, epóxi, éter, cetona, amina, hidróxi, alcóxi, alquila, arila, aralquila, alcarila, lactona, grupos poliméricos ou oligoméricos funcionalizados, ou uma combinação que compreende pelo menos um dos grupos funcionais anteriores.

[0063] O nanocompósito de polímero tem uma variação nas propriedades medidas menor do que seria obtida quando uma nanopartícula idênticos, mas não derivatizada é utilizada. Além disso, a variação em alongamento de percentagem medida, a resistência à tração, ou ambos, alongamento e resistência à tração para o nanocompósito de polímero, é menor do que, ou igual a 5%.

[0064] O polímero e a nanopartícula derivatizada pode ser formado dentro de um processo facilitado de dispersão. O solvente pode ser um solvente inorgânico tal como a água, incluindo água deionizada, ou água de tampão ou de pH ajustado, ácido mineral, ou uma combinação que compreende pelo menos um destes materiais, ou um solvente orgânico que compreende um alcano, álcool, cetona, óleos, éteres, amidas, sulfonas, sulfóxidos, ou uma combinação que compreende pelo menos um destes materiais.

[0065] Solventes inorgânicos exemplares incluem água, ácido sul- fúrico, ácido clorídrico, ou semelhantes; óleos exemplares incluem óleo mineral, óleo de silicone, ou semelhante; e solventes orgânicos exemplares incluem alcanos, tais como hexano, heptano, 2,2,4- trimetilpentano, n-octano, ciclo-hexano, e outros semelhantes, álcoois, tais como metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanol, t-butanol, octanol, ciclo-hexanol, etilenoglicol, éter etilenoglicol metílico, éter etilenoglicol etílico, éter etilenoglicol butílico, propilenoglicol, éter propile- noglicol metílico, éter propilenoglicol etílico, e outros semelhantes; ce- tonas, tais como acetona, metiletilcetona, metiletercetona ciclohexano- na, 2-heptanona, e similares; ésteres tais como acetato de etila, acetato de éter propilenoglicol metílico, lactato de etila, e outros semelhantes; éteres, tais como tetra-hidrofurano, dioxano, e similares; solventes polares apróticos tais como N,N-dimetilformamida, N-metilcaprolactam, N-metilpirrolidina, dimetilsulfóxido, gama-butirolactona, ou semelhantes; ou uma combinação compreendendo pelo menos um destes materiais.

[0066] O polímero, nanopartícula derivatizada, e qualquer solvente pode ser combinado por extrusão, mistura de cisalhamento, mistura de três cilindros, mistura rotacional, mistura de solução. Em uma modalidade, em que uma dispersão de poliuretano é preparada, a dispersão pode ser combinada e misturada em um misturador rotacional.

[0067] Assim, em uma modalidade, um artigo compreende o nanocompósito de polímero. O nanocompósito de polímero pode ser usado para formar a totalidade ou uma porção de um artigo. O artigo pode ser útil para a aplicação em fundo de poço, tal como, por exemplo, um elemento embalador, um um elemento de prevenção fundido para fora, uma mola de torção de uma válvula de segurança subsuper- fície, um saco protetor da bomba submersível de motor, um elemento de prevenção de sopro para fora, um protetor de sensor, uma haste de bombeio, um O-ring, um T-ring, uma junta, haste de bombeio vedante, uma vedação do veio da bomba, a vedação do tubo, vedação da vál-vula, uma vedação para um componente eléctrico, um isolador para um componente eléctrico, uma vedação para um motor de perfuração, ou uma vedação para uma broca.

Exemplos

[0068] Preparação de Nanografeno derivatizado. Nanografite (200mg, tendo um tamanho médio de partícula (diâmetro) de cerca de 1a 1,5 pm, comercializado como nanografite XGn, disponível pela XG Sciences) é suspenso em 200ml de amoníaco líquido em um banho de gelo seco/acetona. Metal de lítio (480mg) é adicionado à solução de amoníaco líquido, após o que a solução atinje uma cor azul, indicando a dissolução do lítio. Quando a adição de lítio está completa, a solução é agitada durante 30 minutos, e 4-bromofenetilálcool(p-Br-(C6H5)- CH2CH2OH)(13,4g) é então adicionado lentamente à mistura de reação. Deixa-se a solução resultante reagir durante quatro horas à temperatura ambiente, após o que a amónia é lentamente removida para isolar o produto sólido. O material sólido resultante é isolado para ob- ter-se nanografeno derivatizado p-fenetilálcool. Esta esfolia- ção/derivatização de nanografite é ilustrada na Figura 1. A Figura 2 é uma fotografia que mostra uma comparação das suspensões preparadas a fresco de nanografite (Figura 2A), em dimetilformamida (DMF), e nanografeno derivatizado (Figura 2B) em DMF (derivatizados com grupos p-fenetilálcool), onde é demonstrado que o nanografeno derivatizado permanece suspenso após o nanografite ter se estabelecido fora da solução.

[0069] Preparação de nanocompósitos de polímeros. Uma série de nanocompósitos de polímero foi preparada a partir de um pré-polímero com base em polycarprolactona p-fenilo-terminado (comercializado como ADIPRENE® 2950A, disponível pela Chemtura) e um extensor de cadeia (MOCA diamina; comercializado como VIBRACURE® A 133, e está disponível pela Chemtura), metil-etil-cetona como solvente, e composto com as nanopartículas incluindo Cloisite® nanoargila 30B (disponível pela Southern Argila Additives, Inc.), nanografite plaquetas tipo XGn (disponível pela XG Sciences), ou nanografeno funcionaliza- do, preparado como aqui descrito. Toda a mistura foi levada a cabo usando um misturador Thinky Rotational, disponível pela Thinky Inc.. Variáveis físicas que afectam as composições foram estudadas, incluindo a carga de nanopartículas (0; 1,0;2,5; ou 5,0% em peso com base no peso total das nanopartículas (NP abreviado), de pré-polímero, e extensor de cadeia), o tempo de mistura, de aplicação, ou ausência de vácuo durante o processamento. As composições poliméricas foram moldadas em folhas com uma espessura de 2mm, e testadas para os parâmetros físicos, incluindo o módulo de elasticidade (em megapas- cais, abreviado para MPa), resistência à tração (em MPa) e alongamento à tração (em %), cada um deles determinado de acordo com um método padrão (ASTM D638).

[0070] Exemplos Comparativos 1a 18 e Exemplo 1 foram preparados utilizando o prolongamento acima de pré-polímero e de cadeia nas seguintes quantidades, e utilizando os tempos de mistura e aplicação de vácuo, como se segue: Tabela 1

[0071] Os Exemplos Comparativos acima 1a18 e Exemplo 1 foram, em seguida, formados em folhas, e as amostras (em triplicado) foram testadas para propriedades de resistência à tração, alongamento, e módulo (módulo de 100% e 300%). Os dados estão resumidos na Tabela 2, abaixo. Tabela 2

[0072] A Tabela 2 mostra os dados para a resistência à tração, o alongamento em %, o módulo 100% e 300%, e o módulo médio (isto é, a média do módulo 100% e 300%) para cada um dos Exemplos Com-parativos (C Ex.) 1a18 e para o Exemplo 1 (Ex.) (nanografeno derivati-zado). As amostras para cada um dos exemplos e exemplos comparativos foram avaliadas em triplicado (Amostra #1 a #3). Como pode ser visto nos dados detalhados, resumidos no Quadro 2, a variabilidade entre cada uma das três amostras para cada um dos exemplos e exemplos comparativos, e a diferença entre as médias dos valores, pode ser significativo. Para determinar a significância das diferenças entre as amostras, os dados foram analisados por análise estatística regular, usando Minitab® Statistical Análise Software, disponível pela MINITAB, Inc.

[0073] Análise Estatística dos Controles de Variáveis de Processo (CEx. 1a3) e exemplos comparativos (CEx. 4 a18). As variáveis de processo, incluindo o tempo de mistura e de aplicação a vácuo foram estatisticamente avaliados para os Exemplos Comparativos para cada nanopartícula avaliada.

[0074] Variabilidade média para todos os Exemplos Comparativos 1a18 e Exemplo 1 foi obtida através do cálculo da variabilidade máxima para cada exemplo comparativo ou exemplo a partir da média das três amostras para cada um dos CEx. 1a18 e Exemplo 1, com base no desvio máximo em relação ao valor médio de cada, para cada exemplo comparativo ou exemplo, como um desvio do valor médio. Deste modo, a variabilidade média foi determinada a partir de cada uma das 19 placas moldadas (correspondente aos nanocompósitos de polímero dos CEx. 1a18 e Exemplo 1), três pontos de dados (amostras) por placa. A variabilidade média é mostrada na Tabela 3, abaixo: Tabela 3

[0075] A variabilidade média resultante representa a variabilidade inerente combinada para mistura, para o processo de moldagem, e para técnica de medição de propriedades. Como pode ser visto na Tabela 3, a variabilidade média é maior para a resistência à tração de 12,1%, seguida de alongamento percentual de 9,7%. A variação no módulo, tanto a 100 quanto a 300%, é mais baixa é a 2,5% e 2,7%, respectivamente.

[0076] Figura 3 mostra uma representação gráfica das amostras de controle (CEx. 1a 3) para alongamento em % (Figura 3A) e para a resistência à tração (Figura 3B). Como observado nos gráficos em anexo, o alongamento em % média e os valores de resistência à tração mostram uma tendência crescente de CEx. 1 (Controle 1) para CEx. 3 (Controle 3). No entanto, também, como observado nos gráficos, os dados de CEx. 1 são estatística e significativamente mais baixos do que cada um dos CEx. 2 e 3, que não são estatisticamente diferentes entre si (p = 0,122 para a resistência à tração e p = 0,288 para o alongamento).

[0077] A Figura 4 mostra gráficos de resistência à tração (Figura 4A), alongamento em % (Figura 4B) e módulo médio (média de valores de módulo de 100 e 300%; Figura 4C) de nanocompósitos de polímeros de nanoargila preenchida em tempos de mistura de 5 minutos (CEx. 4 a 7) e 30min (CEx. 8 a 11). Nas Figuras, pode-se ver que os valores médios de resistência à tração aumentam até 33% (Figura 4A), até 4,2% para alongamento (Figura 4B), e até 12,7% para a média do módulo (Figura 4C), mas que o aumento no alongamento não foi estatisticamente significativo (p = 0,287 na Figura 4B), enquanto que os aumentos de resistência à tração (p = 0,004 na Figura 4A) e da média do módulo (p = 0,000 na Figura 4C) foram estatisticamente significativos.

[0078] A Figura 5 mostra gráficos de resistência à tração (Figura 5A), alongamento em % (Figura 5B) e módulo de elasticidade média (média de 100 e 300%, os valores do módulo; Figura 5C) para nanocompósitos de polímero de nanoargila preenchida sem tratamento a vácuo (CEx.4 e 5) e com o processamento a vácuo (CEx. 6 e 7). Nas Figuras, pode ver-se que os valores médios da resistência à tração aumentam em 96% (Figura 5A), em 32% para o alongamento (Figura 5B), e em 16,3% para o módulo médio (Figura 5C). Além disso, os aumentos na resistência à tração, alongamento, e módulo médio foram estatisticamente significativos em todos os exemplos comparativos (p = 0,012 na Figura 5a; p = 0,012 na Figura 5B; p = 0,001 na Figura 5C).

[0079] Figura 6 mostra gráficos de resistência à tração (Figura 6A), alongamento em % (Figura 6B) e módulo médio (média dos valores do módulo 100 e 300%; Figura 6C) para nanocompósitos de polímero de nanografite preenchido (XGn) a tempos de mistura de 5 minutos (CEx. 13, 15, 17) e de 30 min (CEx. 14, 16, 18). Nas Figuras, pode ver-se que os valores médios da resistência à tração diminuem até 5,5% (Figura 6A), até 5,1% para o alongamento (Figura 6B), e aumentam marginalmente até 0,8% para o módulo médio (Figura 6C). Em contraste com os dados de nanoargila de enchimento nas Figuras 4A a 4C, a variabilidade de resistência à tração e alongamento medidas aumentou com o tempo de mistura mais longo, enquanto que a variabilidade no módulo diminuiu ligeiramente; no entanto, as diminuições não foram significativamente diferentes na resistência à tração (p = 0,554 na Figura 6A) e no alongamento (p = 0,370 na Figura 6B), enquanto que os aumentos de resistência à tração (p = 0,049 na Figura 6C) eram marginais, mas estatisticamente insignificante.

[0080] Figura 7 mostra gráficos de resistência à tração (Figura 7A),alongamento em % (Figura 7B) e o módulo médio (média de valores de módulo 100 e 300%,. Figura 7C) para nanocompósitos de polímeros de nanografite preenchido, sem processamento a vácuo (CEx. 13 e 14) e com o processamento a vácuo (CEx. 15 e 16). Nas Figuras, os valores médios diminuem para resistência à tração até 5,3% (Figura 7A), e até 1,7% para o alongamento (Figura 7B), mas um aumentam até 1,2% para o módulo médio (Figura 7C). As alterações na resistência à tração, no alongamento, e no módulo médio não foram estatisticamente significativas em todos os exemplos comparativos (p = 0,571 na Figura 7a; p = 0,741 na Figura 7B; p = 0,197 na Figura 7C); no entanto, pode-se ver que a variabilidade, em todos os casos, diminui com a utilização de vácuo, proporcionando, portanto, um resultado mais consistente.

[0081] Avaliação de nanopartículas de carga. As análises dos dados para nanopartículas de carga para cada tipo de composição baseada em nanopartícula (nanoargila (CEx. 4 a 11)), nanografite (CEx. 12 a 18), e comparação de nanografite de 1% em peso (CEx. 12) com nanografeno derivatizado 0,9% em peso (Ex. 1), são mostradas nas seguintes Figuras 8 a 10, e as comparações dos dados para as nanopartículas diferentes para cada propriedade medida (resistência à tração, alongamento, e módulo médio com base na média do valor de módulo100% e de 300%) são mostradas nas Figuras 11 a 13, com um adicional de gráfico cruzado das médias das amostras, comparando alongamento de percentagem ao módulo (Figura 14). Cada ponto de composição (eixo x) nas Figuras 8 a 10 inclui todos os pontos de dados para as amostras em triplicado, e o ponto médio dos dados calculado a partir destes. As barras de erro são incluídas para o ponto médio dos dados, representando intervalos de confiança de 95%, com base na variabilidade observada, determinada a partir da análise das amostras e variabilidade como discutido acima. Para todas as comparações nas Figuras 8 a 10, o módulo médio, a resistência à tração, e valores de alongamento para controle de Exemplo Comparativo 3 foram definidos como os valores da linha de base.

[0082] A Figura 8 mostra o efeito do carregamento sobre a resistência à tração (Figura 8A), o alongamento (Figura 8B) e módulo (Figura 8C) para nanoargila, contendo Exemplos Comparativos 4 a 11 e Exemplo Comparativo 3 controle. Como pode-se ver no gráfico dos pontos de dados médios, a Figura 8A mostra uma ligeira redução na resistência à tração de 5,1% em relação ao controle (CEx. 3) como a carga de nanoargila é aumentado para 2,5% em peso e 5% em peso. Da mesma forma, a Figura 8B mostra uma ligeira redução na resistência à tração de 2,6% em relação ao controle (CEx. 3) como a carga de nanoargila é aumentado para 2,5% em peso e 5% em peso. Estas diminuições nas Figuras 8A e 8B não são estatisticamente significativas. Na Figura 8C, no entanto, o módulo médio aumenta até um valor estatisticamente significativo de 8%, assim como a nanoargila é aumentada de 0 a 2,5% em peso, e até um valor estatisticamente significativo de 5,8%, assim como o nanoargila é aumentada de 0 para 5,0% em peso, em que também pode-se ver ainda que o aumento dos níveis de nanoargila de 2,5% em peso a 5,0% em peso resulta em uma redução aparente no módulo médio, o que não é estatisticamente significativo. Portanto, a presença de nanoargila melhora módulo, mas não outras propriedades, tais como a resistência à tração e o alongamento.

[0083] A Figura 9 mostra o efeito do carregamento sobre a resistência à tração (Figura 9A), o alongamento (Figura 9B) e o módulo (Figura 9C) para nanografite (XGn), contendo os Exemplos Comparativos 12 a 18, e os Exemplos Comparativos controle 1 a 3. Como pode-se ver no gráfico dos pontos de dados médios, a Figura 8A mostra uma redução geral estatisticamente significativa na resistência à tração de 36% (nanografite a 5,0% em peso) em relação ao controle (CEx. 3) como o carregamento do nanografite é aumentado de 0 a 1,0% em peso, 2,5% em peso e 5% em peso. Apesar de uma redução de até 12,6% em peso a 2,5% em peso de carga de nanografite, a redução torna-se estatisticamente significativa apenas entre nanografite a 2,5% em peso e 5,0% em peso. Da mesma forma, a Figura 8B mostra uma redução no alongamento de 15,6% em relação ao controle (CEx. 3), assim como a carga de nanografite é aumentada de 0% em peso a 5,0% em peso. Essencialmente nenhuma redução no alongamento é observada até uma carga de nanografite de 2,5% em peso, em que em uma tendência similar à observada para a resistência à tração, a redução do alongamento torna-se pronunciada, embora marginalmente não estatisticamente significativa entre o nanografite a 2,5% em peso e 5,0% em peso. Na Figura 8C, no entanto, o módulo médio aumenta até um valor estatisticamente significativo de 8%, assim como a nanoargila é aumentada de 0 a 2,5% em peso, e uma carga até um valorestatisticamente significativo de 11,7% para 1% em peso, e carga de 9,6% a 5,0% em peso, do nanografite. No entanto, o aumento dos níveis de nanografite de 1,0% em peso a 5,0% em peso não resulta mais em aumento no módulo médio; todos os valores nestas cargas não são estatisticamente diferentes. Portanto, a presença de nanografite melhora o módulo, mas não outras, tais como a resistência à tração e alongamento.

[0084] A Figura 10 mostra o efeito de carga sobre a resistência à tração (Figura 10A), o alongamento (Figura 10B) e módulo (Figura 10C) para nanografite (XGn) a 1% em peso, contendo o Exemplo Comparativo 12, e Exemplos Comparativos controle 1 a 3, contra nanografeno derivatizado de fenetilálcool a 0,9% em (Fnl_Gn), que contém Exemplo 1. Como pode-se ver no gráfico dos pontos de dados médios, a Figura 10A não mostra nenhum aumento na resistência à tração com a inclusão de um XGn a 1% em peso, em relação ao controle, mas um aumento da resistência à tração de 18%, com a inclusão de Fnl_Gn a 0,9% em peso, em relação ao que é marginal e estatisticamente significativo em relação ao controle (CEx. 3). O aumento é, no entanto, estatisticamente significativo entre a XGn e Fnl_Gn, e a variabilidade da nanopartícula derivatizada Fnl_Gn, no intervalo de confiança de 95%, é significativamente inferior à do controle e da XGn não derivatizada. Figura 10B mostra um ligeiro, mas estatisticamente insignificante aumento, no alongamento de 3%, em relação ao controle (CEx. 3) para o nanografeno derivatizado Fnl_Gn a 0,9% em peso; o aumento no alongamento não é estatisticamente significativo em relação à partícula de nanografite não derivatizado (XGn). Assim, não há essencialmente nenhuma alteração em alongamento para nenhuma nanopartícula, no entanto, a variabilidade da nanopartícula derivatizada Fnl_Gn no intervalo de confiança de 95%, é significativamente inferior à do controle e da XGn não derivatizada. Na Figura 10C, o módulo médio aumenta até um valor estatisticamente significativo de 11,7% para o XGn e 12,8% para o Fnl_Gn, em relação ao controle. No entanto, a variabilidade no módulo também aumenta tanto a XGn quanto o Fnl_Gn, em relação ao controle e, portanto, não há nenhuma diferença estatística entre o módulo para a XGn e o Fnl_Gn. Portanto, o uso de nanografeno derivatizado melhora a resistência à tração, em relação ao nanografite não derivatizado, e reduz significativamente a variabilidade na resistência à tração e no alongamento, apesar de o módulo médio ser estatisticamente igual para a XGn e para o Fnl_Gn.

[0085] A Figura 11 resume os valores de resistência à tração para o Controle 2 (CEx. 2), do controle 3 (CEx. 3), da nanoargila a 2,5% em peso (CEx. 8), da nanoargila a 5% em peso (CEx. 9), da XGn a 2,5% em peso (CEx. 17), da XGn a 5% em peso (CEx. 18), e do nanografeno derivatizado fenetilálcool (Fnl_Gn;. Ex 1). Na Figura, vê-se claramente (em relação ao controle 3) que a tendência à redução da resistência à tração é observada para nanoargila a 2,5% em peso, nanoargila a 5% em peso, nanografite a 2,5% em peso, e nanografite a 5% em peso, mas que um aumento significativo de 17,8% na resistência à tração é visto pelo nanografeno derivatizado fenetilálcool (Ex. 1), mesmo à baixa carga de 0,9% em peso. Além disso, a variação da resistência à tração é muito menor para o nanografeno derivatizado fenetilálcool do Ex. 1 do que para qualquer um dos controles ou dos exemplos comparativos.

[0086] A Figura 12 resume os valores de alongamento em % de Controle 2 (CEx. 2), de controle 3 (CEx. 3), de nanoargila a 2,5% em peso (CEx. 8), de nanoargila a 5% em peso (CEx. 9), de XGn a 2,5% em peso (CEx. 17), de XGn a 5% em peso (CEx. 18), e o nanografeno derivatizado fenetilálcool (Fnl_Gn;. Ex. 1). Na Figura, não houve diferença estatística existe entre Control 3 (CEx.3) e qualquer um dos outros Exemplos Comparativos ou Exemplo 1, excepto para o valor de 5% em peso para a tendência à redução da resistência à tração é observado para nanoargila a 2,5% em peso, nanoargila a 5% em peso, nanografite a 2,5 % em peso, e nanografite a 5% em peso, mas que um aumento significativo de 17,8% da resistência à tração é observado pelo nanografeno derivatizado fenetilálcool (Ex. 1), mesmo a uma carga menor de 0,9% em peso. Além disso, a variação da resistência à tração é muito menor para o nanografeno derivatizado fenetilálcool de Ex. 1 do que para qualquer um dos controles ou dos Exemplos Comparativos.

[0087] A Figura 13 resume os valores para módulo médio de Controle 2 (CEx. 2), de Controle 3 (CEx. 3), nanoargila a 2,5% em peso de (CEx. 8), de nanoargila a 5% em peso (CEx. 9), XGn a 2,5% em peso (CEx. 17), XGn a 5% em peso (CEx. 18), e o nanografeno derivatizado fenetilálcool (Fnl_Gn;. Ex 1). Na Figura, a tendência geral aumento do módulo é observada para a progressão de Controle 3, de nanoargila a 2,5% em peso e a 5% em peso (notar que nanoargila a 5,0% em peso tem um menor módulo médio do que a nanoargila a 2,5% em peso, mas que estas composições não são estatisticamente diferentes), XGn a 2,5 % em peso, XGn a 5,0% em peso e nanografeno derivatizado (notar que não existe diferença estatística entre o nanografeno derivatizado (Fnl_grafeno)) e a XGn 5% em peso. O nanografeno derivatizado tem um módulo médio de 12,8% mais elevado do que o de Controle 3 (CEx.3), mesmo a uma baixa carga de 0,9% em peso, no entanto, a variabilidade da nanografeno derivatizado é maior do que a do nano- grafite não derivatizado e comparável ao da nanoargila.

[0088] Figura 14 resume os dados das Figuras 11 e 12, esboça os dados para mostrar o efeito líquido da utilização de nanografeno derivatizado (Fnl_Gn) em relação à nanoargila não derivatizada ou ao nanografite (XGn). O gráfico enfatiza que o nanografeno derivatizado tem uma combinação de propriedades que são maiores do que o das nanopartículas não derivatizadas. O nanografeno derivatizado tem uma elongação média superior em relação a todos os exemplos comparativos, e, embora não estatisticamente superior ao Controle 3, ao XGn a 2,5% em peso, e à nanoargila 2,5% em peso, a variabilidade é muito menor, em particular, como observado nas barras de erro na Figura 14; para Fnl_XGn a 0,9% em peso, a variabilidade em alongamento em % é de ± 4,25%, enquanto que a variabilidade de Controle 3, XGn a 2.5 % em peso e amostras de nanoargila a 2,5% em peso são de ± 74,7%, ± 85,5%, e ± 28,3%, respectivamente. Isto se traduz a uma variabilidade relativa de ± 0,27% para o Fnl_XGn, que é significativamente mais baixa do que o exemplo comparativo seguinte mais próximo de nanoargila a 2,5% em peso a ± 3,05%. A resistência à tração é também tanto maior do que a observada nos exemplos comparativos e com uma variabilidade muito menor; em particular, como pode ser visto nas barras de erro na Figura 14, para Fnl_XGn a 0,9% em peso, a variabilidade da resistência à tração é de ± 70MPa, enquanto que a variabilidade de Controle 3, de XGn a 2,5 % em peso e de amostras de nanoargila a 2,5% em peso são de ± 435MPa, + 753MPa e ± 211 MPa, respectivamente. Isto se traduz a variabilidade relativa de ± 0,39% para o Fnl_XGn, o que é significativamente mais baixo do que o exemplo comparativo seguinte mais próximo de nanoargila a 2,5% em peso para ± 2,66%. A variabilidade significativamente reduzida nestas propriedades no nanografeno derivatizado demonstra que as nanopartículas derivatizadas, e em particular nanografeno derivatizado, podem exibir tanto propriedades melhoradas e variabilidade mais baixa (e, consequentemente, um maior controle do processo) quanto pode ser obtidas quando nanopartículas não derivatizadas são usadas, mesmo quando os outros parâmetros tais como o erro de teste, a variabilidade de mistura, a carga de partícula, e a utilização do processo a vácuo são contabilizados nos dados.

[0089] Além disso, Figura 15 mostra um gráfico de tensão (em psi) versusdeformação (%) para amostras de CEx. 3 (ensaios duplicados A e B) e para o Exemplo 1 (ensaios duplicados A e B). O gráfico mostra um aumento da tensão com o aumento da deformação, o que indica um encruamento melhor (maior) para a composição do Exemplo 1, sobre a do Exemplo Comparativo 3 de controle 3.

[0090] Em resumo, a adição de tão pouco como 0,9% em peso de nanografeno derivatizado com grupos de fenetilálcool proporciona cerca de 18% de resistência à tração mais elevada, cerca de 3% de alongamento mais elevado, e cerca de 13% de módulo mais elevado, quando comparado a um controle polimérico (poliuretano) de polímero não pre-enchido. Além disso, a inclusão de nanografeno derivatizado parece reduzir a variação estatística nas propriedades medidas tanto na resistência à tração quanto no alongamento em percentual, indicativo de boa dispersão e de interação positiva com uma matriz de polímero. Assim grafeno funcionalizado pode ser utilizado como um auxiliar de dispersão em polímeros, incluindo uretano ou poliésteres de ureia-ligada.

[0091] Embora uma ou mais modalidades tenham sido mostradas e descritas, modificações e substituições podem ser feitas ao mesmo sem afastar-se do espírito e do âmbito da invenção. Por conseguinte, deve-se entender a presente invenção tenha sido descrita por meio de ilustrações e não de limitação.

[0092] Esta descrição escrita utiliza exemplos para descrever a invenção, incluindo o melhor modo, e também para permitir qualquer pessoa versada na técnica fazer e utilizar a invenção. O âmbito paten- teável do invento é definido pelas reivindicações, e podem incluir outros exemplos que ocorrem os versados na técnica. Tais outros exemplos destinam-se a estar dentro do âmbito das reivindicações se tiverem elementos estruturais que não difiram da linguagem literal das reivindicações, ou se incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais da linguagem literal das reivindicações.

[0093] Todas as variedades aqui descritas são inclusivas dos pontos de extremidade, e as extremidades são combináveis independentemente umas das outras. O sufixo "(s)" como aqui utilizado destina-se a incluir tanto o singular quanto o plural do termo que modifica, assim, incluindo pelo menos um dos termos (por exemplo, o corante(s) inclui pelo menos um dos corantes). "Opcional" ou "opcionalmente" significa que o evento ou circunstância descritos subsequentemente podem ou não ocorrer, e que a descrição inclui casos em que o evento ocorre e casos em que não ocorre. Conforme aqui utilizado, "combinação" é inclusivo de misturas, misturas, ligas, produtos de reação, e outros semelhantes. Todas as referências são aqui incorporadas por referência.

[0094] O uso dos termos "um", e "o", e referentes similares no contexto da descrição da invenção (em especial no contexto das reivindicações seguintes) devem ser interpretados de forma a abranger tanto o singular como o plural, salvo indicação em contrário neste documento ou em clara contradição pelo contexto. Além disso, deve-se ainda notar que os termos "primeiro", "segundo", e semelhantes como aqui não denotam qualquer ordem, quantidade, ou importância, mas são bastante utilizados para distinguir um elemento do outro. O modificador "cerca de" utilizado em ligação com uma quantidade é inclusivo de todos os valores declarados, e tem o significado ditado pelo contexto (por exemplo, inclui-se o grau de erro associado à medição da quantidade particular).

Claims (18)

1. Nanocompósito de polímero, caracterizado pelo fato de que compreende: um polímero, que compreende um poliéster ligado a uretano ou ureia; e 0,05 a 20% em peso de uma nanopartícula derivatizada, com base no peso total do nanocompósito de polímero, sendo que a nanopartícula derivatizada inclui grupos funcionais de fenetil-álcool, sendo que a variabilidade na resistência à tração e alonga-mento percentual ao nanocompósito de polímero é inferior à variabili-dade destas propriedades obtidas onde uma nanopartícula não deriva-tizada é incluída no lugar da nanopartícula derivatizada.

2. Nanocompósito de polímero, de acordo com a reivindica-ção 1, caracterizado pelo fato de que a nanopartícula compreende um fulereno, um nanotubo, nanografite, nanografeno, fibra de grafeno, na- nodiamantes, polisilsesquioxanos, nanopartículas de sílica, nanoargila, partículas de metal, ou combinações compreendendo pelo menos um dos anteriores.

3. Nanocompósito de polímero, de acordo com a reivindica-ção 2, caracterizado pelo fato de que os nanotubos são nanotubos de paredes únicas ou múltiplas incluindo nanotubos de carbono, nanotubos inorgânicos, nanotubos metalizados, ou uma combinação compre-endendo pelo menos um dos anteriores.

4. Nanocompósito de polímero, de acordo com a reivindica-ção 1, caracterizado pelo fato de que a nanopartícula derivatizada é um nanografeno derivatizado, e os grupos funcionais são ligados diretamente à nanopartícula derivatizada de uma ligação carbono-carbono sem a intervenção dos heteroátomos; por meio de uma ligação carbono oxigênio; ou por meio de uma ligação carbono nitrogênio.

5. Nanocompósito de polímero, de acordo com a reivindica- ção 4, caracterizado pelo fato de que a preparação do nanografeno derivatizado inclui a esfoliação de nanografite por meio de fluoração, intercalação de ácido, intercalação de ácido seguida por tratamento de choque térmico, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos anteriores.

6. Nanocompósito de polímero, de acordo com a reivindica-ção 2, caracterizado pelo fato de que partículas de metal inclui ferro, estanho, titânio, platina, paládio, cobalto, níquel, vanádio, as ligas do mesmo, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos an-teriores.

7. Nanocompósito de polímero, de acordo com a reivindica-ção 1, caracterizado pelo fato de que a razão de aspecto das nanopartículas é de 0,1 a 200.

8. Nanocompósito de polímero, de acordo com a reivindica-ção 1, caracterizado pelo fato de que a razão de aspecto das nanopartículas é maior do que ou igual a 10.

9. Nanocompósito de polímero, de acordo com a reivindica-ção 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda partículas de carga incluindo negro de fumo, mica, argila, fibra de vidro, fibra de car-bono, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos ante-riores.

10. Artigo, caracterizado pelo fato de que compreende o nanocompósito de polímero, como definido na reivindicação 1.

11. Artigo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que é um elemento empacotador, um elemento preventivo de segurança contra estouros, uma mola de torção de uma válvula de segurança de subsuperfície, um saco de proteção do motor da bomba submersível, um protetor de sensor, uma vareta de sucção, um O- ring, um T-ring, uma junta de vedação, uma gaxeta de vedação da vareta de sucção, uma gaxeta de vedação do eixo da bomba, uma ga- xeta de vedação do tubo, uma gaxeta de vedação da válvula, um iso- lante para um componente elétrico, uma gaxeta de vedação para um motor de perfuração, ou uma gaxeta de vedação para uma broca de perfuração.

12. Dispersão, caracterizada pelo fato de que compreende: um polímero, que compreende um poliéster ligado a ureta- no ou ureia; e uma nanopartícula derivatizada, com base no peso total do nanocompósito de polímero, sendo que a nanopartícula derivatizada inclui grupos funcionais de fenetil-álcool, um solvente inorgânico compreendendo água, ácido mineral, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos anteriores, ou um solvente orgânico compreendendo um álcool, cetona, óleos, éteres, amidas, sulfonas, sulfóxidos, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos anteriores, sendo que a variabilidade na resistência à tração e alonga-mento percentual para um nanocompósito de polímero formado a partir da dispersão é inferior à variabilidade destas propriedades obtidas em que uma nanopartícula não derivatizada é incluída no lugar da nanopartícula derivatizada.

13. Dispersão, de acordo com a reivindicação 12, caracteri-zada pelo fato de que em que o solvente é água, ácido sulfúrico, óleo mineral, hexanos, metanol, etanol, isopropanol, etilenoglicol, propile- noglicol, acetona, metiletilcetona, metiletercetona, 2-heptanona, ciclo- exanona, tetraidrofurano, metil cellosolve, etilcellosolve, 1-metóxi-2- propanol, N,N-dimetilformamida, N-metilcaprolactam, N-metilpirrolidina, dimetilsulfóxido, gama-butirolactona, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos anteriores.

14. Dispersão, de acordo com a reivindicação 12, caracteri-zada pelo fato de que a nanopartícula derivatizada é combinada com o polímero e solvente por meio da extrusão, misturador de alto cisalha- mento, misturador de três rolos, ou misturador de líquidos.

15. Nanocompósito de polímero, caracterizado pelo fato de que é preparado a partir da dispersão, como definida na reivindicação 12.

16. Nanocompósito de polímero, caracterizado pelo fato de que compreende: um polímero compreendendo um poliéster ligado a ureia ou uretano, e 0,05 a 20% em peso de um nanografeno derivatizado, com base no peso total do nanocompósito de polímero, o nanografeno de-rivatizado incluindo grupos funcionais de fenetil-álcool, sendo que os grupos funcionais são diretamente ligados ao nanografeno derivatizado por uma ligação carbono-carbono sem inter-venção dos hereoátomos, por uma ligação carbono-oxigénio ou por uma ligação carbono-nitrogénio, sendo que a variabilidade na resistência à tração e alonga-mento percentual do nanocompósito de polímero é inferior à variabili-dade destas propriedades obtidas, onde um nanografeno não derivatizado é incluído no lugar da nanopartícula derivatizada.

17. Nanocompósito de polímero, de acordo com a reivindi-cação 16, caracterizado pelo fato de que a variabilidade relativa na medida de alongamento percentual, resistência à tração, ou tanto no alongamento quanto na resistência à tração para o nanocompósito de polímero é inferior ou igual a 2%.

18. Nanocompósito de polímero, caracterizado pelo fato de que compreende: um polímero compreendendo um poliéster ligado a ureia ou uretano, e de 0,05 a 20% em peso de um nanografeno derivatizado, com base no peso total do nanocompósito de polímero, o nanografeno derivatizado incluindo grupos funcionais de fenetil-álcool; sendo que a variabilidade relativa na medida de alongamento percentual, resistência à tração, ou tanto no alongamento quanto na resistência à tração é inferior ou igual a 2%.

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