BR112018005297B1 - Uso de materiais como um aditivo para polímeros e mistura do polímero e do material - Google Patents
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Abstract
uso de polímeros compreendendo dois segmentos como aditivos poliméricos. materiais apresentando estrutura (1), e que r e r1 podem ser iguais ou diferentes e cada um independentemente representa um grupo alquila ou arila, x pode ser hidrogênio ou um grupo alquila c1 a c20 que pode ser ramificado ou linear e em que o substituinte do anel aromático unido ao polímero b é posicionado em meta ou para em relação ao substituinte do anel aromático unido ao polímero a e em que o polímero a é um polímero apolar formado por catálise de metaloceno e o polímero b é um polímero formado por catálise radical de um monômero polar os quais são usados como aditivos de polímero particularmente para melhorar a compatibilidade de misturas poliméricas.
Description
[001] A presente invenção se refere à utilização de materiais que contêm dois segmentos poliméricos como aditivos para sistemas poliméricos. Os aditivos podem proporcionar um efeito interfacial ou superficial em um único polímero, uma mistura de polímeros e/ou uma mistura de um polímero e um material não polimérico. Por exemplo, a utilização do material pode proporcionar um efeito de superfície nas composições poliméricas. Alternativamente, os materiais podem ser utilizados como compatibilizantes em misturas de materiais poliméricos particularmente misturas de materiais poliméricos imiscíveis.
[002] Na indústria de polímeros, é frequentemente necessário que um artigo fabricado com polímeros possua uma variedade de propriedades. Por exemplo, pode ser necessária uma combinação de resistência à tração e resistência ao impacto, uma combinação de flexibilidade e vedabilidade, uma combinação de rigidez e a capacidade de laminação podem ser necessárias, assim como flexibilidade e capacidade de impressão. Por conseguinte, às vezes é necessário misturar dois ou mais polímeros para obter a combinação de propriedades desejada. Em uma ampla gama de aplicações, são utilizadas misturas de materiais para produzir artigos que se beneficiam da combinação das propriedades de ambos os materiais. Por exemplo, uma combinação de materiais polares e apolares pode ser desejada. Uma combinação de viscosidade (talvez na massa fundida) com adesividade, uma combinação de propriedades e resistência de barreira e uma ampla gama de outras combinações podem ser necessárias para fornecer materiais com a combinação ideal de propriedades.
[003] Uma grande parte do polímero fabricado se baseia no processamento em fusão de misturas de materiais poliméricos e, em muitos casos, não é possível ou muito difícil obter misturas homogêneas dos materiais. É necessária homogeneidade para permitir o processamento das formulações em artigos acabados e também para fornecer propriedades uniformes dentro dos artigos acabados. Este é particularmente o caso com misturas de materiais poliméricos que são processados na massa fundida, tais como por extrusão (incluindo a formação de película), moldagem por injeção, roto-moldagem, moldagem por sopro ou termoformação, onde é necessária uma mistura homogênea dos polímeros no estado fundido para processamento suave e produção de artigos com teor homogêneo. Por homogêneo, queremos dizer que o artigo tem um teor de polímero substancialmente uniforme ao longo do artigo e incluímos tanto a miscibilidade dos polímeros quanto a dispersão de polímeros um dentro de outro.
[004] A incompatibilidade de diferentes polímeros também pode apresentar um problema para a reciclagem de materiais poliméricos. A reciclagem é frequentemente realizada por mistura e reutilização de materiais plásticos, mas é necessário separar diferentes tipos de plástico para permitir a reciclagem. Melhorar a compatibilidade de polímeros, como polietileno de alta densidade e poliestirenos, significaria que mais resíduos e tipos de polímeros poderiam ser reciclados e que o valor e a utilidade dos polímeros reciclados seriam melhorados.
[005] Em outras modalidades, também pode ou alternativamente ser desejado ter um efeito de superfície particular sobre um artigo de polímero. Os filmes de plástico, por exemplo, podem ser laminados em outras superfícies e podem exigir uma superfície adesiva ou vedável. Além disso, ou alternativamente, eles podem precisar ser imprimíveis ou pintáveis, enquanto ao mesmo tempo que possuem uma resistência adequada e talvez propriedades de barreira particularmente para uso na indústria de embalagens.
[006] Aditivos foram propostos para melhorar a compatibilidade e/ou as propriedades superficiais dos sistemas poliméricos. Contudo, muitos dos aditivos são caros e, adicionalmente, não resultam no grau desejado de compatibilidade dos materiais poliméricos ou não proporcionam o efeito de superfície desejado, mantendo as outras propriedades desejáveis dos polímeros. Em particular, continua a existir uma necessidade de materiais que possam melhorar a compatibilidade de polímeros contendo grupos polares, tais como, copolímeros contendo éster e grupos apolares tais como polialcenos.
[007] A presente invenção proporciona, portanto, um aditivo polimérico contendo dois segmentos poliméricos, cada um dos quais pode ser adaptado de acordo com a utilização a que o aditivo se presta e proporciona a utilização de certos polímeros compreendendo dois segmentos para melhorar a compatibilidade de dois ou mais materiais poliméricos ou para aumentar a superfície ou propriedades interfaciais.
[008] Em outra modalidade, a invenção proporciona composições compreendendo pelo menos dois materiais poliméricos contendo determinados polímeros de dois componentes.
[009] Em outra modalidade, a invenção proporciona artigos acabados preparados a partir da composição da invenção.
[010] A invenção proporciona ainda a utilização de certos polímeros de dois segmentos como aditivos de polímero para proporcionar uma superfície desejada ou efeito interfacial em artigos, tais como películas produzidas a partir de um sistema polimérico.
[011] Os dois polímeros de segmento que são utilizados na presente invenção compreendem uma molécula contendo dois segmentos poliméricos diferentes e ligados tais como um segmento de polímero contendo um monômero polar ligado a um segmento de polímero com base em um monômero apolar por meio de um grupo de ligação bifuncional.
[012] Os copolímeros de bloco são descritos no documento EP 2684940 B1 compreendendo um copolímero de bloco contendo, pelo menos, dois blocos em que: i) O primeiro bloco consiste em uma cadeia de unidades estruturais de etileno, opcionalmente interrompidas por uma ou mais unidades estruturais derivadas de comonômeros de 1-alceno mais elevados do que o etileno e ii) O segundo bloco compreende uma cadeia de unidades estruturais derivadas de um ou mais monômeros polares α,β-insaturados selecionados de estireno, estireno substituído, ésteres insaturados tais como ésteres de vinila, ésteres de acrilato e metacrilato e compostos de dieno e em que os referidos primeiro e segundo blocos do copolímero são unidos terminalmente por meio da seguinte ligação estrutural: em que cada grupo R representa independentemente um grupo alquila ou arila e R1 representa hidrogênio ou um grupo alquila e em que o substituinte do anel aromático unido ao segundo bloco é posicionado em meta ou para em relação ao substituinte do anel aromático unido ao primeiro bloco.
[013] Os copolímeros em bloco são descritos como aditivos úteis para combustíveis líquidos e lubrificantes.
[014] De acordo com o documento EP 2684940 B1, estes copolímeros de bloco podem ser preparados por um processo que compreende: a) Em um primeira etapa, polimerizar etileno e opcionalmente um ou mais comonômeros de 1-alceno superiores ao etileno, na presença de um sistema de catalisador de metaloceno para formar um primeiro bloco de polímero, sendo uma cadeia constituída por unidades estruturais de etileno que possuem opcionalmente grupos alquila pendentes que são originários de comonômero (s) de 1-alquenila, sendo a reação realizada em solução a uma temperatura de pelo menos 50°C na presença de um composto da fórmula (I): num recipiente de reação pressurizado com gás hidrogênio, em que, no composto (I) é incorporado terminalmente no primeiro bloco de polímero resultando na formação de um intermediário terminalmente insaturado da fórmula (II): b) em um segunda etapa, recuperação do intermediário (II) da mistura reacional do primeira etapa e c) em um terceira etapa, reagindo o intermediário (II) na sua ligação dupla terminal em uma reação de polimerização aniônica subsequente para formar o segundo bloco de polímero, produzindo assim um polímero dibloco da estrutura acima definida.
[015] Descobrimos agora que os copolímeros em bloco possuindo a seguinte estrutura: em que R e R1 podem ser iguais ou diferentes e cada um independentemente representa uma alquila ou arila, X pode ser hidrogênio ou grupo alquila C1 a C20 que pode ser ramificado ou linear e em que o substituinte do anel aromático unido ao polímero B é posicionado em meta ou para em relação ao substituinte do anel aromático unido ao polímero A e em que o polímero A é um polímero apolar (ou copolímero) formado por catálise de metaloceno e o polímero B é um polímero formado por catálise radical de um monômero polar (opcionalmente com um polímero apolar para formar um segmento de copolímero) são úteis como aditivos para sistemas poliméricos.
[016] Em uma modalidade preferida: i) o polímero A consiste em uma cadeia de unidades estruturais de etileno, opcionalmente copolimerizadas com comonômeros de 1-alceno superiores ao etileno e ii) o polímero B é derivado de um ou mais monômeros α,β-insaturados selecionados de estireno, estireno substituído, ésteres insaturados tais como acrilato, metacrilato e ésteres de vinila, ésteres de fumarato, ésteres de itaconato, anidrido maleico e compostos de dieno e derivados dos mesmos, polímero B pode compreender um copolímero de tais monômeros insaturados com um alceno tal como C2 a C8, de preferência alcenos C2 a C6.
[017] Estes polímeros podem ser preparados por: a) em um primeira etapa, polimerização de alcenos tais como etileno e, opcionalmente, um ou mais comonômeros de 1-alceno superiores ao etileno, na presença de um sistema de catalisador de metaloceno para formar o polímero A, sendo uma cadeia constituída por unidades estruturais de etileno opcionalmente tendo grupos alquila independentes originários de comonômero (s) de 1-alquenila, sendo a reação realizada na presença de um composto da fórmula (I): (I) em um recipiente de reação em que, no curso da reação, o composto (I) é incorporado terminalmente no polímero A resultando na formação de um terminal intermediário insaturado da fórmula (II): b) em um segunda etapa opcional, o intermediário (II) da mistura de reação do primeiro passo é recuperado; e c) em um terceira etapa, reagindo o intermediário (II) na sua ligação dupla terminal com um monômero polar (opcionalmente copolimerizado com um monômero apolar (por exemplo, etileno)) em uma reação de polimerização radical subsequente para formar o polímero B. em que R, R1 e X são como previamente definidos.
[018] Opcionalmente, a etapa a) pode ser realizada sob pressão de hidrogênio para controlar as características do polímero A.
[019] No relatório descritivo, a palavra "terminal" quando utilizada em relação a uma cadeia (ou bloco) de polímero se refere simplesmente ao fim da cadeia de polímero (ou bloco), e não transmite qualquer requisito mecanicista adicional que a cadeia (ou bloco) termine em questão seja o fim em que a reação de polimerização terminou. As referências a "terminais" devem ser interpretadas de forma análoga.
[020] A produção de polímero B por polimerização radical é mais versátil do que a produção por polimerização aniônica de acordo com o documento EP 2684940. A polimerização radical é mais fácil de controlar e os materiais produzidos são mais facilmente purificados. A polimerização radical é mais versátil na gama de monômeros que podem ser polimerizados, e é mais fácil controlar o peso molecular dentro de uma gama selecionada em comparação com os métodos do EP 2684940. Consequentemente, a utilização da polimerização do radical para produzir o polímero B permite que a estrutura do aditivo utilizado nesta invenção seja mais facilmente adaptada ao uso para o qual foi concebido. A seleção da natureza química, a estrutura e as propriedades físicas do polímero A e do polímero B podem, portanto, ser adaptadas de acordo com a utilização específica prevista para o material. Por exemplo, um ou ambos os polímeros A e B podem ser homopolímeros ou copolímeros, eles podem ser cristalinos ou amorfos, podem ser lineares ou ramificados e podem ser de qualquer peso molecular desejado qualquer teor de comonômero.
[021] Descobrimos que estes materiais são excelentes compatibilizantes em misturas de materiais poliméricos particularmente misturas de materiais polares e apolares ou misturas de materiais poliméricos de polaridade variável. Por exemplo, eles podem ser utilizados como compatibilizantes em misturas de poliolefinas e materiais contendo grupos éster, tais como poliésteres ou copolímeros de ésteres insaturados de alceno, tais como, copolímeros de acetato de vinil olefina ou éster de acrilato. Adicionalmente, eles são úteis como compatibilizantes em formulações de adesivos com base em copolímeros polares tais como copolímeros de olefina/éster insaturado e copolímeros de blocos de hidrocarbonetos tais como copolímeros de estireno butadieno ou isopreno multibloco (que podem ser opcionalmente hidrogenados). Eles também podem ser usados na reciclagem de polímeros para permitir que as misturas de polímeros de outra forma incompatíveis sejam efetivamente recicladas.
[022] A natureza do polímero A e do polímero B nos materiais utilizados na presente invenção pode ser selecionada de acordo com a natureza dos dois ou mais materiais poliméricos que devem ser combinados em uma formulação particular. Por exemplo, o polímero A pode ter uma cadeia principal de unidades estruturais polide etileno que incorporam opcionalmente na cadeia principal, unidades derivadas de 1- alcenos superiores ao etileno, de modo que a cadeia de polímero resultante permanece uma sequência ininterrupta de átomos de carbono alifáticos saturados, o alquila residual grupos de resíduos de 1-alceno sendo transportados como substituintes de alquila saturados pendentes da cadeia de polímero.
[023] É importante que o polímero A seja unido terminalmente ao polímero B, de modo a deixar o polímero A exposto para interagir com o sistema polimérico com o qual ele é usado. Como tal, é importante que a ligação entre o polímero A e o polímero B seja posicionada no final da cadeia polimérica do polímero A.
[024] Para conseguir este posicionamento terminal da ligação entre o polímero A e o polímero B, é essencial que o processo pelo qual o copolímero seja feito seja específico para a funcionalização terminal do polímero A. Igualmente, é importante que a funcionalização terminal formada no polímero A seja suficientemente reativa para permitir a formação subsequente do polímero B em condições de polimerização radical que são industrialmente práticas, enquanto ao mesmo tempo não são tão altamente reativas que as reações laterais indesejadas ocorrem de forma significativa.
[025] Os materiais preferidos para utilização nesta invenção são aqueles em que o polímero A compreende uma cadeia de estruturas de etileno opcionalmente interrompidas por uma ou mais unidades estruturais derivadas de comonômeros de 1-alceno e o polímero B compreende uma cadeia de unidades estruturais derivadas de um ou mais α,β-mon0meros insaturados selecionados de estireno, estireno substituído, ésteres insaturados tais como ésteres de acrilato e metacrilato, ésteres de vinila, ésteres de fumarato, ésteres de itaconato, anidrido maleico e compostos de dieno e derivados dos mesmos, o polímero B pode ser um copolímero de tais monômeros com alcenos tais como alcenos C2 a C8.
[026] Os materiais utilizados nesta invenção podem ser preparados por um processo que compreende os seguintes passos: a) em um primeira etapa, polimerizar um alceno tipicamente etileno e, opcionalmente, um ou mais comonômeros de 1-alceno superiores ao etileno, na presença de um sistema de catalisador de metaloceno para formar o polímero A, sendo a reação realizada na presença de um composto da fórmula (I): em que, no curso da reação, o composto (I) é incorporado terminalmente ao polímero A resultando na formação de um intermediário terminalmente insaturado da fórmula (II): b) opcionalmente, em uma segunda etapa, recuperação do intermediário (II) da mistura reacional do primeira etapa; e c) em um terceira etapa, reação do intermediário (II) na sua ligação dupla terminal em uma reação de polimerização radical subsequente com um monômero polar para formar o polímero B, em que R, R1 e X são como previamente definidos.
[027] O aspecto do processo da etapa c) é realizado de preferência na presença de uma fonte de radical que inicia a polimerização de um ou mais monômeros α,β-insaturados. Exemplos de tais monômeros incluem estireno, estireno substituído, ésteres insaturados, tais como ,ésteres de acrilato e metacrilato, ésteres de vinila, ésteres de fumarato, ésteres de itaconato, anidridos insaturados, tais como, anidrido maleico e compostos de dieno e derivados dos mesmos. Como será conhecido na técnica, tal fonte de radical pode ser uma espécie iniciadora química ou pode ser uma entrada física externa para a reação, como fonte de luz ou outra fonte de radiação. De preferência, a fonte de radical é uma espécie iniciadora química tal como um iniciador de peróxido, um iniciador azo ou outras dessas espécies.
[028] Consequentemente, em uma modalidade preferida, o material utilizado nesta invenção compreende dois segmentos poliméricos A e B em que: i) o polímero A compreende uma cadeia de unidades estruturais de etileno, opcionalmente interrompidas por uma ou mais unidades estruturais derivadas de comonômeros de 1-alceno superiores ao etileno e ii) o polímero B compreende uma cadeia de unidades estruturais derivadas de um ou mais monômeros α,β-insaturados selecionados de estireno, estireno substituído, ésteres insaturados tais como acrilato, metacrilato e ésteres de vinila, ésteres de fumarato, ésteres de itaconato, anidrido maleico e compostos de dieno e derivados dos mesmos, o polímero B pode compreender um copolímero de tais monômeros insaturados com um alceno tal como C2 a C8 preferencialmente alcenos C2 a C6; e em que o polímero A e o polímero B são unidos terminalmente de modo que o copolímero tenha a estrutura: em que R, R1 e X são como anteriormente definidos e em que o substituinte do anel aromático unido ao polímero B é posicionado em meta ou para em relação ao anel aromático substituinte unido ao polímero A.
[029] De preferência, cada grupo R e R1 independentemente representa um grupo alquila com 1 a 4 átomos de carbono. Mais preferencialmente, R e R1 são os mesmos e mais preferencialmente são ambos metila.
[030] De preferência, o substituinte do anel aromático unido ao polímero B é posicionado em meta em relação ao substituinte do anel aromático unido ao polímero A.
[031] Em uma modalidade preferida, o polímero A no material utilizado nesta invenção consiste em uma cadeia de polietileno.
[032] Em uma modalidade preferida, o polímero A no material utilizado nesta invenção consiste em uma cadeia de polipropileno.
[033] Em uma modalidade preferida, o polímero A no material utilizado nesta invenção consiste em um copolímero de etileno-propileno.
[034] Em outra modalidade preferida, o polímero A no material utilizado nesta invenção consiste em um copolímero de etileno 1-hexeno.
[035] Em outra modalidade preferida, o polímero A do material utilizado nesta invenção consiste em um copolímero de etileno 1-octeno.
[036] Se desejado, o polímero A pode, após a formação, ser proporcionado com alguma polaridade pelo enxerto de monômeros insaturados, tais como anidrido maleico, no polímero A.
[037] Quando um ou mais monômeros de 1-alceno são utilizados em conjunto com etileno para formar o polímero A, de preferência, a proporção total de monômeros 1-alceno está entre 1 e 50% molar, de preferência entre 2 e 40% molar, sendo o restante do polímero A derivado do etileno.
[038] Em uma modalidade preferida, o polímero B do material utilizado nesta invenção consiste em uma cadeia de unidades estruturais derivadas de um ou mais monômeros α,β-insaturados selecionados de estireno, estirenos substituídos, ésteres de acrilato e metacrilato, compostos de dieno, ésteres de vinila, ésteres de fumarato, ésteres de itaconato e anidrido maleico e derivados dos mesmos. Em uma modalidade particularmente preferida, o polímero B do material utilizado nesta invenção consiste em uma cadeia homopolímera ou copolimérica derivada de um ou mais monômeros de acrilato ou metacrilato. Em particular, o monômero de (met) acrilato ou monômeros selecionados para o polímero B compreendem um ou mais compostos (met) acrilato que possuem um substituinte alquila C4-C22, que pode ser alquila de cadeia linear ou ramificada. Em um exemplo de um material preferido utilizado nesta invenção, o polímero B consiste em uma cadeia homo ou polimérica política derivada de um ou mais desses monômeros. Exemplos de tais monômeros são: (met) acrilato de 2-etil-hexila, (met) acrilato de isodecila, (met) acrilato de t- butila, (met) acrilato de dodecila, (met) acrilato de decila e aqueles com um comprimento de cadeia de C12-C15.
[039] Em outra modalidade preferida, o polímero B do material utilizado nesta invenção consiste em uma cadeia homo ou copolimérica derivada de um ou mais monômeros de éster vinílico. Exemplos incluem o acetato de vinila, 2-etil hexanoato de vinila, octanoato de vinila, benzoato de vinila, decanoato de vinila, neodecanoato de vinila, pivalato de vinila, propionoato de vinila, estearato de vinila e valerato de vinila.
[040] Em outra modalidade preferida, o polímero B do material utilizado nesta invenção consiste em uma cadeia de unidades estruturais derivadas de um ou mais compostos de dieno. Estes dienos podem ser dienos não hidrogenados, hidrogenados ou parcialmente hidrogenados. Mais preferencialmente, o segundo bloco do copolímero consiste em uma cadeia homo ou copolimérica derivada de isopreno, piperileno ou butadieno, ou uma sua mistura. Em outra modalidade preferida, o polímero B do material utilizado nesta invenção consiste em uma cadeia de unidades estruturais estireno derivadas de estireno ou derivados dos mesmos, tais como alfa metil estireno, para alquil estireno, tal como metila e butil estireno.
[041] Os catalisadores de metaloceno adequados para a produção do polímero A compreendem um metal de transição, particularmente um metal do grupo IV da tabela periódica tal como Ti, Zr ou Hf, com um ou mais ligandos, tais como, ciclopentadienila ("Cp"), ciclopentadienila substituída (incluindo indenila, fluorenila e derivados dos mesmos) e variantes em ponte dos acima. Ligandos adicionais podem ser coordenados ou ligados ao metal por heteroátomos tais como N, O, S ou P e podem incluir pontes para ligandos de tipo Cp como acima.
[042] Tais catalisadores são normalmente sintetizados e armazenados como uma espécie de dicloreto de metal/dialquila (por exemplo, dibenzila) ou espécies mono-alquil-mono-cloreto ("pré-catalisador"). Isto é ativado na solução por adição de um cocatalisador, geralmente metilaluminoxano (MAO), mas, alternativamente, pode ser utilizado um ânion não coordenador inferior, tal como uma combinação de uma espécie contendo boro tal como Ph3C+ B (C6F5)4- e uma espécie de trialquilaluminio tal como i-(C4H9)3AI.
[043] Exemplos de tais catalisadores incluem Cp2MCI2, Cp* 2MCI2, EBIMCI2, Flu (Ph2Me) CpMCI2 e Cp (Me) 4 (Me2Si) NtBuMCI2, em que M representa um metal de transição. Os catalisadores preferidos são catalisadores em que M representa zircônio. Um exemplo de catalisador é Cp2ZrCI2 em conjunto com um cocatalisador.
[044] O Exemplo 1 a seguir ilustra a preparação de materiais em que o Polímero A é polietileno que pode ser usado nesta invenção.
[045] Um reator Parr de aço inoxidável de 250 mL com bobina de resfriamento interno foi seco sob vácuo a 100°C durante 1 hora antes da adição de uma solução de comonômero constituída por tolueno (50 mL), 1,3- diisopropenilbenzeno (30 mL, 0,175 mol - composto (I)) e solução de MAO (3 mL, 1.800 equivalentes) através de uma cânula com o reator inicialmente aquecido a 50°C. O reator foi purgado durante 5 min. com hidrogênio (240 kPa) antes da adição de etileno (85 kPa). Uma vez que a absorção de etileno se estabilizou, uma solução de tolueno do catalisador de metaloceno Cp2ZrCI2 (2,5 x 10-6 mol) preparada na caixa de luvas foi injetada usando uma sobrepressão de argônio. Após a adição de catalisador, a temperatura e a absorção de gás foram monitoradas continuamente. A temperatura da reação foi mantida a 60°C. A reação foi interrompida após 15 min. por adição cuidadosa de metanol (2 x 10 mL). O produto de polímero foi precipitado por vazamento em uma solução de HCl a 5% em metanol (600 mL) com agitação durante 1 h. O produto foi recuperado por filtração e lavado com metanol, e uma vez seco lavado novamente com tetraidrofurano (200 mL). O produto polimérico, o polietileno terminado em 1,3-diisopropenilbenzeno (composto (II), sendo PE-t-DIB) foi seco por aquecimento a 70°C sob vácuo durante 24 h, fornecendo um rendimento de 2,655 g.
[046] O teor de 1,3-DIB do polímero resultante (composto (II)) foi de 2,54% molar e apresentou um peso molecular (Mw) de 3.269 g de mol-1, um Mn de 1.893 g mol-1 e Dispersão (PDi) de 1,73, medida por GPC de alta temperatura realizado em 1,2,4-triclorobenzeno a 160°C a uma vazão de 1 mL/min. em um Polymer Labs PL220 equipado com uma coluna de proteção de PLgel de 5 cm (5 μM) e duas colunas PLgel de 30 cm misturadas-D (5 μM). A calibração foi obtida usando os padrões Polymer Labs PS-M Easivial de poliestireno. O peso molecular é determinado comparando o tempo de retenção do polímero com o da curva de calibração naquele tempo de retenção.
[047] A caracterização do composto (II), para confirmar a estrutura de funcionalidade do terminal desejada é obtida, podendo ser realizada por espectroscopia de ressonância magnética nuclear.
[048] Por exemplo, os espectros de NMR podem ser registrados nos espectrômetros Bruker DPX400 e DPX500, em que os espectros de 1H e 13C NMR são referidos internamente usando as ressonâncias do solvente em relação ao tetrametilssilano. As atribuições de NMR de rotina (incluindo amostras de polímero) podem ser confirmadas por experimentos de correlação de 1H-1H (COZY), 13C-1H (HMQC) e 13C-1H (HMBC) quando necessário.
[049] Em particular, para confirmar a inserção terminal do composto (I), pode ser empregada a espectroscopia de 1H NMR. A determinação da quantidade de inserção terminal é conseguida por comparação dos picos espectroscópicos para um grupo metila em uma extremidade da cadeia de polietileno que possui três prótons (marcados como A na figura) e um único próton no carbono benzílico da molécula de 1,3-DIB restante após a etapa a) da reação (rotulada B na figura). Qualquer 1,3-DIB incorporado na cadeia não teria um próton sobre este carbono e, portanto, esta ressonância de prótons serve para distinguir a inserção terminal do 1,3-DIB.
[050] Os picos de 1H NMR associados a estes prótons têm deslocamentos químicos de 0,91 ppm e 2,71 ppm, respectivamente (os deslocamentos químicos são medidos em relação ao sinal de solvente residual em d2-TCE a 5,94 ppm). A comparação dos inteiros desses dois picos fornece a quantidade de inserção terminal em 1,3-DIB. Como pode ser visto, por exemplo, no espectro mostrado, uma relação de inteiros dos respectivos picos de 3:1 (A:B) indica que essencialmente cada cadeia de polietileno é funcionalizada terminalmente pelo resíduo da 1,3-DIB.
[051] Uma vantagem do processo utilizado é assegurar um alto grau de funcionalização terminal do primeiro bloco, conforme determinado pelo método espectroscópico acima. Outros exemplos da etapa a) do processo e os resultados obtidos são mostrados abaixo.
[052] Outros exemplos de compostos da fórmula (II) foram preparados utilizando misturas de etileno e 1-alceno em vez de etileno sozinho para produzir o polímero A. Exemplos utilizando uma mistura de 1-hexeno e etileno forneceu compostos da fórmula (II) com pesos moleculares (Mn) de cerca de 4.000 utilizando um catalisador de Cp2ZrCI2 e cerca de 8.000 quando foi utilizado um catalisador de Et (lnd) ZrCI2. Foi utilizado um catalisador de Cp2ZrCI2 para reagir uma mistura de etileno e 1-octeno para fornecer um composto da fórmula (II) com um peso molecular (Mn) de cerca de 5.000.
[053] Em cada caso, as reações resultaram em uma funcionalização terminal essencialmente completa das cadeias de polietileno ou polietileno/1-alceno pelo composto comonômero (I), formando assim o composto (II) até um grau altamente específico.
[054] Se desejado, o composto II pode ser isolado como demonstrado no exemplo trabalhado 1, ou por outros meios de recuperação conhecidos de um profissional químico de polímero.
[055] A terceira etapa c) do processo envolve a formação do polímero B por meio de uma polimerização radical. Os exemplos a seguir mostram como isso pode ser feito.
[056] Polietileno terminado com 1,3-diisopropenil-benzeno (PE-t-DIB, Mn = 3,300, 0,20 g, 6,1 x 10-5 mol), acrilato de n-butila (0,87 mL, 6,1 x 10-3 mol) e peróxido de benzoíla (75%, 0,20 g, 6,1 x 10-4 mol) foram carregados a uma ampola de vidro de 10 mL equipada com uma barra agitadora. O volume era constituído de até 8,2 mL com tolueno. A ampola foi vedada e o gelo-degelo foi desgaseificado três vezes antes de ser aquecido a 125°C com agitação durante 128 minutos. A mistura reacional foi então resfriada rapidamente por imersão da ampola em nitrogênio líquido e depois vertida em metanol (200 mL) com agitação. O precipitado assim formado foi deixado sedimentar e depois foi filtrado e seco sob vácuo. Isto gerou 0,34 g de copolímero com um Mn de 5.500.
[057] A síntese acima foi repetida substituindo o acrilato de n-butila por estireno (3,5 mL, 0,03 mol). Isto produziu 1,40 g de copolímero tendo um Mn de 15,000.
[058] O exemplo 2 ilustra a produção de materiais que podem ser utilizados nesta invenção em que o polímero A é um copolímero de etileno/1-hexeno.
[059] Polietileno/1-hexeno terminado com 1,3-diisopropenilbenzeno (P (E/H) -t-DIB, Mn = 3.900, 6.2 mol% 1 -hexeno, 0,20 g, 5,1 x 10-5 mol), acrilato de n-butila ( 0,74 mL, 5,1 x 10-3 mol) e peróxido de benzoíla (75%, 0,17 g, 5,1 x 10-4 mol) foram carregados em uma ampola de vidro de 10 mL equipada com uma barra agitadora. O volume foi constituído até 8,2 mL com tolueno. A ampola foi vedada e o gelo- degelo foi desgaseificado três vezes antes de ser aquecido a 125°C com agitação durante 128 minutos. A mistura reacional foi então resfriada rapidamente por imersão da ampola em nitrogênio líquido e depois vertida em metanol (200 mL) com agitação. O precipitado assim formado foi sedimento e depois foi filtrado e seco sob vácuo. Isto produziu 0,39 g de copolímero tendo um Mn de 7.000.
[060] A síntese acima foi repetida substituindo o acrilato de n-butila por estireno (2,9 mL, 0,026 mol). Isto gerou 0,69 g de copolímero com um Mn de 29 000.
[061] De acordo com esta invenção, os dois copolímeros componentes são utilizados como aditivos para outros sistemas poliméricos e são utilizados para conferir uma ou mais propriedades diferentes em relação ao sistema polimérico. Muitos sistemas poliméricos são misturas de dois ou mais polímeros e os sistemas de polímero são fabricados para produzir artigos acabados por várias técnicas, tais como moldagem por injeção, roto-moldagem, termoformação, extrusão, talvez seguido de alongamento, moldagem por sopro, formação de vácuo, fundição, laminação e outros processos semelhantes.
[062] Em quase todos os casos, é importante ter o grau desejado de compatibilidade entre os polímeros para obtenção da homogeneidade desejada nos artigos acabados, caso haja dispersão de um polímero dentro de outro ou miscibilidade do polímero. Uma utilização dos materiais de acordo com esta invenção é, portanto, melhorar a compatibilidade de diferentes polímeros em formulações de mistura de polímeros. Exemplos de tal utilização se encontram no revestimento por extrusão, a laminação incluindo a laminação de filme tal como na produção de laminados de película de poliéster, filme de polietileno, folha e uma camada adicional de polietileno. No presente documento pode ser difícil conseguir a adesão desejada entre as camadas e a descarga corona é frequentemente usada para aumentar a adesão superficial da (s) camada (s). De acordo com esta invenção, um material no qual o polímero A é um polialceno, de preferência o polietileno e o polímero B é baseado em um monômero polar, tal como bloco de polivinil acetato ou álcool polivinílico (formado por hidrólise de acetato de polivinila) está incluído na camada de poliéster ou polietileno do laminado para melhorar a adesão das camadas e talvez evite a necessidade de tratamento de descarga corona. Alternativamente, o material poderia ser utilizado como uma camada de ligação entre camadas de polímero dissimilares, tais como, uma camada de polietileno e uma camada de poliéster ou uma camada de polietileno e uma camada de poliestireno. Neste caso, materiais em que o polímero A é um polialceno preferencialmente polietileno e polímero B é de um monômero polar, tal como um éster, por exemplo, pode ser utilizado um acrilato tal como acrilato de butila ou poliestireno.
[063] Outro emprego de acordo com a presente invenção seria proporcionar rigidez ou rigidez melhorada a um sistema polimérico à base de poliolefina, por exemplo, em misturas de polímeros que são utilizadas como adesivos tais como os que contêm copolímeros de blocos estirênicos tais como copolímeros de bloqueio de isopreno de estireno e isômero. No presente documento, um material utilizado de acordo com a invenção pode ser aquele em que o polímero A é um copolímero de alceno de etileno/maior (C4 a C8) tal como um copolímero de etileno hexeno e o polímero B é polar tal como um poliestireno. Por outro lado, outro uso dos materiais de acordo com a invenção pode ser aumentar a resistência ao impacto de termoplásticos de engenharia duras tais como poliestirenos, copolímeros de acrilonitrila/butadieno/estireno, outros polímeros poliaromáticos e policarbonatos, em que são utilizados elastômeros tais como elastômeros de etileno propileno como modificadores de impacto. Um material tal como um em que o polímero A é um polialceno tal como um copolímero de etileno/buteno e o polímero B é poliestireno, ou um poliacrilato tal como metacrilato de polimetila ou acetato de polivinila é extremamente útil.
[064] Outro uso de acordo com esta invenção é permitir a reciclagem de polímeros de outra forma incompatíveis. A reciclagem envolve a fragmentação de artigos poliméricos e o processamento em fusão tipicamente para produzir grânulos de polímero reciclado úteis para processamento posterior em artigos acabados. A adição dos materiais utilizados nesta invenção para a reciclagem de diferentes polímeros, talvez incompatíveis, pode remover a necessidade de separação de polímeros incompatíveis e proporcionar uma mistura reciclável para produzir um material reutilizável mais uniforme.
[065] Outro uso de acordo com esta invenção é proporcionar uma atividade interfacial tal como aquela requerida na laminação por calor de polímeros e/ou proporcionar uma superfície imprimível ou pintável, também em películas agrícolas para aumentar a sua tensão superficial de modo a evitar o acúmulo de água e em vários filmes de aderência tais como filmes de aderência domésticos, filmes de aderência utilizados para a proteção de materiais como automóveis, durante o transporte, outros filmes agrícolas, como embalagens de silagem e de enfardamento.
[066] Exemplos da necessidade de laminação térmica melhorada são a provisão de uma superfície vedável a uma película de poliolefina tal como uma película de polietileno ou polipropileno. No presente documento, a adição de um material em que o polímero A é uma poliolefina e o polímero B é polar tal como um polímero de um monômero de acrilato, tal como o acrilato de butila, pode ser muito útil. De modo semelhante, se for desejado proporcionar uma superfície imprimível ou pintável a um material de poliolefina, tal como para filmes de embalagem, sacos, sacos de eliminação de resíduos, peças automotivas tais como amortecedores, etc., um material no qual o polímero A é um polialceno tal como polietileno e o polímero B é de um monômero polar tal como acetato de vinila, podem ser utilizados acrilatos tais como acrilato de metila e acrilato de butila ou ésteres de itaconato. Esses materiais também podem ser incluídos em filmes agrícolas para aumentar a tensão superficial da superfície de modo a evitar acúmulo de água e filmes de aderência, a fim de aumentar sua capacidade de se unir aos artigos.
[067] Um outro uso de acordo com esta invenção pode ser reduzir o atrito ou a tensão superficial de uma película de polímero, como é requerido nos materiais termoplásticos de engenharia que devem ser vedados a temperaturas relativamente baixas. Um material no qual o polímero A é de uma ou mais olefinas e o polímero B é de um monômero polar, tal como estireno ou um éster, é particularmente útil nesta aplicação.
[068] Do mesmo modo, os materiais podem ser utilizados como enrijecedores ou amaciantes para ceras sólidas de alto peso molecular tais como cera de polietileno e o polímero A e o polímero B no material utilizado podem ser selecionados de acordo com as propriedades a serem transmitidas à cera.
[069] A invenção pode ser aplicada a todas as famílias de polímeros, incluindo termoplásticos, termoendurecidos, materiais compósitos e materiais híbridos (vide, por exemplo, os descritos em Thermoplastic and Thermoplastic Composites de M. Biron, Elsevier, 2007).
[070] A invenção também pode ser aplicada a todos os métodos de processamento de polímeros (ref: handbook of plastics, elastomers & Composites, C.A. Harper, McGraw-Hill, 4th Ed., 2002) e um uso específico é a reciclagem e em materiais poliméricos reciclados (ref: Introduction to Plastics Recycling, V. Goodship, Smithers Rapra, 2nd Ed., 2007).
[071] O que se segue são exemplos da invenção em que os materiais podem ser utilizados como aditivos poliméricos.
[072] Aditivos para sistema polimérico único: • Aditivos para polietilenos, incluindo polietileno. Inclui ceras à base de PE que modificam a rigidez e a viscosidade. • Modificação da superfície ou propriedades interfaciais de polímeros (incluindo ceras), por exemplo, para proporcionar adesão superficial, antiaderência, fricção, tensão superficial, etc. • Modificadores de viscosidade para polímeros, fornecendo força, viscosidade, etc. para todos os métodos de processamento de polímeros, incluindo artigos moldados, filmes, fibras, etc. • Efeitos de realce das propriedades. Melhorando a dispersão e eficácia de aditivos para polímeros. Melhoradores da propriedade: (por exemplo, propriedades sensoriais e mecânicas, isto inclui a eficácia como plastificante ou em conjunto com outro plastificante, etc.). Melhoradores de processamento (por exemplo, modificadores de reologia, lubrificantes, agentes de liberação, etc.). Comportamento a longo prazo (por exemplo, antioxidantes, anti-UV, envelhecimento por calor, intemperismo, etc.). Fatores econômicos (por exemplo, cargas, agentes espumantes, teor reciclado, etc.). Efeitos especiais (fricção, condutividade, tribologia, interações eletromagnéticas por dispersão das partículas responsáveis por tais interações). Biodegradabilidade (melhora da dispersão desses sistemas).
[073] Aditivos para misturas de polímeros, a partir dos sistemas fundidos, especificamente isentos de solvente (porém não exclusivamente): • Reciclagem de fluxo misto, misturas de polímeros poliolefínicos, tais como PE-PS, PE-acrílico. Modificação do impacto de plásticos rígidos. Dispersão de partículas de elastômero em termoplásticos de engenharia, por exemplo, PS, Nylon, ABS, etc. • Processamento de polímeros mistos. Todas as aplicações de moldagem (incluindo, sem limitação, injeção, roto, compressão, transferência de compressão, lama, sopro, termoformagem). Todas as aplicações de extrusão (incluindo, mas não limitado a cano e tubo, coextrusão, formação de filme, revestimento, laminação, filme fundido, camadas apertadas, calendragem, soldagem, etc.). Todas as aplicações de fusão.
[074] Aditivos para formulações de polímeros mistos: • Adesivos de fusão a quente (HMAs). Com base em PO. Com base em EVA. • Adesivos sensíveis à pressão (PSA). À base de SBC. À base de acrílico. • Adesivos à base de água (WBA). À base de acrílico. • Aditivos para frações de óleo pesado, incluindo modificação do betume. • Aditivos para controlar a formação de espuma de polímero. • Aditivos para controle de viscosidade e dispersão em sistemas preventivos, por exemplo, formulações anticorrosão.
[075] Aditivos para compósitos poliméricos (incluindo materiais reforçados, nano-compósitos e bio-compósitos): • Aditivos para materiais de construção, como painéis para modificar viscosidade, dispersão e controle de revestimentos de cera. • Artigos reforçados, por exemplo, vidro (ou náilon, carbono, aramida, etc.) - polímeros reforçados com fibras, etc. • Compostos à base de carbono, tais como compósitos carregados com negro de fumo, grafeno ou nanotubo de carbono (CNT). • Compostos de material "inteligentes", tais como compósitos de polímeros contendo materiais que interagem com radiação eletromagnética. • Biocompósitos, como compósitos madeira-plástico. • Dispersão de outros aditivos e corantes em polímeros.
[076] Aditivos para polímeros - soluções: • Modificadores de viscosidade para óleos vegetais.
[077] Aditivos para sistemas poliméricos de base água: • Formulações à base de água, tais como adesivos (espumantes ou não), revestimentos e tintas.
[078] Aditivos de polímero para modificação de cristal: • Modificação de cristal à base de polímero de etileno e copolímero incluindo ceras (naturais ou sintéticas). • Modificação de cristal à base de polímero de etileno e copolímero. • Modificação do cristal polimérico polar, tal como em poliamidas.
[079] A presente invenção é ilustrada por referência aos seguintes Exemplos adicionais que mostram a fabricação do composto utilizado como um compatibilizador em misturas de polietileno de alta densidade e poliestireno que são conhecidos por serem incompatíveis e, atualmente, precisam ser separados na reciclagem.
[080] Um reator de pressão de aço inoxidável de 250 mL com bobina de resfriamento interno foi seco sob vácuo a 100°C durante 1 hora antes da adição de uma solução comonômera (volume total 90 mL) consistindo em 1,3- diisopropenilbenzeno (33 mL, 0,193 mol - composto I), solução de metil aluminoxano (MAO) (3 mL, 1.800 equivalentes) e tolueno com o reator inicialmente aquecido a 50°C. O reator foi purgado durante 10 minutos com hidrogênio (552 kPa) antes da adição de etileno (138 kPa). Uma vez que a absorção de etileno se estabilizou, injetou-se uma solução de tolueno do catalisador de metaloceno Cp2ZrCI2 (2,5x10-6 mol). A temperatura da reação foi mantida a 60°C. A reação foi parada após 30 min. por adição de metanol (2 x 10 mL). O produto de polímero foi precipitado por vazamento em uma solução de HCl a 5% em metanol (600 mL) com agitação durante 1 hora. O produto foi recuperado por filtração e lavado com metanol, e uma vez seco lavado novamente com tetraidrofurano (200 mL). O produto de polímero, o polietileno terminado em 1,3-diisopropenilbenzeno (referido como PE-t-DIB) foi seco por aquecimento a 70°C sob vácuo durante 24 h, dando um rendimento de 15,6 g. Isto corresponde a uma produtividade de 12.500 kg de polímero/mol [Zr] .h.
[081] O teor de 1,3-DIB do polímero foi de 1,70% molar e tinha um Mn de 7.434 g mol-1, um Mn de 3.630 g mol-1 e Dispersão (PDi) de 2,05, medido por alto GPC de temperatura que foi realizado em 1,2,4-triclorobenzeno a 160°C a uma vazão de 1 mL/min. em um Polymer Labs PL220 equipado com uma coluna de proteção PLgel de 5 cm (5 μM) e duas colunas misturadas-D (5 μM) de LPLgel 30 cm. A calibração foi alcançada usando os padrões Polymer Labs PS-M Easivial de poliestireno. O peso molecular é determinado comparando o tempo de retenção do polímero com o da curva de calibração naquele tempo de retenção.
[082] A caracterização do PE-t-DIB, para confirmar a estrutura de funcionalidade do terminal desejada, pode ser realizada por espectroscopia de ressonância magnética nuclear.
[083] Por exemplo, os espectros de NMR podem ser registrados nos espectrômetros Bruker DPX400 e DPX500, em que os espectros de NMR 1H e 13C NMR são referenciados internamente usando as ressonâncias do solvente em relação ao tetrametilssilano. As atribuições de NMR de rotina (incluindo amostras de polímero) podem ser confirmadas por 1H-1H (COZY), 13C-1H (HMQC) e 13C-1H (HMBC) experiências de correlação quando necessário.
[084] Em particular, a espectroscopia de 1H NMR pode ser empregada para confirmar a inserção terminal do composto I. A Figura 1 é um espectro típico 1H para PE-t-DIB como produzido pelo processo acima, em que o polímero A é polietileno e 1,3-diisopropenilbenzeno ("1,3-DIB"). A determinação da quantidade de inserção terminal é obtida por comparação dos picos espectroscópicos para um grupo metila em uma extremidade da cadeia de polietileno que possui três prótons (marcados com A Figura 1) e um único próton no carbono benzílico da molécula de 1,3 -DIB restante após a etapa a) da reação (rotulada como B Figura 1). Qualquer 1,3-DIB incorporado na cadeia não teria um próton sobre este carbono e, portanto, esta ressonância protônica serve para distinguir a inserção terminal do 1,3-DIB.
[085] Os picos de 1H NMR associados a estes prótons têm deslocamentos químicos de 0,92 ppm e 2,70 ppm, respectivamente (as mudanças químicas são medidas em relação ao sinal de solvente residual em d2-TCE a 5,95 ppm). A comparação das integrais desses dois picos dá a quantidade de inserção do terminal em 1,3-DIB. Como pode ser visto, por exemplo, no espectro mostrado, uma relação de integrais dos respectivos picos de 3:1 (A:B) indica que essencialmente cada cadeia de polietileno é funcionalizada terminalmente pelo resíduo da 1,3-DIB.
[086] O polietileno terminado em 1,3-diisopropenilbenzeno como preparado acima e tolueno (191 mL) foram carregados em um balão de fundo redondo de 1 L de 3 gargalos equipado com um termômetro, um condensador e um borbulhador e purgado com argônio durante 30 min. Um segundo balão de fundo redondo de 250 mL foi carregado com peróxido de t-butila (4,68 g, 0,032 mol) e tolueno (60 mL) e purgou-se com argônio durante 30 minutos. A solução de estireno foi aquecida a 103°C e a solução de peróxido foi adicionada através de uma cânula para iniciar a reação. Após 6 horas, o polímero foi isolado da mistura reacional resfriada por precipitação com acetona, filtração e secagem em um forno de vácuo a 50°. O rendimento foi de 75,0 gramas Mn = 67.000.
[087] O PE-b-PS descrito acima foi usado como um compatibilizador em uma mistura de polímero de HDPE e poliestireno (PS). O HDPE (HTA 002) foi obtido da ExxonMobil e o PS (código do produto: 430102) foi adquirido da Sigma Aldrich. Uma tabela de dados para polímeros utilizados no processo de mistura é mostrada na Tabela 1. Tabela 1. Materiais utilizados nas misturas de polímeros.
[088] Um extrusor de fuso duplo Thermo Scientific Haake Minilab II foi usado para criar as misturas. Foram criadas 5 g de misturas na proporção percentual em peso de HDPE/PS: 10/90. As amostras foram preparadas com 0% em peso, 1% em peso e 5% em peso de compatibilizador PE-b-PS adicionado (cerca de 50 mg e 250 mg, respectivamente). A temperatura do extrusor foi mantida consistente a 160°C e a velocidade do fuso foi ajustada a 80 rpm. HDPE, PS e PE-b-PS foram adicionados simultaneamente, ciclados durante 5 minutos, extrusados para fora da máquina, depois reciclados novamente durante 5 minutos e extrusados mais uma vez. As misturas foram moldadas por injeção em barras de teste de tração a 160°C, de acordo com a especificação padrão ASTM D638-10. Pelo menos 5 amostras foram testadas para cada proporção de mistura. O teste de tração foi concluído em um aparelho de teste universal Shimadzu Autograph AGS-X a uma velocidade de 1 mm/min.
[089] As curvas de tensão-deformação correspondentes o PS e as misturas 10/90 com 0% em peso, 1% em peso e 5% em peso do compatibilizador são mostradas na Figura 2. A comparação das duas imagens superiores mostra o efeito de adicionar 10% em peso de HDPE a um fluxo de PS. Fica claro a partir das curvas de tensão-deformação mostradas que a adição de HDPE aumenta a heterogeneidade e que a mistura é inconsistente no teste de tração. As duas imagens inferiores na Figura 2 demonstram o efeito de adição do compatibilizador à mistura 10/90 de HDPE/PS. A comparação das imagens superior direita e inferior esquerda mostra o efeito da adição de 1% em peso do compatibilizador de acordo com esta invenção. As curvas tensão-deformação tornaram-se mais "semelhantes ao estireno" e há muito menos variabilidade entre as repetições em comparação com a mistura não -compatível. O aumento da concentração de compatibilizador para 5% em peso (imagem inferior direita) reduziu ainda mais a variabilidade entre os espécimes de teste de tração e fez com que a mistura se comportasse de maneira muito semelhante à PS virgem. Consequentemente, isto mostra que a adesão interfacial entre os polímeros melhorou, devido à presença do compatibilizador.
[090] O material preparado no Exemplo 3 foi testado como um compatibilizador para 10 a 90 misturas do mesmo USPE e PS como usado no Exemplo 3. As imagens de microscopia eletrônica de varredura (SEM) dos materiais são mostradas nas Figuras 3 e 4. A análise SEM foi realizada em amostras moldadas por injeção. As amostras SEM foram preparadas por barras de teste de tração criofratantes idênticas às utilizadas para realizar os testes de tração. As barras de teste de tração foram resfriadas em nitrogênio líquido durante 5 minutos e depois quebradas com um martelo. Os fragmentos da barra de teste de tração foram aderidos a um talão SEM de alumínio com DAG de prata (Acheson Silver DAG 1415 comprado pela Agar Scientific) e revestido em uma fina película de ouro (alguns A) com um revestidor de pulverização. A SEM foi realizada em um microscópio Zeiss Sigma.
[091] As imagens nas Figuras 3 e 4 mostram a inconsistência de fase da mistura dos dois polímeros incompatíveis, viz. PS e PE (obtidos por fratura congelada do material composto) e efeito benéfico de adicionar o aditivo compatibilizante de acordo com esta invenção.
[092] A Figura 3 é composta de quatro imagens de SEM tiradas de amostras moldadas por injeção de crio fratura, demonstrando o efeito de um compatibilizador de PE-b-PS em uma mistura de polímero de polietileno de alta densidade (HDPE) e poliestireno (PS).
[093] A SEM superior esquerda mostra o controle de OS virgem. A imagem revela uma área que é inteiramente PS.
[094] A imagem superior direita mostra uma mistura 10/90 de HDPE/PS. Os cordões de HDPE foram retirados da matriz PS durante o processo de fraturamento.
[095] A imagem inferior esquerda mostra uma mistura 10/90/1 de HDPE/PS/PE-b-PS. A imagem mostra a melhoria na compatibilidade quando 1% do copolímero PE-b-PS é adicionado de acordo com esta invenção. A imagem inferior direita mostra uma mistura 10/90/5 de HDPE/PS/PE-b-PS. A imagem mostra a melhoria na compatibilidade quando 5% do copolímero PE-b-PS é adicionado de acordo com esta invenção.
[096] A Figura 4 é a imagem de uma mistura de polietileno e polietileno de alta densidade de 90/10.
[097] As imagens mostram a inconsistência de fase da mistura dos dois polímeros incompatíveis, viz. PS e PE (obtidos por fratura congelada do material composto). Também mostra o efeito benéfico da adição do aditivo compatibilizante PE-b-PS, viz. o copolímero em bloco desta invenção.
[098] A imagem superior esquerda não tem aditivo e a imagem revela uma área que é totalmente PS.
[099] A imagem superior direita também não tem aditivo e é a mesma amostra como mostrado na parte superior esquerda e mostra uma área que é rica em PE. Também mostra que, nesta área, a distribuição de PE é muito inconsistente.
[0100] A imagem inferior tem o aditivo adicionado. A imagem mostra a maior consistência e distribuição homogênea quando 1% do novo copolímero em bloco PE-b-PS é adicionado.
[0101] Os testes do Exemplo 4 foram realizados utilizando uma mistura 70/30 do mesmo poliestireno e polietileno de alta densidade (Figura 5). A metade direita da imagem da Figura 5 mostra a inconsistência de fase da mistura dos dois polímeros incompatíveis, a saber, PS e PE (obtidos por fratura congelada do material composto). A metade esquerda da imagem da Figura 5 mostra a maior consistência quando 5% do material PE-b-PS é adicionado de acordo com esta invenção, mostrando que o PE está mais distribuído uniformemente.
[0102] As imagens mostram a inconsistência de fase da mistura dos dois polímeros incompatíveis, viz. PS e PE (obtidos por fratura congelada do material composto). A proporção dos dois polímeros é menor do que na Figura 4, o que dificulta a obtenção de uma estrutura de fase consistente. Também mostra o efeito benéfico da adição do aditivo de compatibilidade PE-b-PS.
[0103] A imagem à direita é de uma amostra sem aditivo. A imagem revela áreas que são inteiramente PS, na parte superior e inferior da imagem, interrompidas por uma faixa de PE. A distribuição de fases (mistura) é fraca.
[0104] Na imagem à esquerda, o aditivo PE-b-PS da invenção é adicionado. A imagem mostra a maior consistência quando são adicionados 5% do novo copolímero em bloco PE-b-PS. O PE está agora distribuído de forma mais uniforme. A fase contínua é PS. O PE é muito mais distribuído uniformemente dentro da matriz e o processamento e a fraturamento por congelamento puxaram parte dos fios de PE mais flexíveis para longe da superfície recentemente quebrada, mas ainda estão firmemente ligados dentro da matriz.
[0105] A legenda da imagem mostra as condições que foram usadas para obter a imagem à direita com uma ampliação de 1.000x na SEM. A imagem à esquerda foi obtida nas mesmas condições, mas em uma ampliação de 400x e o tamanho ajustado nesta estrutura para colocá-la na mesma escala que a imagem à direita.
Claims (9)
1. Uso, CARACTERIZADO pelo fato de que é como um aditivo para polímeros de materiais com a seguinte estrutura: em que R e R1 podem ser iguais ou diferentes e cada um representa, independentemente, um grupo alquila ou arila, X pode ser hidrogênio ou um grupo alquila C1 a C20 que pode ser ramificado ou linear e em que o substituinte do anel aromático unido ao polímero B está na posição meta ou para em relação ao substituinte do anel aromático unido ao polímero A e em que o polímero A é um polímero apolar formado por catálise de metaloceno e o polímero B é um polímero formado por catálise radical de um monômero polar.
2. Uso, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que: i) o polímero A compreende uma cadeia de unidades estruturais de etileno, opcionalmente copolimerizadas com comonômeros de 1-alceno superiores ao etileno, e ii) o polímero B é derivado de um ou mais monômeros α,β-insaturados selecionados de estireno, estireno substituído, ésteres insaturados tais como acrilato, metacrilato e compostos de dieno e ésteres de vinila, ésteres de fumarato, ésteres de itaconato, anidrido maleico e derivados dos mesmos, o polímero B pode compreender um copolímero de um tal monômero insaturado com um alceno tal como alcenos C2 a C8, de preferência C2 a C6.
3. Uso, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que é como compatibilizantes em misturas de materiais poliméricos ou como aditivos de ativos de interface/superfície.
4. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que: i) o polímero A compreende uma cadeia de unidades estruturais de etileno, opcionalmente interrompidas por uma ou mais unidades estruturais derivadas de comonômeros de 1-alceno superiores ao etileno, e ii) o polímero B compreende uma cadeia de unidades estruturais derivadas de um ou mais monômeros α,β-insaturados selecionados de estireno, estireno substituído, ésteres insaturados tais como acrilato, metacrilato e ésteres de vinila, ésteres de fumarato, ésteres de itaconato, anidrido maleico e compostos de dieno e derivados dos mesmos, o polímero B pode compreender um copolímero de um tal monômero insaturado com um alceno tal como alcenos C2 a C8, de preferência C2 a C6, e em que o polímero A e o polímero B são unidos terminalmente de tal modo que o copolímero tenha a estrutura: em que R e R1 podem ser iguais ou diferentes e cada um independentemente representa um grupo alquila ou arila, X pode ser hidrogênio ou grupo alquila C1 a C20 que pode ser ramificado ou linear e em que o substituinte do anel aromático unido ao polímero B está em posição meta ou para em relação ao substituinte do anel aromático unido ao polímero A.
5. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que R e R1 são ambos um grupo alquila com 1 a 4 átomos de carbono.
6. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o substituinte de anel aromático unido ao polímero B está em posição meta em relação ao substituinte do anel aromático unido ao polímero A.
7. Mistura CARACTERIZADA pelo fato de que compreende um polímero e um material tendo a seguinte estrutura: em que R e R1 são iguais ou diferentes e cada um independentemente representa um grupo alquila ou arila, X pode ser hidrogênio ou grupo alquila C1 a C20 que pode ser ramificado ou linear e em que o substituinte do anel aromático unido ao polímero B está em posição meta ou para em relação ao substituinte do anel aromático unido ao polímero A e em que o polímero A é um polímero apolar formado por catálise de metaloceno e o polímero B é um polímero formado por catálise radical de um monômero polar.
8. Mistura, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADA pelo fato de que: i) o polímero A compreende uma cadeia de unidades estruturais de etileno, opcionalmente copolimerizadas com comonômeros de 1-alceno superiores ao etileno, e ii) o polímero B é derivado de um ou mais monômeros α,β-insaturados selecionados de estireno, estireno substituído, ésteres insaturados tais como acrilato, metacrilato e compostos de dieno e ésteres de vinila, ésteres de fumarato, ésteres de itaconato, anidrido maleico e derivados dos mesmos, e o polímero B pode compreender um copolímero de um tal monômero insaturado com um alceno tal como alcenos C2 a C8, de preferência C2 a C6.
9. Mistura, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, CARACTERIZADA pelo fato de que o polímero compreende uma mistura de materiais poliméricos.
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