BR112021014981A2 - Método para produzir uma poliamida espumada intrinsecamente, poliamida intrinsecamente espumada e artigo moldado - Google Patents

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Abstract

método para produzir uma poliamida espumada intrinsecamente, poliamida intrinsecamente espumada e artigo moldado. a invenção presentemente reivindicada refere-se a um método para produzir uma poliamida intrinsecamente espumada e um artigo moldado que compreende a poliamida intrinsecamente espumada.

Description

“MÉTODO PARA PRODUZIR UMA POLIAMIDA ESPUMADA INTRINSECAMENTE, POLIAMIDA INTRINSECAMENTE ESPUMADA E ARTIGO MOLDADO” DESCRIÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A invenção presentemente reivindicada refere-se a um método para produzir uma poliamida intrinsecamente espumada e um artigo moldado que compreende a poliamida intrinsecamente espumada.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] A redução da densidade em polímeros é vantajosa para várias aplicações, tais como, mas não se limitando a, aplicações de transporte e isolamento.
[003] A formação de espuma é uma dessas técnicas, em que a densidade da espuma de polímero resultante pode ser controlada. Normalmente, a formação de espuma envolve o uso de agentes de expansão, como agentes de expansão físicos e químicos. Os agentes de expansão físicos são compostos voláteis inertes, tais como, mas não se limitando a, hidrofluorocarbonos, hidroclorofluorocarbonos e hidrofluoroolefinas. Esses são adicionados ao polímero para formar uma espuma no fundido e expandir em consequência da alta temperatura, resultando, assim, em uma espuma de polímero com uma densidade desejada.
[004] Os agentes de expansão químicos são compostos que sofrem reação química na fusão e, no processo, liberam um propelente que se expande e faz com que a fusão do polímero espume com a densidade desejada.
Apesar dos agentes de expansão serem usados extensivamente para a produção de espumas, eles são menos eficazes quando são desejados altos níveis de fração de vazios.
[005] Os polímeros, como as poliamidas, são amplamente usados para várias aplicações, incluindo transporte e isolamento. Como um dos plásticos de engenharia mais importantes, a poliamida é conhecida por seu desempenho em altas temperaturas, rigidez, resistência química, desempenho à fadiga e outras propriedades mecânicas.
[006] A formação de espuma por fusão de poliamidas, no entanto, é muito desafiadora e pode ser feita em uma janela de processamento muito estreita, principalmente devido à sua baixa resistência de fusão inerente. Isso se torna ainda mais desafiador quando um material de espuma com alta taxa de expansão e alta fração de vazio é desejável. A alta resistência à fusão é crucial para processar espumas altamente expandidas.
[007] As espumas de poliamida foram descritas na publicação dos EUA nº 2014/0323631 A1, pat. US nos 7.671.127 B2 e 6.211.266 B1. Esses documentos descrevem o uso de copolímeros, em particular copolímero de estireno anidrido maleico, como extensor de cadeia adequado em combinação com poliamidas e copolímeros dos mesmos.
[008] Embora as espumas de poliamida existentes descrevam o uso de anidrido estireno maleico, há várias limitações para elas. Uma dessas limitações é a redução apropriada na densidade da espuma sem afetar as propriedades mecânicas. Além disso, as composições existentes não fornecem uma resistência à fusão processável nas composições, o que resulta em uma fração de vazio muito baixa nas espumas resultantes, tornando-as inadequadas para aplicação em peças automotivas, material de isolamento, componentes de reforço estrutural, componentes de móveis, faixas de proteção térmica para janelas, tubos, canos, revestimentos de cabos, peças eletrônicas e elétricas.
[009] Foi, portanto, um objetivo da invenção presentemente reivindicada fornecer um método para produzir uma poliamida intrinsecamente espumada com redução de densidade aceitável e que é processável devido à resistência de fusão aceitável, tem alta fração de vazio sem colapso significativo da bolha e que a torna apropriada e vantajosa para aplicação em peças automotivas, material de isolamento, componentes de reforço estrutural, componentes de móveis, faixas de proteção térmica para janelas, tubos, canos, revestimentos de cabos, peças eletrônicas e elétricas.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[010] Surpreendentemente, verificou-se que o objetivo acima é alcançado fornecendo um método para a produção de uma poliamida intrinsecamente espumada que compreende as etapas de (A) composição por fusão de uma mistura de composição que compreende uma poliamida com um número de viscosidade entre 90 ml/g a 350 ml/g determinado de acordo com a ISO 307, um copolímero tendo um peso molecular médio ponderal entre 5.000 g/mol a 15.000 g/mol e um agente de reforço, e (B) extrusão ou moldagem da dita mistura de composição para obter a poliamida espumada intrinsecamente.
[011] Por conseguinte, em um aspecto, a invenção presentemente reivindicada é direcionada a um método para produzir uma poliamida espumada intrinsecamente, em que o dito método compreende as etapas de: (A) composição por fusão de uma mistura de composição que compreende: (a) uma poliamida com um número de viscosidade entre 90 ml/g a 350 ml/g determinado de acordo com a ISO 307, (b) um copolímero com um peso molecular médio ponderal entre
5.000 g/mol a 15.000 g/mol, em que o dito copolímero é obtido pela reação de uma mistura que compreende (b1) ácido maleico e/ou anidrido maleico e (b2) um monômero de vinila, e (c) um agente de reforço, e (B) extrusão ou moldagem da mistura de composição da etapa (A) para obter a poliamida intrinsecamente espumada tendo uma fração de vazio entre 1% a 60% determinada a partir de microscopia eletrônica de varredura e uma densidade de espuma de menos de 1.500 kg/m 3 determinada de acordo com a ISO 1183/A.
[012] Em outro aspecto, a invenção presentemente reivindicada é direcionada a uma poliamida intrinsecamente espumada obtida acima.
[013] Em ainda outro aspecto, a invenção presentemente reivindicada é direcionada a um artigo moldado que compreende a poliamida intrinsecamente espumada acima.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[014] A Figura 1 ilustra uma imagem de microscópio eletrônico de varredura da poliamida intrinsecamente espumada.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[015] Antes das presentes composições e formulações da invenção serem descritas, deve ser entendido que esta invenção não está limitada a composições e formulações particulares descritas, uma vez que tais composições e formulações podem, é claro, variar. Também deve ser entendido que a terminologia usada no presente documento não se destina a ser limitante, uma vez que o escopo da invenção presentemente reivindicada será limitado apenas pelas reivindicações anexas.
[016] Os termos “que compreende”, “compreende” e “compreendido por”, como aqui utilizados, são sinônimos de “incluindo”, “inclui” ou “contendo”, “contém” e são inclusivos ou abertos e não excluem adicional, membros não recitados, membros ou etapas do método. Será apreciado que os termos “que compreende”, “compreende” e “compreendido por”, tal como aqui utilizados, compreendem os termos “que consiste em”, “consiste” e “consiste em”.
[017] Além disso, os termos “primeiro”, “segundo”, “terceiro” ou “(a)”, “(b)”, “(c)”, “(d)” etc. e semelhantes na descrição e nas reivindicações, são usados para distinguir entre elementos semelhantes e não necessariamente para descrever uma ordem sequencial ou cronológica. Deve ser entendido que os termos assim usados são intercambiáveis em circunstâncias apropriadas e que as modalidades da invenção descritas no presente documento são capazes de operar em outras sequências que não as descritas ou ilustradas no presente documento. No caso dos termos “primeiro”, “segundo”, “terceiro” ou “(A)”, “(B)” e “(C)” ou “(a)”, “(b)”, “(c)”, “(d)”, “i”, “ii” etc. referem-se a etapas de um método ou uso ou ensaio, não há coerência de tempo ou intervalo de tempo entre as etapas, ou seja, as etapas podem ser realizadas simultaneamente ou pode haver intervalos de tempo de segundos, minutos, horas, dias, semanas, meses ou mesmo anos entre essas etapas, a menos que indicado de outra forma no pedido conforme estabelecido acima ou abaixo.
[018] Nas seguintes passagens, diferentes aspectos da invenção são definidos em mais detalhes. Cada aspecto assim definido pode ser combinado com qualquer outro aspecto ou aspectos, a menos que seja claramente indicado o contrário. Em particular, qualquer recurso indicado como sendo preferido ou vantajoso pode ser combinado com qualquer outro recurso ou recursos indicados como sendo preferidos ou vantajosos.
[019] Referência ao longo deste relatório descritivo a “uma modalidade” ou “certas modalidades” significa que um recurso, estrutura ou característica específica descrita em conexão com a modalidade é incluída em pelo menos uma modalidade da invenção presentemente reivindicada. Assim, as presenças da expressão “em uma modalidade” ou “em umas modalidades” em várias partes ao longo deste relatório descritivo não estão necessariamente todas se referindo à mesma modalidade, mas podem estar. Além disso, os recursos, estruturas ou características particulares podem ser combinados de qualquer maneira adequada, como seria evidente para uma pessoa versada na técnica a partir desta divulgação, em uma ou mais modalidades. Além disso, embora algumas modalidades descritas no presente documento incluam algumas, mas não outras características incluídas em outras modalidades, as combinações de características de diferentes modalidades devem estar dentro do escopo da invenção e formar diferentes modalidades, como seria entendido por aqueles na técnica. Por exemplo, nas reivindicações anexas, qualquer uma das modalidades reivindicadas pode ser usada em qualquer combinação.
[020] Além disso, as faixas definidas ao longo do relatório descritivo incluem também os valores finais, ou seja, uma faixa de 1 a 10 implica que tanto 1 como 10 estão incluídos na faixa. Para evitar dúvidas, a requerente terá direito a quaisquer equivalentes de acordo com a legislação aplicável.
[021] Um aspecto da invenção presentemente reivindicada descreve um método para a produção de uma poliamida intrinsecamente espumada, em que o dito método compreende as etapas de: (A) composição por fusão de uma mistura de composição que compreende: (a) uma poliamida com um número de viscosidade entre 90 ml/g a 350 ml/g determinado de acordo com a ISO 307, (b) um copolímero com um peso molecular médio ponderal entre
5.000 g/mol a 15.000 g/mol, em que o dito copolímero é obtido pela reação de uma mistura que compreende (b1) ácido maleico e/ou anidrido maleico e (b2) um monômero de vinila, e (c) um agente de reforço, e (B) extrusão ou moldagem da mistura de composição da etapa (A) para obter a poliamida intrinsecamente espumada tendo uma fração de vazio entre 1% a 60% determinada a partir de microscopia eletrônica de varredura (SEM) e uma densidade de espuma de menos de 1.500 kg/m 3 determinada de acordo com a ISO 1183/A.
[022] Em uma modalidade, a composição por fusão na etapa (A) inclui misturar e/ou mesclar a mistura de composição conforme descrito no presente documento. Os meios de mistura e os meios de mescla adequados são bem conhecidos da pessoa versada na técnica. Além disso, cada ingrediente na mistura de composição pode ser adicionado de qualquer maneira e em qualquer sequência conhecidas da pessoa versada na técnica.
[023] Embora as condições adequadas para a composição por fusão sejam bem conhecidas das pessoas versadas na técnica, em uma modalidade, uma temperatura entre 220 °C a 300 °C é mantida na etapa (A). Em outra modalidade, a temperatura está entre 230 °C a 280 °C, ou 240 °C a 260 °C.
[024] Em uma modalidade, o número de viscosidade da poliamida, como descrito no presente documento, está entre 90 ml/g a 340 ml/g, ou 100 ml/g a 340 ml/g, ou 100 ml/g a 330 ml/g, 100 ml/g a 320 ml/g, ou 100 ml/g a 310 ml/g, ou 100 ml/g a 300 ml/g. Em outra modalidade, está entre 110 ml/g a 300 ml/g, ou 110 ml/g a 290 ml/g, ou 110 ml/g a 280 ml/g, ou 110 ml/g a 280 ml/g, ou 110 ml/g a 270 ml/g, ou 120 ml/g a 270 ml/g, ou 120 ml/g a 260 ml/g, ou 120 ml/g a 250 ml/g, ou 120 ml/g a 240 ml/g, ou 120 ml/g a 230 ml/g, 120 ml/g a 220 ml/g.
Em ainda outra modalidade, está entre 130 ml/g a 220 ml/g, 130 ml/g a 210 ml/g, ou 130 ml/g a 200 ml/g, 130 ml/g a 190 ml/g, ou 140 ml/g a 190 ml/g, ou 140 ml/g a 180 ml/g, ou 140 ml/g a 170 ml/g, ou 140 ml/g a 160 ml/g.
[025] Em outra modalidade, as poliamidas adequadas são, por exemplo, derivadas de lactamas com 7 a 13 membros no anel ou obtidas por reação de ácidos dicarboxílicos com diaminas. Exemplos de poliamidas que são derivadas de lactamas incluem policaprolactama, policaprilolactama e/ou polilaurolactama.
[026] Em outra modalidade, as poliamidas adequadas incluem ainda aquelas que podem ser obtidas a partir de ω-aminoalquil nitrilas, tais como, mas não se limitando a, aminocapronitrila, que leva a náilon-6. Além disso, as dinitrilas podem reagir com a diamina. Por exemplo, adiponitrila pode ser reagida com hexametilenodiamina para obter náilon-6,6. A polimerização de nitrilas é realizada na presença de água e também é conhecida como polimerização direta.
[027] Quando as poliamidas obtidas a partir de ácidos dicarboxílicos e diaminas são usadas, podem ser empregados dicarboxilalcanos (ácidos dicarboxílicos alifáticos) com 6 a 36 átomos de carbono, ou 6 a 12 átomos de carbono, ou 6 a 10 átomos de carbono. Ácidos dicarboxílicos aromáticos também são adequados. Exemplos de ácidos dicarboxílicos incluem ácido adípico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido dodecanodioico e também ácido tereftálico e/ou ácido isoftálico.
[028] As diaminas adequadas incluem, por exemplo, alcanodiaminas com 4 a 36 átomos de carbono, ou 6 a 12 átomos de carbono, em particular com 6 a 8 átomos de carbono, e diaminas aromáticas, por exemplo m-xililenodiamina, di(4-aminofenil)metano, di(4-aminociclo-hexil)metano, 2,2- di(4-aminofenil)propano, 2,2-di(4-aminociclo-hexil)propano e 1,5-diamino-2- metilpentano.
[029] Em outra modalidade, as poliamidas incluem poli- hexametilenodipamida, poli-hexametilenosebacamida e policaprolactama e também náilon-6/6,6, em particular tendo uma proporção de unidades de caprolactama entre 5% em peso a 95% em peso.
[030] Em outra modalidade, as poliamidas adequadas incluem poliamidas alifáticas, semiaromáticas ou aromáticas. O termo “poliamidas alifáticas” é entendido como significando que as poliamidas são formadas exclusivamente a partir de monômeros alifáticos. Da mesma forma, o termo “poliamidas semiaromáticas” é entendido como significando que as poliamidas são formadas a partir de monômeros alifáticos e aromáticos. Da mesma forma, o termo “poliamidas aromáticas” é entendido como significando que as poliamidas são formadas exclusivamente a partir de monômeros aromáticos.
[031] A lista não exaustiva que se segue compreende as poliamidas acima mencionadas que são adequadas para uso na mistura de composição da etapa (A).
POLÍMEROS AB PA 4 Pirrolidona PA 6 Ɛ-caprolactama PA 7 Enantolactama PA 8 Caprilolactama PA 9 Ácido 9-aminopelargônico PA 11 Ácido 11-aminoundecanoico PA 12 Laurolactama POLÍMEROS AA/BB PA 46 Tetrametilenodiamina, ácido adípico PA 66 Hexametilenodiamina, ácido adípico PA 69 Hexametilenodiamina, ácido azelaico PA 610 Hexametilenodiamina, ácido sebácico PA 612 Hexametilenodiamina, ácido decanodicarboxílico PA 613 Hexametilenodiamina, ácido undecanodicarboxílico PA 1212 Dodecano-1,12-diamina, ácido decanodicarboxílico PA 1313 Tridecano-1,13-diamina, ácido undecanodicarboxílico PA 6T Hexametilenodiamina, ácido tereftálico PA 9T Nonildiamina, ácido tereftálico PA MXD6 m-xililenodiamina, ácido adípico PA 6I Hexametilenodiamina, ácido isoftálico PA 6-3-T Trimetil-hexametilenodiamina, ácido tereftálico PA 6/6T (ver PA 6 e PA 6T) PA 6/66 (ver PA 6 e PA 66) PA 6/12 (ver PA 6 e PA 12) PA 66/6/610 (ver PA 66, PA 6 e PA 610) PA 6I/6T (ver PA 6I e PA 6T) PA PACM 12 Diaminociclo-hexilmetano, laurolactama PA 6I/6T/PACM Como PA 6I/6T e diaminodiciclo-hexilmetano PA 12/MACMI Laurolactama, dimetildiaminodiciclo-hexilmetano, ácido isoftálico PA 12/MACMT Laurolactama, dimetildiaminodiciclo-hexilmetano, ácido tereftálico PA PDA-T Fenildiamina, ácido tereftálico
[032] Em uma modalidade, a poliamida compreende poliamida alifática. Em outra modalidade, a poliamida adequada é selecionada a partir de poliamida 6 (PA 6), poliamida 66 (PA 66) ou uma mescla ou um copolímero das mesmas, conforme descrito no presente documento.
[033] Consequentemente, em outra modalidade, a mistura de composição na etapa (A) compreende: (a) poliamida selecionada a partir de PA 6, PA 66, ou mescla ou copolímero dos mesmos, (b) copolímero com um peso molecular médio ponderal entre 5.000 g/mol a 15.000 g/mol, em que o dito copolímero é obtido pela reação da mistura que compreende (b1) ácido maleico e/ou anidrido maleico, e (b2) o monômero de vinila, e (c) agente de reforço.
[034] Em ainda outra modalidade, a mistura de composição na etapa (A) compreende: (a) poliamida que compreende PA 6, (b) copolímero com um peso molecular médio ponderal entre 5.000 g/mol a 15.000 g/mol, em que o dito copolímero é obtido pela reação da mistura que compreende (b1) ácido maleico e/ou anidrido maleico, e (b2) o monômero de vinila, e (c) agente de reforço.
[035] A quantidade adequada da poliamida, conforme descrito no presente documento, está entre 10% em peso a 95% em peso com base no peso total da mistura de composição. Em uma modalidade, a quantidade da poliamida está entre 15% em peso a 95% em peso, ou 15% em peso a 90% em peso. Em outra modalidade, a quantidade está entre 20% em peso a 90% em peso, ou 20% em peso a 85% em peso. Em ainda outra modalidade, está entre 25% em peso a 85% em peso, ou 25% em peso a 80% em peso. Em ainda outra modalidade, está entre 25% em peso a 75% em peso, ou 25% em peso a 70% em peso, ou 35% em peso a 60% em peso.
[036] Em uma modalidade, o copolímero na mistura de composição tem o peso molecular médio ponderal (Mw) entre 6.000 g/mol a 15.000 g/mol ou
6.000 g/mol a 14.000 g/mol. Em outra modalidade, está entre 6.000 g/mol a
13.000 g/mol, ou 6.000 g/mol a 12.000 g/mol, ou 6.000 g/mol a 11.000 g/mol. Em ainda outra modalidade, está entre 7.000 g/mol a 11.000 g/mol, ou 8.000 g/mol a 11.000 g/mol, ou 8.000 g/mol a 10.000 g/mol, ou 9.000 g/mol a 10.000 g/mol.
Os métodos adequados para determinar Mw são conhecidos da pessoa versada na técnica. Por exemplo, a cromatografia de permeação em gel (GPC) pode ser usada no presente contexto.
[037] O copolímero é obtido por reação da mistura que compreende (b1) ácido maleico e/ou anidrido maleico e (b2) monômero de vinila. O processo adequado para a reação de copolimerização entre (b1) e (b2) é bem conhecido da pessoa versada na técnica. Por exemplo, pode ser feita referência aos Capítulos 9 e 10 de Maleic Anhydride por B.V. Trivedi e B.M. Culbertson, Plenum Press 1982, 1ª edição.
[038] Em uma modalidade, os monômeros de vinila adequados são selecionados a partir de monômeros de vinila aromáticos, monômeros de vinila alifáticos, acrilatos ou misturas desses. Em outra modalidade, os monômeros de vinila incluem estireno, α-metilestireno, parametilestireno ou misturas desses. Os monômeros vinil-alifáticos incluem etileno, propileno ou misturas dos mesmos.
Os acrilatos incluem acrilatos, metacrilatos ou misturas dos mesmos. Em outra modalidade, o monômero de vinila é estireno.
[039] Particularmente, o copolímero que compreende anidrido estireno maleico (SMA) é vantajoso para a presente invenção, pois funciona como um extensor de cadeia, bem como um agente de expansão. SMA sendo termicamente estável e não volátil, gera CO2, quando submetido às técnicas de fabricação na etapa (B), por meio de uma reação de descarboxilação. Além disso, melhora a viscosidade de fusão e resistência que são necessárias para formar uma estrutura celular estável na poliamida espumada intrínseca. Assim, um mínimo ou nenhum colapso da bolha é observado na estrutura celular.
[040] Em outra modalidade, o copolímero, conforme descrito no presente documento, é obtido pela reação da mistura que compreende (b1) anidrido maleico e (b2) estireno. Consequentemente, a mistura de composição na etapa (A) compreende: (a) poliamida selecionada a partir de PA 6, PA 66, ou mescla ou copolímero dos mesmos, (b) copolímero tendo o peso molecular médio ponderal entre 5.000 g/mol a 15.000 g/mol, em que o dito copolímero obtido pela reação da mistura que compreende (b1) anidrido maleico e (b2) estireno, e (c) agente de reforço.
[041] Em outra modalidade, a mistura de composição na etapa (A) compreende: (a) poliamida que compreende PA 6, (b) copolímero tendo o peso molecular médio ponderal entre 7.000 g/mol a 11.000 g/mol, em que o dito copolímero obtido pela reação da mistura que compreende (b1) anidrido maleico e (b2) estireno, e (c) agente de reforço.
[042] Em outra modalidade, o copolímero, conforme descrito no presente documento, é obtido pela reação da mistura que compreende (b1) e (b2) em uma razão molar entre 1:1 a 5:1. Em uma modalidade, a razão molar está entre 1,5:1 a 5:1, ou 1,5:1 a 4,5:1, ou 1,5:1 a 4:1. Em outra modalidade, a razão molar está entre 2:1 a 4:1, ou 2,5:1 a 4:1. Em ainda outra modalidade, a razão molar está entre 2,5:1 a 3,5:1.
[043] Consequentemente, em uma modalidade, a mistura de composição na etapa (A) compreende: (a) poliamida tendo o número de viscosidade entre 90 ml/g a 350 ml/g determinado de acordo com a ISO 307, (b) copolímero tendo o peso molecular médio ponderal entre 5.000 g/mol a 15.000 g/mol, em que o dito copolímero obtido pela reação da mistura que compreende (b1) ácido maleico e/ou anidrido maleico, e (b2) monômero de vinila, e (c) agente de reforço, em que a razão molar entre (b1) e (b2) está entre 1:1 a 5:1.
[044] Em outra modalidade, a mistura de composição na etapa (A) compreende: (a) poliamida selecionada a partir de PA 6, PA 66, ou mescla ou copolímero dos mesmos, (b) copolímero tendo o peso molecular médio ponderal entre 7.000 g/mol a 11.000 g/mol, em que o dito copolímero obtido pela reação da mistura que compreende (b1) ácido maleico e/ou anidrido maleico e (b2) monômero de vinila, e (c) agente de reforço, em que a razão molar entre (b1) e (b2) está entre 1:1 a 5:1.
[045] Em outra modalidade, a mistura de composição na etapa (A) compreende: (a) poliamida que compreende PA 6, (b) copolímero tendo o peso molecular médio ponderal entre 7.000 g/mol a 11.000 g/mol, em que o dito copolímero obtido pela reação da mistura que compreende (b1) anidrido maleico e (b2) estireno, e (c) agente de reforço, em que a razão molar entre (b1) e (b2) está entre 1:1 a 5:1.
[046] A quantidade adequada do copolímero na mistura de composição na etapa (A), como descrito no presente documento, está entre 0,05% em peso a 10,0% em peso com base no peso total da mistura de composição. Em uma modalidade, a quantidade da poliamida está entre 0,05% em peso a 9,0% em peso, ou 0,1% em peso a 9,0% em peso, ou 0,1% em peso a 8,0% em peso, ou 0,2% em peso a 8,0% em peso, ou 0,2% em peso a 7,0% em peso, ou 0,3% em peso a 7,0% em peso, ou 0,3% em peso a 6,0% em peso.
Em outra modalidade, a quantidade está entre. Em ainda outra modalidade, está entre 0,4% em peso a 6,0% em peso, ou 0,4% em peso a 5,0% em peso, ou 0,5% em peso a 5,0% em peso, ou 0,5% em peso a 4,0% em peso, 0,6% em peso a 4,0% em peso. Em ainda outra modalidade, está entre 0,7% em peso a 4,0% em peso, ou 0,8% em peso a 4,0% em peso, ou 0,9% em peso a 4,0% em peso.
[047] Em outra modalidade, os agentes de reforço adequados incluem fibras tecidas bem como fibras não tecidas. Esses agentes de reforço são selecionados a partir de fibra de metal, fibra sintética metalizada, fibra de vidro, fibra de carbono, fibra cerâmica, fibra mineral, fibra de basalto, fibra inorgânica, fibra de kenaf, fibra de juta, fibra de linho, fibra de cânhamo, fibra celulósica, fibra de sisal e fibra coco.
[048] Em uma modalidade, o agente de reforço é selecionado a partir de fibra de metal, fibra sintética metalizada, fibra de vidro, fibra de carbono, fibra de cerâmica, fibra mineral, fibra de basalto, fibra inorgânica, fibra de kenaf, fibra de juta, fibra de linho e fibra de cânhamo. Em outra modalidade, é selecionado a partir de fibra de metal, fibra sintética metalizada, fibra de vidro, fibra de carbono, fibra de cerâmica e fibra mineral. Em ainda outra modalidade, é selecionado a partir de fibra de metal, fibra sintética metalizada e fibra de vidro.
Em ainda outra modalidade, o agente de reforço é fibra de vidro.
[049] Consequentemente, em uma modalidade, a mistura de composição na etapa (A) compreende:
(a) poliamida tendo o número de viscosidade entre 90 ml/g a 350 ml/g determinado de acordo com a ISO 307, (b) copolímero tendo o peso molecular médio ponderal entre 5.000 g/mol a 15.000 g/mol, em que o dito copolímero obtido pela reação da mistura que compreende (b1) ácido maleico e/ou anidrido maleico, e (b2) monômero de vinila, e (c) fibra de vidro.
[050] Em outra modalidade, o agente de reforço, conforme descrito no presente documento, é submetido a um agente de tratamento de superfície.
O agente de tratamento de superfície também é conhecido como colagem. O agente de reforço, quando submetido ao agente de tratamento de superfície, melhora ainda mais as propriedades mecânicas.
[051] Em uma modalidade, o agente de tratamento de superfície é um agente de acoplamento que compreende um ou mais dentre um agente de acoplamento de silano, agente de acoplamento de titânio, agente de acoplamento de aluminato, agente de acoplamento de uretano e agente de acoplamento de epóxi. Em outra modalidade, o agente de acoplamento compreende agente de acoplamento de uretano ou agente de acoplamento de epóxi. As técnicas adequadas para o tratamento de superfície são bem conhecidas da pessoa versada na técnica. Por exemplo, qualquer processo de revestimento adequado, tal como, mas não se limitando a, revestimento por imersão e revestimento por pulverização pode ser empregado.
[052] Em uma modalidade, o agente de acoplamento de uretano compreende pelo menos um grupo uretano. Os agentes de acoplamento de uretano adequados para uso com poliamidas são conhecidos da pessoa versada na técnica, como, por exemplo, descrito na pub. US. nº 2018/0282496 incorporada por referência ao presente documento. Em uma modalidade, o agente de acoplamento de uretano compreende, por exemplo, um produto de reação de um isocianato, tal como, mas não limitado a, di-isocianato de m-xilileno (XDI), 4,4′-metilenobis(isocianato de ciclo-hexil) (HMDI) ou di-isocianato de isoforona (IPDI) e um poliol à base de poliéster ou um poliol à base de poliéter.
[053] Em outra modalidade, o agente de acoplamento de epóxi compreende pelo menos um grupo epóxi. agentes de acoplamento de epóxi adequados para uso com poliamidas são conhecidos da pessoa versada na técnica, como, por exemplo, descrito na pub. US. nº 2015/0247025 incorporada por referência ao presente documento. Em uma modalidade, o agente de acoplamento de epóxi é selecionado a partir de agente de acoplamento de epóxi alifático, agente de acoplamento de epóxi aromático ou uma mistura dos mesmos. O exemplo não limitativo de agente de acoplamento alifático inclui um composto de poliéter poliepóxi com dois ou mais grupos epóxi em uma molécula e/ou composto de poliol poliepóxi com dois ou mais grupos epóxi em uma molécula. Como agente de acoplamento aromático, um composto epóxi bisfenol A ou um composto epóxi bisfenol F pode ser usado.
[054] Quantidades adequadas dos agentes de tratamento de superfície, como descritos no presente documento, são bem conhecidas do especialista na técnica. Além disso, a quantidade desses agentes de tratamento de superfície varia dependendo da aplicação do agente de reforço, conforme descrito no presente documento. No entanto, em uma modalidade, o agente de tratamento de superfície pode estar presente em uma quantidade de 0,1 parte em massa a 10,0 partes em massa em relação a 100 partes em massa do agente de reforço.
[055] Para o propósito da presente invenção, o agente de reforço pode ser obtido em qualquer forma e tamanho. Por exemplo, o agente de reforço pode ser, tal como, mas não limitado a, um fio tendo uma dimensão lateral e através do plano ou uma partícula esférica com diâmetro. A presente invenção não está limitada pela forma e tamanho do agente de reforço. Por exemplo, o agente de reforço pode ter uma dimensão média entre 1 µm a 20 µm determinada de acordo com ASTM D578-98.
[056] Além disso, a quantidade adequada do agente de reforço, como descrito no presente documento, está entre 5% em peso a 70% em peso com base no peso total da mistura de composição. Em uma modalidade, está entre 10% em peso a 70% em peso, ou 10% em peso a 65% em peso, ou 15% em peso a 65% em peso. Em outra modalidade, está entre 15% em peso a 60% em peso, ou 20% em peso a 60% em peso, ou 20% em peso a 60% em peso.
Em ainda outra modalidade, está entre 25% em peso a 60% em peso, ou 30% em peso a 60% em peso.
[057] A mistura de composição na etapa (A) compreende ainda um modificador de impacto e/ou um agente de nucleação. Consequentemente, em uma modalidade, a mistura de composição na etapa (A) compreende: (a) poliamida tendo o número de viscosidade entre 90 ml/g a 350 ml/g determinado de acordo com a ISO 307, (b) copolímero tendo o peso molecular médio ponderal entre 5.000 g/mol a 15.000 g/mol, em que o dito copolímero obtido pela reação da mistura que compreende (b1) ácido maleico e/ou anidrido maleico e (b2) monômero de vinila, (c) agente de reforço, e (d) modificador de impacto.
[058] Em outra modalidade, a mistura de composição na etapa (A) compreende: (a) poliamida tendo o número de viscosidade entre 90 ml/g a 350 ml/g determinado de acordo com a ISO 307, (b) copolímero tendo o peso molecular médio ponderal entre 5.000 g/mol a 15.000 g/mol, em que o dito copolímero obtido pela reação da mistura que compreende (b1) ácido maleico e/ou anidrido maleico e (b2) monômero de vinila, (c) agente de reforço, e (d) agente de nucleação.
[059] Em ainda outra modalidade, a mistura de composição na etapa (A) compreende: (a) poliamida tendo o número de viscosidade entre 90 ml/g a 350 ml/g determinado de acordo com a ISO 307, (b) copolímero tendo o peso molecular médio ponderal entre 5.000 g/mol a 15.000 g/mol, em que o dito copolímero obtido pela reação da mistura que compreende (b1) ácido maleico e/ou anidrido maleico e (b2) monômero de vinila, (c) agente de reforço, (d) modificador de impacto, e (e) agente de nucleação.
[060] Modificadores de impacto, muitas vezes também denominados borracha ou polímero elastomérico, para uso na presente invenção são, por exemplo, descritos nas pub. US nos 2014/0323631 A1 e 2008/0070023 A1, todos incorporados por referência ao presente documento. Modificadores de impacto adequados são selecionados a partir de (i) polímeros de etileno e copolímeros enxertados com ácido carboxílico, um anidrido do mesmo, maleimida ou um composto epóxi; e (ii) olefina ou ácido acrílico ou terpolímeros e ionômeros de anidrido.
[061] Nos polímeros de etileno e os copolímeros enxertados com ácido carboxílico, anidrido do mesmo, maleimida ou composto epóxi, o ácido carboxílico ou anidrido do mesmo é selecionado a partir de ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacônico, ácido acrílico, ácido crotônico, um meio éster de C 1 a C4 alquila de ácido maleico e seus anidridos ou derivados, incluindo anidrido maleico. Além disso, borrachas olefínicas também podem ser usadas como modificadores de impacto adequados.
[062] Em uma modalidade, os modificadores de impacto são copolímeros de etileno enxertados com um ácido carboxílico ou qualquer anidrido do mesmo, tal como um copolímero de etileno enxertado com anidrido maleico. Em outra modalidade, os modificadores de impacto incluem terpolímero de etileno propileno dieno enxertado com anidrido maleico (EPDM) (anidrido maleico entre 2% em peso a 6% em peso); etileno propileno enxertado com anidrido maleico (anidrido maleico entre 0,5% em peso a 6% em peso); polietileno de baixa densidade enxertado com anidrido maleico (anidrido maleico entre 0,2% em peso a 6% em peso); e etileno butil acrilato enxertado com anidrido maleico (anidrido maleico entre 0,2% em peso a 6% em peso).
[063] O terpolímero de olefina ou ácido acrílico ou anidrido e modificadores de impacto de ionômero têm unidades em cadeia polimerizadas derivadas dos monômeros que compreendem: (a) etileno, butileno, propileno e combinações dos mesmos; (b) entre 2% em peso a 25% em peso de um ácido selecionado a partir de ácido acrílico, ácido metacrílico e misturas dos mesmos; e (c) 0,1% em peso a 15% em peso de um monômero de ácido dicarboxílico selecionado a partir de ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacônico, anidrido maleico, anidrido itacônico, um meio éster de C1 a C4 alquila de ácido maleico, e uma mistura desses monômeros de ácido dicarboxílico. Em uma modalidade, o terpolímero é um ionômero de etileno/ácido metacrílico/anidrido maleico (entre 0,5% em peso a 12% em peso de anidrido maleico). O ionômero pode ser formado por neutralização de unidades de ácido carboxílico no terpolímero com íons metálicos selecionados a partir de zinco, magnésio, manganês e misturas dos mesmos, sozinho ou em combinação com íons sódio ou lítio. O terpolímero pode ainda incluir até 40% em peso de unidades de monômero de acrilato de C 1 a C8 alquila.
[064] O modificador de impacto, como descrito no presente documento, pode estar presente em uma quantidade entre 10% em peso a 50% em peso com base no peso total da mistura de composição.
[065] Os agentes de nucleação são bem conhecidos da pessoa versada na técnica, no entanto, em uma modalidade, os agentes de nucleação adequados são selecionados a partir de fenilfosfinato de sódio, óxido de alumínio, dióxido de silício, pó de talco e misturas dos mesmos. Em outra modalidade, o agente de nucleação é pó de talco.
[066] Em uma modalidade, os agentes de nucleação podem estar presentes em uma quantidade entre 0,1% em peso a 10,0% em peso com base no peso total da mistura de composição. Em outra modalidade, a quantidade está entre 0,1% em peso a 9,0% em peso ou 0,1% em peso a 8,0% em peso.
Em ainda outra modalidade, está entre 0,5% em peso a 8,0% em peso, ou 0,5% em peso a 7,0% em peso. Em ainda outra modalidade, está entre 0,75% em peso a 7,0% em peso, ou 0,75% em peso a 6,5% em peso.
[067] Em outra modalidade, a mistura de composição na etapa (A) compreende ainda aditivos. Os aditivos adequados são selecionados a partir de estabilizadores, corantes, pigmentos, retardadores de chama, lubrificantes, absorvedores de UV, antiestáticos, fungistáticos, bacteriostáticos, materiais absorventes de IR e antioxidantes. Esses aditivos são bem conhecidos e notavelmente mencionados em, por exemplo, Plastics Additives Handbook, Hanser, 4ª edição. Além disso, esses aditivos podem ser usados em quantidades adequadas para a presente invenção. Em uma modalidade, os aditivos estão presentes entre 0,1% em peso a 20% em peso com base no peso total da mistura de composição.
[068] Consequentemente, em uma modalidade, a mistura de composição na etapa (A) compreende: (a) Poliamida com o número de viscosidade entre 90 ml/g a 350 ml/g determinado de acordo com a ISO 307,
(b) copolímero tendo o peso molecular médio ponderal entre 5.000 g/mol a 15.000 g/mol, em que o dito copolímero obtido pela reação da mistura que compreende (b1) ácido maleico e/ou anidrido maleico e (b2) monômero de vinila, (c) agente de reforço, (d) modificador de impacto, (e) agente de nucleação, e (f) aditivos.
[069] A mistura de composição obtida na etapa (A) é extrudida ou moldada na etapa (B) para obter a poliamida com espuma intrínseca, como descrito neste documento.
[070] Em uma modalidade, a mistura de composição é extrudida para obter a poliamida com espuma intrínseca. Por conseguinte, o método para produzir a poliamida intrinsecamente espumada compreende as etapas de: (A) compor por fusão a mistura de composição, como aqui descrito, e (B) extrusão da mistura de composição da etapa (A) para obter a poliamida intrinsecamente espumada tendo a fração de vazio entre 1% a 60% determinada a partir de SEM e a densidade da espuma de menos de 1.500 kg/m 3 determinada de acordo com a ISO 1183/A.
[071] No presente contexto, extrusão refere-se a técnicas de extrusão bem conhecidas do especialista na técnica. Após a extrusão da mistura de composição, extrudados da poliamida intrinsecamente espumada são obtidos, que podem ser posteriormente resfriados e triturados. Esses extrudados podem ter qualquer forma, tamanho e dimensão adequados. A temperatura adequada para extrusão varia tipicamente entre 220 °C e 320 °C. Em uma modalidade, a temperatura está entre 230 °C a 280 °C, ou 240 °C a 260 °C.
[072] Em outra modalidade, as extrusoras adequadas incluem, tais como, mas não se limitando a, uma extrusora de parafuso único ou uma extrusora de parafuso duplo. Os extrudidos obtidos a partir dessas extrusoras podem ter a forma, por exemplo, de uma tira contínua ou de um grânulo.
[073] Em outra modalidade, a mistura de composição é moldada para obter a poliamida intrinsecamente espumada. Por conseguinte, o método para produzir a poliamida intrinsecamente espumada compreende as etapas de: (A) compor por fusão a mistura de composição, como aqui descrito, e (B) moldar a mistura de composição da etapa (A) para obter a poliamida intrinsecamente espumada tendo a fração de vazio entre 1% a 60% determinada a partir de SEM e a densidade da espuma de menos de 1.500 kg/m 3 determinada de acordo com a ISO 1183/A.
[074] Em uma modalidade, a moldagem na etapa (B) é selecionada a partir de moldagem por expansão, moldagem por compressão e moldagem por injeção. A temperatura adequada para moldagem normalmente varia entre 220 °C a 320 °C. Em uma modalidade, a temperatura está entre 230 °C a 280 °C, ou 240 °C a 260 °C.
[075] Embora a presente invenção descreva as etapas (A) e (B) no presente documento, pode haver etapas de método adicionais necessárias para obter a poliamida intrinsecamente espumada, dependendo de sua aplicação. As etapas adicionais do método são bem conhecidas dos versados na técnica e, portanto, não limitam a presente invenção.
[076] Além disso, o método conforme descrito no presente documento, fornece resistência à fusão aceitável que torna a mistura de composição processável para obter a poliamida intrinsecamente espumada. A poliamida intrinsecamente espumada, conforme obtida na etapa (B), é estável e não apresenta colapso da bolha devido ao aumento da resistência à fusão. Além disso, como visto na Figura 1, nenhuma formação de bolhas ocorre na superfície da poliamida intrinsecamente espumada. Na verdade, vazios e bolhas são observados no núcleo do material e não na superfície.
[077] Além disso, a fração de alto vazio da poliamida intrinsecamente espumada com propriedades mecânicas aceitáveis torna-a útil para aplicações, tais como, mas não se limitando a, peças automotivas, material de isolamento, componentes de reforço estrutural, componentes de móveis, faixas de proteção térmica para janelas, tubos, canos, revestimentos de cabos, peças eletrônicas e elétricas.
[078] No presente contexto, a fração de alto vazio se refere à fração de vazio tão alta quanto 60% na poliamida intrinsecamente espumada. Em uma modalidade, a fração de vazio está entre 1% a 60% determinada a partir de SEM.
Outras propriedades vantajosas da poliamida intrinsecamente espumada, como aqui descrito, incluem, mas não se limitando a, densidade de espuma de menos de 1.500 kg/m3 determinada de acordo com a ISO 1183/A, um tamanho médio de célula entre 5 µm a 250 µm determinado a partir de SEM e uma resistência à tração entre 30 MPa a 250 MPa determinada de acordo com a ISO 527.
[079] Em uma modalidade, a fração de vazio está entre 5% a 60% ou 5% a 50%. A densidade da espuma está entre 500 kg/m 3 a 1.500 kg/m3, o tamanho médio da célula está entre 10 µm a 150 µm e a resistência à tração está entre 50 MPa a 180 MPa.
[080] Além disso, o aumento da fração de vazio na poliamida intrinsecamente espumada resulta em uma diminuição na condutividade térmica, bem como na constante dielétrica. Isso torna a poliamida de espuma intrínseca vantajosa para aplicação em, mas não se limitando a, disjuntores térmicos.
[081] Outro aspecto da presente invenção refere-se à poliamida intrinsecamente espumada acima.
[082] Ainda outro aspecto da presente invenção refere-se ao artigo moldado compreendendo a poliamida intrinsecamente espumada acima. O artigo moldado é selecionado a partir de peças automotivas, material de isolamento, componentes de reforço estrutural, componentes de móveis, faixas de proteção térmica para janelas, tubos, canos, revestimentos de cabos, peças eletrônicas e elétricas.
[083] A invenção presentemente reivindicada é ilustrada em mais detalhes pelas seguintes modalidades e combinações das modalidades que resultam das referências de dependência e ligações correspondentes:
1. Um método para produzir uma poliamida intrinsecamente espumada, em que o dito método compreende as etapas de: (A) composição por fusão de uma mistura de composição que compreende: (a) uma poliamida, (b) um copolímero com um peso molecular médio ponderal entre
5.000 g/mol a 15.000 g/mol, em que o dito copolímero é obtido pela reação de uma mistura que compreende (b1) ácido maleico e/ou anidrido maleico e (b2) um monômero de vinila, e (c) um agente de reforço, e (B) extrusão ou moldagem da mistura de composição da etapa (A) para obter a poliamida intrinsecamente espumada tendo uma fração de vazio entre 1% a 60% determinada a partir de microscopia eletrônica de varredura e uma densidade de espuma de menos de 1.500 kg/m3 determinada de acordo com a ISO 1183/A.
2. O método de acordo com a modalidade 1, em que na etapa (A) a composição por fusão é realizada a uma temperatura entre 220 °C a 320 °C.
3. O método de acordo com a modalidade 1 ou 2, em que a poliamida tem um número de viscosidade entre 90 ml/g a 350 ml/g determinado de acordo com a ISO 307.
4. O método de acordo com uma ou mais modalidades de 1 a 3,
em que a poliamida compreende uma poliamida alifática.
5. O método de acordo com uma ou mais modalidades de 1 a 4, em que a poliamida é selecionada a partir de poliamida 6, poliamida 66 ou uma mescla ou um copolímero das mesmas.
6. O método de acordo com uma ou mais das modalidades 1 a 5, em que a poliamida compreende poliamida 6.
7. O método de acordo com uma ou mais das modalidades 1 a 6, em que a quantidade da poliamida está entre 10% em peso a 90% em peso, com base no peso total da mistura de composição.
8. O método de acordo com uma ou mais das modalidades 1 a 7, em que o copolímero tem um peso molecular médio ponderal entre 7.000 g/mol a 11.000 g/mol.
9. O método de acordo com uma ou mais modalidades de 1 a 8, em que (b2) o monômero de vinila é estireno.
10. O método de acordo com uma ou mais das modalidades 1 a 9, em que o copolímero é obtido pela reação de (b1) e (b2) em uma razão molar entre 1:1 a 5:1.
11. O método de acordo com a modalidade 10, em que a razão molar está entre 2:1 a 4:1.
12. O método, de acordo com uma ou mais das modalidades 1 a 11, em que a quantidade do copolímero está entre 0,1% em peso a 10,0% em peso, com base no peso total da mistura de composição.
13. O método de acordo com uma ou mais das modalidades 1 a 12, em que o agente de reforço é selecionado a partir de fibra metálica, fibra sintética metalizada, fibra de vidro, fibra de carbono, fibra cerâmica, fibra mineral, fibra de basalto, fibra inorgânica, fibra de kenaf, fibra de juta, fibra de linho, fibra de cânhamo, fibra celulósica, fibra de sisal e fibra de coco.
14. O método de acordo com uma ou mais das modalidades 1 a
13, em que o agente de reforço é fibra de vidro.
15. O método de acordo com uma ou mais das modalidades 1 a 14, em que o agente de reforço é submetido a um agente de tratamento de superfície.
16. O método de acordo com a modalidade 15, em que o agente de tratamento de superfície é um agente de acoplamento que compreende um ou mais dentre um agente de acoplamento de silano, agente de acoplamento de titânio, agente de acoplamento de aluminato, agente de acoplamento de uretano e agente de acoplamento epóxi.
17. O método de acordo com uma ou mais das modalidades 1 a 16, em que a quantidade do agente de reforço está entre 20% em peso a 70% em peso com base no peso total da mistura de composição.
18. O método de acordo com uma ou mais das modalidades 1 a 17, em que a mistura de composição compreende ainda um modificador de impacto e/ou um agente de nucleação.
19. O método, de acordo com a modalidade 18, em que a quantidade do modificador de impacto está entre 10% em peso a 50% em peso com base no peso total da mistura de composição.
20. O método de acordo com a modalidade 19, em que a quantidade do agente de nucleação está entre 0,1% em peso a 10,0% em peso com base no peso total da mistura de composição.
21. O método de acordo com uma ou mais das modalidades 1 a 20, em que a mistura de composição compreende ainda aditivos.
22. O método de acordo com a modalidade 21, em que os aditivos são selecionados a partir de estabilizantes, corantes, pigmentos, retardadores de chama, lubrificantes, absorvedores de UV, antiestáticos, fungistáticos, bacteriostáticos, materiais de absorção de IR e antioxidantes.
23. O método, de acordo com a modalidade 22, em que a quantidade dos aditivos está entre 0,1% em peso a 20% em peso, com base no peso total da mistura de composição.
24. O método de acordo com uma ou mais das modalidades 1 a 23, em que na etapa (B) uma temperatura entre 220 °C a 320 °C é mantida.
25. O método de acordo com uma ou mais das modalidades 1 a 24, em que a moldagem na etapa (B) é selecionada a partir de moldagem por sopro, moldagem por compressão e moldagem por injeção.
26. O método de acordo com uma ou mais modalidades de 1 a 25, em que a fração de vazio está entre 5% a 50% determinada a partir de microscopia eletrônica de varredura.
27. O método de acordo com uma ou mais das modalidades 1 a 26, em que a densidade da espuma está entre 500 kg/m 3 a 1.500 kg/m3 determinada de acordo com a ISO 1183/A.
28. O método de acordo com uma ou mais das modalidades 1 a 27, em que a poliamida intrinsecamente espumada tem um tamanho de célula entre 10 µm a 150 µm determinado a partir de microscopia eletrônica de varredura.
29. O método de acordo com uma ou mais modalidades de 1 a 28, em que a poliamida intrinsecamente espumada exibe uma resistência à tração entre 30 MPa a 250 MPa determinada de acordo com a ISO 527.
30. Uma poliamida intrinsecamente espumada obtida a partir do processo de acordo com uma ou mais das modalidades 1 a 29.
31. Um artigo moldado que compreende uma poliamida intrinsecamente espumada de acordo com a modalidade 30 ou conforme obtida a partir do processo de acordo com uma ou mais das modalidades 1 a 29.
32. Um artigo moldado, de acordo com a modalidade 31, em que o artigo moldado é selecionado a partir de peças automotivas, material de isolamento, componentes de reforço estrutural, componentes de móveis, faixas de proteção térmica para janelas, tubos, canos, revestimentos de cabos, peças eletrônicas e elétricas.
33. Um método para produzir uma poliamida intrinsecamente espumada, em que o dito método compreende as etapas de: (A) composição por fusão de uma mistura de composição que compreende: (a) uma poliamida com um número de viscosidade entre 90 ml/g a 350 ml/g determinado de acordo com a ISO 307, (b) um copolímero com um peso molecular médio ponderal entre
5.000 g/mol a 15.000 g/mol, em que o dito copolímero é obtido pela reação de uma mistura que compreende (b1) ácido maleico e/ou anidrido maleico e (b2) um monômero de vinila, e (c) um agente de reforço, e (B) extrusão ou moldagem da mistura de composição da etapa (A) para obter a poliamida intrinsecamente espumada tendo uma fração de vazio entre 1% a 60% determinada a partir de microscopia eletrônica de varredura e uma densidade de espuma de menos de 1.500 kg/m 3 determinada de acordo com a ISO 1183/A.
34. O método, de acordo com a modalidade 33, em que na etapa (A) a composição por fusão é realizada a uma temperatura entre 220 °C a 320 °C.
35. O método de acordo com a modalidade 33 ou 34, em que a poliamida compreende náilon-6.
36. O método de acordo com uma ou mais modalidades 33 a 35, em que (b2) o monômero de vinila é estireno.
37. O método de acordo com uma ou mais das modalidades 33 a 36, em que o copolímero é obtido pela reação de (b1) e (b2) em uma razão molar entre 1:1 a 5:1.
38. O método de acordo com uma ou mais das modalidades 33 a 37, em que a quantidade do copolímero está entre 0,1% em peso a 10,0% em peso, com base no peso total da mistura de composição.
39. O método de acordo com uma ou mais das modalidades 33 a 38, em que o agente de reforço é selecionado a partir de fibra de metal, fibra sintética metalizada, fibra de vidro, fibra de carbono, fibra de cerâmica, fibra mineral, fibra de basalto, fibra inorgânica, fibra de kenaf, fibra de juta, fibra de linho, fibra de cânhamo, fibra celulósica, fibra de sisal e fibra de coco.
40. O método de acordo com uma ou mais modalidades 33 a 39, em que o agente de reforço é fibra de vidro.
41. O método de acordo com uma ou mais das modalidades 33 a 40, em que a mistura de composição compreende ainda um modificador de impacto e/ou um agente de nucleação.
42. O método de acordo com uma ou mais modalidades 33 a 41, em que a mistura de composição compreende ainda aditivos.
43. O método de acordo com a modalidade 42, em que os aditivos são selecionados a partir de estabilizantes, corantes, pigmentos, retardadores de chama, lubrificantes, absorvedores de UV, antiestáticos, fungistáticos, bacteriostáticos, materiais de absorção de IR e antioxidantes.
44. O método de acordo com uma ou mais modalidades 33 a 43, em que na etapa (B) uma temperatura entre 220 °C a 320 °C é mantida.
45. O método de acordo com uma ou mais modalidades 33 a 44, em que a moldagem na etapa (B) é selecionada a partir de moldagem por expansão, moldagem por compressão e moldagem por injeção.
46. Uma poliamida intrinsecamente espumada obtida do processo de acordo com uma ou mais das modalidades 33 a 45.
47. Um artigo moldado que compreende uma poliamida intrinsecamente espumada de acordo com a modalidade 16 ou obtida a partir do processo de acordo com uma ou mais das modalidades 33 a 46.
48. Um artigo moldado, de acordo com a modalidade 47, em que o artigo moldado é selecionado a partir de peças automotivas, material de isolamento, componentes de reforço estrutural, componentes de móveis, faixas de proteção térmica para janelas, tubos, canos, revestimentos de cabos, peças eletrônicas e elétricas.
EXEMPLOS
[084] A invenção presentemente reivindicada é ilustrada pelos exemplos não restritivos que são os seguintes:
COMPOSTOS Poliamida (PA) PA 6 tendo o número de viscosidade entre 142 ml/g a 158 ml/g conforme determinado de acordo com a ISO 307, obtido junto à BASF Copolímero (CP) Copolímero de estireno anidrido maleico (SMA) com Mw de 9.500 g/mol e razão molar de 3:1 (estireno:anidrido maleico), obtido junto à TOTAL Cray Valley Agente de reforço Fios de vidro picados com um comprimento de fio de 3,0 ± 1,0 mm, (RA) obtidos da Nippon Electric Glass Modificador de IM1: copolímero de etileno-ácido metacrílico, obtido junto à DuPont impacto (IM) IM2: copolímero de etileno modificado com anidrido, obtido junto à DuPont Agente de nucleação Pó de talco com um tamanho médio de partícula de 1,1 µm, obtido (NA) junto à Mineral Technologies Lubrificante (LU) Estearato de sódio, obtido junto à Sigma Aldrich
MÉTODOS PADRÃO Densidade de espuma ISO 1183/A Resistência à tração ISO 527
[085] O peso molecular médio ponderal do copolímero foi determinado usando GPC, enquanto a fração de vazio e o tamanho médio da célula foram determinados usando medição de densidade e técnicas de SEM.
Para analisar a amostra usando MEV, a direção do fluxo do feixe de elétrons foi mantida adjacente à superfície.
MISTURA DE COMPOSIÇÃO
[086] Os detalhes sobre a mistura de composição de acordo com a presente invenção estão resumidos na Tabela 1. Todos os valores estão em %
em peso.
TABELA 1: MISTURA DE COMPOSIÇÃO DE ACORDO COM A INVENÇÃO Ingredientes Ex. 1 Ex. 2 Ex. 3 Ex. 4 Ex. 5 Ex. 6 Ex. 7 PA 64 62 60 57 63,5 63 62,5 CP 1,0 2,0 2,0 2,0 1,5 2,0 2,5 RA 35 35 35 35 35 35 35 NA 0 1,0 3,0 6,0 0 0 0 Propriedades da poliamida intrinsecamente espumada Densidade (kg/m3) 1.154 1.025 1.023 1.000 1.124 1.041 911 Fração de vazio (%) 18 27 27 29 20 26 35
SÍNTESE GERAL DE POLIAMIDA INTRINSECAMENTE ESPUMADA
[087] As misturas de composição da Tabela 1 foram extrudadas em uma tira contínua usando uma extrusora de parafuso único Davis Standard. A temperatura de extrusão estava entre 240 °C a 280 °C e a velocidade do parafuso estava entre 20 a 30 rpm. Foi usada uma matriz de fenda (30,5 mm x 4 mm) e o material começou a formar espuma assim que saiu da matriz. O extrudado em forma de tira espumada então entrou em um banho de resfriamento para resfriamento e solidificação. Puxado, seco e recolhido no final.
Amostras em forma de haltere foram fabricadas a partir de tiras extrudadas usando ferramentas de corte para medir as propriedades de tração.
[088] A partir da Tabela 1, é evidente que a adição de SMA de 1,0% em peso a 2,5% em peso diminui a densidade de um compósito PA 6 reforçado com vidro com 35% em peso de 1.150 kg/m3 (fração vazia de 18%) a 910 kg/m3 (fração de vácuo de 35%). Também é evidente que o SMA gera gás durante o processo de extrusão e atua como um agente de expansão. Simultaneamente, como um extensor de cadeia, o SMA também aumenta a resistência do fundido, de modo que bolhas de espuma podem crescer no fundido do polímero sem entrar em colapso.
EFEITO DO AGENTE DE REFORÇO E CONTEÚDO DE COPOLÍMERO
[089] O efeito do agente de reforço e do teor de copolímero na poliamida intrinsecamente espumada é resumido na Tabela 2. Todos os valores estão em % em peso.
TABELA 2: EFEITO DO AGENTE DE REFORÇO E CONTEÚDO DE COPOLÍMERO Ingredientes Ex. 8 Ex. 9 Ex. 10 Ex. 11 Ex. 12 Ex. 13 PA 58,70 56,70 47,70 46,70 38,70 37,70 RA 40,00 40,00 50,00 50,00 60,00 60,00 CP 1,00 3,00 1,00 3,00 1,00 2,00 LU 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 Propriedades da poliamida intrinsecamente espumada Tamanho médio da célula 51,35 131,07 50,68 114,74 66,58 84,21 (µm) Fração de vazio (%) 12,3 40,3 10,7 37 17,2 21,5 Módulo Elástico (MPa) 10.609 6.130 12.390 5.945 13.763 10.044 Densidade (kg/m3) 1.280 870 1.340 950 1.400 1.330
[090] A mistura de composição da Tabela 2 foi extrudada em uma tira contínua usando uma extrusora de parafuso único. Amostras em forma de haltere foram fabricadas a partir de tiras extrudadas usando ferramentas de corte para medir as propriedades de tração. A densidade de cada amostra também foi medida. O tamanho médio das células foi medido e relatado para todas as amostras usando microscopia SEM.
[091] É evidente a partir da Tabela 2 que o aumento do conteúdo de SMA resulta na redução na densidade da amostra (ou aumento na fração de vazios). O conteúdo do agente de reforço não mostra muita variação na fração de vazios em baixa concentração de SMA (ou seja, 1,0% em peso).
[092] Além disso, o aumento do teor de SMA diminui o módulo de elasticidade da poliamida intrinsecamente espumada. Um aumento na quantidade do agente de reforço resulta em valores de módulo de elasticidade mais elevados. Além disso, em baixa concentração de SMA (1,0% em peso), embora a densidade reduza em quase 10 a 12%, o E-Mod é mantido, particularmente para 40% em peso e 50% em peso de amostras reforçadas com vidro (Tabela 2).
[093] As imagens de SEM foram tiradas da área adjacente à superfície da amostra de extrudado.
É evidente pelas imagens que nenhuma bolha se formou na superfície.
Vazios e bolhas são todos observados no núcleo do material e não na superfície.

Claims (16)

REIVINDICAÇÕES
1. MÉTODO PARA PRODUZIR UMA POLIAMIDA ESPUMADA INTRINSECAMENTE, em que o dito método é caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (A) composição por fusão de uma mistura de composição que compreende: (a) uma poliamida com um número de viscosidade entre 90 ml/g a 350 ml/g determinado de acordo com a ISO 307, (b) um copolímero com um peso molecular médio ponderal entre 5.000 g/mol a 15.000 g/mol, em que o dito copolímero é obtido pela reação de uma mistura que compreende (b1) ácido maleico e/ou anidrido maleico e (b2) um monômero de vinila, e (c) um agente de reforço, e (B) extrusão ou moldagem da mistura de composição da etapa (A) para obter a poliamida intrinsecamente espumada tendo uma fração de vazio entre 1% a 60% determinada a partir de microscopia eletrônica de varredura e uma densidade de espuma de menos de 1.500 kg/m 3 determinada de acordo com a ISO 1183/A.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na etapa (A) a composição por fusão é realizada a uma temperatura entre 220 °C e 320 °C.
3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a poliamida compreende náilon-6.
4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que (b2) o monômero de vinila é estireno.
5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o copolímero é obtido pela reação de (b1) e (b2) em uma razão molar entre 1:1 a 5:1.
6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a quantidade do copolímero está entre 0,1% em peso a 10,0% em peso, com base no peso total da mistura de composição.
7. MÉTODO, de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o agente de reforço é selecionado a partir de fibra de metal, fibra sintética metalizada, fibra de vidro, fibra de carbono, fibra de cerâmica, fibra mineral, fibra de basalto, fibra inorgânica, fibra de kenaf, fibra de juta, fibra de linho, fibra de cânhamo, fibra celulósica, fibra de sisal e fibra de coco.
8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o agente de reforço é fibra de vidro.
9. MÉTODO, de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a mistura de composição compreende ainda um modificador de impacto e/ou um agente de nucleação.
10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a mistura de composição compreende ainda aditivos.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os aditivos são selecionados a partir de estabilizantes, corantes, pigmentos, retardadores de chama, lubrificantes, absorvedores de UV, antiestáticos, fungistáticos, bacteriostáticos, materiais absorventes de IR e antioxidantes.
12. MÉTODO, de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que na etapa (B) uma temperatura entre 220 °C a 320 °C é mantida.
13. MÉTODO, de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a moldagem na etapa (B) é selecionada a partir de moldagem por expansão, moldagem por compressão e moldagem por injeção.
14. POLIAMIDA INTRINSECAMENTE ESPUMADA caracterizada pelo fato de que é obtida a partir do processo, de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações 1 a 13.
15. ARTIGO MOLDADO caracterizado pelo fato de que compreende uma poliamida intrinsecamente espumada, de acordo com a reivindicação 16, ou obtida a partir do processo, de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações 1 a 14.
16. ARTIGO MOLDADO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o artigo moldado é selecionado a partir de peças automotivas, material de isolamento, componentes de reforço estrutural, componentes de móveis, faixas de proteção térmica para janelas, tubos, canos, revestimentos de cabos, peças eletrônicas e elétricas.
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B06W Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette]