BRPI0621328A2 - compósito polìmero metálico com melhores propriedades viscoelásticas e térmicas - Google Patents

Abstract

COMPóSITO POLìMERO METáLICO COM MELHORES PROPRIEDADES VISCOELáSTICAS E TéRMICAS. A invenção diz respeito a um compósito polímero metálico com propriedades que são melhores ou maiores no compósito. Tais propriedades incluem caráter viscoelástico, cor, magnetismo, condutividade térmica, condutividade elétrica, densidade, melhor maleabilidade e ductilidade e propriedades termoplásticas ou de modelagem por injeção.

Description

"COMPÓSITO POLÍMERO METÁLICO COM MELHORES PROPRIEDADES VIS- COELÁSTICAS E TÉRMICAS"

Este pedido está sendo depositado como um pedido de patente internacional PCT em 10 de fevereiro de 2006, em nome de Wild River Consulting Group, LLC., uma corpora- ção nacional dos U.S., requerente para a designação de todos os países exceto os U.S., e Kurt E. Heikkila, um cidadão dos U.S., requerente para a designação apenas dos U.S..

CAMPO DA INVENÇÃO

A invenção diz respeito a compósitos de metal e polímero com melhores proprieda- des. As propriedades inéditas são melhoradas no compósito por interações inéditas dos componentes. Os materiais compósitos de metal e polímero não são misturas simples, mas obtêm propriedades mecânicas e elétricas superiores e outras mais de uma combinação exclusiva de metal dividido, tais como um particulado metálico, e material de polímero que otimiza a estrutura e características do compósito através da mistura dos materiais polímero e metal combinados para alcançar propriedades do compósito verdadeiras.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Atenção substancial foi dada para a criação de materiais compósitos com proprie- dades exclusivas. Nesta classe de materiais está incluído um material de alta densidade com melhores propriedades. Como um exemplo, chumbo tem sido comumente usado em aplica- ções que exigem um material de alta densidade. Aplicações de materiais de alta densidade incluem chumbo de espingarda de caça, outros projéteis balísticos, iscas de pesca, chum- badas de pesca, pesos de balanceamento de roda, e outras aplicações de alta densidade. Chumbo tem sido também usado em aplicações que exigem propriedades a não ser densi- dade, incluindo em blindagem de radiação em virtude de sua resistência a radiação a, β e γ, EMI e características de maleabilidade. Chumbadas de pesca de pressão feitas de chumbo permitem ao usuário prender facilmente o peso em uma linha de pesca sem ferramentas ou grandes dificuldades. No caso de chumbo de espingarda de caça, ou outros projéteis balísti- cos, chumbo oferece a densidade, força de penetração e maleabilidade exigidas para alcan- çar grande precisão e mínimo desgaste do cano da arma. Chumbo tem sido uma escolha primária tanto para caçada quanto para aplicações militares. Chumbo tem desvantagens tóxicas bem conhecidas no uso final em bala de chumbo e projétil. Muitas jurisdições nos Estados Unidos e outro lugar têm considerado seriamente proibir a venda e uso de chumbo de caça e chumbadas de pesca por causa das crescentes concentrações de chumbo em lagos e mortalidade resultante em populações naturais. Urânio empobrecido, também usado em projéteis, tem problemas de trabalhabilidade, toxicidade e radiação.

Materiais compósitos têm sido feitos por muitos anos, combinando geralmente dois materiais diferentes para obter propriedades benéficas de ambos. Um compósito verdadeiro é exclusivo em virtude de a interação dos materiais fornecer as melhores propriedades de ambos componentes. Muitos tipos de materiais compósitos são conhecidos e não são mistu- ras simples. Geralmente, a tecnologia reconhece que a combinação de metais de certos tipos em proporções que formam uma liga fornece propriedades exclusivas em materiais de liga metal/metal. Compósitos metal/cerâmica têm sido feitos tipicamente envolvendo combi- nar pó metálico ou fibra com materiais de argila que podem ser sinterizados em um compó- sito metal/cerâmica.

Combinar tipicamente uma fase do polímero termoplástico ou termocura com um pó ou fibra de reforço, produz uma faixa de materiais carregados e, em condições corretas, pode formar um verdadeiro compósito de polímero. Um polímero carregado, com o aditivo como carga, não pode exibir propriedades do compósito. Um material tipicamente carregado é compreendido de materiais inorgânicos que agem tanto como pigmentos quanto como ex- tensores para os sistemas do polímero. Uma vasta variedade de compósitos reforçados por fibra tem sido feita tipicamente para obter propriedades de reforço de fibra para melhorar as propriedades mecânicas do polímero em um compósito exclusivo.

Um subconjunto de materiais de polímero carregado são misturas de metal e polí- mero, em que um material metálico, um particulado metálico ou fibra é disperso em um po- límero. A vasta maioria destes materiais são misturas e não são compósitos verdadeiros. Misturas são tipicamente facilmente separáveis nas partes constituintes e exibem as propri- edades dos componentes. Um compósito verdadeiro resiste a separação e exibe melhores propriedades dos materiais de entrada. Um compósito verdadeiro não exibe as propriedades dos componentes individuais. Tarlow, patente U.S. 3.895.143, preceitua um material de fo- lha que compreende um látex de elastômero que inclui fibras inorgânicas e partículas metá- licas dispersas. Bruner et al., patente U.S. No. 2.748.099, preceitua um material de náilon contendo cobre, alumínio ou grafite com o propósito de modificar as propriedades térmicas ou elétricas do material, mas não a densidade da mistura. Sandbank, patente U.S. 5.548.125, preceitua um artigo de vestuário que compreende um polímero flexível com uma porcentagem em volume relativamente pequena de tungstênio com o propósito de obter blindagem de radiação. Belanger et al., patente U.S. 5.237.930, revela munição de festim contendo pó de cobre e um material termoplástico, tipicamente um náilon. Epson Corporati- on, JP 63-273664 A, mostra um poliamida contendo fibra de vidro de silicato metálico, fibras microcristalinas tecidas firmemente e outros materiais como um compósito contendo metal. Finalmente, Bray et al., patentes U.S. 6.048.379 e 6.517.774, revelam um tentativa de pro- duzir materiais de polímero de tungstênio. A revelação da patente combina um polímero e um pó de tungstênio tendo um tamanho da partícula menor que 10 microns e opcionalmente um segundo polímero bimodal ou uma fibra metálica em um compósito com o propósito de fabricar um material de alta densidade.

Embora uma quantidade substancial de trabalho tenha sido feita com relação a ma- teriais de compósito, geralmente, não foram obtidos materiais compósitos metálicos com uma densidade substancialmente maior que 10 g-cm 3, onde a densidade é uma medição simples para ilustrar a propriedade do compósito. O aumento da densidade desses materiais introduz propriedades mecânicas exclusivas no compósito e, quando usado, obtém proprie- dades que não estão presentes nos materiais compósitos de baixa densidade. Existe uma necessidade de material que tem alta densidade, baixa toxicidade, emelhores propriedades em termos de propriedades elétrica/magnéticas, maleabilidade, capacidade de moldagem para injeção, e propriedades viscoelásticas.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

A invenção diz respeito a um material de compósito de metal e polímero tendo me- lhores propriedades com relação a materiais da tecnologia anterior. O material da invenção, através de uma seleção de distribuição de tamanho de partícula metálica, polímero e condi- ções de processamento, alcança melhor densidade ou outras propriedades através de mi- nimização do volume excluído carregado com o polímero do compósito. Os materiais com- pósitos resultantes excedem os compósitos da tecnologia anterior em termos de densidade, baixa toxicidade, melhor maleabilidade, maior flexibilidade, melhores propriedades viscoelás- ticas (tais como módulo de tração, módulo de armazenamento, deformação elástica-plástica e outros) propriedades elétrica/magnéticas, e propriedades de moldagem por máquina. Ob- servamos que a densidade e viscoelasticidade do polímero medido como alongamento são propriedades úteis e parâmetros preditivos úteis de um compósito verdadeiro nesta tecnolo- gia. Na produção de melhores propriedades usadas, o empacotamento do tamanho e distri- buição de partículas selecionados e a seleção do particulado ou particulado metálico mistu- rado obterão as melhores propriedades. Uma densidade como essa pode ser usada como um preditor de outra melhoria de propriedade usada. O uso de composições adicionais compreendendo um modificador interfacial demonstra melhor utilização de propriedades do material e melhor desempenho, tais como alongamento e outras propriedades. Compósitos preferidos podem ser combinados com um ou mais polímeros de uma dada distribuição de peso molecular e um ou mais particulados metálicos com uma dada distribuição para obter compósitos exclusivos. Os materiais podem exceder os compósitos da tecnologia anterior em termos de densidade, baixa toxicidade, melhor maleabilidade, maior flexibilidade, melho- res propriedades viscoelásticas e propriedades de moldagem por máquina. Produzimos compósitos verdadeiros e podemos obter propriedades viscoelásticas. Produzimos um com- pósito usando um modificador interfacial para melhorar a associação do particulado com o polímero. Observamos que os materiais compósitos da invenção podem ter um nível de densidade, propriedades mecânicas, ou propriedades elétricas/magnéticas projetado a partir de uma criteriosa mistura da composição. As propriedades viscoelásticas inéditas tornam os materiais úteis em uma variedade de usos não preenchida pelos compósitos e fornecem um material facilmente feito e formado em formas usáveis. Os materiais preenchidos da tecno- logia anterior não apresentaram estas propriedades e apresentarão uma falha de fragilidade e mecânica quando estendidos.

Em uma modalidade da invenção, um particulado metálico selecionado tendo um tamanho e distribuição de tamanho de partícula especificado é selecionado com um políme- ro com uma distribuição de peso molecular para formar um melhor compósito. Tais partícu- las podem ter uma circularidade definida que promove máximo desenvolvimento da proprie- dade. Neste sistema, um compósito de particulado metálico e fluorpolímero alcança as pro- priedades estabelecidas.

Os materiais de alta densidade da invenção podem conter pigmentos modificados interfaciais ou outros ingredientes para modificar a aparência visual dos materiais. Particula- do metálico misturado, bimetálico (por exemplo, WC) ou compósitos de liga metálica pode ser usado para adequar propriedades aos usos específicos. Estas propriedades incluem, mas sem limitações, densidade, propriedades térmicas tal como condutividade, proprieda- des magnéticas, propriedades elétricas tais como condutividade, cor, etc. Estes materiais e combinação de materiais podem ser usados como estruturas semicondutoras e eletromecâ- nicas em estado sólido (por exemplo, bateria). Materiais de polímero metálico de maior den- sidade preferidos podem também ser combinados com um ou mais polímeros e um ou mais particulados metálicos para obter compósitos exclusivos. Um metal secundário pode ser combinado com um metal de alta densidade. Um compósito pode compreender uma varie- dade de diferentes combinações de metais e polímeros. O particulado metálico pode conter dois particulados metálicos de diferentes metais, cada metal tendo uma densidade relativa- mente alta. Em uma outra modalidade, o particulado metálico pode compreender um particu- lado metálico de alta densidade e um metal secundário. Outros metais usados desta revela- ção dizem respeito a um metal que, por si próprio, não pode obter uma densidade maior que 10 no material do compósito, mas pode fornecer propriedades úteis ao compósito como um todo. Tais propriedades podem incluir propriedades elétricas, propriedades magnéticas, pro- priedades físicas, incluindo condutividade de calor, blindagem acústica, etc. Exemplos de tais metais secundários incluem, mas sem limitações, ferro, cobre, níquel, cobalto, bismuto, estanho, cádmio e zinco. Os materiais da invenção permitem os engenheiros projetem a flexibilidade para adequar o compósito aos usos finais e evitar o uso de materiais tóxicos ou radioativos, a menos que desejado. Chumbo ou urânio esgotado não são mais necessários em suas aplicações típicas agora que os compósitos densos da invenção são disponíveis. Em outras aplicações onde é necessário um certo nível ajustado de toxicidade ou radiação, os compósitos da invenção podem ser usados com sucesso com propriedades desejadas produzidas por engenharia no material.

Resumidamente, usando a tecnologia da invenção, os compósitos de metal e poli- mero da invenção podem fornecer melhores propriedades do compósito do polímero. Um material importante compreende um compósito tendo uma densidade maior que 10 g-cm"3 ou mais, tipicamente maior que 11,7 g-cm"3, maior que 12,5 g-cm3 ou maior que 16,0 g-cm"3. O compósito compreende um particulado metálico de alta densidade, um polímero, e opcio- nalmente um material modificador interfacial. As composições da invenção podem também conter outros aditivos tais como um indicador visual, marcador fluorescente, corante ou pig- mento em uma quantidade de pelo menos cerca de 0,01 a 5 % em peso. Os compósitos da invenção compreendem cerca de 85 a 99,5 % em peso de metal, 47 a 90 % em volume de metal, 0,5 a 15 % em peso de polímero, 10 a 53 % em volume de polímero no compósito. Nesta revelação, baseamos na densidade como uma importante propriedade que pode ser adequada ao compósito, mas outras propriedades úteis podem ser projetadas no compósito.

Compósitos de metal e polímero de melhor densidade de podem ser feitos forman- do um compósito no qual o particulado metálico é obtido na mais alta densidade empacota- da ou de empacotamento possível do particulado e com uma fase de polímero que ocupa de forma substancialmente completa apenas o volume excluído minimizado do particulado. U- sar um particulado metálico, empacotar o particulado e combinar o particulado apenas com polímero suficiente de maneira tal que somente o volume excluído do particulado seja cheio pode otimizar a alta densidade do material do compósito. Um metal é selecionado tendo umadensidade absoluta de metal maior que cerca de 13, freqüentemente maior que 16 g- cm"3 que é combinado com um polímero selecionado para formação e maior densidade de compósito. Uma vez que o particulado metálico e o componente do polímero aumentam de densidade, o material do compósito aumenta de densidade. A densidade do compósito final é amplamente controlada pela eficiência no empacotamento do particulado metálico no compósito e a eficiência associada no enchimento de vazios desocupados no particulado densamente empacotado com material de polímero de alta densidade. Observamos que a eficiência de empacotamento e enchimento pode ser melhorada por uma seleção criteriosa de forma, tamanho e distribuição do tamanho da partícula. O particulado deve ser maior que 10 microns (um tamanho da partícula maior que cerca de 10 microns significa que uma pe- quena porção do particulado é menos que 10 microns, de fato, menos que 10 % em peso, freqüentemente menos que 5 % em peso do particulado é menor que 10 microns). A distribu- ição do tamanho do metal deve ser ampla e tipicamente inclui partículas cerca de 10 a 1.000 microns. O distribuição do particulado deve conter pelo menos algum particulado (pelo me- nos 5 % em peso) na faixa de cerca de 10 a 70 microns, o particulado deve também conter pelo menos algum particulado (pelo menos 5 % em peso) na faixa maior que 70, cerca de 70 a 250 microns, opcionalmente o particulado pode conter algum particulado (pelo menos 5 % em peso) na faixa de cerca de 250 a 500 microns e pode conter algum particulado na faixa de 500+ micron. Esta distribuição pode ser normal, Gaussiana, log normal ou normal assimétrica, mas deve incluir a faixa desejada de tamanhos de partícula. Um compósito ver- dadeiro é obtido processando criteriosamente o combinado polímero e particulado do polí- mero até que as propriedades sejam desenvolvidas e a densidade atinja um nível que mos- tra que o uso de um modificador interfacial para promover formação de compósito resulta em melhor desenvolvimento da propriedade e alta densidade.

Um compósito é mais do que uma mistura simples. Um compósito é definido como uma combinação de duas ou mais substâncias misturadas com várias porcentagens de composição, em que cada componente retém suas propriedades originais essenciais. Ele é uma combinação controlada de materiais separados, resultando em propriedades que são superiores às dos seus constituintes. Em uma mistura simples, o material misturado tem pouca interação e pouca melhoria de propriedade. Um dos materiais é escolhido para au- mentar a rigidez, resistência ou densidade. Átomos e moléculas podem formar ligações com outros átomos ou moléculas usando inúmeros mecanismos. Tal ligação pode ocorrer entre a nuvem de elétrons de um átomo ou superfícies moleculares incluindo interações molecular- molecular, interações átomo-molecular e interações átomo-átomo. Cada mecanismo de liga- ção envolve forças e dimensões características entre os centros atômicos mesmo em inte- rações moleculares. O aspecto importante de tal força de ligação é resistência, a variação de intensidade de ligação com a distância e direcionabilidade. As forças maiores em tal liga- ção incluem ligação iônica, ligação covalente e os tipos de ligação de van der Waals (VDW). Raios e ligação iônicos ocorrem em espécies iônicas tais como Na+Cl", Li+F". Tais espécies iônicas formam ligações iônicas entre os centros atômicos. Tal ligação é substancial, fre- qüentemente substancialmente maior que 100 kJ-mol"' freqüentemente maior que 250 kJ- mol-1. Adicionalmente, a distância interatômica para raios iônicos tende a ser pequena e na ordem de 1-3 Ã. Ligação covalente resulta da sobreposição de nuvens de elétrons que en- volvem átomos que formam uma ligação covalente direta entre centros atômicos. As intensi- dades de ligação covalente são substanciais, são a grosso modo equivalentes a ligação iô- nica e tendem a ter distâncias interatômicas um pouco menores.

Os tipos variados de forças de van der Waals são diferentes da ligação covalente e iônica. Estas forças de van der Waals tendem a ser forças entre moléculas, não entre cen- tros atômicos. As forças de van der Waals são tipicamente divididas em três tipos de forças, incluindo forças dipolo-dipolo, forças de dispersão e ligação de hidrogênio. Forças dipolo- dipolo são uma força van der Waals que surgem de variações temporárias ou permanentes na quantidade ou distribuição de carga em uma molécula. SUMÁRIO DE FORCAS E INTERAÇÕES QUÍMICAS

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aVisto que forças de London VDW aumentam com o tamanho maior e não existe Ii- mitede moléculas, estas forças podem ficar muito grandes. Em geral, entretanto, elas são muito fracas.

Estruturas dipolo surgem pela separação de cargas em uma molécula, criando uma extremidade oposta no geral ou parcialmente positiva e uma no geral ou parcialmente nega- tiva. As forças surgem de interação eletrostática entre as regiões negativa e positiva da mo- lécula. Ligação de hidrogênio é uma interação dipolo-dipolo entre um átomo de hidrogênio e uma região eletronegativa em uma molécula, que compreende tipicamente um oxigênio, flúor, nitrogênio ou outro sítio relativamente eletronegativo (comparado a H). Estes átomos atingem uma carga negativa de dipolo atraindo uma interação dipolo-dipolo, com um átomo de hidrogênio tendo uma carga positiva. Força de dispersão é a força van der Waals que existe entre moléculas não carregadas substancialmente não polares. Embora esta força ocorra em moléculas não polares, a força surge do movimento de elétrons na molécula. Em virtude da rapidez de movimento na nuvem de elétrons, a molécula não polar atinge uma carga instantânea pequena, mas significativa, já que o movimento de elétrons causa uma mudança temporária na polarização da molécula.

Estas flutuações menores na carga resultam na porção de dispersão da força van der Waals.

Forças VDW como estas, em virtude da natureza do dipolo ou a polarização flutu- ante da molécula, tendem a ser de baixas intensidades de ligação, tipicamente 50 kJ mol"1 ou menos. Adicionalmente, a faixa na qual a força se torna atrativa é também substancial- mente maior que ligação iônica ou covalente e tende a ser cerca de 3-10 Ã. Nos materiais compósitos van der Waals desta invenção, observamos que a com- binação exclusiva de partículas metálicas, a variação do tamanho da partícula do compo- nente metálico, a modificação da interação entre o particulado e o polímero resultam na cri- ação de uma ligação de van der Waals exclusiva. As forças de van der Waals surgem entre átomos/cristais metálicos no particulado e são criadas pela combinação de tamanho da par- tícula, polímero e modificadores interfaciais no compósito metal/polímero. No passado, ma- teriais que eram caracterizados como "compósito" compreendiam simplesmente um polímero carregado com particulado com pouca ou nenhuma interação de van der Waals entre o mate- rial de carga do particulado. Na invenção, a interação entre a seleção de distribuição de ta- manho de partícula e polímero interfacialmente modificado engloba o particulado para al- cançar uma distância intermolecular que cria uma intensidade de ligação de van der Waals substancial. Os materiais da tecnologia anterior, tendo poucas propriedades viscoelásticas, não obtêm uma estrutura de compósito verdadeiro. Isto leva a concluir que esta distância intermolecular não é atingida na tecnologia anterior. Na discussão anterior, o termo "molécu- la" pode ser usado para se relacionar a um partícula metálica, uma partícula que compreen- de cristal metálico ou um agregado de metal amorfo, outras unidades moleculares ou atômi- cas ou subunidades de metal ou misturas bimetálicas. Nos compósitos da invenção, as for- ças de van der Waals ocorrem entre coleções de átomos de metal que agem como "molécu- las" na forma de cristais ou outros agregados de átomo de metal. O compósito da invenção é caracterizado por um compósito com forças intermoleculares entre particulados metálicos que são na faixa da intensidade de van der Waals, isto é, entre cerca de 5 e cerca de 30 kJ- mol"1 e uma dimensão de ligação de 3-10 Â. O particulado metálico no compósito da inven- ção tem uma faixa de tamanhos de partícula de maneira tal que cerca de pelo menos 5 % em peso de particulado na faixa de cerca de 10 a 70 microns e cerca de pelo menos 5 % em peso de particulado, na faixa de cerca de 70 a 250 microns, e um polímero, o compósito tendo uma intensidade de ligação de dispersão de van der Waals entre moléculas em partí- culas adjacentes de menos que cerca de 4 kJ-mol"1 e uma dimensão de ligação de 1,4 a 1,9 Â ou menos que cerca de 2 kJ-mol"1 e a dimensão de ligação de van der Waals é cerca de 1,5 a 1,8 A.

Em um compósito, o reforço é normalmente muito mais forte e rígido do que a ma- triz, e dá ao compósito suas boas propriedades. A matriz mantém os reforços em um padrão ordenado de alta densidade. Em virtude de os reforços serem normalmente descontínuos, a matriz também ajuda a transferir carga entre os reforços. O processamento pode ajudar na mistura e carregamento do metal de reforço. Para ajudar na mistura, um modificador interfa- ciai pode ajudar a superar as forças que impedem que a matriz forme uma fase substanci- almente contínua do compósito. As propriedades dos compósitos surgem da associação íntima obtida pelo uso de processamento e fabricação cuidadosos. Acreditamos que um modificador interfacial seja um material orgânico que fornece um revestimento exterior no particulado, promovendo a associação íntima de polímero e particulado. Quantidades míni- mas do modificador podem ser usadas, incluindo cerca de 0,005 a 3 % em peso, ou cerca de 0,02 a 2 % em peso.

Com o propósito desta revelação, o termo "metal" diz respeito a metal em um esta- do de oxidação de aproximadamente 0, com até 25 % em peso ou cerca de 0,001 a 10 % em peso como um óxido ou um contaminante metálico ou não metálico, não em associação com agentes iônicos, covalentes ou quelantes (complexantes). Com o propósito desta reve- lação, o termo "particulado" tipicamente refere-se a um material feito em um produto com um tamanho da partícula maior que 10 microns e tendo uma distribuição de tamanho de partícula contendo pelo menos algum particulado na faixa de tamanho de 10 a 100 microns e 100 a 4.000 microns. Em um estado empacotado, este particulado tem um volume excluí- do de cerca de 13 a 61 % em volume ou cerca de 40 a 60 % em volume. Nesta invenção, o particulado pode compreender duas três ou mais fontes de particulados, em uma mistura de metais de diferente natureza química e física.

Tipicamente, os materiais compósitos da invenção são fabricados usando proces- samento de fusão e são também utilizados na formação de produto usando processamento de fusão. Tipicamente, na fabricação dos materiais de alta densidade da invenção, cerca de 40 a 96 % em volume freqüentemente 50 a 95 % em volume ou 80 a 95 % em volume de um particulado metálico são combinados em condições de calor e temperatura com cerca de 4 a 60 % em volume, freqüentemente 5 a 50 % em volume ou 5 a 20 % em volume de um material de polímero termoplástico típico, são processados até que o material atinja uma densidade maior que 10 g-cm"3, 11 g-cm"3 preferivelmente maior que 12 g-cm"3, mais preferi- velmente maior que 16 g-cm"3 indicando formação de compósito verdadeiro. Alongamento típico é pelo menos 5 %, pelo menos cerca de 10 % e freqüentemente entre 5 e 250 %. Al- ternativamente, na fabricação do material, o metal ou o polímero termoplástico pode ser mis- turado com agentes de modificação interfacial e os materiais modificados podem em segui- da ser processados no material. Uma vez que o material atinge uma densidade suficiente, o material pode ser extrudado em um produto ou em uma matéria-prima na forma de uma bala de chumbo, cavaco, pastilha ou outro material facilmente processado usando técnicas de processamento convencionais. Na fabricação de produtos usados com os compósitos da invenção, o compósito fabricado pode ser obtido em quantidades apropriadas, submetido a calor e pressão, tipicamente em equipamento de extrusão e em seguida trabalhada em uma forma apropriada com a quantidade correta de materiais na configuração física apropriada. No projeto do produto apropriado, durante a fabricação do compósito ou durante a fabrica- ção do produto, um pigmento ou outro material corante pode ser adicionado ao equipamento de processamento. Uma vantagem deste material é que um corante ou pigmento inorgânico pode ser co-processado, resultando em um material que não necessita de pintura ou reves- timento exterior para obter uma aparência atrativa ou decorativa. Os pigmentos podem ser incluídos na mistura do polímero, podem ser distribuídos uniformemente por todo o material e podem resultar em uma superfície que não pode lascar, descascar ou perder sua aparên- cia decorativa. Um material de pigmento particularmente importante compreende dióxido de titânio (TiO2). Este material é extremamente não tóxico, é um particulado branco brilhante que pode ser facilmente combinado tanto com particulados metálicos e/ou compósito de polímeros para melhorar a densidade do material do compósito e fornecer uma coloração branca ao material do compósito final.

Observou-se adicionalmente que uma mistura de dois três ou mais metais em forma de particulado pode obter propriedades importantes dos compósitos de ambos metais em uma estrutura de compósito de polímero. Por exemplo, um compósito de tungstênio ou outro particulado metálico de alta densidade pode ser misturado com um segundo particulado me- tálico que fornece ao material de tungstênio não tóxico, relativamente estável, propriedades adicionais incluindo um baixo grau de radiação na forma de partículas alfa, beta ou gama, um baixo grau de citotoxicidade desejado, uma mudança na aparência ou outras proprieda- des benéficas. Uma vantagem de um compósito bimetálico é obtida pela seleção criteriosa de proporções, resultando em uma densidade adequada para um uso final particular. Por exemplo, um compósito tântalo/tungstênio pode ser produzida com uma densidade teórica, por exemplo, com um fluorpolímero ou fluorpolímero, que pode variar de 11 g-cm"3 através de 12,2 g-cm"3. Alternativamente, para outras aplicações, um compósito de irídio e tungstê- nio pode ser fabricado que, com um fluorpolímero, pode ter uma densidade que varia de cerca de 12 g-cm"3 a cerca de 13,2 g-cm"3. Cada compósito destes pode ter propriedades exclusivas ou especiais. Estes processos e materiais de compósito têm a capacidade e pro- priedade exclusiva de que o compósito age como um compósito de liga de dois diferentes metais que, por causa do ponto de fusão e outras dificuldades de processamento, não pode ser feito em uma forma de liga sem os métodos da invenção.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

A figura 1 é um artigo moldado ou extrudado feito de material da invenção. A figura é um exemplo de uma estrutura que pode ser feita usando os vários métodos aqui descritos. O stent é um exemplo de um artigo com uma estrutura flexível que obtém utilidade do com- pósito de metal e polímero da invenção.

As figuras 2A e 2B são seções transversais de um produto de extrusão da inven- ção. As figuras 3A e 3B são dois aspectos de um suporte de pesca que compreende uma chumbada de encaixe rápido ou moldada do compósito da invenção.

As figuras 4A e 4B são dois aspectos de um peso de balanceamento de pneumático de roda de carro ou caminhão da invenção. As figuras 5-11 mostram dados que demonstram as propriedades viscoelásticas da invenção e a adaptabilidade da tecnologia para formar propriedades desejadas nos materi- ais.

Figuras 12-20 exibem as propriedades viscoelásticas únicas da invenção compara- das às composições de polímeros preenchidos com metais anteriores e os próprios políme- ros.

Figuras 21 e 22 explicam a singularidade da curva tensão-deformação e exibem as propriedades de um compósito de aço inoxidável e de tungstênio da invenção.

Figuras 23 e 24 são regiões expandidas da figura 22.

Figura 25 mostra a curva tensão-deformação para o fluorpolímero de THV.

Figuras 26 e 27 mostram que o polímero preenchido, materiais não-compósitos do estado da técnica são quebradiços e falham na mínima aplicação de tensão enquanto o ver- dadeiro compósito da invenção exibe uma faixa ampla de propriedades mecânicas úteis.

Figuras 29 a 30 mostram a densidade total e a densidade de empacotamento vo- lumétrica de uma variedade de compósitos da invenção com componentes metálicos varia- dos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A invenção diz respeito a um melhor material de compósito de metal e polímero com maiores ou melhores propriedades com relação a materiais da tecnologia anterior. Compósitos de metal simples e metal misto podem ser adequados para propriedades inédi- tas, incluindo densidade, cor, magnetismo, condutividade térmica, condutividade elétrica e outras propriedades físicas. O uso de composições adicionais compreendendo um modifica- dor interfacial demonstra melhor utilização de propriedades do material e melhor desempe- nho. Compósitos preferidos podem ser combinados com um ou mais polímeros de uma da- da distribuição de peso molecular e um ou mais particulados metálicos com uma dada distri- buição para obter compósitos exclusivos. A invenção diz respeito a uma família de materiais compósitos com características que excedem a densidade e maleabilidade do chumbo, mas que não tem a toxicidade inerente de chumbo e outros materiais de alta densidade. Os ma- teriais podem ser usados em aplicações que exigem alta densidade, maleabilidade, flexibili- dade, conformabilidade e propriedades viscoelásticas. A invenção fornece especificamente materiais de alta densidade que compreendem um particulado metálico de alta densidade, tal como tungstênio, uma fase de polímero e, opcionalmente, um modificador interfacial que permitem ao polímero e particulado metálico interagir para formar um compósito com natu- reza e grau de propriedades desejados e atingir a máxima densidade possível. Tais materi- ais obtêm propriedades físicas superiores aos materiais da tecnologia anterior, incluindo densidade, módulo de armazenamento, cor, magnetismo, condutividade térmica, condutivi- dade elétrica e outras melhorias nas propriedades físicas sem característica de toxicidade ou radiação residual do chumbo ou urânio empobrecido, respectivamente, a menos que ne- cessário em uma aplicação específica. Os materiais da invenção permitem aos engenheiros de projeto a flexibilidade para adequar o compósito aos usos finais e evitar o uso de materi- ais tóxicos ou radioativos, a menos que desejado. Chumbo ou urânio empobrecido não são mais necessários em suas aplicações típicas.

Os materiais compósitos da invenção combinam um particulado metálico em uma densidade empacotada máxima, deixando um volume excluído e um material de polímero ocupando substancialmente o volume excluído, mas não mais para obter a densidade mais alta possível da composição do compósito. Densidade empacotada (ASTM B527-93) diz respeito ao grau no qual o material é empacotado. Empacotamento afeta o volume excluído e um volume componente que é incluído no cálculo da densidade. Uma variedade de parti- culados metálicos no tamanho e distribuição corretos pode ser usada. Os parâmetros impor- tantes da distribuição de partícula metálica incluem o fato de que não mais do que 5 % em peso do particulado metálico são menores que 10 microns de diâmetro. Adicionalmente, a distribuição de partícula metálica tem uma proporção substancial de particulado caindo na faixa de 10 a 100 microns, uma proporção substancial de um particulado caindo na faixa de 100 a 250 microns e uma proporção substancial de um particulado caindo na faixa de 100 a 500 microns. Entendemos por uma proporção substancial, pelo menos 10 % em peso do particulado. Esta distribuição pode ser normal, Gaussiana, Iog normal ou normal assimétrica, mas deve incluir a faixa desejada de tamanhos de partícula.

Uma densidade final do metal é pelo menos 11 g-cm"3, preferivelmente maior que 13 g-cm3, mais preferivelmente maior que 16 g-cm"3 e o polímero tem uma densidade de pelo menos 0,84 g-cm"3, entretanto, polímeros com uma densidade maior que 1 a 1,4 g-cm"3 e preferivelmente maior que 1,6 g-cm"3 são usados para aumentar a densidade, também para obter materiais usados de polímero de compósito. O limite de resistência é 0,2 a 60 MPa e o módulo de armazenamento do compósito (G') varia de cerca de 1.380 a cerca de 14.000 MPa, preferivelmente de cerca de 3.450 a cerca de 6.000 MPa e um limite de resis- tência de pelo menos 0,2 a 200 MPa. Uma característica importante do material do compósi- to da invenção diz respeito à existência de uma deformação elástica-plástica e sua razão de Poisson. Os materiais compósitos da invenção exibem uma deformação elática-plástica. Sob uma tensão que faz com que o compósito se alongue, a estrutura deforma em um modo elástico até que ela atinja um limite após o qual ela deforma em um modo plástico até que ela atinja seu limite e rompa estruturalmente. Esta propriedade é mostrada como a ruptura na qual o material alonga sob tensão por pelo menos 5 % ou pelo menos 10 % antes de atingir um limite elástico e romper sob tensão permanente. O material preferido tem uma razão de Poisson tipicamente menor que 0,5 e preferivelmente cerca de 0,1 a cerca de 0,5.

O caráter regular essencialmente esférico das partículas preferidas da invenção pode ser definido pela circularidade da partícula e por sua razão de aspecto. A razão de aspecto das partículas deve ser menos que 1:3 e freqüentemente menos que 1:1,5 e deve refletir uma seção transversal substancialmente circular ou partícula esférica. A circularida- de, circularidade ou rugosidade da partícula pode ser medida por uma inspeção microscópi- ca das partículas na qual uma medição automatizada ou manual de rugosidade pode ser calculada. Em uma medição como esta, o perímetro de uma seleção representativa do parti- culado é selecionado e a área da seção transversal da partícula é também medida. A circula- ridade da partícula é calculada pela fórmula seguinte:

Circularidade = (perímetro )2/área.

Uma partícula esférica ideal tem uma circularidade característica de cerca de 12,6. Esta característica de circularidade é parâmetro adimensional de menos que cerca de 20, freqüentemente cerca de 14 a 20 ou 13 a 18.

Particulado metálico que pode ser usado nos compósitos da invenção inclui tungs- tênio, urânio, ósmio, irídio, platina, rênio, ouro, netúnio, plutônio e tântalo, e pode ter um me- tal secundário, tais como ferro, cobre, níquel, cobalto, estanho, bismuto e zinco. Embora uma vantagem seja que materiais não tóxicos ou não radioativos possam ser usados como um substituto para chumbo e urânio empobrecido, onde necessário, chumbo e urânio po- dem ser usados quando os materiais não têm impacto adverso no uso visado. Uma outra vantagem da invenção é a capacidade para criar compósitos bimetálicos ou maiores que usam dois ou mais materiais metálicos que não podem formar naturalmente uma liga. Uma variedade de propriedades pode ser adequada através de uma seleção criteriosa de metal ou uma combinação de metais e polímero, e a toxicidade ou radioatividade dos materiais pode ser planejada nos materiais como desejado. Estes materiais não são usados como partículas metálicas grandes, mas são tipicamente usados como pequenas partículas metá- licas, comumente denominadas particulados metálicos. Tais particulados têm uma razão de aspecto relativamente baixa, e são tipicamente menores que cerca de 1:3. Uma razão de aspecto é tipicamente definida como a razão da dimensão maior do particulado dividido pela dimensão menor do particulado. Geralmente, particulados esféricos são preferidos, entretan- to, densidades de empacotamento suficientes podem ser obtidas das partículas relativamen- te uniformes em uma estrutura densa.

Os materiais compósitos da invenção combinam um particulado metálico em uma densidade empacotada máxima, deixando um volume excluído e um material de polímero ocupando substancialmente o volume excluído, mas não mais, para obter a densidade mais alta possível da composição do compósito.

Uma variedade de metais de alta densidade pode ser usada. Tungstênio (W) tem um peso atômico de 183,84; um número atômico de 74 e está no grupo VM(6). Isótopos de ocorrência natural são 180 (0,135 %); 182 (26,4 %); 183 (14,4 %); 184 (30,6 %); 186 (28,4 %) e isótopos radioativos artificiais são 173-179; 181; 185; 187-189. Tungstênio foi desco- berto por C. W. Scheele em 1781 e isolado em 1783 por J. J. And F. of Elhuyar. Um dos metais mais raros compreende cerca de 1,5 ppm da crosta terrestre. Minérios principais são Wolframita [(Fe,Mn)W04] e Scheelita (CaW04) encontrados principalmente na China, Ma- laia, México, Alasca, América central e Portugal. Minérios Scheelitas minerados nos Estados Unidos levam de 0,4-1,0 % W03. Descrições de processos de isolação são encontradas em K. C. Li, C. Y. Wang, Tungsten, A.C.S. Monograph Series no. 94 (Reinhold, New York, 3rd ed., 1955) pp 113-269; G. D. Rieck, Tungsten and Its Compounds (Pergamon Press, New York, 1967) 154 pp. Reviews: Parish, Advan. Inorg. Chem. Radiochem. 9, 315-354 (1966); Rollinson, "Chromium, Molybdenum and Tungsten" in Comprehensive Inorganic Chemistfy Vol. 3, J. C. Bailar, Jr. et ai, Eds. (Pergamon Press, Oxford, 1973) pp 623-624, 742-769. Tungstênio é um metal aço-cinza a estanho-branco que tem, na forma cristalina, uma estru- tura cúbica de corpo centrado. Sua densidade é d420 18,7-19,3; sua dureza é 6,5-7,5, ponto de fusão é 3.410 °C, ponto de ebulição é 5.900 °C, calor específico (20 °C) é 0,032 cal/g/°C, calor de fusão é 44 cal/g, calor de vaporização é 1.150 cal/g e resistividade elétrica (20 °C) é 5,5 μοhm-cm. Tungstênio é estável em ar seco a temperaturas ordinárias, mas forma o trió- xido quando aquecido ao rubro, não é atacado por água, mas é oxidado no dióxido pelo va- por. particulado de tungstênio pode ser pirofórico sob as condições corretas e é lentamente solúvel em hidróxido de potássio ou carbonato de sódio fundido na presença de ar; é solúvel em uma mistura de NaOH e nitrato fundida. Tungstênio é atacado por flúor a temperatura ambiente; por cloro a 250-300 0C dando o hexacloreto na ausência de ar, e o trióxido e oxi- cloreto na presença de ar. Resumidamente, o ponto de fusão é 3.410 °C, o ponto de ebuli- ção é 5.900 0C e a densidade é d42018,7-19,3.

Urânio (U) tem um peso atômico de 238,0289 (mistura isotópica de ocorrência natu- ral característica); um número atômico de 92 sem nuclídeos estáveis. Isótopos de ocorrência natural são 238 (99,275 %); 235 (0,718 %); 234 (0,005 %); isótopos radioativos artificiais são 226-233; 236; 237; 239; 240. Urânio compreende cerca de 2,1 ppm da crosta terrestre. Os principais minérios de urânio de interesse comercial são carnotita, petchblenda, tobernita e autunita. Minas comercialmente importantes estão localizadas na área de Elliot Lake-Blind River no Canadá, campos de golfe Rand na África central, Colorado e Utah nos Estados Uni- dos, na Austrália e na França. A descoberta de petchblenda é encontrada em M.H. Klaproth, Chem. Ann. II, 387 (1789). Preparação do metal é encontrado em E. Peligot, C.R. Acad. Sci 12, 735 (1841) and ldem, Ann. Chin. Phys. 5, 5 (1842). Fluxograma e detalhes da prepara- ção de metal de urânio puro são encontrados em Chem. Eng. 62, No. 10, 113 (1955); Sped- ding et al., U.S. patente No. 2,852,364 (1958 to U.S.Um.E.C.). Reviews: MeIIor1S Vol. XII, 1- 138 (1932); C.D. Harrington, A.R. Ruehle, Uranium Production Technology (Van Nostrand, Princeton, 1959); E.H.P. Cordfunke, The Chemistry of Uranium (Elsevier, New York, 1969) 2550 pp; diversos autores em Handb. Exp. Pharmakol, 36, 3-306 (1973); "The Actinides," in Comprehensive Inorganic Chemistfy Vol. 5, J.C. Bailar, Jr., et al., Eds. (Pergamon Press, Oxford, 1973) passim; F. Weigel in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology Vol. 23 (Wiley-lnterscience, New York, 3rd ed., 1983) pp 502-547; idem in the Chemistry ofthe Actinide Elements Vol. 1, J.J. Katz et al., Eds. (Chapman and Hall1 New York 1986) pp 169- 442; J.C. Spirlet et al., Adv. Inorg. Chem. 31, 1-40 (1987). Uma revisão de toxicologia e efei- tos na saúde é encontrada em Toxicological Profile for Uranium (PB91-180471, 1990) 205 pp. Urânio é um metal prata branco, lustroso, radiativo que é tanto maleável quanto flexível, e embaça rapidamente no ar formando uma camada de óxido de cor escura. O calor de va- porização é 446,7 kJ/mol; calor de fusão é 19,7 kJ/mol; calor de sublimação é 487,9 kJ/mol. Metal de urânio particulado e alguns compostos de urânio podem inflamar-se espontanea- mente no ar ou oxigênio e são rapidamente solúveis em HCI aquoso. Ácidos não oxidantes tais como sulfúrico, fosfórico e clorídrico reagem somente muito lentamente com urânio; áci- do nítrico dissolve urânio em uma taxa moderada; e dissolução de urânio particulado em ácido nítrico pode abordar violência explosiva. Metal de urânio é inerte a álcali. Resumida- mente, o ponto de fusão é 1.132,8 ± 0,8 ° e a densidade é 19,07; d 18,11; d 18,06.

Ósmio (O) tem um peso atômico de 190,23; um número atômico de 76 e está no grupo Vlll(8). Isótopos de ocorrência natural são 184 (0,02%); 186 (1,6%); 187 (1,6%); 188 (13,3 %); 189 (16,1%); 190 (26,4%); 192 (41,0%). Isótopos radioativos artificiais são 181- 183; 185; 191; 193-195. Ósmio compreende cerca de 0,001 ppm da crosta terrestre e é en- contrado no osmirídio mineral e em todos os minérios de platina. Tennant descobriu ósmio em 1804. Preparação é encontrada em Berzelius et al., citada por Mellor, A Comprehensive Treatise on Inorganie and Theoretieal Chemistry 15, 6887 (1936). Reviews: Gilchrist, Chem. Rev. 32, 277-372 (1943); Beamish et al., in Rare Metais Handbook, C.A. Hampel, Ed. (Rei- nhold New York, 1956) pp 291-328; Griffith, Quart. Rev. 19, 254-273 (1965); idem, The Chemistry ofthe Rarer Platina Metals (John Wiley, New York, 1967) pp 1-125; Livingstone in Comprehensive Inorganie Chemistry, Vol. 3, J.C. Bailar, Jr. et al. Eds. (Pergamon Press, Oxford, 1973) pp 1163-1189, 1209-1233. Ósmio é um metal branco azulado, lustroso com uma estrutura hexagonal de empacotamento denso. Com uma densidade de d42° 22,61, acreditou-se por muito tempo ser o elemento mais denso. Dados de raios-X mostraram ser ligeiramente menos denso do que irídio com um ponto de fusão de cerca de 2.700°C, ponto de ebulição de cerca de 5.500°C, uma densidade de d420 22,61, calor específico (0°C) 0,0309 cal/g/°C e dureza 7,0 na escala de Mohs. Ósmio é estável em ar frio e, no particula- do, é lentamente oxidado pelo ar mesmo a temperatura ordinária para formar tetróxido. Ós- mio é atacado por flúor acima de 100°C, por cloro seco no aquecimento, mas não é atacado por bromo ou iodo. Ósmio é atacado por água régia, oxidando ácidos por um longo período de tempo, mas apenas afetado por HCl, H2SO4. Ósmio se queima em vapor de fósforo para formar um fosfeto, em vapor de enxofre para formar um sulfeto. Ósmio é também atacado por hidrossulfatos alcalinos fundidos, por hidróxido de potássio e agentes oxidantes. Ósmio particulado absorve uma quantidade considerável de hidrogênio. Resumidamente, ósmio tem um ponto de fusão de cerca de 2.700 °C, um ponto de ebulição de cerca de 5.500 0C e uma densidade de d420 22,61.

Irídio (Ir) tem um peso atômico de 192,217 e um número atômico de 77. Isótopos de ocorrência natural são 191 (38,5 %); 193 (61,5 %) e isótopos radioativos artificiais são 182- 191; 194-198. Eles compreendem cerca de 0,001 ppm da crosta terrestre. Irídio foi desco- berto por Tennant. Eles ocorrem na natureza no estado metálico, normalmente como uma liga natural com ósmio (osmirídio) e é encontrado em pequenas quantidades ligado com platina nativa (mineral de platina) ou com ouro nativo. Descoberta e purificação de osmirídio são encontradas em Deville, Debray, Ann. Chico. Phys. 61, 84 (1861); a partir do mineral de platina: Wichers, J. Res. Nat. Bur. Stand. 10, 819 (1933). Reviews de preparação, proprie- dades e composição química de irídio e outros metais de platina: Gilchrist, Chem. Rev. 32, 277-372 (1943); W.P. Griffith, the Chemistry of the Rare platinium Metals (John Wiley, New York, 1967) pp 1-41, 227-312; Livingstone in Comprehensive Inorganic chemistryVol. 3, J.C. Bailar Jr. et al., Eds. (Pergamon Press, Oxford, 1973) pp 1163-1189, 1254-1274. Irídio é um metal prata branco, muito duro; reticulado cúbico de face centrada com um ponto de fusão de 2450 °C, ponto de ebulição de cerca de 4.500 0C com uma densidade de d420 22,65, calor específico de 0,0307 cal/g/°C, dureza de Mohs de 6,5 e tem o gravidade específica mais alta de todos os elementos. Ácidos incluindo água régia não atacam o irídio puro e somente o metal é ligeiramente atacado por alcalinos fundidos (não oxidantes). Eles são superficial- mente oxidados no aquecimento no ar, são atacados por flúor e cloro quando aquecidos ao rubro, atacados por sulfato de potássio ou por uma mistura de hidróxido de potássio e nitrato em fusão, atacados por chumbo, zinco ou estanho. Metal particulado é oxidado por ar ou oxigênio quando aquecido ao rubro no dióxido, IrO2, mas, em aquecimento adicional o dióxi- do dissocia nos seus constituintes. Resumidamente, irídio tem um ponto de fusão de 2.450 °C, um ponto de ebulição de cerca de 4.500 0C e uma densidade de d42° 22,65.

Platina (Pt) tem um peso atômico de 195,078, um número atômico de 78 e está no grupo VIII(IO). Isótopos de ocorrência natural são 190 (0,01 %); 192 (0,8 %); 194 (32,9 %; 195 (33,8 %); 196 (25,2 %); 198 (7,2 %); 190 é radioativo: T. 6,9 χ 1011 anos. Isótopos ra- dioativos artificiais são 173-189; 191; 193; 197; 199-201. Platina compreende cerca de 0,01 ppm da crosta terrestre. Acredita-se ser mencionada por Pliny com o nome "alutiae" e foi conhecida e usada na América Central como "platina dei Pinto". Platina foi reportado por 35 Ulloa em 1735; trazida da Europa porWood, e descrita por Watson em 1741. Ela ocorre de forma nativa ligada com um ou mais membros de seu grupo (irídio, ósmio, paládio, ródio, e rutênio) em cascalhos e areias. Preparação é encontrada em Wichers et al, Trans. Amer. Inst. Min. Met. Eng. 76, 602 (1928). Reviews de preparação, propriedades e composição química de platina e outros metais de platina: Gilchrist, Chem. Rev. 32, 277-372 (1943); Be- amish et al., Rare Metais Handbook, C.A. Hampel, Ed. (Reinhold, New York, 1956) pp 291- 328; Livingstone, Comprehensive Inorganic chemistry, Vol. 3, J.C. Bailar, Jr. et al., Eds. (Pergamon press, Oxford, 1973) pp 1163-1189, 1330-1370; F.R. Harley, The Chemistry of Platinium and Paladium with Particular Reference to Complexes of the Elements (Halsted Press, New York, 1973). Platina é um metal prata cinza, lustroso, maleável e dútil; estrutura cúbica de face centrada; preparado na forma de um particulado preto (negro de platina) e como massas esponjosas (esponja de platina). Platina tem um ponto de fusão de 1.773,5 ± 1 °C; Roeser et al., Nat Bur. Stand. J. Res. 6, 1119 (1931); ponto de ebulição de cerca de 3827 °C com uma densidade de d420 21,447 (calculado.); dureza Brinell de 55; calor específico de 0,0314 cal/g a 0 °C; resistividade elétrica (20 °C) de 10,6 pohm-cm.; não embaça com expo- sição ao ar, absorve hidrogênio quando aquecida ao rubro e a retém firmemente a tempera- tura ordinária; desprende o gás quando aquecida ao rubro in vácuo; oculta monóxido de carbono, dióxido de carbono, nitrogênio; consideravelmente volatilizada quando aquecida no ar a 1.500 °C. O metal aquecido absorve oxigênio e o desprende no resfriamento. Platina não é afetada por água ou por ácidos minerais simples, reage com água régia em ebulição com formação de ácido cloroplatínico, e também com cianetos alcalinos fundidos. Ela é ata- cada por halogênios, por fusão com alcalinos cáusticos, metratos alcalinos, peróxidos alcali- nos, por arsenatos e fosfatos na presença de agentes de redução. Resumidamente, platina tem um ponto de fusão de 1.773,5 ± 1 °C; Roeser et al., Nat. Bur. Stand. J Res. 6, 1119 (1931), ponto de ebulição cerca de 3.827 0C e uma densidade de 21,447 (calculado).

Ouro (Au) tem um peso atômico de 196,96655; um número atômico de 79 e está no grupo IB(11). Isótopo de ocorrência natural 197; isótopos artificiais (números de massa) são 177-179, 181, 183, 185-196, 198-203. Ouro compreende 0,005 da crosta terrestre. Ouro é provavelmente o primeiro metal puro conhecido pelo homem. Ele ocorre na natureza na sua forma nativa e em quantidades diminutas em quase todas as rochas e em água do mar. Miné- rios de ouro incluindo calavarito (AuTe2)1 silvanito [(Ag1Au)Te2], petzito [(Ag1Au)2Te]. Méto- dos de minar, extrair e refinar são encontrados em Hull, Stent, in Modem Chemical Proees- ses, Vol. 5 (Reinhold, New York, 1958) pp 60-71. Preparação em laboratório de particulado de ouro a partir de pedaços de ouro é encontrado em Block, lnorg. Syn 4, 15 (1953). Com- posição química de medicamentos com ouro no tratamento de artrite reumatóide é encon- trada em D.H. Brown1 W.E. Smith1 Chem. Soe. Rev. 9, 217 (1980). O uso como um catalisa- dor na oxidação de compostos orgânicos por NO2 é encontrado em R.E. Sievers, S.A. Nya- rady, J. Am. Chem. Soe. 107, 3726 (1985). Metal menos reativo a interfaces com gás ou líquido é encontrada em B. Hammer, J.l. Norskov, Nature 373, 238 (1995). Reviews: Gme- lin's Handb. Anorg. Chem., Gold (8th ed.) 62, partes 2, 3 (1954); Johnson, Davis, "Gold" in Comprehensive Inorganic chemistry, Vol. 3, J.C. Bailar Jr. et al., Eds. (Pergamon Press, Ox- ford, 1973) pp 129-186; J.G. Cohn, E.W. Stem in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology Vol. 11 (Wiley Interscience, New York, 3rd ed., 1980) pp 972-995. Ouro é um metal amarelo, macio; estrutura cúbica de face centrada; e, quando preparado por métodos de volatilização ou precipitação, particulado violeta intenso, púrpuro ou rubi, ponto de fusão de 1.064,76°C; ponto de ebulição de 2.700°C com uma densidade de 19,3; dureza Mohs de 2,5-3,0; dureza Brinell de 18,5. Ouro é extremamente inativo; não é atacado por ácidos, ar ou oxigênio; superficialmente atacado por halogênios aquosos a temperatura ambiente; reage com água régia, com misturas contendo cloreto, brometo ou iodeto caso eles possam gerar halogênios nascente, com muitas misturas oxidantes especialmente aquelas contendo halogênios, cianetos alcalinos, soluções de tiocianatos e cianetos duplos. Resumidamente, ouro tem um ponto de fusão de 1.064,76°C, ponto de ebulição de 2.700°C e densidade de 19,3.

Rênio (Re) tem um peso atômico de 186,207; um número atômico de 75 e está no grupo VIIB(7). Isótopos de ocorrência natural são 185 (37,07%); 187 (62,93 %), o último é radioativo, T1/2 ~ 1011 anos; isótopos radioativos artificiais são 177-184; 186; 188-192. Rênio compreende cerca de 0,001 ppm da crosta terrestre. Ele ocorre em gadolinito, molibdenito, columbito, minerais de terra rara, e alguns minérios de sulfeto.

Rênio foi descoberto por Nodack et al, Naturwiss. 13, 567, 571 (1925). Preparação de rênio metálico por redução de potássio perrenato ou perrenato de amônio é encontrado em Hurd, Brim, lnorg. Syn 1, 175 (1939) e preparação de rênio de alta pureza é encontrada em Rosenbaum et al., J. Electrochem. Soe. 103,18 (1956). Reviews: Mealaven in rare Me- tals Handbook, C.A. Hampel, Ed. (Reinhold, New York, 1954) pp 347-364; Peacock in Com- prehensive Inorganic chemistry Vol. 3, J.C. Bailar, Jr. et al., Eds. (Pergamon Press, Oxford, 1973) pp 905-978; P.M. Treichel in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology Vol. 20 (Wiley-lnterscience, New York, 3rd ed., 1982) pp 249-258. Rênio tem cristais hexagonais de empacotamento denso, preta a prata cinza; tem uma densidade de d 21,02; ponto de fusão de 3.180 °C; ponto de ebulição de 5.900 0C (estimado); calor específico de 0-20 0C 0,03263 cal/g/°C; resistência elétrica específica de 0,21 χ 10"4 ohm/cm a 20°C; dureza Bri- nell de 250; calor latente de vaporização de 152 kcal/mol e reage com ácidos oxidantes, ácido nítrico e sulfúrico concentrado, mas não com HCl. Resumidamente, Rênio tem um ponto de fusão de 3.180°C, ponto de ebulição de 5.900°C (estimado) e densidade de 21,02.

Netúnio (Np) tem um número atômico de 93. Ele é o primeiro elemento transurânio feito pelo homem sem nuclídeos estáveis. Isótopos conhecidos (números de massa) são 227-242. A descoberta do isótopo 239 (Ty.2,355 dias, declínio alfa, massa atômica relativa de 239,0529) pode ser encontrado em E. McMiIIan, P. Abelson, Plays. Rev. 57, 1185 (1940); de isótopo 237 (T1/2 2,14 x 106 anos, o isótopo conhecido de maior vida, massa atômica rela- tiva de 237,0482) pode ser encontrado em A.C. Wahl1 G.T. Seaborg1 ibid. 73, 940 (1948). Preparação de metal é encontrada em S. Fried1 N. Davidson1 J. Am. Chem. Soe. 70, 3539 (1948); L.B. Magnusson, TJ. LaChapeIIe1 ibid. 3534. Presença de netúnio na natureza é en- contrada em Seaborg1 Perlman1 ibid. 70, 1571 (1948). Propriedades químicas são encontra- das em Seaborg, Wahl, ibid. 1128. Reviews: C. Keller1 the Chemistry of the Transactinide Elements (Verlag Chemie1 Weinheim1 English Ed., 1971) pp 253-332; W.W. Schulz1 G.E. Benedict1 Netunium-237; Prodution and Recovery, AEC Criticai Review Series (USAEC, Washington D.C.), 1972) 85 pp; Comprehensive Inorganic chemistryVo\. 5, J.C. Bailar, Jr. et al., Eds. (Pergamon Press, Oxford, 1973) passim; J.A. Fahey in the Chemistry of the Actini- de Elements Vol. 1, J.J. Katz et al., Eds (Chapman and Hall1 New York, 1986) pp 443-498; G.T. Seaborg in Kirk-Othmer Encyelopedia of Chemical Technology Vol. 1 (Wiley- lnterscience, New York, 4th ed., 1991) pp 412-444. Netúnio é um metal prateado; desenvol- ve uma camada fina de óxido mediante exposição ao ar por um pequeno período. Ele reage com ar em temperaturas altas para formar NpO2 com um ponto de ebulição extrapolado de 4.174 °C. Netúnio tem sido obtido em seus cinco estados de oxidação em solução; o mais estável é o estado pentavalente. Netúnio tetravalente é facilmente oxidado no estado hexa- valente por permanganato no frio, ou por agentes oxidantes fortes; na redução eletrolítica em uma atmosfera de nitrogênio, a forma trivalente é obtida. Resumidamente, netúnio tem um ponto de fusão de 637 °C; um ponto de ebulição de 4.174 0C e uma densidade de d 20,45; d 19,36.

Plutônio (Pu) tem um número atômico de 94 sem nuclídeos estáveis. Isótopos co- nhecidos (números de massa) são 232-246. O isótopos de maior vida útil conhecidos são 242Pu (T-,/2 3,76 χ 105 anos, massa atômica relativa 242,0587), 244 (T1/2 8,26 χ 107 anos, massa atômica relativa 244,0642). Isótopos comercialmente usados são 238Pu (T1/2 87,74 anos, massa atômica relativa 238,0496); 239Pu (T1/2 2,41 χ 104 anos; massa atômica relativa 239,0522). Plutônio compreende 10"22% da crosta terrestre. A descoberta do isótopo 238Pu é encontrada em G.T. Seaborg et al., Phys. Rev. 69, 366, 367 (1946); de isótopo 239Pu em J.W. Kennedy et al., ibid 70 555 (1946). Solução de 239Pu de petchblenda é encontrada em G.T. Saborg, M.L. Perlman, J. Am. Chem. Soe. 70, 1571 (1948). Preparação de metal é en- contrada em B.B. Cunningham, L.B. Werner1 ibid. 71, 1521 (1949). Propriedades químicas são encontradas em Seaborg, Wal, ibid. 1128; Harvey et al., J. Chem. Soe. 1947, 1010. Re- views: J.M. Cleveland, the Chemistry of Plutonium (Gordon & Breach, New York, 1970) 653 pp; C. Keller, the Chemistry of the Transuranium Elements (Verlag Cheinie, Weinheim, En- glish Ed., 1971) pp 333-484; Comprehensive Inorganie chemistryVol. 5, J.C. Bailar, Jr. et al., Eds. (Pergamon Press, Oxford, 1973) passim; Handb. Exp. Pharmakol 36 307-688 (1973); F. Weigel in Kirk-Othmer Encyelopedia of Chemical Technology Vol. 18 (Wiley-Interscience1 New York1 3rd ed., 1982) pp 278-301; Plutonium Chemistryl W.T. Camall, G.R. Choppin, Eds. (Am. Chem. Soc., Washington, D.C., 1983) 484 pp; F. Weigel et al in The Chemistry of the Actinide Elementos Vol. 1, J.J. Katz et al., Eds. (Chapman and Hall1 New York, 1986) pp 499-886. Revisão de toxicologia é encontrada em W.J. Bair, R.C. Thompson, Science 183, 715-722 (1974); e efeitos na saúde são encontrados em Toxicological Profile for Plutonium (PB91-180406, 1990) 206 pp. Plutônio é um metal branco prateado que é altamente reativo. Ele oxida facilmente em ar seco e oxigênio, a taxa aumenta na presença da mistura. Resu- midamente, Plutônio tem um ponto de fusão de 640 2°C e densidades de d21 19,86; d190 17,70; d235 17,14; d32015,92; d40516,00; d490 16,51.

Tântalo (Ta) tem um peso atômico de 180,8479; número atômico de 73 e está no grupo VB(5). Isótopos de ocorrência natural são 181 (99,9877 %); 180 (0,0123 %), T172 > 1012 anos; isótopos radioativos artificiais são 172-179; 182-186. Tântalo ocorre quase invari- avelmente com nióbio, mas menos abundante do que nióbio. Ele é encontrado nos minerais columbito, q.v., tantalito ([(Fe1Mn)(Ta1Nb)2O6] e microlito [(Na1Ca)2Ta2O6(O1OH1F)]. Tântalo foi descoberto por Edeberg em 1802; obtido puro primeiro por Bolton em Z. Elektrochem. 11, 45 (1905). Preparação é encontrada em Schoeller, Powell, J. Chem. Soe. 119, 1927 (1921). Reviews: G.L. Miller, Tantalum and Niobium (Academic Press, New York, 1959) 767 pp; Brown, "The Chemistry of Niobium and Tantalum" in Comprehensive Inorganic chemis- try Vol. 3, J.C. Bailar, Jr. et al., Eds. (Pergamon Press, Oxford, 1973) pp 553-622. Tântalo é um metal cinza, muito duro, maleável, dútil que pode ser facilmente trefilado em arames fi- nos; tem um ponto de fusão de 2,996 ºC; um ponto de ebulição de 5,429 °C, uma densidade de d 16,69; calor específico 0 °C: 0,036 cal/g/°C; resistividade elétrica (18 °C): 12,4 μοίπιπ- cm; insolúvel em água; muito resistente a ataque químico; não é atacado por ácidos a não ser fluorídrico e não é atacado por alcalinos aquosos; lentamente atacado por alcalinos fun- didos. Ele reage com flúor, cloro e oxigênio somente no aquecimento e em altas temperaturas absorve diversas centenas de vezes seu volume de hidrogênio; combina com nitrogênio com carbono. Resumidamente, Tântalo tem um ponto de fusão de 2,996 0C1 ponto de ebuli- ção de 5,429 0C e uma densidade de d 16,69.

Uma grande variedade de materiais de polímero pode ser usada nos materiais compósitos da invenção. Com o propósito deste pedido, um polímero é um termo geral co- brindo tanto um termocura quanto um termoplástico. Observamos que materiais de polímero usados na invenção incluem tanto materiais poliméricos de condensação quanto materiais de adição ou de vinila. Incluídos estão tanto polímeros de vinila quanto condensação, e suas ligas poliméricas. Polímeros de vinila são tipicamente fabricados pela polimerização de mo- nômeros tendo um grupo olefínico etilenicamente insaturado. Polímeros de condensação são tipicamente preparados por uma reação de polimerização de condensação que é tipicamen- te considerada uma reação química passo a passo na qual duas ou mais moléculas combi- nadas, freqüentemente mas não necessariamente, acompanhada pela separação de água ou alguma outra substância simples, tipicamente volátil. Tais polímeros podem ser formados em um processo chamado policondensação. O polímero tem uma densidade de pelo menos 0,85 g-cm"3, entretanto, polímeros com uma densidade maior que 0,86 são usados para me- lhorar a densidade total do produto. Uma densidade é freqüentemente até 1,7 ou até 2 g-cm" 3 ou pode ser cerca de 1,5 a 1,95 g-cm"3 dependendo do particulado metálico e uso final.

Polímeros de vinila incluem polietileno, polipropileno, polibutileno, acrilonitrila- butadieno-estireno (ABS), polibutileno copolímeros, resinas de poliacetil, resinas poliacríli- cas, homopolímeros ou copolímeros que compreendem cloreto de vinila, cloreto de vinilide- no, copolímeros de fluorcarbono, etc. Polímeros de condensação incluem náilon, resinas fenóxi, poliariléter tal como polifeniléter, materiais de polifenissulfeto; materiais de policarbo- nato, resinas de poliéter clorado, resinas de polietersulfona, resinas de óxido polifenileno, resinas de polissulfona, resinas de poliimida, elastômeros de uretano termoplástico e muitos outros materiais de resina.

Polímeros de condensação que podem ser usados nos materiais compósitos da in- venção incluem poliamidas, polímeros poliamida-imida, poliarilsulfonas, policarbonato, poli- butileno tereftalato, naftalato de polibutileno, polieterimidas, polietersulfonas, poli(tereftalato de etileno), poliimidas termoplásticos, misturas de éter polifenileno, polifenileno sulfeto, po- lissulfonas, termoplástico poliuretanos e outros. Polímeros de engenharia de condensação preferidos incluem materiais de policarbonato, materiais de polifenilenóxido, e materiais de poliéster incluindo materiais de poli(tereftalato de etileno), polibutileno tereftalato, polietileno naftalato e naftalato de polibutileno.

Polímeros de engenharia de policarbonato são termoplásticos de engenharia amor- fos de alto desempenho, tendo alta resistência de impacto, claridade, resistência a calor e estabilidade dimensional. Policarbonatos são geralmente classificados como um poliéster ou ácido carbônico com compostos de hidróxi orgânicos. Os policarbonatos mais comuns são baseados em fenol A como um composto de hidróxi copolimerizado com ácido carbônico. Materiais são freqüentemente feitos pela reação de um bisfenol A com fosgene (O=CCI2). Policarbonatos podem ser feitos com monômeros de ftaleno introduzidos na extrusora de polimerização para melhorar propriedades tal como resistência a calor, materiais trifuncio- nais adicionais podem também ser usados para aumentar resistência de material fundido de materiais moldados por extrusão com sopro. Policarbonatos podem freqüentemente ser u- sados como um material de mistura versátil como um componente com outros polímeros comerciais na fabricação de ligas. Policarbonatos podem ser combinados com po- li(tereftalato de etileno) acrilonitrilabutadieno-estireno, estireno maléico anidrido e outros. Ligas preferidas compreendem um copolímero de estireno e um policarbonato. Materiais preferidos de policarbonato mostraram ter um índice de fusão entre 0,5 e 7, preferivelmente entre 1 e 5 g/10 minutos. Uma variedade de materiais de polímero de condensação de poliéster incluindo po- li(tereftalato de etileno), polibutileno tereftalato, polietileno naftalato, naftalato de polibutileno, etc. pode ser usada nos compósitos da invenção. Poli(tereftalato de etileno) e tereftalato de polibutileno são materiais de polímero de condensação de alto desempenho. Tais polímeros freqüentemente feitos por uma copolimerização entre um diol (etileno glicol, 1,4-butano diol) com dimetil tereftalato. Na polimerização do material, a mistura de polimerização é aquecida em alta temperatura resultando na reação de transesterificação liberando metanol e resul- tando na formação do plástico de engenharia. Similarmente, materiais de naftalato de polieti- leno e naftalato de polibutileno podem ser feitos copolimerizando como anteriormente, usan- do como uma fonte de ácido, um ácido dicarboxílico de naftaleno. Os termoplásticos de naf- talato têm um Tg maior e estabilidade maior em alta temperatura comparado aos materiais de tereftalato. Entretanto, todos estes materiais de poliéster são usados nos materiais com- pósitos da invenção. Tais materiais têm um peso molecular preferido caracterizados por propriedades de fluidez. Materiais de poliéster usados têm um viscosidade a 265 cC de cer- ca de 500-2.000 cP, preferivelmente cerca de 800-1.300 cP.

Materiais de óxido de polifenileno são termoplásticos de engenharia que são usa- dos em faixas de temperatura tanto altas quanto 330 °C. Óxido de polifenileno tem excelen- tes propriedades mecânicas, estabilidade dimensional e características dielétricas. Comu- mente, óxidos de fenileno são fabricados e comercializados como ligas ou misturas de polí- mero quando combinados com outros polímeros ou fibra. Óxido de polifenileno tipicamente compreende um homopolímero de 2,6-dimetil-l-fenol. O polímero comumente conhecido como poli(óxi-(2,6-dimetil-1,4-fenileno)). Polifenileno é freqüentemente usado como uma liga ou mistura com um poliamida, tipicamente náilon 6-6, ligas com poliestireno ou estireno de alto impacto e outros. Um índice de fusão preferido (ASTM 1238) para o material de óxido de polifenileno usado na invenção tipicamente varia de cerca de 1 a 20, preferivelmente cer- ca de 5 a 10 g/10 minutos. A viscosidade é cerca de 1.000 cP a 265 °C.

Uma outra classe de termoplástico inclui copolímeros estirênicos. O termo copolí- mero estirênico indica que estireno é copolimerizado com um segundo monômero de vinila resultando em um polímero de vinila. Tais materiais contêm pelo menos 5 mol-% de estireno e o equilíbrio sendo 1 ou mais outros monômeros de vinila. Uma importante classe destes materiais são polímeros de estireno acrilonitrila (SAN). Polímeros SAN são copolímeros li- neares amorfos aleatórios produzidos copolimerizando estireno acrilonitrila e opcionalmente outros monômeros. Emulsão, suspensão e técnicas de polimerização de massa contínua foram usados. Copolímeros SAN possuem transparência, excelentes propriedades térmicas, boa resistência química e dureza.

Estes polímeros são também caracterizados pela sua rigidez, estabilidade dimensi- onal e capacidade de suportar carga. SANs modificados por olefina (materiais de polímero OSA) e estireno acrilonitrila acrílico (materiais de polímero ASA) são conhecidos. Estes ma- teriais são um pouco mais macios do que SANs não modificados e são terpolímeros dúteis, opacos, bifases que têm surpreendentemente melhor capacidade de suportar intempéries.

Polímeros ASA são terpolímeros amorfos aleatórios produzidos tanto por copolime- rização de massa quanto por copolimerização de enxerto. Em copolimerização de massa, um monômero estireno acrílico e acrilonitrila são combinados para formar um terpolímero hetérico. Em uma técnica de preparação alternativa, oligômeros e monômeros de estireno acrilonitrila podem ser enxertados com um espinha dorsal de elastômero acrílico. Tais mate- riais são caracterizados como produtos resistentes a intempéries externas e UV que forne- cem excelente acomodação de retenção de propriedade de estabilidade de cor e estabilida- de de propriedade com exposição exterior. Estes materiais podem também se misturados ou ligados com uma variedade de outros polímeros incluindo poli(cloreto de vinila), policarbona- to, poli(metacrilato de metila) e outros. Uma classe importante de copolímero de estirenos inclui os monômeros de acrilonitrila-butadieno-estireno. Estes polímeros são uma família muito versátil de termoplásticos de engenharia produzidas copolimerizando os três monôme- ros. Cada monômero fornece uma propriedade importante para o material terpolímero final. O material final tem excelente resistência a calor, resistência química e dureza superficial combinados com processabilidade, rigidez e resistência. Os polímeros são também tenazes e resistentes a impacto. A família do copolímero de estireno de polímeros tem um índice de fusão que varia de cerca de 0,5 a 25, preferivelmente cerca de 0,5 a 20.

Uma classe importante de polímeros de engenharia que pode ser usada nos com- pósitos da invenção inclui polímeros acrílicos. Acrílicos compreendem um arranjo abrangen- te de polímeros e copolímeros na qual os constituintes monoméricos principais são um acri- Iato ou metacrilato de éster. Este polímeros são freqüentemente fornecidos na forma de fo- lha dura, clara, ou balas de chumbo. Monômeros acrílicos polimerizaram por processos de radical livre iniciados por compostos tipicamente peróxidos, ou energia radiante. Formula- ções de polímero comerciais são freqüentemente fornecidas nas quais uma variedade de adi- tivos que são modificadores usados durante a polimerização fornece um conjunto específico de propriedades para certas aplicações. Balas de chumbo feitas para aplicação de grau de 30 polímero são tipicamente feitas tanto a granel (polimerização de solução contínua), seguido por extrusão e pelotização, quanto continuamente por polimerização em uma extrusora no qual monômero não convertido é removido sob baixa pressão e recuperado por reciclagem. Plásticos acrílicos são comumente feitos usando acrilato de metila, metacrilato de metila, acri- Iatos de alquila superior e outros monômeros de vinila copolimerizáveis. Materiais de políme- ro acrílico usados nos compósitos da invenção têm um índice de fusão de cerca de 0,5 a 50, preferivelmente cerca de 1 a 30 g/10 minutos.

Polímeros de polímero de vinila incluem um acrilonitrila; polímero de alfa-olefinas tais como etileno, propileno, etc.; monômeros clorados tais como cloreto de vinila, dicloreto de vinilideno, monômeros de acrilato tais como ácido acrílico, acrilato de metila, metacrilato de metila, acrilamida, acrilato de hidroxietila, e outros; monômeros estirênicos tais como esti- reno, alfametil estireno, vinil tolueno, etc.; acetato de vinila; e outros composições de monô- mero insaturado comumente etilenicamente disponível.

Misturas de polímero ou ligas de polímero podem ser usadas na fabricação de bala de chumbo ou extrudado linear da invenção. Tais ligas compreendem tipicamente dois polí- meros miscíveis misturados para formar uma composição uniforme. Progresso científico e comercial na área de misturas de polímero levou a acreditar que melhorias importantes na propriedade física podem ser feitas não pelo desenvolvimento do material de polímero novo, mas formando misturas ou ligas de polímero miscíveis. Uma liga de polímero em equilíbrio compreende um mistura de dois polímeros amorfos que existem como uma fase única de segmentos intimamente misturados de dois componentes macro moleculares. Polímeros amorfos miscíveis formam vidros mediante resfriamento suficiente, e uma mistura homogê- nea ou miscíveis do polímero exibe uma temperatura de transição vítrea dependente de composição única (Tg). Mistura não miscível ou não ligada de polímeros tipicamente exibe duas ou mais temperaturas de transição vítrea associada com fases de polímero não miscí- vel. Nos casos mais simples, as propriedades de ligas de polímero refletem uma média pon- derada da composição de propriedades possuídas pelos componentes. Em geral, entretan- to, a dependência da propriedade da composição varia de uma maneira complexa com uma propriedade particular, a natureza dos componentes (vítrea, borrachoso ou semicristalina), o estado termodinâmico da mistura, e seu estado mecânico quer moléculas e fases estejam orientadas.

O requisito primário para o material de polímero de engenharia substancialmente termoplástico é que ele retenha propriedades termoplásticas suficientes, tais como viscosi- dade e estabilidade, para permitir mistura fundida com um particulado metálico, permitir for- mação de balas de chumbo lineares extrudadas, e permitir que o material de composição ou bala de chumbo serem extrudados ou moldados por injeção em um processo termoplástico formando o produto usado. Ligas de polímero e polímero de engenharia são disponíveis pelos inúmeros fabricantes incluindo Dyneon LLC, B.F. Goodrich, G.E., Dow, and duPont.

Polímeros de poliéster são fabricados pela reação de um ácido dibásico com um glicol. Ácidos dibásicos usados na produção de poliéster incluem anidrido ftálico, ácido isof- tálico, ácido maléico e ácido adípico. O ácido ftálico fornece rigidez, dureza e resistência a temperatura; ácido maléico fornece saturação de vinila para acomodar cura de radical livre; e ácido adípico fornece flexibilidade e dutilidade ao polímero curado. Glicóis comumente usados são propileno glicol que reduz tendências cristalinas e melhora a solubilidade em estireno. Etileno glicol e dietileno glicol reduzem tendências de cristalização. Os diácidos e glicóis são condensados eliminando água e são em seguida dissolvidos em um monômero de vinil com uma viscosidade adequada. Monômeros de vinila incluem estireno, viniltolueno, parametilestireno, metacrilato de metila, e ftaleno de alquila. A adição de um iniciador de polimerização, tais como hidroquinona, butilatecol terciário ou fenotiazina estende a meia vida do polímero de poliéster não curado. Polímeros baseados em anidrido itálico são de- nominados poliésteres ortoftálicos e polímeros baseados em ácido isoftálico são denomina- dos poliésteres isoftálicos. A viscosidade do polímero de poliéster insaturado pode ser ade- quada para uma aplicação. Baixa viscosidade é importante na fabricação de compósitos reforçados por fibra para assegurar boa molhabilidade e alta adesão subseqüente da cama- da de reforço no substrato subjacente. Pouca umidade pode resultar em grandes perdas de propriedades mecânicas. Tipicamente, poliésteres são fabricados com uma concentração de estireno ou outra concentração de monômero produzindo polímero com uma viscosidade não curada de 200-1.000 mPa.s(cP). Polímeros especiais podem ter uma viscosidade que varia de cerca de 20 cP a 2.000 cP. Polímeros de poliésteres insaturados são tipicamente curados por iniciadores de radical livre comumente produzidos usando materiais de peróxi- do. Amplas variedades de iniciadores de peróxido são disponíveis e são comumente usa- das. Os iniciadores de peróxido se decompõem termicamente formando espécies de inicia- ção de radical livre.

Polímeros fenólicos podem também ser usados na fabricação dos membros estru- turais da invenção. Polímeros fenólicos tipicamente compreendem um polímero fenol- farmaldeído. Tais polímeros são inerentemente resistentes o fogo, resistente a calor e são de baixo custo. Polímeros fenólicos são tipicamente formulados pela mistura de fenol e uma quantidade de formaldeído abaixo da estequiométrica. Estes materiais são condensados com um catalisador de ácido, resultando em um polímero intermediário termoplástico cha- mado NOVOLAK. Estes polímeros são espécies oligoméricas terminadas por grupos fenóli- cos. Na presença de um agente de cura e calor opcional, as espécies oligoméricas curam para formar um polímero de termocura de peso molecular muito alto. Agentes de curas para novalaks são tipicamente compostos de aldeído ou doadores de metileno (-CH2-). Agentes de cura aldeídicos incluem paraformaldeído, hexainetilenotetraamina, formaldeído, propional- deído, glioxal e hexametilmetóxi melamina.

Os fluorpolímeros usados nesta invenção são polímeros perfluorados e parcialmen- te fluorados feitos com monômeros contendo um ou mais átomos de flúor, ou copolímeros de dois ou mais de tais monômeros. Exemplos comuns de monômeros fluorados usados nestes polímeros ou copolímeros incluem tetrafluoretileno (TFE), hexafluorpropileno(HFP), fluoreto de vinilideno (VDF), éteres perfluoralquilvinílicos tais como éter perflúor-(n-propil- vinil) (PPVE) ou éter perfluormetilvinílico (PMVE). Outros monômeros olefínicos copolimeri- záveis, incluindo monômeros não fluorados, podem também estar presentes. Materiais particularmente usados para os fluorpolímeros são terpolímeros TFE- HFP-VDF (temperatura de fusão de cerca de 100 a 260°C.; índice de fluidez a 265 °C. sob uma carga de 5 kg é cerca de 1-30 g-10 min"1.), terpolímeros de hexafluorpropilenotetrafluo- roetileno-etileno (HTE) (temperatura de fusão cerca de 150 a 280°C.; índice de fluidez a 297°C. sob uma carga de 5 kg de cerca de 1-30 g-10 min"1.), copolímeros de etileno- tetrafluoroetileno (ETFE) (temperatura de fusão cerca de 250 a 275°C.; índice de fluidez a 297°C. sob uma carga de 5 kg de cerca de 1-30 g-10 min"1.), copolímeros de hexafluorpro- pileno-tetrafluoretileno (FEP) (temperatura de fusão cerca de 250 a 275°C.; índice de fluidez a 372 °C. sob uma carga de 5 kg de cerca de 1-30 g-10 min"1.), e copolímeros de tetrafluore- tileno-perflúor(alcóxi alcano) (PFA) (temperatura de fusão cerca de 300 a 320°C.; índice de fluidez a 372 °C. sob uma carga de 5 kg de cerca de 1-30 g-10 min"1.). Cada um desses flu- orpolímeros é comercialmente disponível pela Dyneon LLC, Oakdale, Minn. Os terpolímeros TFE-HFP-VDF são comercializados sob a designação "THV".

Polímeros de fluoreto de vinilideno são também usados basicamente feitos de mo- nômeros de fluoreto de vinilideno, incluindo tanto homopolímeros quanto copolímeros. Tais copolímeros incluem aqueles contendo pelo menos 50 mois porcento de fluoreto de vinilide- no copolimerizado com pelo menos um comonômero selecionado do grupo que consiste em tetrafluoretileno, trifluoretileno, clorotrifluoretileno, hexafluorpropeno, fluoreto de vinila, penta- fluorpropeno, e qualquer outro monômero que facilmente copolimeriza com fluoreto de vinili- deno. Estes materiais são descritos mais detalhadamente em patente U.S. 4.569.978 (Bar- ber) aqui incorporada pela referência. Copolímeros preferidos são aqueles compostos de pelo menos cerca de 70 e até 99 mois porcento de fluoreto de vinilideno, e correspondente- mente de cerca de 1 a 30 porcento de tetrafluoretileno, tal como revelado na patente inglesa 827.308; e cerca de 70 a 99 porcento de fluoreto de vinilideno e 1 a 30 porcento de hexaflu- orpropeno (ver por exemplo patente U.S. 3.178.399); e cerca de 70 a 99 mois porcento de fluoreto de vinilideno e 1 a 30 porcento de trifluoretileno. Terpolímeros de fluoreto de vinili- deno, trifluoretileno e tetrafluoretileno tal como descrito na patente U.S. 2.968.649 e terpolí- meros de fluoreto de vinilideno, trifluoretileno e tetrafluoretileno são também representativos da classe de fluoreto de copolímeros de vinilideno que são usados nesta invenção. Tais ma- teriais são comercialmente disponíveis com a marca registrada KYNAR pelo Grupo Arkema localizado em King of Prússia, PA ou com a marca registrada DYNEON pela Dyneon LLC de Oakdale, MN. Materiais elastômeros de fluorcarbono podem também ser usados nos mate- riais compósitos da invenção. Fluorpolímero contém monômeros VF2 e HFP e opcionalmen- te TFE e tem uma densidade maior que 1,8 g-cm"3, fluorpolímeros exibem boa resistência a maioria dos óleos, compostos químicos, solventes, e hidrocarbonetos halogenados, e uma excelente resistência a ozônio, oxigênio, e intempérie. Sua faixa de temperatura de aplica- ção usada é -40°C a 300 °C. Exemplos de fluorelastômero incluem aqueles descritos com detalhe em Lentz1 patente U.S. 4.257.699, bem como aqueles descritos em Eddy et al., pa- tente U.S. 5.017.432 e Ferguson et al., patente U.S. No. 5.061.965. As revelações de cada uma dessas patentes estão aqui incorporadas na íntegra pela referência.

Fluorpolímeros de látex são disponíveis na forma dos polímeros que compreendem os monômeros PFA1 FEP1 ETFE1 HTE1 THY e PVDF. Poli(met)acrilatos fluorados podem ge- ralmente ser preparados por polimerização de radical livre tanto sem água quanto em sol- vente, usando iniciadores radicais bem conhecidos pelos versados na tecnologia. Outros monômeros que podem ser copolimerizados com estes monômeros (met)acrilato fluorados incluem alquil (met)acrilatos, alquil (met)acrilatos substituído, ácido (met)acrílico, (met)acrilamidas, estirenos, haletos de vinila, e ésteres de vinila. Os fluorpolímeros podem compreender constituintes polares. Tais grupos polares ou grupo polar contendo monôme- ros podem ser aniônicos, não iônicos. catiônicos ou anfotéricos. Em geral, os radicais orgâ- nicos contendo grupo polar ou grupos polares mais comumente empregados incluem ácidos orgânicos, particularmente ácidos carboxílicos, ácidos sulfônico e ácidos fosfônico; sais de carboxilato, sulfonatos, fosfonatos, ésteres de fosfato, sais de amônio , aminas, amidas, al- quil amidas, alquil aril amidas, imidas, sulfonamidas, hidroximetil, tióis, ésteres, silanos, e polioxialquilenos, bem como outros radicais orgânicos tais como alquileno ou arileno substi- tuídos com um ou mais de tais grupos polares. Os fluorpolímeros de látex aqui descritos são tipicamente sólidos dispersos aquosos, mas materiais solventes podem ser usados. O fluor- polímero combinado com vários solventes pode formar emulsão, solução ou dispersão em uma forma líquida. Dispersões de fluorpolímeros podem ser preparadas usando técnicas de polimerização de emulsão convencionais, tal como descrito nas patente U.S. 4.418.186, 5.214.106, 5.639.838, 5.696.216 ou Modern Fluoropolymers, Editado por John Scheirs, 1997 (particularmente pp. 71-101 e 597-614), bem como pedido de patente copendente do reque- rente Ser. No. 01/03195, depositado em 31 de janeiro de 2001.

As formas líquidas podem ser diluídas ainda mais a fim de distribuir a concentração desejada. Embora emulsões, soluções e dispersões aquosas sejam preferidas, até cerca de 50 % de um co-solvente tais como metanol, isopropanol, ou éter metil perflubutílico, podem ser adicionados. Preferivelmente, as emulsões, soluções e dispersões aquosas compreen- dem menos que cerca de 30 % co-solvente, mais preferivelmente menos que cerca de 10 % co-solvente, e mais preferivelmente as emulsões, soluções e dispersões aquosas são subs- tancialmente livres de co-solvente.

Modificadores interfaciais usados na aplicação enquadram-se nas amplas categori- as, incluindo, por exemplo, derivados de ácido esteárico, compostos de silano, compostos de titanato, compostos de zirconato, compostos de aluminato. A escolha de modificadores interfaciais é ditada por particulado metálico, polímero, e aplicação. A densidade máxima de um compósito é uma função das densidades dos materiais e as frações dos volume de ca- da. Compósitos de densidade maior são obtidos maximizando o volume por unidade dos materiais com as densidades mais altas. Os materiais são quase exclusivamente metais refratários tais como tungstênio ou ósmio. Estes materiais são extremamente duros e difí- ceis de deformar, normalmente resultando em fratura frágil. Quando compostos com Iigantes poliméricos deformáveis, este materiais frágeis podem ser formados em formas usáveis u- sando equipamento termoplástico tradicional. Entretanto, as densidades máximas obteníveis serão aquém da ideal. Durante a formação de compósitos com volumes poliméricos aproxi- madamente igual ao volume excluído da carga, interação interpartículas domina o compor- tamento do material. Partículas fazem contato umas com as outras e a combinação de ares- tas vivas interagentes, superfícies macias (resultando em acanalamento, pontos são nor- malmente endurecidos pelo trabalho) e o atrito entre as superfícies impede empacotamento adicional ou ideal. Portanto, maximizar propriedades é uma função de amaciamento superfi- cial, dureza de arestas, tamanho do ponto de ponto (agudez), pressão e força do atrito su- perficial no material, circularidade, e a usual distribuição do tamanho de forma. Em virtude deste atrito inter-partícula a pressão de formação diminuirá exponencialmente com distância da força aplicada. Compostos químicos interfacialmente modificadores são capazes de mo- dificar a superfície da carga densa pela ligação de coordenação, forças Van der Waals, liga- ção covalente, ou uma combinação de todos os três. A superfície da partícula comporta co- mo uma partícula de extremidade não reagida do modificador interfacial. Estes orgânicos reduzem o atrito entre partículas impedindo acanalamento e permitindo maior liberdade de movimento entre partículas. Estes fenômenos permitem que a força de modelamento seja mais profunda na fôrma, resultando em um gradiente de pressão mais uniforme.

Compostos de ácido esteárico modificam os compósitos da invenção, a formação de uma camada esteárica na superfície da partícula metálica reduzindo as forças intermole- culares, melhorando a tendência de o polímero se misturar com a partícula metálica, e resul- tando em maior densidade do compósito. Similarmente, modificadores interfaciais de silano melhoram as propriedades físicas dos compósitos, formando ligações químicas entre a par- tícula metálica e a fase contínua do polímero, ou modificando a energia superficial do parti- culado metálico inorgânico, correspondendo à energia superficial do polímero na interface do polímero da partícula. Agentes de acoplamento de silano usados na invenção incluem, mas sem limitações, compostos da estrutura seguinte:

R-(CH2)n-Si-X3

em que X representa um grupo hidrolisável que compreende alcóxi, acilóxi, halogê- nio ou amina dependendo da composição química superficial do particulado metálico do mecanismo da reação. O acoplamento é maximizado à medida que inúmeras ligações quí- micas entre o particulado superficial e polímero são maximizadas. Quando um compósito for usado em uma aplicação incluindo grandes quantidades de meio aquoso e excursões de ampla temperatura, silanos dipodais tais como bis(trietoxisilil) etano são escolhidos. Estes materiais têm a seguinte estrutura:

R[(CH2)n-Si-X3]2

em que R representa o grupo orgânico não hidrolisável do composto de silano. O grupo R pode ser quimicamente ligado com a fase do polímero ou como desejado para per- manecer não reativa, se a modificação interfacialmente não ligada puder ser aplicada. Quando R é ligado quimicamente à fase do polímero, estes radicais livres podem ser adicio- nados tanto através de calor, luz quanto na forma de catalisadores de peróxido ou promoto- res e sistemas reativos similares. A seleção do R grupo adicionalmente é feita através de uma consideração de polímero usado no compósito. Polímeros de termocura podem ser usados para ligar quimicamente o silano à fase do polímero se um polímero de termocura for selecionado. Os grupos reativos na termocura podem incluir metacrilila, estirila, ou outros materiais insaturados ou orgânicos.

Termoplásticos incluem poli(cloreto de vinila), sulfeto de polifenileno, homopolíme- ros acrílicos, polímeros contendo anidrido maléico, materiais acrílicos, polímeros de acetato de vinila, copolímeros contendo dieno tais como 1,3-butadieno, 1,4-pentadieno, polímeros modificados por halogênio ou clorossulfonila ou outros polímeros que podem reagir com os sistemas do compósito da invenção. Termoplásticos poliméricos de condensação podem ser usados incluindo poliamidas, poliésteres, policarbonatos, polissulfonas e materiais similares de polímero reagindo grupos finais com silanos tendo aminoalquila, cloroalquila, isocianato ou grupos funcionais similares.

A fabricação dos materiais compósitos particulados metálicos de alta densidade depende da boa técnica de fabricação. Freqüentemente, o particulado metálico é inicialmen- te tratado com um modificador interfacial tal como um silano reativo aspergindo o particulado com um 25 % em peso de solução do silano ou outro modificador interfacial no metal com mistura e sendo criteriosamente para assegurar revestimento particulado uniforme dos mo- dificadores interfaciais. Modificadores interfaciais tais como silanos podem também ser adi- cionados às partículas em operações de mistura a granel usando Iigantes Littleford ou Henschel de alta intensidade. Alternativamente, misturadores de cones gêmeos podem ser seguidos por secagem ou adição direta com um dispositivo de composição de parafuso. Modificadores interfaciais podem também reagir com o particulado metálico em solvente apróticos tais como tolueno, tetraidrofurano, água mineral ou outros solventes como esses conhecidos.

O particulado metálico pode ser acoplado à fase do polímero dependendo da natu- reza da fase do polímero, da carga, da composição química superficial do particulado e qualquer ajuda de processo de pigmento ou aditivo presente no material do compósito. Em geral, o mecanismo usado para acoplar particulado metálico ao polímero inclui solvatação, quelação, ligação de coordenação (formação de ligante), etc. Agentes de acoplamento de titanato ou zirconato podem ser usados. Tais agentes têm a seguinte fórmula:

(RO)m Ti-(O-X-R'-Y)n (RO)m Zr-(O-X-R'-Y)n

em que m e η são 1 a 3. Titanatos fornecem propriedades antioxidantes e podem modificar ou controlar composição química de cura. Zirconato fornece excelente intensidade de ligação, mas maximiza a cura, reduz a formação de descolorimento em materiais termo- plásticos formulados. Um material de zirconato usado é neopentil(dialil)óxi-tri(dioctil)fosfato- zirconato.

Os materiais de compósito de polímeros metálicos de alta densidade tendo as pro- priedades físicas desejadas podem ser fabricados como a seguir. Em um modo preferido, a superfície do particulado metálico é inicialmente preparada, o modificador interfacial reage com o material de partícula preparado, e o produto resultante é isolado e em seguida com- binado com a fase contínua do polímero para realizar uma reação entre o particulado metá- lico e o polímero. Uma vez que o material do compósito é preparado, ele é em seguida feito na forma desejada do material de uso final. O processamento da solução é uma alternativa que permite recuperar solvente durante o processamento dos materiais. Os materiais podem também ser misturados secos sem solvente. Sistemas de mistura tais como misturadores de fita obtidos pela Drais Sistemas, misturadores de alta densidade disponíveis pela Littleford Brothers and Henschel são possíveis. Uma mistura líquida adicional usando compositores de parafuso único ou parafusos gêmeos Banberry, veferralle é também usada. Quando os materiais são processados como um plastisol ou organosol com solvente, ingredientes líqui- dos são geralmente carregados primeiramente por uma unidade de processamento, seguido por polímero, particulado metálico e agitação rápida. Uma vez todos os materiais são adi- cionados, um vácuo pode ser aplicado para remove ar e solvente residuais, e a mistura con- tinua até que o produto esteja uniforme e de alta densidade.

Mistura seca é geralmente preferida por causa das vantagens de custo. Entretanto, certas modalidades podem ser composicionalmente instáveis por causa das diferenças em tamanho da partícula. Em processos de mistura seca, o compósito pode ser feito introduzin- do primeiramente polímero, combinando os estabilizadores do polímero, se necessário, a uma temperatura cerca da ambiente até cerca de 60°C com o polímero, misturando um par- ticulado metálico (modificado se necessário) com o polímero estabilizado, misturando outros auxiliares de processo, modificadores interfaciais, colorantes, indicadores ou lubrificantes seguido pela mistura em misturador a quente, transferência para armazenamento, embala- gem ou fabricação de uso final.

Materiais modificados interfacialmente podem ser feitos com técnicas de solvente que usam uma quantidade efetiva de solvente para iniciar a formação de um compósito. Quando modificação interfacialmente é de modo substancial completa, o solvente pode ser removido. Tais processos de solvente são conduzidos da seguinte maneira:

1) Solvatar o modificador interfacial ou polímero, ou ambos;

2) Misturar o particulado metálico em uma fase a granel ou concentrados de aditi- vos e cor de polímero: e

3) Desvolatilizar a composição na presença de calor & vácuo antes do Tg do polí- mero

Durante a composição com compositores ou extrusoras de parafusos gêmeos, um processo preferido pode ser usado envolvendo composição de parafusos gêmeos da se- guinte maneira.

1. Adicionar particulado metálico e aumentar a temperatura para remover água su- perficial (cilindro 1).

2. Adicionar modificador interfacial aos parafusos gêmeos quando a carga estiver na temperatura (cilindro 3).

3. Dispersar/distribuir o modificador interfacial no particulado metálico.

4. Manter a temperatura da reação até o término.

5. Ventilar os subprodutos da reação (cilindro 6).

6. Adicionar ligante do polímero (cilindro 7).

7. Comprimir/fundir ligante do polímero.

8. Dispersar/distribuir ligante do polímero no particulado.

9. Reagir particulado modificado com ligante do polímero.

10. Desgaseificar a vácuo produtos da reação restantes (cilindro 9).

11. Comprimir o compósito resultante.

12. Fazer a forma, bala de chumbo, linear, tubo, artigo de molde de injeção, dese- jado etc. através de uma matriz ou etapa pós-fabricação.

Alternativamente em formulações contendo pequenos volumes de fase contínua:

1. Adicionar o ligante do polímero.

2. Adicionar modificador interfacial aos parafusos gêmeos quando o ligante do po- límero estiver na temperatura.

3. Dispersar/distribuir o modificador interfacial no ligante do polímero.

4. Adicionar a carga e dispersar/distribuir o particulado.

5. Aumentar a temperatura até a temperatura da reação.

6. Manter a temperatura da reação até o término.

7. Comprimir o compósito resultante.

8. Fazer forma, bala de chumbo, lineal, tubo, artigo de molde de injeção, desejado etc. Através de uma matriz ou etapa pós-fabricação.

Certas seleções de polímeros e particulados podem permitir a omissão dos modifi- cadores interfaciais e suas etapas de processamento relacionadas.

Os compósitos de polímero metálico da invenção podem ser usados em uma varie- dade de modalidades, incluindo projéteis, iscas de pesca, chumbadas de pesca, pesos de balanceamento de roda de automóvel, blindagem de radiação, componentes de bola de golfe, equipamento esportivo, lastro giroscópico, pesos de vibração de telefone celular ou barreiras de ruído e vibração de peso de laboratório, ou outras modalidades que exigem material de alta densidade com moldabilidade, flexibilidade e estabilidade dimensional, condutividade térmica, condutividade elétrica, magnetismo e são não tóxicos.

Os materiais de alta densidade da presente invenção e todas as suas modalidades são adequados para inúmeros métodos de processamento. A seleção de métodos de pro- cessamento e formulação de materiais de base pode ser baseada nas exigências do produ- to de uso final. Os exemplos seguintes ilustram este ponto.

Um modalidade da presente invenção é um compósito flexível ou maleável que po- deria ser usado em projéteis incluindo chumbos de arma de fogo e outra munição, stents para aplicações no coração ou artérias, ou roupas de proteção de radiação. Um exemplo de compósito com estas características pode incluir uma combinação de tungstênio, um fluor- polímero como o ligante, e um modificador interfacial de zirconato. O produto de uso final poderia ser o resultado de uma parte moldada por extrusão ou injeção.

Ainda uma outra modalidade da presente invenção é um compósito de produção de alto desempenho, de alta densidade que pode ser usado em iscas ou chumbadas de pesca, ou blindagem de telefone celular ou mecanismos vibratórios internos. Um exemplo de com- pósito com estas características pode incluir uma combinação de tungstênio, poli(cloreto de vinila) como o ligante, e um estearato de metal alcalino ou um modificador interfacial de es- tearato de amina. O produto de uso final poderia ser o resultado de uma parte moldada por extrusão ou injeção.

Ainda uma outra modalidade da presente invenção é um compósito de produção de baixo desempenho, alto tempo de cura, e de alta densidade que pode ser usado em balan- ceamento de roda de automóvel ou outros lastros, ou outros produtos que poderiam ser pro- duzidos em formas a granel. Um exemplo de compósito com estas características pode in- cluir uma combinação de tungstênio, poliéster como o ligante, e um modificador interfacial de zirconato. O produto de uso final poderia ser o resultado da moldagem por injeção, ou partes de moldagem a granel.

Ainda uma outra modalidade da presente invenção é um compósito de produção de alto desempenho, de alta densidade que pode ser usado para iscas de pesca e balancea- mento de roda de automóvel. O balanceamento de roda compreende meio de fixação e um artigo de massa do compósito da invenção. O peso pode ser anexado com grampos con- vencionais ou aderido à roda com um adesivo. Um exemplo de compósito com estas carac- terísticas pode incluir uma combinação de tungstênio, poliestireno como um Iigante e um modificador interfacial de zirconato. O produto de uso final poderia ser o resultado da mol- dagem de injeção, ou partes de moldagem a granel.

Além das modalidades ilustrativas supramencionadas, métodos de processamento adicionais são, mas sem limitações; moldagem, moldagem por compressão, extrusão com termocura e termoplástica, moldagem centrífuga, moldagem rotacional, moldagem por so- pro, fundição, calandragem, moldagem por termocura com enchimento de líquido ou enro- Iamento de filamento para formar uma variedade de formas em conjunto com composição seqüencial. Ainda uma outra modalidade da invenção inclui a composição magnética dos compósitos resultantes onde um componente magnético é adicionado para identificação ou como ditado pelas exigências do uso final. Aditivos magnéticos são tipicamente 0,1 % a 5 % do compósito resultante por peso e fração volumétrica.

Ainda uma outra modalidade da invenção inclui colorização dos compósitos resul- tantes onde a cor é importante para identificação ou da maneira ditada pelas exigências do uso final. Aditivos de cor são tipicamente menos que 1 % do compósito resultante por peso e fração volumétrica.

Materiais compósitos da invenção podem ser usados em um projétil, na forma de um chumbo para espingarda de caça ou de forma redonda. Chumbos de espingarda de ca- ça são tipicamente particulados esféricos com uma dimensão de cerca de 0,7 a cerca de 3 milímetros e são geralmente esféricos, mas podem ter uma superfície com rugas ou microfu- ros.

Projéteis usados na invenção, tipicamente compreendem uma proporção substan- cial do compósito de alta densidade da invenção. O projétil pode compreender uma haste extrudada, em uma forma encamisada ou não encamisada. A camisa pode envolver o com- pósito ou pode deixar uma porção exposta (extremidade dianteira ou extremidade traseira). O compósito pode ser fabricado em uma variedade de maneiras para formar um projétil. O projétil pode compreender cerca de 0,1 gramas até 2 quilogramas do compósito da invenção pelo menos parcialmente envolvido por uma camisa metálica. Tais projéteis podem ter um extremidade dianteira aberta encerrada, um extremidade fechada aberta, ou ambos, ou po- dem ser inteiramente fechado pela camisa. Adicionalmente, a camisa pode incluir outros componentes tais como explosivos, pontas metálicas, ou outros insertos para alterar o cen- tro de pressão aerodinâmica, ou o centro de gravidade, ou o centro de massa do projétil para frente ou para trás do centro dimensional. Tais projéteis feitos de compósitos da inven- ção que compreendem tungstênio, ferro ou outro metal não tóxico, compreendem uma "bala ou projétil "verde" que deteriora após o uso em um material não tóxico, compatível com vida de planta aquática e animal. As propriedades elásticas do material tornam o projétil particu- larmente útil. O projétil pode distribuir inércia substancial ou energia cinética ao alvo por causa de sua alta densidade, mas também mediante contato, pode deformar elasticamente, fazendo com que a camisa expanda, como seria o caso em projéteis de chumbo. A camisa expandirá da maneira esperada, mas o material elástico voltaria substancialmente para suas dimensões iniciais pelo efeito mola.

A munição ou projétil pode ser feito por engenharia de maneira tal que o centro de pressão aerodinâmica e o centro de gravidade ou massa possam ser ajustados para frente ou para trás do centro dimensional para melhorar a capacidade aerodinâmica da munição. Tais munições podem ser feitas para voar em uma trajetória mais estável, evitando o desvio da trajetória desejada, o que pode reduzir a precisão. Adicionalmente, os materiais da inven- ção podem, por causa da sua estabilidade, ser disparados a uma taxa mais alta de disparo com menor aquecimento da arma por causa de uma menor taxa de giro. No projétil preferido da invenção, o centro de gravidade é colocado bem antes do centro de pressão aerodinâmi- ca e estabilizando rigorosamente o giro em torno da sua trajetória para o alvo.

Resumidamente, a presente invenção, da maneira ditada pelas reivindicações es- pecíficas aqui contidas, representa uma amplitude de combinações de matéria-prima, inclu- indo metais, polímeros, modificadores interfaciais, outros aditivos, todos com tamanhos de partícula variáveis, frações em peso, e frações em volume. A presente invenção também inclui uma amplitude de métodos de processamento, propriedades físicas e químicas resul- tantes, e aplicações de uso final. Os materiais seguintes exemplificam a invenção. Os mate- riais podem ser todos formados, moldados, extrudados ou de outra forma feitos em compósi- tos e formas úteis.

Experimental 1

O experimento consistiu de três áreas de foco principais: densidade, fluidez, limite de resistência e alongamento. Medições de densidade foram feitas criando amostras usando um aparelho montado por Wild River Consulting, que consistiu basicamente de uma prensa metalúrgica equipada com uma célula de carga, e uma matriz cilíndrica de 1 1/4 de polega- da (31,75 milímetros) modificado com um furo de 0,1 polegada (2,54 milímetro) de diâmetro no recalcador inferior. Amostras criadas por esses instrumentos foram consideradas perfei- tamente cilíndricas e, portanto, medições do diâmetro, comprimento e massa produziram a densidade da amostra.

Durante a extrusão da matriz, um índice de fluidez foi medido para cada amostra. Sincronizando a amostra à medida que ela passa pela calibração do comprimento do ins- trumento, a taxa na qual ela foi extrudado foi calculada. Esta velocidade linear foi em segui- da normalizada dividindo pelo raio do orifício. A quantidade resultante foi definida como o índice de fluidez (MFI) do material. Para assegurar mistura completa, materiais extrudados foram ré-extrudados pelo menos por mais quatro vezes.

As amostras extrudadas da matriz foram também testadas com relação à tensão de alongamento. Cada amostra foi cortada em 4 polegadas (101,6 milímetros) de comprimento e 1/2 polegada (12,7 milímetros) de cada extremidade foi marcada. A amostra foi fixada nas garras das máquinas, onde a Vi polegada (12,7 milímetros) marcou a profundidade do ponto em que a amostra foi inserida na garra. A tração para o teste de ruptura foi executada e, com o término, a amostra foi removida.

Duas formulações foram testadas no experimento usando Fluorpolímero Alldyne C- 60 Tungsten and Dyneon THV220A . A primeira formulação foi projetada para atingir uma densidade de 10,8 g-cm"3. A segunda formulação foi projetada para alcançar a densidade de 11,4 g-cm"3. Tabela 1 dá as porcentagens em peso usadas para criar as amostras para am- bas formulações. Quatro modificadores interfaciais foram testados no experimento. O pri- meiro modificador interfacial foi um agente de acoplamento de Zirconato, NZ 12. Os segun- do e terceiro modificadores foram agentes de acoplamento de Títanato, KR238J e LICA 09. O último modificador interfacial foi um Silano1 SIA0591,0.

Tabela 1

Efeito de fluidez do compósito e propriedades mecânicas com diferentes modifica- dores interfaciais

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Observou-se claramente que o tratamento do pó de tungstênio causou considerá- veis mudanças nas propriedades físicas. Em todas as formulações, a fluidez foi marcada- mente afetada com o tratamento de um modificador interfacial. O índice de fluidez de mate- riais compostos aumentou até 68 vezes em relação aos compostos não tratados. O efeito causado pode também ser observado no alongamento do material. Todos os quatro modifi- cadores interfaciais causaram um aumento na tensão de alongamento, com NZ 12 e KR238J causando as maiores mudanças. Embora os materiais tratados com SIA0591,0 não apresentem um aumento na fluidez, eles não apresentam um aumento na tensão máxima. O SIA0591.0 composto produziu uma tensão máxima aproximadamente três vezes a de um composto de tungstênio de 91,4 % em peso sem um modificador interfacial.

Experimental 2. 3. e 4

Nas tabelas 2, 3 e 4, particulado de tungstênio é tratado primeiramente com o modi- ficador interfacial. Isto é feito dissolvendo uma quantidade muito pequena do modificador interfacial em um béquer de solvente (normalmente Isopropila, ou algum outro álcool) e mis- turado com o particulado de tungstênio em um béquer. A lama resultante é em seguida to- talmente misturada por cerca de 10 minutos. O solvente é substancialmente decantado ou é evaporado a cerca de 100 °C. O particulado é em seguida adicionalmente seco em um for- no. Separadamente, o polímero (por exemplo) THV220A é dissolvido no solvente (por e- xemplo, acetona). O peso correto de particulado de tungstênio tratado é em seguida adicio- nado ao polímero dissolvido e a mistura é agitada até que a maioria do solvente tenha eva- porado e a mistura tenha aglomerado. O material é em seguida seco a 100°C por 30 minu- tos antes de ele ser prensado em uma prensa metalúrgica.

THV220A é um polímero de tetrafluoretileno, hexafluorpropileno, e fluoreto de vinili- deno. NZ 12 é neopentil(dialil)óxi-tri(dioctil)fosfato-zirconato. SIA0591,0 é N-(2-aminoetil)-3- amonopropil-trimetóxi-silano. KR 238J é um aduto de amina modificado por metacrilamida disponível pela Kenrich petrochemicals, Bayonne, NJ. LICA 09 é neopentil(dialil)óxi- tri(dodecil)benzeno-sulfoniltitanato.

Tabela 2

Efeito de densidade e propriedades mecânicas em compósito de fluorpolímero com um modificador interfacial em diferentes concentrações

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Tabela 3

Efeito de densidade e propriedades mecânicas nos polímeros PVC com o modifica- dor interfacial NZ 12

Termoplásticos (PVC)

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Termocuras (Poliéster)

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Notas para a tabela:

(1) Esfarelar mediante remoção do molde

A tabela de exemplos mostra que uma variedade de polímeros pode ser usada para fazer um compósito com uma densidade maior que 10 g-cm"3 e propriedades viscoelásticas úteis.

Tabela 4

Efeito de densidade com tungstênio com tamanho da partícula e circularidade

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Com 0,03-0,2 % Modificador interfacial NZ 12 Estas tabelas de dados mostram que um compósito termoplástico pode ser feito usando uma combinação de seleção de materiais, e que o grau de propriedades incluindo densidade, módulo, alongamento pode ser projetado nos materiais.

Esta Tabela mostra que o tamanho, distribuição e circularidade de partícula têm um impacto na densidade do compósito. Estes materiais a-g foram feitos similarmente aos da Tabelas dos exemplos 1-3. Todas as amostras na Tabela 4 foram feitas de maneira tal que a formulação resultasse na densidade mais alta para o compósito resultante. Materiais b e e têm a densidade máxima por causa da presença de materiais de tamanho da partícula mé- dia tanto maior quanto menor e mínima circularidade de cerca de 14. Materiais a e c têm a densidade baixa na tabela e têm o particulado tanto pequeno quanto grande.

os outros materiais tanto desviam um pouco do tamanho quanto o parâmetro de cir- cularidade (de materiais b e e) reduzindo a densidade.

Experimental 5

O material usado para os dados de experimento de fluidez na Tabela 5 foi fito da ma- neira seguinte. Particulado de tungstênio Technon Plus foi modificado e misturado com o Polímero Dyneon e introduzido usando um alimentador de calibrador gravimétrico na extru- sora. A extrusora foi um parafuso único de 3/4 polegadas (19,05 milímetros) Brabender com um parafuso próprio, modificado para criar baixa compressão. As zonas de aquecimento foram ajustadas a 175 °C, 175 °C, 175 0C e 185 °C. As RPMs do parafuso foram man- tidas entre 20 e 40. O cilindro foi resfriado por ar. A velocidade de saída do material foi cerca de 1 metro por minuto. Na extrusora Brabender de escala de laboratório, uma mistura de 92 % em peso de um tungstênio Technon Plus (tendo uma distribuição de tamanho de 10 a 160 microns) foi combinada com 8 % em peso de um fluorpolímero Dyneon THV220, um polímero modificado com um modificador interfacial de zirconato NZ 12 Kenrich. neste e- xemplo, o modificador interfacial é diretamente aplicado no particulado de tungstênio a uma taxa de cerca de 0,01 % em peso no particulado metálico.

Fluidez típica para os materiais da invenção são pelo menos 5 s"1, pelo menos 10 s" 1, cerca de 10 a 250 s"1 ou cerca de 10 a 500 s"1. A fim de medir a fluidez da extrusão, um sistema de teste próprio foi criado. Um pequeno furo (0,192 cm em diâmetro) foi feito em uma prensa metalúrgica de 1,25 polegada (31,75 milímetros). A matriz foi usada em conjun- to com uma prensa metalúrgica instrumentada, que permitiu o monitoramento da temperatu- ra e pressão da matriz. Com a temperatura do material e pressão da matriz ajustados, o material foi extrudado através do furo de passagem do material fundido. Para uma dada du- ração de tempo, o comprimento da forma resultante foi medido, e os resultados usados para determinar a velocidade de pico. Com estes dados, a fluidez foi calculada dividindo a dife- rença da velocidade do extrudado pelos raios do furo da matriz.

Tabela 5

<table>table see original document page 39</column></row><table> <table>table see original document page 40</column></row><table>

Exemplos do Artigo

Exemplo 1 de Produção de Artigo

Contendo: Poliestireno1 Powder Technon, Kronos 2073, e Ken-React NZ 12.

Formulação por peso:

Poliestireno 0,6563 g

particulado Techon PLUS 12,1318 g

particulado Kronos 2073 Ti02 0,14719 g Ken-React NZ 12 0,2740 g*

Poliestireno foi dissolvido em uma mistura de tolueno, MEK e acetona em um sólido total de 38 % em peso. Os dois particulados foram dispersos com agitação na mesma mistu- ra de solvente e o NZ 12 foi adicionado a esta dispersão. Após agitação para quebrar as aglomerações de TiO2, a solução de poliestireno foi adicionada e agitada durante o sopro do solvente até que a mistura se tornasse um semi-sólido. Este material foi em seguida molda- do por compressão em um suporte com o anzol No. 1 (ver Figura 3).

Exemplo 2 de Produção do Artigo

Contendo: Poliestireno, PowderTechnon, e Ken-React NZ 12.

Formulação por peso:

Poliestireno 0,6011 g

particulado Techon PLUS 12,0927 g

Ken-ReactNZ 12 0,03 g*

Poliestireno foi dissolvido em uma mistura de tolueno, MEK e acetona em um sólido total de 38 % em peso. O particulado W foi disperso com agitação na mesma mistura do solvente e o NZ 12 foi adicionado a esta dispersão. A solução de poliestireno foi adicionada e agitada durante o sopro do solvente até que a mistura se tornasse um semi-sólido. Este material foi em seguida moldado por compressão em uma chumbada corrediça.

Exemplo 3 de Produção do Artigo

Contendo: Poliéster, Technon Powder, Kronos 2073 Ti02, e Ken-React NZ 12.

Formulação por peso: Poliéster 0,4621 g

particulado Techon PLUS 13,0287 g

particulado Kronos 2073 TiO2 1,5571 g Ken-ReactNZ 12 0,0366 g

peróxido de MEK

Poliéster foi adicionado ao W e TiO2 particulado. Acetona foi adicionada para ajudar na dispersão do NZ 12. Após a mistura começar a apresentar sinais de desenvolvimento de cor isto é, dispersão de TiO2, mais acetona foi adicionada e em seguida o peróxido de MEK. Este material foi moldado por compressão em uma chumbada deslizante.

Exemplo 4 de Produção do Artigo Contendo: Poliéster, PowderTechnon1 Kronos 2073 TiO2, e Ken-React NZ 12. Formulação por peso:

Poliéster 3 M 1,6000 g

particulado Techon PLUS 36,3522 g

particulado Kronos 2073 Ti02 4,8480 g

Ken-React NZ 12 0,0400 g

peróxido de MEK

Poliéster foi adicionado ao particulado W, e TiO2. Acetona foi adicionada para aju- dar na dispersão do NZ 12. Após a mistura começar a apresentar sinais de desenvolvimento de cor isto é, dispersão de TiO2, mais acetona foi adicionada e em seguida o peróxido de MEK. Este material foi moldado por compressão na chumbada deslizante No. 1. Exemplo 5 de Produção do Artigo

Contendo: Fluorelastômero, PowderTechnon, e Ken-React NZ 12. Formulação por peso: Fluorelastômero THV220A Dyneon 1,6535 g

Techon PLUS particulado 36,8909 g

Ken-React NZ 12 0,0400 g

O NZ 12 foi misturado no particulado W com a ajuda de acetona. O THV220A foi dissolvido em acetona até 38 % em peso e em seguida adicionado à lama W. Esta mistura foi agitada até secar e em seguida moldada por compressão em uma prensa metalúrgica de 1,25 polegada (31,75 milímetros). Esta grande bala de chumbo foi cortada em cubos e seca no forno a 104 0C até a secura em seguida reformada em uma prensa metalúrgica a 5.700 lb-in"2 (39,3 MPa) e 177 °C. A densidade deste material foi 11,7 g-cm"3.

Nestes exemplos, o particulado de tungstênio é tratado primeiramente com o modi- ficador interfacial. Isto é feito dissolvendo a quantidade desejada do modificador interfacial em um béquer de 250 mL contendo 50 mL de solvente (normalmente Isopropila, ou algum outro álcool) e em seguida adicionando 100 gramas de particulado de tungstênio no béquer. A lama resultante é em seguida totalmente misturada em um banho a vapor até que a mistu- ra não possa ser agitada e a maioria do solvente tenha sido removida. O béquer contendo o particulado de tungstênio e modificador interfacial é em seguida colocado em um forno a ar forçado por 30 minutos a 100°C. O tungstênio tratado é adicionado a um béquer de 100 mL contendo solução sólida de THV220A dissolvido em acetona. A mistura é em seguida aque- cida até 30°C e continuamente agitada até que a maioria da acetona tenha evaporado. O compósito é em seguida colocado em um forno a ar forçado por 30 minutos a 100°C. Após a secagem, o compósito é prensado em um cilindro de 3,17 cm em uma prensa metalúrgica a 200°C e 4,5 toneladas métricas de força de recalque. Após 5 minutos, a matriz é resfriada naturalmente sob pressão até 50°C. Após a liberação da pressão, a amostra do compósito é removida da matriz e as propriedades físicas são medidas. Ver Tabela para composições e propriedades medidas. THV220A é um copolímero de tetra- fluoretileno, hexafluorpropile- no, e fluoreto de vinilideno. NZ 12 é neopentil(dialil)óxi-tri(dioctl)fosfato-zirconato. SIA0591,0 é N-(2-aminoetil)-3-amonopropiltrimetóxi-silano. KR 238J é um aduto de amina modificado por metacrilamida disponível pela Kenrich petrochemicals, Bayonne, NJ. LICA 09 é neopen- til(dialil)-óxi-tri(dodecil)benzeno-sulfonil-titanato.

Uma série de materiais exemplares foi feita como anteriormente com 0,1 a 0,2 % em peso NZ-12 THV-220 e particulado metálico.

Tabela 6

Exemplos de Vários Metais em Compósitos de Metal Simples em Diferentes Carre- gamento de Metal

<table>table see original document page 42</column></row><table>

Metal duplo Compósitos no Máximo Empacotamento = 90 %

Densidade = 4,5

A tabela 6 mostra uma série de materiais compósitos simples de polímero metálico tendo um carregamento de metal que varia de 47 a 90 % em volume de metal. Em cada fila horizontal da tabela, um compósito de metal diferente é mostrado com a densidade do com- pósito obtido a partir de um compósito de polímero metálico com esse carregamento de me- tal em porcentagem em volume. Como pode-se ver na tabela, a densidade do compósito em cada classe de metal é proporcional à porcentagem em volume do metal no compósito. Por exemplo, a densidade do Tungstênio do compósito varia de cerca de 10 a cerca de 18 a me- dida que o conteúdo ou carregamento do metal e porcentagem em volume aumenta de 47 % em volume para 90 % em volume, como aumento similar na densidade está mostrado em cada metal.

Nas Figuras 28, 29 e 30, são mostradas em um formato gráfico as propriedades de empacotamento volumétrico e densidade dos compósitos da invenção. Na figura 28 para materiais compósitos de aço inoxidável, bismuto e tungstênio, o empacotamento volumétrico é colocado em gráfico em função da densidade. Os dados na figura 28 são derivados da Tabela 6 e mostram o aumento linear na densidade com relação ao empacotamento volu- métrico, como é de se esperar pelas tabelas de dados. Na figura 28, a densidade do compó- sito final para zinco, paládio, cobre, tântalo, ósmio, aço inoxidável, bismuto e tungstênio é colocada em gráfico em função da porcentagem em volume do metal no compósito. Nova- mente, como pode-se prever pela tabela, os dados na Tabela 6, a densidade do compósito aumenta a medida que a porcentagem em volume do metal no compósito aumenta. A figura 30 mostra que a densidade máxima dos compósitos da invenção é obtida com um empaco- tamento volumétrico de cerca de 45 % até cerca de 90 %. A densidade máxima sendo obtida a cerca de 20 a 21 g/cm.

Avaliamos, medimos e caracterizamos os comportamentos térmicos e viscoelásti- cos viscosos de dois compósitos de polímero metálico da invenção fazendo inspeções de propriedade dos materiais e usando técnicas instrumentais. Estas propriedades não são encontradas na tecnologia anterior. Como um todo, os materiais da tecnologia anterior não conseguem alcançar verdadeiro caráter do compósito e, como tal, não podem obter o ver- dadeiro caráter viscoelástico e característica de condutívidade térmica de um compósito verdadeiro. Tais materiais serão frágeis, não podem ser extrudados ou moldados por injeção e não poderão alcançar altos níveis de condutívidade térmica.

As propriedades térmicas dos materiais são exclusivas. Embora o material seja um compósito de polímero metálico, as propriedades térmicas do compósito são mais do tipo metal do que do tipo polímero. Quando usado em aplicações de transferência de calor, a condutívidade térmica pode ser maior que 1 W-M1oK"1 e pode variar de 50 a 175 W-M" 1oK-1 , 75 a 155 W-M"1oK"1 ou 87 a 105 W-M-1oK"1. A faixa de temperatura de operação usada é cerca de -50 °C a cerca de 130 °C.

Para propriedades viscoelásticas, foram usadas técnicas de alongamento por tra- ção e reometria de matriz dividida. Medições de viscosidade foram feitas durante o proces- samento da corrida fundida pela matriz Han slit anexada a um reômetro de torque de para- fuso único Haake. A caracterização viscoelástica das amostras extrudadas foi realizada por um instrumento uniaxial de alongamento por tração Chatillon LFPIus. O objetivo do experi- mento foi também tentar estabelecer uma diferença caracterizável em propriedades visco- sas/viscoelásticas entre os dois materiais compósitos, ou confirmar que os dois materiais têm as mesmas propriedades viscosas/viscoelásticas. Os dois materiais em comparação foram compósitos de tungstênio com formulação similar, mas com preparação e ciclo de vida variados.

Os materiais compósitos discutidos a seguir foram usados no processo de caracte- rização. Ambos compósitos foram preparados substancialmente como anteriormente o uso de cerca de 0,1 a 0,2 % em peso de modificador interfacial. Os materiais analisados nas tabelas A-H e figuras 12-20 foram compreendidos basicamente de tungstênio ou outro parti- culado metálico e THV220 formulado em uma densidade de 11,4 g-cm3, que correlaciona com ambos compósitos tendo aproximadamente 56 % em volume de pó de tungstênio. As dife- renças básicas entre os materiais foram que um material foi composto apenas uma vez com tungstênio e THV220 em pelotas, ao passo que o outro foi composto por meio de um pro- cesso de reciclagem. O processo de reciclagem consistiu de um processo de multietapas, onde pelo menos o material foi composto de tungstênio interfacialmente modificado e THV220 nas pelotas, co-extrudado com um revestimento THV220 pigmentado, picado em um pelotizador, composto de volta nas pelotas, e composto com tungstênio para alcançar a densidade específica. O material que foi composto apenas uma vez será referido como "vir- gem" e o material que foi composto em várias etapas será referido como "ré-trabalho". Isto mostra que os materiais virgens têm caráter térmico e viscoelástico exclusivo e que materiais ré-trabalhados têm as mesmas propriedades.

Aproximadamente 800 mL de pelotas a granel de cada compósito correram separa- damente através do reômetro de torque Haake. O reômetro Haake tem um cilindro de diâ- metro interno de uma polegada (25,4 milímetros) com três zonas de temperatura que foram todas ajustadas a 140 °C. Uma matriz de fenda Han, tendo um perfil retangular medindo a- proximadamente 2,0 mm por 20,00 mm e um comprimento de base de aproximadamente 75, foi anexada ao reômetro torque onde três transdutores de pressão mediram a pressão da corrente de material fundido durante a extrusão. Duas bandas aquecidas foram anexadas à fenda onde ambas foram controladas até o ponto de ajuste de 140 °C. O software da matriz de fenda Haake computou a tensão de cisalhamento do material medindo a queda de pres- são ao longo dos três pontos no interior da matriz de fenda. O software da matriz de fenda exigiu uma entrada de um limite inferior e superior para a seqüência de teste de extrusão. O limite inferior para RPM foi ajustas a 5 rpm, e o limite superior a 100 rpm. O software Haake então escolheu 8 ajustes de rpm entre os limites para um total de 10 ajustes de rpm na se- qüência de teste. A faixa de ponto de ajuste de parafuso, cobrindo mais do que uma ordem de grandeza, representa uma ampla faixa de processo de operação. O reômetro recalcou automaticamente em cada ajuste de rpm. Enquanto o Haake estava extrudando, uma amos- tra foi criada cortando o extrudado após 60 segundos depois da extrusão. A amostra extru- dada foi em seguida pesada e o peso resultante foi alimentado no Haake. A saída volumétri- ca de cada ajuste de rpm foi computada pelo software usando o peso da amostra de entrada e a densidade previamente alimentada do compósito. Nota-se que o software não permite que uma densidade de 11,4 g-cm"3seja alimentada, assim o valor de 1,14 foi alimentado e, portanto, todos os pesos da amostra de entrada foram divididos por dez para compensar a densidade escalar. A saída volumétrica foi usada pelo software para calcular a taxa de cisa- lhamento no interior da matriz de fenda.

O software de avaliação de Haake correu após todos ajustes de velocidade do pa- rafuso terem sido completados, onde valores saída brutos foram alimentados em uma plani- lha e em seguida colocados em gráfico para representar graficamente os dados coletados. Dados brutos foram coletados pelo software e operador Haake para a primeira corrida de material virgem de 11,4 g-cm3. Os pontos de ajuste da 11,4 g-cm3 listados foram escolhidos pelo software Haake, com exceção dos valores mínimo e máximo. Pressões 1, 2, e 3 foram medidas por transdutores de pressão de banho localizados na fenda da matriz Han. A pres- são de banho de material na ponta do parafuso, antes de entrar no matriz de fenda, foi me- dida por um transdutor de pressão rotulado PO. O torque do parafuso e temperatura do ba- nho foram ambos medidos pelo reômetro Haake. Vazões da massa foram medidas pelas amostras de por 60 segundos retiradas durante a extrusão. Vazões volumétricas foram cal- culadas dividindo a vazão da massa pela densidade.

Tabela A

<table>table see original document page 45</column></row><table> Saída valores calculada pelo software Haake para a análise de material 11,4 g-cm"3 virgem. Taxa de cisalhamento, tensão de cisalhamento e viscosidade foram calculadas pelo software Haake usando os valores apresentados na Tabela B.

Tabela B

<table>table see original document page 46</column></row><table>

Dados brutos foram coletados pelo software Haake e operados para a segunda cor- rida de material 11,4 g-cm3 virgem. Os pontos de ajuste de rpm listados foram escolhidos pelo software Haake, com exceção dos valores mínimo e máximo. Pressões 1, 2, e 3 foram medidas por transdutores de pressão de banho localizados na fenda da matriz Han. O tor- que do parafuso e temperatura do banho foram ambos medidos pelo reômetro Haake. Va- zões da massa foram medidas para as amostras de 60 segundo retiradas durante a extru- são. Vazões volumétricas foram calculadas dividindo as vazões da massa pela densidade.

Nota-se que alguns valores não foram registrados ou exibidos pelo software Haake e, portanto, não estão presentes na tabela C.

Tabela C

<table>table see original document page 46</column></row><table> <table>table see original document page 47</column></row><table>

Valores de saída calculados pelo software Haake para a segunda análise de mate- rial 11,4 g/cm3 virgem. Taxa de cisalhamento, tensão de cisalhamento e viscosidade foram calculadas pelo software Haake usando o valores apresentados na Tabela D. Note que a ausência de valores na Tabela D resulta na ausência nesta tabela.

Tabela D

<table>table see original document page 47</column></row><table>

Dados brutos foram coletados pelo software Haake e operados para a Terceira corrida de material 11,4 g-cm"3 virgem. Os pontos de ajuste de rpm listados foram escolhi- dos pelo software Haake, com exceção dos valores mínimo e máximo. Pressões 1, 2, e 3 foram medidas por transdutores de pressão de banho localizados na fenda da matriz Han. O torque do parafuso e temperatura do banho foram ambos medidos pelo reômetro Haake. Vazões da massa foram medidas para as amostras de 60 segundo retiradas durante a extrusão. Vazões volumétricas foram calculadas dividindo as vazões da massa pela densi- dade.

Tabela E

<table>table see original document page 47</column></row><table> <table>table see original document page 48</column></row><table>

Valores de saída calculados pelo software Haake para a terceira análise de material 11,4 g-cm-3 virgem. Taxa de cisalhamento, tensão de cisalhamento e viscosidade foram calculadas pelo software Haake usando os valores apresentados na Tabela F.

Tabela F

<table>table see original document page 48</column></row><table>

Dados brutos foram coletados pelo software Haake e operados pela a análise de material 11,4 g-cm"3 de ré-trabalho. O software Haake escolheu os pontos de ajuste de rpm listados, com exceção dos valores mínimo e máximo. Pressões 1, 2, e 3 foram medidas por transdutores de pressão de banho localizados na fenda da matriz Han. O torque do parafuso e temperatura do banho foram ambos medidos pelo reômetro Haake. Vazões da massa fo- ram medidas pelas amostras de 60 segundos retiradas durante a extrusão. Vazões volumé- tricas foram calculadas dividindo as vazões da massa pela densidade. Note que alguns valo- res não foram registrados ou exibidos pelo software Haake e, portanto, não estão presentes na tabela.

Tabela G

<table>table see original document page 48</column></row><table> <table>table see original document page 49</column></row><table>

Valores de saída calculados pelo software Haake para a análise de material 11,4 g- cm"3 de ré-trabalho. Taxa de cisalhamento, tensão de cisalhamento e víscosidade foram cal- culadas pelo software Haake usando os valores apresentados na Tabela H.

Tabela H

<table>table see original document page 49</column></row><table>

A figura 12 mostra valores das vazões da massa calculadas (g/min) do extrudado a várias velocidades de parafuso (rpm) para 11,4 g-cm'3 virgem e ré-trabalhado. Dados para corridas de material virgem foram retirados das Tabelas A, C, e E. Dados de corrida de ma- terial ré-trabalhado foram retirados da Tabela G.

A figura 13 mostra valores de torque (Nm) aplicado ao parafuso em várias velocida- des de parafuso (rpm) para material 11,4 g-cm"3 virgem e ré-trabalhado. Dados para corridas de material virgem foram retirados das Tabelas A, C e E. Dados de corrida de material ré- trabalhado foram retirados da Tabela G.

A figura 14 mostra valores da taxa de cisalhamento calculada (1/s) no material du- rante a extrusão em várias velocidades de parafuso (rpm) para material 11,4 g-cm"3 virgem e ré-trabalhado. Dados para corridas de material virgem foram retirados das Tabelas B1 D, e F. Dados de corrida de material ré-trabalhado foram retirados da Tabela H.

A figura 15 mostra valores de pressão de banho medidos no material durante a ex- trusão em várias velocidades de parafuso (rpm) para material 11,4 g-cm"3 virgem. O conjun- to superior de valores corresponde ao transdutor P1, e o conjunto inferior de valores corres- ponde ao transdutor P3. Dados para corridas de material virgem foram retirados das Tabe- las B1 D, e F. Dados de corrida de material ré-trabalhado foram retirados da Tabela H.

A figura 16 mostra valores DA tensão de cisalhamento calculada (Pa) No material durante a extrusão em várias velocidades de parafuso (1/s) para material 11,4 g-cm"3 virgem. Dados para corridas de material virgem foram retirados das Tabelas B, D, e F. Dados de corrida de material ré-trabalhado foram retirados da Tabela H.

A figura 17 mostra valores da viscosidade aparente calculada (Pa*s) do material du- rante a extrusão em várias velocidades de parafuso (1/s) para material 11,4 g-cm"3 virgem. Dados para corridas de material virgem foram retirados das Tabelas B1 D, e F. Dados de corrida de material ré-trabalhado foram retirados da Tabela H.

A figura 18 mostra valores da tensão de cisalhamento calculada (Pa) no material durante a extrusão em taxas de cisalhamento calculadas (1/s) para material 11,4 g-cm"3 vir- gem. Dados para corridas de material virgem foram retirados das Tabelas B, D, e F. Dados de corrida de material ré-trabalhado foram retirados da Tabela H.

A figura 19 mostra valores da viscosidade aparente calculada (Pa*s) no material du- rante a extrusão em taxas de cisalhamento calculadas (1/s) para material 11,4 g-cm"3 vir- gem. Dados para corridas de material virgem foram retirados das Tabelas B, D, e F. Dados de corrida de material ré-trabalhado foram retirados da Tabela H.

A figura 12 mostra o resultado de tensão (MPa) versus deformação (%) do teste de tração de amostras da primeira e segunda corrida de material virgem e a corrida de material ré-trabalhado. Amostras extrudadas foram cortadas em um corpo de prova tipo osso de ca- chorro ASTM 638-4, e deformadas em 25 mm/min até a falha por ruptura.

As vazões da massa de extrudado, medidas cortando comprimentos de material com uma duração de extrusão de 60 segundos, foram aproximadamente as mesmas para velocidades de parafuso até 40 rpm conforme mostrado na figura 12. Também conforme mostrado na figura 12, vazões da massa começam a diferir entre corridas para velocidades de parafuso maiores que 40 rpm. Note que as três corridas do compósito 11,4 virgem foram todas do mesmo lote de material, e foram corridas em ocasiões separadas. É mais provável que a variação em fluxo de massa do extrudado tenha sido causada por um vazamento de material na parte de trás da matriz à medida que a extrusora aumentou em velocidade. Mais especificamente, o material vazou na junta entre a extrusora e a matriz de fenda Han. À me- dida que a velocidade de parafuso aumentou, mais material ficou disponível para vazar. O vazamento do material foi mais proeminente nas corridas 2 e 3 do material virgem.

Visto que o fluxo de massa, e fluxo volumétrico subseqüente, de material não foi consistentemente correlacionado com a velocidade de parafuso com relação às três corridas de material virgem, valores derivados das vazões volumétricas mostraram também não es- tar correlacionados com rpm nas três corridas. Esta não correlação explica as varianças entre corridas para tensão de cisalhamento, deformação de cisalhamento e viscosidade apa- rente, quando colocados em gráfico contra a velocidade de parafuso. Esta falta de correlação é observada nas figuras 14 e 17.

O material compósito 11,4 g-cm-3 ré-trabalhado deu resultados mais similares a cor- rida 1 do compósito 11,4 g-cm-3 virgem. A vazão da massa de material em uma dada vazão foi mais similar entre o material ré-trabalhado e corrida 1 do material virgem, da maneira mostrada na figura 12. A taxa de cisalhamento subseqüente dos materiais através da matriz de fenda Han foi também similar, da maneira mostrada na figura 14.

O torque aplicado ao parafuso durante a extrusão foi similar entre todas as corridas. A figura 2 mostra que, embora todos os materiais sejam similares, existe uma pequena dis- tinção entre corridas em velocidades de parafuso maiores que 40 rpm.

Ambos materiais apresentam a mesma queda de pressão na matriz, como pode ser visto pela figura 15. Não existe tendência ou magnitude distintamente diferente de diferença na pressão entre os três materiais virgens e o material ré-trabalhado. O cálculo de tensão de cisalhamento de corridas 1 e 2 foram completados manualmente em virtude de os cálculos feitos pelo software de avaliação terem sido feitos com os transdutores errados designados. Corridas 1 e 2 tiveram transdutores P0, P1 e P3, ao passo que a corrida 3 teve transdutores P1, P2 e P3. Note que PO é o transdutor de trás da matriz, P1 é o primeiro orifício de pres- são na matriz, P2 é o segundo orifício de pressão na matriz e P3 é o terceiro orifício de pressão na matriz. O orifício de pressão PO não está localizado na matriz de fenda e, por- tanto, não pode ser usado no cálculo da queda de pressão na fenda. Em virtude de o valor de PO ser pelo menos o dobro do valor de P1, o valor de tensão de cisalhamento seria maior do que deveria. Corrida 3 é o valor correto em virtude de ser baseado no cálculo da queda de pressão na matriz sem o uso de PO ser registrado.

Os resultados de viscosidade aparente mostrados nas tabelas BeD das corridas 1 e 2 do material 11,4 g-cm"3 virgem foram determinados manualmente por causa da designa- ção do PO para uma das pressões em cálculo de software de avaliação. A corrida 3 mostra uma saída de viscosidade precisa, que pode ser encontrada na Tabela F, que praticamente sobrepõe o material 11,4 ré-trabalhado visto na Tabela Η. O relacionamento entre viscosi- dade aparente e velocidade de parafuso pode ser visto na figura 17. Existe uma variança entre corridas causadas pelo relacionamento não consistente previamente mencionado en- tre velocidade de parafuso e taxa de cisalhamento por causa do vazamento na junta da ma- triz. Quando a viscosidade aparente é colocada em gráfico diretamente contra a taxa de cisalhamento, conforme na figura 19, observa-se que todos os quatro conjuntos de dados se sobrepõem. Não existe diferença notável na capacidade de medição dos métodos nas três corridas de material virgem e a corrida do material ré-trabalhado. Existe variança entre mate- riais para tensão de cisalhamento e taxa de cisalhamento, da maneira mostrada na figura 18. Todas as corridas, exceto a segunda corrida de material virgem, seguiram a tendência simi- lar.

Alongamento por tração foi muito similar entre o material virgem e ré-trabalhado. Da maneira mostrada na figura 20, a característica tensão-deformação de cada material é indis- tinto um do outro. Embora a % de deformação na ruptura do material ré-trabalhado pareça significativamente menor, a variança entre amostras idênticas é aproximadamente ± 25 % de deformação. A tensão ao longo do caminho de deformação é relativamente a mesma para todas as corridas. O experimento demonstrou que as propriedades viscosas e viscoe- lásticas de ambos materiais poderiam ser caracterizadas. Entretanto, dentro da capacidade de medição, não houve distinção entre o material do compósito de tungstênio virgem e ré- trabalhado. Isto indica que a natureza do compósito do material é uma propriedade funda- mental do compósito e não é removida simplesmente ré-estrudando ou ré-trabalhando o material.

Uma das propriedades físicas medidas chaves de muitos tipos de material é o rela- cionamento entre a força aplicada no material e a deformação causada pela força. O modo particular de força aplicada neste caso é tensão uniaxial em uma taxa constante de defor- mação linear. Este teste de desempenho é freqüentemente referido como simplesmente "alongamento por tração", visto que a amostra é alongada no processo por causa da tensão aplicada. O propósito deste documento é definir os parâmetros chaves do método de teste e análise do alongamento por tração, e em seguida comparar o desempenho de dois materiais compósitos.

Vários termos chaves podem ser definidos para o método de teste. A figura 21 é um gráfico típico do desempenho dos materiais em alongamento por tração em termos de com- portamento tensão-deformação típico fora de escala com o propósito de demonstração.

O primeiro termo definido é tensão ( ), que é a força aplicada à amostra dividida pela área seccional transversal inicial da amostra. A força aplicada é uniaxial na amostra e a área seccional transversal é normal (perpendicular em ambas dimensões) ao eixo da força.

O segundo termo definido é deformação (s), que é o aumento no comprimento da amostra dividido pelo comprimento da amostra inicial. Esta quantidade é freqüentemente expressa como uma porcentagem, onde uma amostra com 100 % de deformação teria o dobro de seu comprimento inicial. O terceiro termo definido é notado como a letra "A" em CA na figura 21. Após a porção relativamente linear da curva tensão-deformação, uma queda repentina em tensão é causada quando a amostra começa a se deformar irreversivelmente. O valor de tensão nes- te ponto é definido Tensão de Escoamento Superior. Embora a nitidez deste pico possa va- riar entre amostras, ele é o local máximo que define o valor.

O quarto termo é notado como a letra "B" em GS na figura 21. Após o ponto de es- coamento superior, iniciado pela deformação plástica irreversível, a tensão necessária para manter a velocidade de deformação constante lentamente começa a aumentar. O valor de tensão no local mínimo criado é definido como Tensão de Escoamento Inferior. Após este ponto, o nível de tensão começa a subir, e tipicamente ocorre um aumento linear.

O quinto termo é notado como a letra "C" em CC na figura 21. No início da falha (ruptura) a amostra apresentará um outro local de máxima na tensão. Este ponto é definido como a tensão na ruptura, e é freqüentemente o nível de máxima tensão aplicada à amos- tra. Ele é comumente referido como o "limite de resistência" do material, visto que ele é a quantidade de tensão necessária para causar a falha.

O sexto termo é notado como a letra "D" em CD na figura 21. Quando a amostra rompe, a tensão aplicada vai imediatamente a zero. O valor de deformação peste ponto é definido como % de Deformação na Ruptura.

O sétimo termo é notado como a letra "E" em CE na figura 21. Antes do escoamen- to, a tensão tem um relacionamento aproximadamente linear com a deformação. É nesta porção de deformação que o material se comporta elasticamente. A inclinação desta linha em unidades de tensão é definida como o Módulo de Elasticidade, ou simplesmente módulo, do material. Nestes dados, os termos seqüência Ga, Gb,... indicam uma série de pontos de deformação de % de deformação crescente; GA < GB; GC < GD; etc. Materiais apresen- tando esta curva característica são materiais compósitos verdadeiros e obtêm as melhores propriedades viscoelásticas do polímero, e a densidade, propriedades térmicas, proprieda- des elétricas, etc. do particulado metálico. Materiais da tecnologia anterior carregados em- bora densos não terão tal caráter viscoelástico ou caráter térmico.

Dois materiais diferentes foram testados no alongamento pelo processo de tração. O primeiro material foi um compósito de NZ-12 tungstênio interfacialmente modificado e THV220. A forma de partícula de tungstênio foi praticamente redonda, mas irregular e den- tada. A formulação foi 60 % em volume de pó metálico tratado, que é aproximadamente 1 % em volume menos que o empacotamento mais denso. Com o propósito deste experimento, uma formulação dentro de 1 % em volume do empacotamento mais denso será referida co- mo empacotamento mais denso funcional. A densidade deste material foi aproximadamente 11,9 g-cm-3.

O segundo material foi um compósito de NZ-12 aço inoxidável 316L interfacialmen- te modificado e THV220. A forma de partícula de aço inoxidável foi esférica (gás-atomizado) com algumas partículas satélites, e poucas irregularidades. A formulação teve 62 % em vo- lume de pó metálico tratado, que foi também formulada no empacotamento mais denso. A densidade deste material foi aproximadamente 5,5 g-cm3.

Ambas amostras foram extrudado em uma extrusora de parafuso único de 1" (25,4 milímetros) de diâmetro equipada com uma matriz de perfil retangular de 3 mm χ 20 mm. As condições da extrusora foram aproximadamente 135-145 0C e 1.000 psig (6,89 MPa). Tiras de cada extrusão, a grosso modo com 6 polegadas (152,4 milímetros) de comprimento, fo- ram usadas para puncionar uma amostra tipo osso de cachorro ASTM 638-4 para teste de alongamento por tração. O osso de cachorro caracteriza um comprimento da base de medi- da de 1,75 polegada (44,5 milímetros), e largura da base de medida de 0,25 polegada (6,35 milímetros). A espessura da base de medida foi determinada pela espessura da extrusão, aproximadamente 3,0 cm. Cada amostra foi montada no instrumento e testada separada- mente. A velocidade de deformação constante foi 25 mm/min. Após a falha por ruptura, a amostra foi removida e o teste foi completado.

Tabela I

Valores chaves que caracterizam o comportamento tensão-deformação dos com- pósitos de tungstênio e aço inoxidável testados.

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Os valores de tensão estão mostrados na figura 22 em pontos de deformação vari- ados durante cada teste de alongamento por tração para os compósitos de tungstênio e aço inoxidável. A quantidade de tensão necessária para deformar os materiais testados foi a grosso modo um fator de duas diferenças entre os dois materiais testados. Da maneira nota- da na Tabela I e figura 22, os valores de tensão para o compósito de tungstênio são maiores que os valores do compósito de aço inoxidável. Embora os valores de tensão difiram por um fator de 2, os diversos perfis da curva e relacionamento entre tensão e deformação foram similares. As propriedades viscoelásticas podem ser obtidas independente da composição do particulado.

O aumento linear na tensão a partir do ponto de escoamento inferior foi a grosso modo o mesmo para ambos materiais, dentro de um fator de 1,5. A % de deformação na ruptura para os dois materiais ficou dentro da incerteza da medida, aproximadamente 425 ±25 % de deformação. O valor que diferiu mais entre as duas amostras foi o módulo de elas- ticidade.Existe uma diferença de ordem de grandeza entre os dois materiais. Embora isto seja uma grande diferença, diretrizes ASTM para medir o módulo em tensão recomenda uma velocidade de deformação de 1 mm/min, em vez de 25 mm/min usada neste teste.

As figuras 23 e 24 são regiões expandidas da figura 22. Elas têm todas o mesmo ajuste de dados, simplesmente apresentando a inclinação e escoamento inicial do material.

A figura 25 mostra as propriedades viscoelásticas dos materiais de fluorpolímero THV da invenção. Os dados na curva são da Tabela J são encontrados a seguir.

Tabela J

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Embora o polímero tenha uma curva de tensão deformação que é ligeiramente simi- lar à do compósito, pode-se observar que a adição do metal melhora o módulo inicial e re- tém a curva de deformação crescente para ruptura em níveis menores.

Materiais compósitos de aço inoxidável foram testados com relação às proprieda- des de desempenho para caracterizar cada material e correlacionar o processo de produção e o desempenho do artigo final. Os compósitos foram produzidos da maneira mostrada ante- riormente e continham 0,5 % em peso IM. Valores típicos para cada propriedade listada são dados para cada material distribuído. Materiais distribuídos foram testados com relação às propriedades de desempenho para caracterizar cada material e correlacionar o processo de produção e desempenho do artigo final. Valores típicos para cada propriedade listada são dados para cada material distribuído. Amostras de moldagem por injeção foram preparadas e os materiais foram como a seguir:

Tabela K

<table>table see original document page 56</column></row><table>

** IM Conteúdo 0,15%

As propriedades da moldagem por injeção são:

Tabela L

<table>table see original document page 56</column></row><table> <table>table see original document page 57</column></row><table>

A moldagem por injeção bem sucedida dos materiais mostra que, mesmo com uma grande proporção, ou uma maioria, do material com base no peso ou volume na forma de um particulado metálico, os materiais são materiais viscoelásticos verdadeiros que podem ser termicamente formados em produtos de utilidade usando métodos de moldagem por ex- trusão ou injeção padrões.

A fim de demonstrar o efeito de não obter caráter de compósito verdadeiro, medições de alongamento por tração foram realizadas nos materiais compósitos formulados a 62 % em volume de metal, com um compósito com um pó modificado interfacial, e em compósito sem. Ambos compósitos foram analisados por um corpo de prova tipo osso de cachorro ASTM 638-4. Dados chaves coletados da análise nos compósitos com e sem um aço inoxi- dável modificado interfacial.

Tabela M

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As figuras 26 e 27 mostram que, sem os materiais IM, os compósitos não conse- guem ter propriedades úteis. A modificação interfacial de aço inoxidável a 0,4 % NZ12 mu- dou as propriedades de tensão do compósito material de carga frágil para um compósito verdadeiro extensível e tenaz. A % de deformação na ruptura para o compósito modificado interfacialmente foi aproximadamente 100 vezes maior que a do compósito sem o modifica- dor interfacial, conforme visto.

DISCUSSÃO DETALHADA DOS DESENHOS

Figura 1 mostra uma vista isométrica de um stent que compreende um compósito de metal e polímero da invenção. O stent pode ser esculpido com métodos mecânicos ou laser conhecidos a partir de um tubo moldado do compósito, ou o stent pode ser diretamente moldado na forma mostrada. O stent 10 pode compreender o compósito e ter elementos flexíveis 11 que permitem expansão mediante colocação em um lúmem vascular. O stent tem elementos curvos 13 e elementos lineares 12 que podem ser formados a partir do com- pósito por técnicas de moldagem direta ou esculpindo a estruturas a partir de um tubo mol- dado.

A figura 2A mostra um elemento extrudado com um aspecto simétrico. O objeto ex- trudado 20 tem um corpo 21 com um inserto 23A e um recesso simétrico 24A. Uma estrutu- ra como essa 20 pode ser extrudada e cortada no comprimento e em seguida cada compri- mento pode ser casado com um elemento simétrico de maneira tal que o inserto 23A possa ser inserido no recesso 24B simultaneamente com a inserção do inserto 23B no recesso 24A para travar o corpo 21 no corpo 22 para formar um conjunto fixo mecanicamente está- vel. Esse conjunto está mostrado na figura 2B. Na figura 2A, é formado um objeto que é substancialmente cheio por completo em todo o corpo combinado.

A figura 3 mostra dois suportes 30 e 31. Os suportes compreendem um anzol 32 , 33. No anzol é colocada uma chumbada 34, 35. A chumbada 34 é um chumbada moldada formada por moldagem por compressão no anzol 33. O chumbada 35 é um chumbada de encaixe de pressão similar ao extrudado da figura 2 incluindo insertos e recessos para a estrutura de encaixe rápido.

A figura 4 mostra duas configurações de pesos de calibração de roda da invenção. Na figura 4A, um peso de calibração de roda 40 inclui uma massa modelada 44 da inven- ção, tendo uma tira adesiva 45 que pode aderir o peso na roda. O peso pode ser extrudado em uma folha contínua e cortado na massa 44 com as zonas de dobramento 46 formadas no peso 44 antes do corte. O material do compósito é flexível e pode ser dobrado para ade- quar à forma da roda. A figura 4B mostra um peso 41 tendo um compósito massa 42 e um grampo mecânico 43 configurado para anexação a uma roda de veículo de transporte.

Embora a especificação apresentada mostre um revelação habilitante da tecnologia de compósito da invenção, outras modalidades da invenção podem ser feitas sem fugir do espírito e escopo da invenção. Dessa forma, a invenção é concebida das reivindicações seguintes.

Claims (39)

1. Compósito viscoelástico de metal e polímero, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: (a) um particulado metálico, o tamanho de partícula de maneira tal que menos que 5 % em peso do particulado é menor que cerca de 10 mícrons, o particulado em uma quantidade de cerca de 45 a cerca de 95 % em volume do compósito; e (b) uma fase de polímero compreendendo cerca de 5 a cerca de 55 % em vo- lume do compósito, em que o compósito viscoelástico, quando submetido à uma força de deformação, apresenta uma curva de tensão e estiramento característica com uma máxima tensão A produzida em um εA, uma mínima tensão B menor produzida em um εB, uma segunda máxima tensão A produzida e uma iniciação de falha C em εc e uma falha D de estiramento 0 em εD, o eD do compósito maior que 10% e cada e representa um aumento no % de estiramento.

2. Compósito, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o ponto de tensão A é maior que 0,2 MPa.

3. Compósito, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o ponto de tensão B é menor que 60 MPa.

4. Compósito, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o ponto de tensão C é maior que 0,2 MPa.

5. Compósito, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o particulado metálico compreende uma embalagem de volume maior que 45 % em volume.

6. Compósito, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o particulado metálico compreende uma embalagem de volume maior que 54 % em volume.

7. Compósito, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o polímero é um polímero que contém halogênio com uma densidade maior que 1,3 g-cm-3

8. Compósito, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o compósito compreende um material modificador de interface compreendendo cerca de 0,0005 a cerca de 2 % em peso do compósito;

9. Compósito, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o compósito compreende um material modificador de interface compreendendo cer- ca de 0,0005 a cerca de 1 % em peso do compósito;

10. Compósito, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o particulado metálico compreende um metal com uma distribuição de tamanho de partícula que varia de cerca de 10 a 70 mícrons.

11. Compósito, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o particulado metálico compreende um metal com pelo menos 5 % em peso com um tamanho de partícula que varia de cerca de 70 a 250 mícrons.

12. Compósito, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o polímero compreende um fluorpolímero com uma densidade maior que 1,7 g- cm"3.

13. Compósito, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o particulado metálico tem um volume excluído de cerca de 20% a cerca de 55 % em volume e o metal está presente em uma quantidade de cerca de 95 a 96 % em peso.

14. Compósito, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o ponto de tensão A está a cerca de 1-10 MPa.

15. Compósito, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o ponto de tensão B está a cerca de 1-10 MPa.

16. Compósito, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o ponto de tensão C está a cerca de 1 a 10 MPa.

17. Compósito, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o particulado metálico compreende pelo menos cerca de 10 % em peso de parti- culado na faixa de cerca de 70 a 250 mícrons e pelo menos 5% em peso do particulado está na faixa de cerca de 250 mícrons ou maior.

18. Compósito, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o polímero compreende um fluorpolímero com uma densidade de cerca de 1,8 g-cm"

19. Compósito, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o metal compreende tungstênio.

20. Estrutura de transferência de calor CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: (a) uma fonte de calor; (b) uma camada de transferência de calor; e (c) uma estrutura aquecida; em que a camada de transferência de calor compreende um compósito viscoe- lástico de metal e polímero compreendendo um particulado metálico com um tamanho de partícula de maneira tal que menos que 5% do particulado é menor que cerca de 10 mícrons, o particulado em uma quantidade de cerca de 45 a cerca de 95 % em volume do compósito; uma fase de polímero compreendendo cerca de 5 a cerca de 55 % em volume do compósito; e um modificador de interface compreendendo cerca de 0,005 a cerca de 2 % em peso do compósito; e a camada de transferência tem uma condutivi- dade térmica de maior que cerca de 1 W-M1oK"1.

21. Estrutura térmica, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADA pelo fato de que a condutividade térmica varia de cerca de 50 a cerca de 175 W-M1oK"1.

22. Estrutura térmica, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADA pelo fato de que a condutividade térmica é 75 a 155 W-M"1 ° I "1

23. Estrutura térmica, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADA pelo fato de que a condutividade térmica é cerca de 87 a 105 W-M-1oK1

24. Estrutura, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADA pelo fato de que a faixa de operação usada da composição é de cerca de -50°C a cerca de +130°C.

25. Estrutura térmica, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADA pelo fato de que o particulado metálico compreende uma circularidade maior que 14 e uma densidade maior que 5-21 g-cm"3.

26. Estrutura térmica, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADA pelo fato de que a densidade do compósito é maior que 8-12 g-cm"3.

27. Estrutura térmica, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADA pelo fato de que o polímero é um polímero que contém halogênio com uma densidade maior que 1,7 g-cm-3.

28. Estrutura térmica, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADA pelo fato de que o compósito compreende cerca de 5 % em peso de um corante.

29. Estrutura térmica, de acordo com a reivindicação 28, CARACTERIZADA pelo fato de que o corante compreende um pigmento, uma tinta, uma tinta fluorescente ou uma mistura destes.

30. Estrutura térmica, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADA pelo fato de que o particulado metálico compreende tungstênio com uma distribuição de tamanho de partícula que varia de cerca de 10 a 70 mícrons.

31. Estrutura térmica, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADA pelo fato de que o particulado metálico compreende tungstênio com pelo menos 5 % em peso com um tamanho de partícula que varia de cerca de 70 a 250 mícrons.

32. Estrutura térmica, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADA pelo fato de que o polímero compreende um fluorpolímero.

33. Estrutura térmica, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADA pelo fato de que o particulado metálico tem um volume excluído cerca de 20% a cerca de -55 % em volume e o metal está presente em uma quantidade de cerca de 70 a 95 % em peso.

34. Estrutura térmica, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADA pêlo fato de que o particulado metálico compreende pelo menos cerca de 10 % em peso de particulado na faixa de cerca de 70 a 250 mícrons e pelo menos 5 % em peso do particulado está na faixa de cerca de 250 mícrons ou maior.

35. Estrutura térmica, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADA pelo fato de que o polímero compreende um fluorpolímero.

36. Estrutura térmica, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADA pelo fato de que o metal compreende tungstênio.

37. Estrutura térmica, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADA pelo fato de que o particulado metálico compreende bismuto com pelo menos 5 % em peso com um tamanho de partícula que varia de cerca de 70 a 250 mícrons.

38. Estrutura térmica, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADA pelo fato de que o particulado metálico compreende um metal ferroso com pelo menos 5 % em peso com um tamanho de partícula que varia de cerca de 70 a 250 mícrons.

39. Estrutura térmica, de acordo com a reivindicação 38, CARACTERIZADA pelo fato de que o particulado metálico compreende aço inoxidável.