BRPI0909166B1

BRPI0909166B1 - partícula com características topoespecíficas bipolares e processo de preparação das mesmas

Info

Publication number: BRPI0909166B1
Application number: BRPI0909166-1A
Authority: BR
Inventors: Suman K. Bhattacharya; Tapomay BHATTACHARYYA; Sudipta G. Dastidar; Vijay M. Naik; Anuj Srivastava; Ashish A. Vaidya
Original assignee: Unilever N.V
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2020-10-13
Also published as: RU2010144049A; EG26211A; AU2009228982B2; KR20100137484A; KR101582361B1; EP2254954B1; EP2254954A1; US20110021799A1; JP2011520590A; CA2717098C; RU2501822C2; JP5475752B2; BRPI0909166A2; EP2105469A1; WO2009118421A1; ZA201006065B; TR201815640T4; US20090246529A1; AU2009228982A1; CA2717098A1

Abstract

PARTÍCULAS COM CARACTERÍSTICAS TOPOESPECÍFICAS BIPOLARES, E, PROCESSO DE PREPARAÇÃO DAS MESMAS. Esta invenção refere-se a partículas com características topoespecíficas bipolares e do processo de preparação das mesmas. É um objetivo da presente invenção é fornecer uma partícula com características topoespecíficas bipolares entre duas regiões espacialmente distintas em sua superfície com características de superfície não-idênticas. Foi surpreendentemente descoberto que partículas preparadas por tratamento topoespecífico de uma argila precursora assimétrica com um grupo organil ou organoheteril ligado a cátions coordenados de uma das camadas de superfície, fornece uma partícula com características topoespecíficas bipolares com duas regiões espacialmente distintas em sua superfície possuindo características superficiais não- idênticas.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Esta invenção refere-se a partículas com características topoespecíficas bipolares e do processo de preparação das mesmas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Qualquer discussão sobre a arte prévia em toda a especificação deve ser, de modo algum, considerada como uma admissão de que tal arte prévia é amplamente conhecida ou faz parte do conhecimento geral comum no campo.

[003] Partículas com distribuição assimétrica de grupos químicos da superfície exposta têm sido postuladas a terem inúmeras aplicações potenciais em diversas áreas. Tais partículas assimétricas necessitam de um suprimento de energia significativamente maior para a dessorção de interfaces líquido-líquido ou gás-líquido e, conseqüentemente, essas partículas são previstos para serem estabilizadores mais eficientes de emulsões e/ou de espuma, em termos de concentração ou carregamento de partículas, bem como a longevidade das emulsões que elas formam, em comparação com partículas com grupos químicos de superfície distribuídos isotropicamente. Essas partículas assimétricas estão previstas para ter capacidade de se orientar em campos elétricos/magnéticos, a serem utilizados para a dupla- funcionalidade ou em dispositivos de estímulo-resposta e para serem usadas como blocos de construção de conjuntos supraparticulares etc.

[004] As estratégias para sintetizar tais partículas com características de superfície bipolar podem ser amplamente divididas em duas categorias, a saber, (A) métodos de monocamada, e (b) métodos de larga escala.

[005] O método de monocamada é um método toposeletivo de modificação de superfícies onde a metade de uma partícula homogênea é protegida e uma reação controlada é realizada na superfície exposta. As estratégias relatadas são: (i) o mascaramento temporário de um hemisfério durante a modificação da superfície do outro, (ii) o uso dos fluxos ou campos direcionais reativos tais que a partícula oculta a face que deve ser protegida, (iii) impressão de microcontato, (iv) contato parcial com um meio reativo ao longo de uma interface, assumindo que a partícula é incapaz de rodar durante o processo.

[006] Tipicamente, na abordagem de monocamada, as partículas com grupos químicos de superfície distribuídos anisotropicamente são preparadas a partir de partículas precursoras que não têm anisotropia de superfície, por modificação de superfície toposeletiva. Exemplos de design e síntese de tais partículas usando a estratégia acima são descritos em um estudo por Perro et al, J. Material Chem., 2005, 15, p3745-3760. Uma das abordagens usadas no passado é divulgada em US4715986 (Th. Goldschmidt AG, 1987), que descreve as partículas para estabilização ou desestabilização de emulsões de um tamanho inferior a 100 microns, incluindo fragmentos tendo de um lado seu grupo hidrofílico e do outro lado seus grupos hidrofóbicos de tal forma que os grupos hidrofílicos e hidrofóbicos são distribuídos anisotropicamente de forma não-estatística. Um dos métodos para a obtenção de tais fragmentos é pela fragmentação de microesferas ocas. Em todos os métodos descritos, materiais precursores têm uma distribuição homogênea dos grupos de superfície, por exemplo, sílica, alumina, microesferas ocas, microgel, carbono e amido. Processos iniciando com partículas assimétricas, tais como argilas 1:1 não são descritos.

[007] Além disso, os métodos de monocamada para a preparação de tais partículas assimétricas geralmente começam pela montagem de partículas precursoras em interfaces gás-líquido, líquido-líquido ou gás-sólido. Partículas nas interfaces são então tratadas toposeletivamente de um lado da interface. A ampliação de tais métodos é, portanto, limitada por uma área interfacial que pode ser gerada. Além disso, a rotação das partículas na interface precisa ser contida para garantir a toposeletividade do tratamento.

[008] Alguns métodos de larga escala para sintetizar partículas com características de superfície bipolar também têm sido relatados. Em uma das abordagens, nanopartículas núcleo-casca pré-formadas são forçadas em separação de fases, simultânea ou subsequentemente, para uma reação química com um componente. Por exemplo, nanopartículas núcleo-casca de prata-silica (Ag-SiO2) foram submetidas à reação com iodo molecular, que é um oxidante forte para a prata. Isto resultou em fase de separação do núcleo de prata com a casca de sílica, enquanto o núcleo ainda estava conectado à casca formando partículas em forma de boneco de neve. Em outro exemplo, nanopartículas com características de superfície bipolar foram sintetizadas baseadas na nucleação controlada e crescimento de uma única partícula sobre a superfície de um precursor. Enquanto em outro exemplo, partículas supramoleculares (dendrímeros) foram sintetizadas empregando uma abordagem de baixo para cima onde macromoléculas foram sintetizadas possuindo arranjo do tipo fractal.

[009] No entanto, em métodos de larga escala convencionais, a produção de partículas com características de superfície bipolar é relativamente baixa e métodos são adequados apenas para a preparação de em escala laboratorial. Além disso, os métodos convencionais são relativamente mais caros. Há uma falta de método robustos e confiáveis que podem ser adaptados para produção em larga escala de partículas com características bipolares topoespecíficas em uma maneira econômica.

[010] Por outro lado, vários métodos são conhecidos para a produção de organo-argilas ou materiais híbridos orgânico-inorgânicos com argilas como material precursor. No entanto não há relato das características de superfície bipolar de tais partículas de argila organo-modificadas.

[011] Gardolinski e Lagaly (Clay Minerais, 2005, 40 P 537-546) descrevem a síntese de derivados enxertados de caulinita. Por esterificação da superfície interna de grupos hidroxila da caulinita por alcoóis, começando com argila intercalada com dimetilsulfóxido. É essencial nestes processos utilizar caulinita pré-intercalada. Itagaki e Kuroda (J Material Chem. 2003, 13, P 1064- 1068) descrevem modificação orgânica da superfície intercamada da caulinita com propano-diol pela transesterificação. Caulinitas metoxi-modificadas são usadas como um material de partida e reagem com propanodióis para preparar caulinitas hidroxipropoxi modificadas. Estas referências descrevem a argila 1:1 como o material inicial. No entanto, os agentes de enxerto são pequenas moléculas orgânicas com menos de 4 átomos de carbono e, conseqüentemente, as partículas resultantes não têm grupos hidrofílicos e hidrofóbicos distribuídos anisotropicamente de uma forma não-estatística.

[012] Outros documentos relatam o revestimento de partículas inorgânicas, tais como partículas de argila. Esses revestimentos podem ser polares ou apoiares, dependendo do material de revestimento, como, por exemplo, GB 867752 ou EP-A-927 748. Nessas publicações, argila meramente age como um transportador. Outro exemplo de divulgação de partículas revestidas é US 3211565, no qual partículas de argila são descritas (caulinita), as quais são primeiro revestidas com uma diamina orgânica e, em seguida, revestidas com um ácido graxo para proporcionar um material particulado hidrofóbico e organofílico, que é capaz de aplicações universais em meios orgânicos não-polares, bem como ser um material intermediador polar. No entanto, embora esse tratamento crie a partícula adequada para uso em meios não-polar, toma as partículas inadequadas para uso em materiais polares, já que elas não podem mais ser dispersas em um meio polar.

[013] Tendo em conta as limitações na arte prévia, um dos objetivos da presente invenção é superar ou amenizar pelo menos uma das desvantagens da técnica anterior, ou fornecer uma alternativa útil.

[014] Outro objetivo da presente invenção é fornecer uma partícula com características topoespecíficas bipolares entre duas regiões espacialmente distintas em sua superfície com características de superfície não-idênticas.

[015] Além disso, outro objeto da presente invenção é fornecer uma partícula com características topoespecíficas bipolares com duas regiões espacialmente distintas em sua superfície, onde uma das referidas superfícies distintas é hidrofílica e a outra superfície distinta é hidrofóbica.

[016] Além disso, outro objeto da presente invenção é fornecer uma partícula com características topoespecíficas bipolares que é capaz de emulsificação a uma concentração relativamente baixa.

[017] Além disso, outro objeto da presente invenção é fornecer uma partícula com características topoespecíficas bipolares que é capaz de prover emulsões relativamente mais estáveis em partículas de carga relativamente baixa.

[018] Além disso, outro objeto da presente invenção é fornecer um processo de produção robusto e confiável que possa ser utilizado para a produção em larga escala de partículas com características topospecíficas bipolares com duas regiões espacialmente distintas em sua superfície com características de superfície não-idênticas.

[019] Além disso, outro objeto da presente invenção é fornecer uma partícula com propriedades similares às de um surfactante de alto HLB, adequado para uso na preparação de emulsões de óleo em água.

[020] Sabe-se que partículas nanométricas e micrométricas podem estabilizar emulsões e podem formar emulsões livres de surfactantes. No entanto, tais emulsões requerem carregamento relativamente alto de partículas sólidas. Por outro lado, as emulsões são relativamente menos estáveis.

[021] Os presentes inventores surpreendentemente descobriram que partículas preparadas por tratamento topoespecífico de uma argila precursora assimétrica com um grupo organil ou organoheteril ligado a cátions coordenados de uma das camadas de superfície, fornece uma partícula com características topoespecíficas bipolares com duas regiões espacialmente distintas em sua superfície possuindo características superficiais não-idênticas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[022] De acordo com a presente invenção, é fornecida uma partícula com características topoespecíficas bipolares, cujo precursor é uma partícula de argila assimétrica 1:1 ou 2:1:1, possuindo camadas alternadas tetraédricas e octaédricas, terminando com uma camada tetraédrica em um plano de superfície externa e uma folha octaédrica em outro plano da superfície externa, onde um grupo químico, possuindo mais de 3 átomos de carbono, e selecionado de um grupo organil ou organoheteril, está ligado para coordenar cátions no lado exterior de uma das camadas de superfície

[023] De acordo com outro aspecto da presente invenção, é fornecido um processo para a preparação de partículas com características topoespecíficas bipolares, cujo precursor é uma partícula de argila assimétrica 1:1 ou 2:1:1, tendo camadas alternadas tetraédricas e octaédricas, terminando com uma camada tetraédrica em um plano de superfície externa e uma camada octaédrica em outro plano da superfície externa, compreendendo as etapas de: a. tratar o precursor com um ácido mineral, b. adicionar um álcali para aumentar o pH para acima de 8, c. adicionar um sal de metal alcalino de um ácido carboxilico C10 a C22 a uma temperatura entre 50°C e 150°C, d. adicionar um ácido mineral para reduzir o pH abaixo de 7, e; e. separar 0 produto sólido compreendendo as partículas com características topoespecíficas bipolares.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FIGURAS

[024] Figura 1: Transformada de Fourier no infravermelho (FTIR) espectro diferencial de (A) caulinita, (B) Sílica e (C) Alumina. Todas as três partículas reagiram com ácido oleico de acordo com a invenção.

[025] Figura 2: Espectros de raios-X de partículas de caulinita não-tratadas e as partículas tratadas toposelectivamente da invenção, mostrando que não houve diferenças ocorridas no espaço inter lamelar. No desenho a amostra toposeletiva é indicada como TS e estão escaladas no eixo Y do lado esquerdo, enquanto as partículas não tratadas são indicados como UT e estão escalados no eixo Y no lado direito.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO PRECURSOR

[026] O precursor da partícula com características topoespecíficas bipolares de acordo com a presente invenção é preferivelmente uma partícula de argila assimétrica 1:1 2:1:1 possuindo camadas alternadas tetraédricas e octaédricas terminando com uma camada tetraédrica e uma octaédrica de planos de superfície exterior. Partículas de argila 1:1 são particularmente preferíveis como precursores.

[027] Argilas preferíveis 1:1 de acordo com a presente invenção incluem subgrupos de minerais caulinita e serpentina. As espécies incluídas no subgrupo caulinita são caulinita, diquita, haloisita e nacrita. Argila 1:1 do subgrupo caulinita, ou seja, selecionados a partir de caulinita, diquita, haloisita ou nacrita, é particularmente preferível.

[028] As espécies incluídas no subgrupo serpentina são crisolita, lizardita e amesita.

[029] Argila 2:1:1 preferida de acordo com a presente invenção inclui grupo clorita de minerais. Clorita também é referida como argila 2:2 por alguns mineralogistas. A clorita compreende camadas tetraédrica-octaédrica- tetraétrica como argilas 2:1, com uma camada extra de material similar à brucita fracamente ligada entre camadas tetraédricas.

[030] A camada tetraédrica preferencialmente compreende cátions tetraédricos coordenados de silício. A camada tetraédrica pode também compreender cátions tetraédricos coordenados substituídos isomorficamente que não sejam de silício. Cátions tetraédricos coordenados substituídos isomorficamente incluem, mas não estão limitados a, os cátions de alumínio, ferro e boro.

[031] A camada octaédrica preferencialmente compreende cátions octaédricos coordenados de alumínio. A camada octaédrica podem também compreender cátions octaédricos coordenados substituídos isomorficamente que não sejam de alumínio. Cátions octaédricos coordenados substituídos isomorficamente incluem cátions de magnésio ou ferro.

[032] É preferível que o grupo químico esteja ligado aos cátions coordenados na parte exterior de uma das camadas de superfície externa. Assim, o grupo químico está ligado a cátions coordenados no lado exterior da camada tetraédrica. Alternativamente, o grupo químico está ligado aos cátions coordenados no lado exterior da camada octaédrica. De acordo com um aspecto preferível, cátions coordenados no lado exterior de cada uma das camadas superficiais tetraédricas e octaédricas estão ligados ao grupo químico, com a ressalva de que o grupo químico ligado aos cátions coordenados no lado exterior da camada de superfície tetraédrica não é idêntico ao grupo químico ligado aos cátions coordenados no lado exterior da camada de superfície octaédrica.

[033] O grupo químico preferencialmente não está ligado aos cátions coordenados de camadas tetraédricas ou octaédricas não superficiais ou no lado interior das camadas superficiais.

GRUPO ORGANIL OU ORGANOHETERIL

[034] O termo grupo organil como aqui utilizado significa qualquer grupo substituinte orgânico, independentemente do tipo funcional, tendo uma valência livre no átomo de carbono. O termo substituinte orgânico inclui todos os grupos químicos compreendendo um ou mais átomos de carbono.

[035] O termo grupo organoheteril como aqui utilizado significa qualquer grupo univalente contendo carbono tendo a sua valência livre em um átomo que não seja de carbono. O termo grupo organoheteril inclui grupos químicos organosilil e organosiloxanil. De acordo com um aspecto preferido, o grupo organoheteril está ligado aos cátions coordenados pelo preenchimento de sua valência livre em átomos selecionados de oxigênio, nitrogênio, enxofre, fósforo ou silício.

[036] O grupo químico tem mais de 3 átomos de carbono e é preferencialmente selecionado de -R, -O-R, -SCM-R, -N(Xi)-R, -O-PO3(XI)-R, - O-C(O)-R, -Si(XiX2)-R, e -O-Si(XiX2)-R, onde Xi e X2 são selecionados a partir de um grupo consistindo em H, -(CH2)n-CH3, Cl, Br, I, e n é de 0 a 15, e -R é um grupo organil.

[037] De acordo com a presente invenção, um grupo organil ou organoheteril está ligado a cátions coordenados no lado exterior de uma das camadas de superfície. Prevê-se que mais de um dos grupos organil ou organoheteril podem ser ligados a uma das camadas de superfície. O grupo organil ou organoheteril pode estar ligado a cátions coordenados da camada tetraédrica superficial. Alternativamente, o grupo organil ou organoheteril pode estar ligado a cátions coordenados da camada de superfície octaédrica. Após a ligação do grupo químico a cátions coordenados no lado exterior de uma das camadas de superfície, os cátions coordenados no lado exterior da outra camada de superfície são ligados a um segundo grupo químico. O segundo grupo químico pode ser qualquer parte química. É preferível que o segundo grupo químico seja selecionado de um grupo químico inorgânico ou um grupo químico organil ou organoheteril. Alguns exemplos não-limitantes do segundo grupo químico incluem -NO3, -NH3, -SO3, -SO4, -CH3 e CH2-CH3.

[038] É preferível que os cátions coordenados da camada de superfície tetraédrica estejam ligados a um grupo organoheteril que seja silano com valência livre no oxigênio.

PARTÍCULA COM CARACTERÍSTICAS TOPOESPECÍFICAS BIPOLARES

[039] Partícula com características topoespecíficas bipolares, com o grupo químico de superfície distriibuído anisotropicamente, devido à ligação do grupo organil ou do grupo organoheteril a cátions coordenados das camadas de superfície tetraédricas ou octaédricas, tem pelo menos uma região espacialmente distinta em sua superfície com características de superfície distintas do resto da partícula. A partícula com características topoespecíficas bipolares pode ter duas regiões distintas em sua superfície com características de superfície não-idênticas. É particularmente preferível que a partícula tenha duas faces exteriores distintas espacialmente tendo características de superfície distintas. Prevê-se que, ao selecionar grupos específicos organil e/ou organoheteril, e seletivamente ligando-os aos cátions coordenados das camadas superficiais tetraédricas e/ou octaédricas, é possível transmitir características anisotrópicas de vários tipos para a superfície de partículas com características topoespecíficas bipolares. A anisotropia ou assimetria das características de superfície inclui, mas não está limitada a, hidrofobicidade, a densidade de carga elétrica, cor, fluorescência, piezo-resposta, e propriedades magnéticas.

PARTÍCULA COM HIDROFOBICIDADE ANISOTRÓPICA

[040] É preferível que a partícula tenha duas faces espacialmente distintas com características de superfície distintas na qual uma das faces exteriores distintas é hidrofílica e a outra face exterior distinta é hidrofóbica.

[041] O grupo -R é -Ri, de modo que qualquer uma das moléculas originais da forma X3-R1 têm uma energia de superfície na faixa de 10 a 60 ergs/cm2 onde X3 é selecionado a partir de H, OH, fenila, O-CH3, Cl, Br ou I. Sem querer ser limitada pela teoria, considera-se que quando a energia de superfície da molécula original X3-R1 está entre 10 a 60 ergs/cm2, e quando um grupo organil -Ri ou um grupo organoheteril contendo-Ri está ligado aos cátions coordenados uma das camadas de superfície, a superfície da partícula com características topoespecíficas bipolares passa a possuir características hidrofóbicas seletivas.

[042] Alternativamente, o grupo -R é R2 tal que qualquer uma das moléculas originais da forma R2-X3 têm um valor de coeficiente de distribuição ou log D menor ou igual a zero em pH de 7, onde X3 é selecionado a partir de H, OH, fenila, O-CH3, Cl, Br ou I.

[043] O termo Log D como utilizado aqui significa a razão entre as concentrações de equilíbrio de todas as espécies (não-ionizadas e ionizadas) de uma molécula em octanol para a mesma espécie na fase de água a uma dada temperatura, normalmente de 25 °C. Log D difere do Log P no qual as espécies ionizadas são consideradas, bem como a forma neutra da molécula.

[044] De acordo com um aspecto preferido, cátions coordenados no lado exterior de uma das camadas de superfície estão ligados a um grupo químico, onde -R é -Ri e cátions coordenados no lado exterior da outra camada de superfície estão ligados a um grupo onde -R é-R2.

[045] É preferencial que o grupo organil ou organoheteril tenha mais que 3, mais preferivelmente mais que 8 e prioritariamente mais que 20 átomos de carbono. Sem querer ser limitado pela teoria, acredita-se que a hidrofobicidade da superfície aumenta com o aumento do número de átomos de carbono. O número de átomos de carbono no grupo organil ou organoheteril é preferivelmente de 8 a 30, mais preferivelmente de 10 a 22 e prioritariamente de 12 a 18, ou mesmo de 14 a 18.

[046] O uso de pequenos grupos organil ou organoheteril não é preferível já que estes grupos são pequenos o suficiente para se ligar nos espaços inter-lamelares, não só na superfície exterior. Isto acontece em particular com grupos organil ou organoheteril com 3 ou menos átomos de carbono.

[047] Partículas com uma superfície com característica hidrofóbica e a superfície remanescente com características hidrofílicas de acordo com a presente invenção são úteis em várias aplicações envolvendo agregação de partículas em interfaces tais como gás-sólido, gás-líquido, líquido-líquido e interfaces sólido-líquido. A partícula com características topoespecíficas bipolares da presente invenção são particularmente úteis para espumas estabilizadas e emulsões.

[048] Estas partículas são particularmente adequadas como uma alternativa a surfactantes de alto HLB; e são capazes de formar emulsões de óleo em água, independentemente se as partículas são primeiro suspensas em uma fase de óleo e, em seguida, em uma fase aquosa ou vice-versa. Partículas tendo apenas uma polaridade, podendo ser polar ou apoiar (tais como argilas não-tratadas ou organo-argilas, respectivamente) resultarão em uma emulsão na qual a fase contínua é a fase em que a partícula é primeiro dispersada (como relatado por B.P. Binks et al, Europhys Lett, 16, 53 (1991) e B.P. Binks, Curr, Opin, Colloid, Interface Sei., 7, 21, (2000)).

[049] Sem querer ser vinculados a qualquer teoria em particular, é bom saber para sistemas surfactantes moleculares que a natureza da formação da emulsão depende da extensão da embalagem que determina em turnos a natureza da curvatura das emulsões. A embalagem de surfactantes moleculares em uma interface é função do grupo hidrofóbico e hidrofílico na molécula que é normalmente representada em termos de número de balanço hidrofílico lipofílico (HLB). Um surfactante com alto número HLB sempre resultará em emulsão de óleo em água para maximizar o contato do seu grupo hidrofílico volumoso com a fase aquosa. Assim, a geometria da molécula desempenha um papel importante na determinação da natureza das emulsões formadas por estes surfactantes.

[050] As partículas da invenção, por outro lado, podem ser encaradas como uma partícula análoga ao número de surfactantes com alto número de HLB devido à sua geometria inerente. Para exemplificar, as dimensões dessas partículas nas dimensões X-Y são preferencialmente entre 100 e 1000 nm, preferencialmente entre 400 nm e 600 nm e na direção Z é entre 100 nm e 500 nm, preferencialmente mais de 150 nm e inferior a 250 nm. Após a reação com um ácido graxo, uma das superfícies é modificada para se tornar hidrofóbica. As dimensões (por exemplo: espessura) dessa camada hidrofóbica que surgem devido à reação com o ácido graxo são dependentes do comprimento da cauda dos ditos ácidos graxos. Por exemplo, um ácido graxo C18 tipicamente dá cerca de 2 a 3 nm de espessura (calculado baseado em um arranjo de cadeia linear do grupo hidrocarboneto). Como resultado, um dos lados da partícula tem uma camada de hidrocarboneto extremamente fina, enquanto o resto da partícula permanece hidrofílica. Esta é uma geometria semelhante aos sistemas surfactantes de alto HLB, que - segundo a teoria - é o fator responsável por resultar em emulsão de óleo em água, independentemente da molhabilidade inicial das partículas.

[051] A partícula com características topoespecíficas bipolares da presente invenção fornece emulsões relativamente mais estáveis em comparação com as partículas não tratadas no mesmo carregamento de partícula e requer relativamente menos carregamento de partículas para a obtenção de emulsões estáveis, e são úteis como um agente emulsificante. Outras vantagens das emulsões obtidas com as partículas da invenção presente incluem: f. relativamente mais tolerância à presença de eletrólitos; g. flexibilidade de formular emulsões de óleo em água com relativamente elevada fase de óleo, que permite maior entrega de ativos não- aquosos, sem comprometer a sensação tátil; h. viscosidade relativamente elevada e elasticidade em relação às partículas não tratadas no mesmo carregamento de partícula; i. formação de emulsões com concentração de surfactante relativamente baixa, e possibilidade de criar emulsões livres de surfactantes.

[052] De acordo com outro aspecto da presente invenção é fornecido uma emulsão óleo em água, compreendendo água, óleo e partículas com características topoespecíficas bipolares da presente invenção. A partícula com características topospecíficas bipolares são preferencialmente 0,1 a 99%, mais preferivelmente 10-30%, e prioritariamente 1-15% por peso da emulsão.

[053] As partículas selecionadas toposeletivamente de acordo com a presente invenção fornecem espumas gás-líquido relativamente mais estáveis.

PARTÍCULA COM COLORAÇÃO ANISOTRÓPICA

[054] O grupo -R é R3 tal que qualquer uma das moléculas originais da forma X3-R3 tem pelo menos um pico de absorção em um solvent polar ou apoiar no comprimento de onda de 200 nm a 700 nm. A partícula com características de cor topoespecíficas bipolares pode ser utilizada vantajosamente como sensores para investigar impurezas dispersas.

PARTÍCULA COM FLUORESCÊNCIA ANISOTRÓPICA

[055] O grupo -R é R4 tal que qualquer uma das moléculas originais da forma X3-R4 tem pelo menos um pico de emissão em um solvente polar ou apoiar no comprimento de onda de 200 nm a 700 nm.

PARTÍCULA COM DENSIDADE DE CARGA ELÉTRICA ANISOTRÓPICA

[056] O grupo -R é -Rs tal que qualquer uma das moléculas originais da forma X3-R5 tem uma resistividade maior que 0,1 microohms/cm.

Partícula com características piezo-resposta anisotrópica

[057] O grupo -R é -R6 tal que qualquer uma das moléculas originais da forma X3-R6 tem uma classe de cristal piezo-elétrica de 1, 2, m, 222, mm2, 4, -4, 422, 4mm, -42m, 3, 6, -6, 622, 6mm, -62m, 23, -43m.

PROPRIEDADE MAGNÉTICA

[058] O grupo -R é -R7 tal que qualquer uma das moléculas originais da forma X3-R7 é paramagnética ou dimagnética.

PROCESSO

[059] Qualquer reação química ou uma série de reações nas quais um grupo químico organil ou organoheteril é ligado seletivamente a cátions coordenados no lado exterior de cada camada de superfície tetraédrica ou octaédrica pode ser usada para preparar a partícula com características topoespecíficas bipolares de acordo com a presente invenção, quando o precursor é uma argila assimétrica. A seletividade da reação é a característica essencial. A reação química ou uma série de reações no qual o mesmo grupo organil ou organoheteril é ligado a cátions coordenados de ambas as camadas de superfície, ou seja, octaédrica e tetraédrica são excluídas do escopo da presente invenção.

[060] Será considerado que o perito na arte pode escolher qualquer reação ou série de reações para ligar um grupo químico organil ou organoheteril seletivamente aos cátions coordenados de uma das camadas de superfície para preparar as partículas com características topoespecíficas bipolares da presente invenção.

[061] Um reagente Grignard ou composto organolítio pode ser usado como um reagente de ligação de um grupo organil para os cátions coordenados da camada de superfície tetraédrica.

[062] De acordo com um aspecto, é fornecido um processo para a preparação de partículas com características topoespecíficas bipolares compreendendo as etapas de: j. tratar a argila precursora com um ácido mineral; k. adicionar um álcali para aumentar o pH para acima de 8; l. adicionar sal de metal alcalino de ácido carboxílico C10- C22 a uma temperatura de 50 a 150°C; m. adicionar um ácido mineral para reduzir o pH para abaixo de 7, e; n. separar o produto sólido que compreendendo a partícula com características topoespecíficas bipolares.

[063] O ácido carboxílico tem preferencialmente, 8-30, mais preferencialmente 12-18, e prioritariamente 14-16 átomos de carbono. O ácido carboxílico, de acordo com a presente invenção pode ser saturado ou insaturado. Ácidos insaturados são particularmente preferíveis. Alguns exemplos não limitantes de ácidos carboxílicos que podem ser usados incluem o ácido oléico e o ácido linoléico.

[064] Nesta reação, um grupo organoheteril (ácido graxo com valência livre em oxigênio) está ligado aos cátions coordenados da camada octaédrica.

EXEMPLOS

[065] A invenção será agora demonstrada com a ajuda de exemplos. Os exemplos são apenas para ilustração e não limitam o escopo da invenção de qualquer maneira.

EXEMPLO 1. COMPORTAMENTO DA EMULSÃO O PROCESSO DE PREPARAÇÃO DAS PARTÍCULAS TOPOSELETIVAS

[066] Caulinita foi usada como um precursor. Um grama de caulinita (Grau Laboratorial de Caulinita, ex. Loba) foi adicionado a 100 ml de 0,1 N ácido clorídrico (ex. Emerck) e a mistura foi sonicada em sonicador (ex. sonicador Elma Transsonic 460/H) por 15 minutos. Isto foi seguido pela adição de 0,4 g de pastilhas de hidróxido de sódio a esta mistura sob agitação constante sobre uma mesa agitadora magnética superior. Após a dissolução das pastilhas de hidróxido de sódio, o pH do sistema foi medido utilizando um medidor de pH (ex Orion, modelo n° 720A) e o valor encontrado foi de 11,5. Excesso de oleato de sódio (99% de pureza, ex Loba) foi adicionado à mistura de reação para fazer uma concentração de 90 g/l. A mistura de reação foi agitada constantemente a 90°C por 2 horas e mantidas durante a noite (por 12 horas) para atingir o equilíbrio. O pH do sistema foi ajustado próximo de 6,5 pela adição de gotas de 1 N HCI para converter sabão que não reagiu em seus ácidos graxos livres. A mistura da reação foi centrifugada e a argila precipitada foi repetidamente lavada com água e acetona, para remoção de vestígios de sabão que não tenha reagido. A argila reagida é seca a 55 ° C em um forno de ar quente durante 2 horas para obter a partícula com características topoespecíficas bipolares. Será apreciado que o processo da presente invenção não depende da área interfacial e, assim, é relativamente fácil de ampliar.

[067] As partículas da invenção foram posteriormente comparadas com as partículas revestidas divulgadas na arte prévia. O material de argila (caulinita) revestida divulgado em US 3,211,556 foi sintetizado conforme descrito no US 3,211,556. O material foi posteriormente utilizado para os seguintes experimentos.

CARACTERIZAÇÃO DE PARTÍCULAS TRATADAS TOPOSELETIVAMENTE MEDIÇÕES INFRAVERMELHAS

[068] Reações independentes seguindo o mesmo procedimento acima descrito foram também realizadas com alumina (valor cromatográfico, ex S.D Fine-chem) e sílica (Aerosil 200, ex Degussa), em vez de caulinita. Aerosil 200 (ex-Degussa) e valor cromatográfico de alumina, AI2O3 (ex S.D Fine-chem) foram utilizados como modelo de sílica e superfícies de alumina, respectivamente. O espectro IR diferencial dos três substratos é mostrado na Figura 1.

[069] Agora, referindo-se a espectros mostrados na Figura 1, obtidos a partir de caulinita e alumina, o pico de vibração -COOH do ácido oléico em 1710 cm-1 foi substituído por um novo conjunto de grandes picos em 1550-1570 cm’1 e 1460-1470 cm'1. Estiramento assimétrico próximo de 1650- 1550 cm-1 e a faixa de estiramento simétrico próximo de 1400 cm'1 é uma característica do ânion carboxilato. Isso indica que um novo composto de oleato de alumínio foi formado nas duas superfícies caulinita e alumina através de um ânion carboxilato. Além disso, os dois novos picos obtidos tanto para caulinita e alumina foram encontrados para ser localizados próximos uns dos outros, sugerindo que um complexo de carboxilato bidentado ou um ambiente de ligação em ponte (-COO-AI+3) foi formado entre -COOH em ácido oleico, com AI+3 em ambas as superfícies de alumina ou caulinita.

[070] Além dos picos acima mencionados, outro novo conjunto de picos entre 2950-2850 cm'1 aparecem para caulinita e alumina. Estes picos são característicos do estiramento de C-H. O estiramento assimétrico e simétrico de grupos metilenos ocorre perto de 2926 e 2853 cm’1, respectivamente. As posições dessas bandas não variam mais de ± 10 cm’1 na série de hidrocarbonetos alifáticos. A ocorrência de picos em 2917 e 2849 cm-1 para caulinita e 2924 e 2953 para Alumina originam-se do grupo metileno da cadeia de hidrocarbonetos de ácido oléico. Isto adicionalmente demonstra que a reação de fato ocorreu em ambas as superfícies de alumina e caulinita. A sílica reativa, por outro lado demonstra um espectro inexpressivo. Ambos os ânions carboxilato e a freqüência de estiramento de metileno estão notavelmente ausentes no caso da sílica. Isso indica que a sílica não participa da reação com o ácido oléico. Assim, no processo descrito acima, um grupo organoheteril (ácido graxo com valência livre de oxigênio) é ligado aos cátions coordenados da camada octaédrica, ou seja, de alumínio.

ESTUDOS DE EMULSIFICAÇÃO PREPARAÇÃO DE EMULSÃO E AVALIAÇÃO DA ESTABILIDADE DE EMULSÃO

[071] 0,1 g de partículas foram colocadas em um tubo de centrifugação Tarson graduado de 50 ml_ e 5 ml de água desionizada (Millipore) foi adicionada a ele. A mistura foi sonicada por 45 minutos em uma banheira sonicadora (SS Microsupersonics). Então, 5 ml de LLPO (óleo líquido de parafina leve, fornecido por Raj Petroquímica) foi adicionado à mistura de partículas de água e a mistura resultante foi homogeneizada utilizando Ultra T Turrax 25 homogeneizador por 10 minutos a cerca de 6500 rpm. Volume de óleo emulsionado foi observado inicialmente e após 24 horas. Testes de estabilidade acelerada foram realizados ao submeter as emulsões a centrifugações de baixa e alta velocidade (LSC e HSC). A centrifugação foi realizada em centrífuga Remi por um minuto a cerca de 500 rpm por 1 min (LSC) e também a 4000 rpm por 1 min (HSC). O volume de óleo emulsionado foi notado após LSC, bem como HSC.

[072] As emulsões foram preparadas com concentração de partículas de cerca de 2% por peso de emulsão e de óleo e água de cerca de 49% por peso de emulsão. A emulsão foi feita utilizando partículas com características topoespecíficas bipolares da invenção atual (Exemplo 1), Caulinita não reagida (Exemplo comparativo 1-A), argilas organofílicas (Amshine-caulinita tratada com argila hidratada tratada com silano Amino obtidos de English India China Clay) (Exemplo Comparativo 1-B) e sílica hidrofóbica (Degussa Aerosil R974) (Exemplo Comparativo 1-C). TABELA 1 - ESTABILIDADE DE EMULSÕES E FACILIDADE DE PREPARAÇÃO

[073] Emulsões compreendendo partículas não tratadas e organoargilas são relativamente instáveis enquanto a emulsão compreendendo sílica hidrofóbica, embora relativamente estável, é muito difícil de se formar assim como a sílica hidrofóbica, devido ao seu tamanho de partícula reduzido, é um perigo respiratório potencial e não podem ser tratadas com facilidade. Além disso, sendo hidrofóbica, é muito difícil fazer a mistura de sílica para formar uma emulsão. A partir dos resultados, é evidente que a partícula com características topoespecíficas bipolares da presente invenção transmite relativamente mais estabilidade à emulsão sendo de fácil manuseio e processo.

ESTABILIDADE DA EMULSÃO EM PRESENÇA DE ELETRÓLITOS

[074] Emulsões foram formadas em várias concentrações de um eletrólito usando a partícula com características topoespecíficas bipolares de acordo com a presente invenção (Exemplo 2-4). Exemplos comparativos 2-A e 4-A foram idênticos aos exemplos 2-4, exceto que as partículas de argila não tratadas foram usadas em vez de uma partícula com características topoespecíficas bipolares. TABELA 2 - ESTABILIDADE DE EMULSÕES EM PRESENÇA DE ELETRÓLITOS

[075] A partir dos resultados, pode ser visto que as partículas com características topoespecíficas bipolares de acordo com a presente invenção formam emulsões que são relativamente mais tolerantes à presença de eletrólitos.

ESTABILIDADE DE EMULSÕES EM PRESENÇA DE SURFACTANTE

[076] Todos os exemplos abaixo são em carregamento de partículas de 1% por peso de emulsão. Óleo e água são cerca de 49,5% do volume da emulsão. O surfactante é 1% do peso da emulsão. TABELA 3 - ESTABILIDADE DAS EMULSÕES EM PRESENÇA DE SURFACTANTE

[077] Já foi demonstrado que a emulsão pode ser formada na ausência de surfactantes, usando a partícula com características topoespecíficas bipolares da presente invenção. A partir dos resultados acima, é evidente que à mesma carga de partículas, as emulsões formadas com a partícula com características topoespecíficas bipolares da presente invenção são relativamente mais estáveis se comparadas às emulsões correspondentes formadas usando partículas não-tratadas.

TIPOS DE ÓLEOS QUE PODEM SER EMULSIONADOS

[078] As emulsões foram preparadas usando concentração de partículas de cerca de 2% de peso da emulsão e óleo e água a cerca de 49% de peso de emulsão cada. Emulsão foram feitas utilizando partículas com características topoespecíficas bipolares da presente invenção (exemplos 8 e 9), Caulinita não-reativa (exemplos comparativos 8-A e 9-A), organoargilas (Amshine-caulinita tratada com argila hidratada tratada com silano Amino obtidos de English India China Clay) (Exemplo comparativo 8-B e 9-B) e sílica hidrofóbica (Degussa Aerosil R974) (Exemplo comparativo 8-C e 9-C). Os óleos usados e suas tensões de superfície são tabulados abaixo, juntamente com os resultados da estabilidade da emulsão. TABELA 4 - ESTABILIDADE DAS EMULSÕES EM PRESENÇA DE SURFACTANTE

[079] A partir dos resultados, é evidente que a partícula com características topoespecíficas bipolares de acordo com a presente invenção forneceu emulsões com óleos com uma ampla gama de valores de tensão superficial. As emulsões feitas com a partícula com características topoespecíficas bipolares da presente invenção são relativamente mais estáveis, em comparação com as emulsões feitas com partículas de arte prévia.

VISCOSIDADE DA EMULSÃO

[080] A Emulsão foi preparada com 10% de partículas com características topoespecíficas bipolares, por peso de emulsão e oleo (querosene líquido leve) e água por aproximadamente 45% de peso cada de emulsão (Exemplo 10). Exemplo comparativo 10-A correspondente ao Exemplo 10 foi feita usando partículas sem tratamento.

[081] As emulsões foram feitas em um tubo de ensaio. O tubo de ensaio foi então colocado na posição horizontal, e a quantidade de emulsão fluindo fora do tubo, e a quantidade restante no tubo foi observada após 15 minutos. Os resultados são tabulados abaixo. TABELA 5 - VISCOSIDADE DAS EMULSÕES

[082] A partir dos resultados, é evidente que a emulsão de partículas feitas usando partículas com características topoespecíficas bipolares da presente invenção tem relativamente maior elasticidade e características de viscosidade quando comparado com a emulsão feita utilizando partículas sem tratamento correspondentes.

GERAÇÃO DE ESPUMA E ESTABILIDADE

[083] Geração de espuma e de estabilidade foi avaliada para espumas geradas usando partículas com características topoespecíficas bipolares (Exemplo 11) e partículas não-tratadas (Exemplo Comparativo 11-A). A espuma foi preparada pela adição de 2 g de partículas a 10 mL de água deionizada e pela agitação da mistura em homogeneizador de alta velocidade (Ultratrax make) a 6400 rpm por 10 minutos. O volume inicial de espuma foi medida após a interrupção da agitação (t =0). O volume de espuma foi também medido em t=15 minutos. Os resultados são tabulados abaixo. TABELA 6 - GERAÇÃO DE ESPUMA E ESTABILIDADE

[084] A partir dos resultados, é evidente que a partícula com características topoespecíficas bipolares da presente invenção é capaz de gerar volume relativamente alto de espuma, em comparação com as partículas não tratadas e também fornecer a espuma com uma estabilidade relativamente alta.

EXEMPLO 2. COMPARAÇÃO DE PARTÍCULAS HOMOGÊNEAS E BIPOLARES

[085] Como explicado acima, espera-se que uma partícula que é idealmente bipolar não mostre essa dependência do meio de dispersão pois irão se comportar como uma partícula análoga a um surfactante. Para provar se as partículas são bipolares ou homogêneas, os seguintes experimentos foram realizados.

PROTOCOLO EXPERIMENTAL

[086] 0,1 g de partículas foram coletadas em um tubo de centrífuga Tarson graduado de 50 mL, e 5 ml de água deionizada (Millipore) foi adicionado a ele. A mistura foi sonicada em um banho sonicador (SS Microsupersonics). Em seguida, 5 ml de LLPO (óleo líquido de parafina leve, fornecidos por Raj Petroquímica) foi adicionado à mistura de partículas de água e a mistura resultante foi homogeneizada utilizando Ultra Turrax T 25 homogeneizador por 10 minutos a cerca de 6500 rpm.

[087] Em outro conjunto de experimentos, em vez de primeiro dispersar as partículas na fase de água, as partículas foram dispersas em óleo seguido por adição de água. O resto do processo continua mesmo.

[088] Em ambos os casos, a fase de óleo foi dopada com um corante fluorescente, Nile Red (2.24.10’6 mM) para determinar a natureza da fase contínua. Foi verificado que a adição desta quantidade ínfima do corante não altera a propriedade da fase de óleo como a tensão superficial (0.05mNm- 1). Microscopia de fluorescência foi utilizada para determinar a natureza das fases.

RESULTADOS

[089] A microscopia de fluorescência destes quatro sistemas está apresentada abaixo (Tabela 7). Observa-se que estas micrografias que emulsões formadas com as partículas da invenção sempre resultam em uma emulsão de óleo em água, independentemente da molhabilidade inicial das partículas.

[090] Por outro lado, as emulsões formadas com partículas não- reativas e partículas preparada usando US 3,211,565 apresenta uma inversão de fase, dependendo da molhabilidade inicial das partículas. Esse comportamento de partículas não-reativas e outras partículas homogêneas é similar à observação observada anteriormente na literatura (BP Binks, et ai, J Phys Chem Chem Phys, 2, 2959 (2000)) e pode ser explicado considerando a diferença no ângulo de contato experimentada pela partícula quando se aproxima de uma forma de interface de duas fases diferentes, isto é, o ângulo de contato de histerese. Quando uma partícula homogênea se aproxima da interface pela fase de óleo ela vivência um ângulo de contato avançado (medido em água), enquanto que quando se aproxima da interface pela fase de água um ângulo de contato recuado é estabelecido (como medida da fase de água).

[091] As características de dimensão das partículas da invenção foram nas dimensões X-Y: ~ 500 nm e na direção Z: ~200 nm. Após a reação com um ácido oléico uma das superfícies é modificado para se tornar hidrofóbica devido a uma camada de ácido oleico de ~ 2 a 3 nm (calculado com base em um acordo de cadeia linear do grupo de hidrocarboneto).

[092] Como resultado disto, um dos lados da partícula tem uma camada de hidrocarbonetos extremamente fina, enquanto o resto da partícula permanece hidrofílico. Esta é uma geometria análoga aos sistemas surfactantes de alto HLB que é provavelmente o fator responsável pela emulsão de óleo em água resultante, independentemente da molhabilidade inicial das partículas. TABELA 7 - NATUREZA DAS EMULSÕES FORMADAS COM PARTÍCULAS INICIALMENTE DISPERSAS SEJA NA FASE DE ÓLEO OU NA FASE DE ÁGUA

[093] Conforme demonstrado na tabela acima, as partículas de acordo com a invenção formam uma emulsão de óleo em água, independentemente se o processo de emulsificação começou suspendendo as partículas, primeiro em água e depois misturando com uma fase de óleo, ou primeiro em óleo e depois misturado com água. Partículas não tratadas ou revestidas (como as partículas de US 3,211,565) formam uma emulsão tendo uma fase contínua que é a fase em que eles são primeiro dispersos.

[094] Isso mostra que as partículas não tratadas e as partículas revestidas, tal como indicado na arte prévia não são bipolares, mas homogêneas, enquanto que as partículas de acordo com a invenção são verdadeiramente bipolares.

EXEMPLO 3. ESPAÇAMENTO-D

[095] A fim de demonstrar que os grupos organil ou organoheteril estão presentes apenas na superfície exterior, e não no espaço inter lamelar, as medidas de difração de raios-X (ex Siemens 0500) foram realizadas.

[096] As partículas utilizadas foram as partículas toposeletivas do exemplo 1 e argila caulinita não-tratada.

[097] Para analisar a extensão de intercalação do ácido oléico no interior da rótula de argila, as medidas de difração de raios-X foram realizadas em amostras de argila reativa para checar a intercalação do ácido oléico quando reagido, o que é indesejável.

[098] A intercalação resulta em um aumento de espaçamento-d na Caulinita que normalmente é 7,4 Á. O difratograma de raios-X da caulinita reagida juntamente com caulinita não-reagida é apresentado na Figura 2. O pico característico d001 da caulinita original é observado em 20 = 12.6 ° (muito intenso, afiado e estreito), que corresponde ao 0,74nm, que é comumente conhecido como típico para a caulinita. Nenhuma diferença entre os não- reagidos e as partículas da invenção foi observada, indicando ausência de intercalação do ácido oléico no espaçamento-d.

Claims

1. PARTÍCULA COM CARACTERÍSTICAS TOPOESPECÍFICAS BIPOLARES, caracterizada por possuir um precursor que é uma partícula de argila assimétrica 1:1 ou 2:1:1 tendo camadas alternadas tetraédricas e octaédricas, terminando com uma camada tetraédrica em um plano de superfície externa e uma camada octaédrica em outro plano da superfície externa, onde um grupo químico, com mais de 3 átomos de carbono, e selecionado a partir de um grupo químico organil ou organoheteril, é ligado a cátions coordenados no lado exterior de uma das camadas de superfície.

2. PARTÍCULA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo dito grupo químico estar ligado a cátions coordenados no lado exterior da superfície da folha tetraédrica.

3. PARTÍCULA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo dito grupo químico estar ligado a cátions coordenados no lado exterior da superfície da folha octaédrica.

4. PARTÍCULA, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada por cátions coordenados no lado exterior de cada uma das camadas de superfície tetraédricas e octaédricas estarem ligados a esse grupo químico, com a ressalva de que o grupo químico ligado aos cátions coordenados no lado exterior da camada de superfície tetraédrica é diferente do grupo químico ligado aos cátions coordenados no lado exterior da camada de superfície octaédrica.

5. PARTÍCULA, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo dito grupo organoheteril estar ligado aos ditos cátions coordenados pelo preenchimento da sua valência livre em um átomo selecionado de oxigênio, nitrogênio, enxofre, fósforo ou silício.

6. PARTÍCULA, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizada pelo dito grupo químico ser selecionado a partir de -R, -0-R, -SCM-R, -N(Xi)-R, -O-PO3(XI)-R, -O-C(O)-R, -Si(XiX2)-R, e -0-Si(XiX2)-R, em que -R é um grupo organil ou organoheteril, Xi e X2 são selecionados a partir de um grupo consistindo em H, fenil, -(CH2)n-CH3, Cl, Br, I, ou um grupo organil ou organoheteril que pode ou não ser o mesmo de -R, e n é de 0 a 15.

7. PARTÍCULA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo dito grupo químico ter mais que 8 átomos de carbono.

8. PARTÍCULA, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizada pelo dito -R ser -Ri de modo que qualquer uma das moléculas originais da forma X3-R1 tem uma energia de superfície na faixa de 10 a 60 ergs/cm2onde X3 é selecionado a partir de H, OH, fenila,-CH3, O-CH3, Cl, Br ou I.

9. PARTÍCULA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo dito -R ser R2 de tal forma que qualquer uma das moléculas originais da forma X3-R2 tem um valor de coeficiente de distribuição ou log D inferior ou igual a zero em pH de 7, onde X3 é selecionado de H, OH, fenila,-CH3, O-CH3, Cl, Br ou I.

10. PARTÍCULA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 ou 9, caracterizada pelos cátions coordenados no lado exterior de uma das camadas de superfície estarem ligados a um grupo químico, onde - R é -Ri e cátions coordenados no lado exterior da superfície de outra camada estão ligados a um grupo onde -R é -R2.

11. PARTÍCULA, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizada pela dita partícula ter duas faces exteriores espacialmente distintas tendo características superficiais distintas.

12. PARTÍCULA, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizada pelas ditas faces distintas exteriores serem hidrofílicas e a outra face distinta exterior ser hidrofóbica.

13. PARTÍCULA, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 12, caracterizada pelo dito -R ser -R3 de tal forma que qualquer uma das moléculas originais da forma X3-R3 tem pelo menos um pico de absorção em um solvente polar ou apoiar no comprimento de onda de 200 nm a 700 nm, onde X3 é selecionado a partir de H, OH, fenila, -CH3-, O-CH3, Cl, Br ou I.

14. PARTÍCULA, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 13, caracterizada pelo dito -R ser -R4 de tal forma que qualquer uma das moléculas originais da forma X3-R4 tem pelo menos um pico de emissão em um solvente polar ou apoiar no comprimento de onda de 200 nm a 700 nm, onde X3 é selecionado a partir de H, OH, fenila,-CH3, O-CH3, Cl, Br ou I.

15. PARTÍCULA, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 14, caracterizada pelos ditos cátions coordenados da camada de superfície octaédrica estarem ligados a um grupo organoheteril que é um ácido carboxílico C10-C22 com valência livre em oxigênio.

16. Partícula, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 15, caracterizada pelos ditos cátions coordenados da camada de superfície tetraédrica estarem ligados a um grupo organoheteril que é silano com valência livre em oxigênio.

17. PARTÍCULA, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 16, caracterizada pela dita argila 1:1 ser selecionada a partir de caulinita, haloisita, diquita ou nacrita.

18. PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE PARTÍCULAS COM CARACTERÍSTICAS TOPOESPECÍFICAS BIPOLARES, cujo precursor é uma partícula de argila assimétrica 1:1 ou 2:1:1 tendo camadas alternadas tetraédricas e octaédricas terminadas com uma camada tetraédrica em um plano de superfície externa e uma camada octaédrica em outro plano de superfície externa, caracterizado por compreender as etapas de: a) contatar o precursor com um ácido mineral, b) adicionar um álcali para aumentar o pH para acima de 8; c) adicionar sal de metal alcalino de ácido carboxílico C10-C22 a uma temperatura de 50 a 150°C; d) adicionar um ácido mineral para reduzir o pH para abaixo de 7; e e) separar o produto sólido compreendendo a partícula com características topoespecíficas bipolares.