EP1954752A1 - Pulverulent composition based on carbon nanotubes, methods of obtaining them and its uses, especially in polymeric materials. - Google Patents

Pulverulent composition based on carbon nanotubes, methods of obtaining them and its uses, especially in polymeric materials.

Info

Publication number
EP1954752A1
EP1954752A1 EP06842069A EP06842069A EP1954752A1 EP 1954752 A1 EP1954752 A1 EP 1954752A1 EP 06842069 A EP06842069 A EP 06842069A EP 06842069 A EP06842069 A EP 06842069A EP 1954752 A1 EP1954752 A1 EP 1954752A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
compound
powder
polymer
cnts
cnt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06842069A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Serge Bordere
Sylvain Bourrigaud
Sylvie Cazaumayou
Laurence Couvreur
Nour-Eddine El Bounia
Nicolas Passade-Boupat
Patrick Piccione
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arkema France SA
Original Assignee
Arkema France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR0512188A external-priority patent/FR2893946A1/en
Application filed by Arkema France SA filed Critical Arkema France SA
Publication of EP1954752A1 publication Critical patent/EP1954752A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon
    • C08K3/041Carbon nanotubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158Carbon nanotubes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158Carbon nanotubes
    • C01B32/168After-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/44Polymerisation in the presence of compounding ingredients, e.g. plasticisers, dyestuffs, fillers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22Expanded, porous or hollow particles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04Ingredients treated with organic substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • C08K9/08Ingredients agglomerated by treatment with a binding agent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/08Copolymers of ethene
    • C08L23/0846Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons containing other atoms than carbon or hydrogen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08L27/16Homopolymers or copolymers or vinylidene fluoride
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L53/00Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L53/02Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers of vinyl-aromatic monomers and conjugated dienes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09D133/08Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24Expanded, porous or hollow particles inorganic

Definitions

  • Carbon nanotube-based pulverulent composition methods for obtaining same and uses thereof, especially in polymeric materials
  • the present invention relates to materials based on carbon nanotubes (CNTs) and more particularly to powder compositions based on CNTs.
  • CNTs carbon nanotubes
  • the carbon nanotubes are composed of coiled graphite sheets terminated by hemispheres consisting of pentagons and hexagons of structure close to fullerenes and have a tubular structure with a diameter of between 0.4 and 50 nm, preferably less than
  • 100 nm and very long length / diameter ratio typically greater than 10 and most often greater than 100.
  • SWNT for Single Wall Nanotubes
  • MWNT for Multi Wall Nanotubes
  • SWNTs are generally considered to be more difficult to manufacture than
  • WO 86/03345 A1 of Hyperion Catalysis International Inc. corresponding to EP 225,556 B1 which can be considered as one of the basic patents on the synthesis of MWNT type CNTs.
  • CNTs are obtained in the form of a powder (the CNTs are attached to the catalyst grains in the form of an entangled network), with a particle size most often greater than or equal to 300 ⁇ m.
  • CNTs are used for their excellent properties of electrical and thermal conductivity as well as their mechanical properties (reinforcing agents, etc.). They are thus increasingly used as additives to provide materials including macromolecular type electrical, thermal and / or mechanical properties but a brake to their development, in addition to their high cost compared to other additives bringing the one and / or the other of these properties, is that they are difficult to disperse and handle because of their small size and their powderiness.
  • NTCs are still poorly understood. In the expectation of in-depth studies, it is preferred, as a precaution, to avoid handling "naked" CNTs, for example directly derived from the synthesis.
  • Another route consists in producing a dispersion of CNTs in a solvent and a monomer, which monomer is then polymerized in situ, and in certain cases, such a route makes it possible to functionalize the CNTs as described in EP 1 359 121 and EP 1.359. 169.
  • EP 692.136 masterbatches based on polymeric materials and may contain up to 60% of molten CNT in high shear tools of the extruder type; however, in the examples of EP 692.136, the NTC concentration of the masterbatches never exceeds 20%.
  • the present invention relates to compositions based on CNT, which are in the form of a powder but do not have the HSE disadvantages of the crude CNTs, for example directly derived from the synthesis, as previously stated.
  • the pulverulent compositions of the invention have the advantage of having a higher density and a higher density, to offer better dispersibility in polymer matrices than those of the prior art, while avoiding the manipulation of crude NTC powders.
  • compositions according to the invention may contain a very high level of CNTs, while retaining excellent dispersion properties when they are incorporated into materials, in particular polymers. Unless otherwise indicated, percentages in this text are mass percentages.
  • the pulverulent compositions according to the invention comprise from 20% to 95% of CNTs, in particular from 35% to 90% of CNTs, and for example from 40% to 90% of CNTs.
  • the average particle size of the powder compositions according to the invention is generally less than or equal to 1 mm, preferably less than or equal to 800 ⁇ m.
  • Preferably, at most 10%, and advantageously at most 5%, of the particles of the compositions according to the invention have a size less than 40 microns measured in particular by dry sieving on vibrating screen.
  • composition according to the invention as defined above may, in addition, comprise one or more other pulverulent fillers, different from the CNTs.
  • these fillers mention may be made of carbon blacks, activated carbons, silicas, glass fibers, pigments, clays, calcium carbonate, boron and / or nitrogen nanotubes and / or or transition metals.
  • the present invention also relates to a process for obtaining these powdery compositions.
  • the process according to the invention for preparing the pulverulent compositions defined above comprises: a) a step of contacting / dispersing the CNTs with at least one compound A, b) optionally a step consisting of a heat treatment, c) optionally a step purification and / or separation of the composition from the reactants for recovery, the mixture obtained at the end of each of steps a, b, c remaining in powder form.
  • Step a) consists in dispersing the CNTs with at least one compound A which acts as a dispersing agent.
  • the expression "compound A" can correspond to one or more compounds A.
  • the content of compound A in the pulverulent composition is such that the sum of the contents of CNT and optionally other pulverulent fillers represents the complement to 100%.
  • the compound A or the mixture of compounds A represents from 5 to 80%, in particular from 5 to 65%.
  • the compound A may be a monomer, a monomer mixture, a molten polymer or melted polymer mixture, a solution of monomer (s) and / or polymer (s) in a solvent, one or more polymers in solution in one or more several monomers, a non-reactive species of oil type or plasticizer type, an emulsifier or surfactant, a coupling agent (in particular for promoting charge dispersion in an elastomeric composition), and / or a carboxylic acid.
  • the document FR 2870251 describes the use as a compatibilizer of a block copolymer obtained by controlled radical polymerization and having at least one block bearing acid and / or anhydride functions for obtaining stable dispersions of carbon nanotubes in organic solvents or aqueous or in polymer matrices.
  • the method described in this document differs from that of the present invention, inter alia, in that the mixture is not in powder form at the end of each of the steps but in the form of a solution.
  • this document only discloses the ratio of NTC / copolymer and not the content of CNT in the final composition, which corresponds to a very wide range of CNT content. In other words, this document neither discloses nor suggests to a person skilled in the art powder compositions with a high CNT content, the production steps of which are carried out solely in the form of a powder.
  • polymer according to the invention also covers oligomers; the term “solution” covers not only mixtures where the compounds are miscible and form a single phase but also immiscible mixtures such as emulsions, suspensions or others.
  • the monomer that can be used as compound A according to the invention also refers to the monomers that can be (co) polymerized radically, ionically, anionically or cationically, polycondensation or polyaddition, it being understood that certain monomers can be polymerized independently of one another according to one or more of these polymerization techniques.
  • monomers capable of free-radical polymerization which can be used as compound A, mention may be made of monomers having a carbon-carbon double bond, such as vinyl monomers, preferably vinyl chloride, vinylidene, diene and olefinic, allyl, acrylic, methacrylic, etc.
  • vinylaromatic monomers such as styrene or substituted styrenes, especially ⁇ -methylstyrene and sodium styrene sulfonate, dienes such as butadiene or isoprene, 1,4-hexadiene, acrylic monomers such as acrylic acid or its salts, alkyl, cycloalkyl or aryl acrylates such as methyl, ethyl, butyl, ethylhexyl or phenyl acrylate, hydroxyalkyl acrylates such as 2-hydroxyethyl acrylate, ether alkyl acrylates such as acrylate methoxyethyl, alkoxy- or aryloxy-polyalkylene glycol acrylates such as methoxypolyethylene glycol acrylates, ethoxypolyethylene glycol acrylates, methoxypolypropylene glycol acrylates, methoxy-polyethylene glycol-
  • the radical polymerization may be carried out in the presence or absence of at least one polymerization initiator chosen for example from organic or inorganic peroxides, azo compounds, redox couples and / or alkoxyamines.
  • at least one polymerization initiator chosen for example from organic or inorganic peroxides, azo compounds, redox couples and / or alkoxyamines.
  • carboxylic monomers such as, for example, acetate or propionate of vinyl
  • amino acids such as aminocaproic, amino-7-heptanoic, amino-11-undecanoic and amino-12-dodecanoic acids
  • lactams such as caprolactam, oenantholactam and lauryllactam
  • salts or mixtures of diamines such as hexamethylenediamine, dodecamethylenediamine, metaxylylenediamine, bis-p amiocyclohexyl methane and trimethylhexamethylenediamine with diacids such as isophthalic, terephthalic, adipic, azelaic, suberic, sebacic and dodecanedicarboxylic acids.
  • monomer usable as compound A according to the invention is also meant ring-opening polymerizable epoxy resin monomers, such as aliphatic glycidyl esters and ethers such as allyl glycidyl ether, vinyl glycidyl ether, maleate, and the like.
  • glycidyl itaconate glycidyl (meth) acrylate
  • alicyclic glycidyl esters and ethers such as 2-cyclohexene-1-glycidyl ether, cyclohexene-4,5-diglycidyl dicarboxylate, cyclohexene-4-glycidyl carboxylate, 5-norbomene-2-methyl-2-glycidyl carboxylate and endo cis-bicyclo (2,2,1) -5-heptene-2,3-diglycidyl dicarboxylate.
  • the compound A can also be a polymer melted a mixture of molten polymer, one or more polymers in solution in a solvent and / or in one or more monomers.
  • polymer (s) usable as compound (s) A is meant in all that follows any composition based on polymer (s) of any kind: thermoplastic or thermosetting, rigid or elastomeric, amorphous, crystalline and / or semicrystalline, homopolymer, copolymer, gradient, block, random or block, these compositions may be mixtures of one or more polymers with one or more additives, additives and / or fillers conventionally added to the polymers, such as stabilizers, plasticizers, polymerization catalysts, dyes, pigments, lubricants, flame retardants, reinforcements and / or fillers, polymerization solvents, etc.
  • the polymers may be obtained in a nonlimiting manner from one or more monomers listed above and / or or from one or more other monomeric entities known to those skilled in the art.
  • polymer usable as compound A is also meant any random, gradual or block copolymers made from the homopolymers corresponding to the description above.
  • copolymers produced by controlled radical polymerization such as by Examples are copolymers of SABuS type (polystyrene-butyl co-polyacrylate-co-polystyrene), MABuM (polymethyl methacrylate-butyl co-polyacrylate co-polymethyl methacrylate) and all of their functionalized derivatives.
  • SABuS type polystyrene-butyl co-polyacrylate-co-polystyrene
  • MABuM polymethyl methacrylate-butyl co-polyacrylate co-polymethyl methacrylate
  • epoxy resin in the present description, any organic compound, alone or in admixture, having at least two functions of oxirane type, polymerizable by ring opening and designating all usual epoxy resins liquid at room temperature (20-25 ° C). C) or at a higher temperature.
  • epoxy resins can be monomeric or polymeric, on the one hand, aliphatic, cycloaliphatic, heterocyclic or aromatic on the other hand.
  • epoxy resins By way of examples of such epoxy resins, mention may be made of diglycidyl ether of resorcinol, diglycidyl ether of bisphenol A, triglycidyl p-amino phenol, diglycidyl ether of bromo-bisphenol F, triglycidyl ether of m-amino phenol, tetraglycidyl methylene dianiline, (trihydroxyphenyl) methane triglycidyl ether, novolac phenol-formaldehyde polyglycidyl ethers, orthocresol novolac polyglycidyl ethers and / or tetraphenyl ethane tetraglycidyl ethers.
  • hardener To the epoxy resin can be added at least a second chemical species called hardener, intended to ensure the subsequent crosslinking of the epoxy resin by reacting with it.
  • hardener there may be mentioned:
  • DDS diamino diphenyl sulphone
  • MCDEA 4,4'-methylenebis (3-chloro-2,6-diethylaniline)
  • MDEA 4,4'-methylenebis (2,6-diethylaniline)
  • polycarboxylic acids polyphenols.
  • the composition according to the invention it may be preferable to use the composition according to the invention before the epoxy resin and the hardener have reacted with each other.
  • thermosetting resins may also be used as compound A, such as the monomers from which phenolic resins are derived, for example methylphenolformaldehyde resins and bromomethylphosphoformaldehyde reactive alkyls, polyester or vinyl ester resins, polyurethane resins.
  • phenolic resins for example methylphenolformaldehyde resins and bromomethylphosphoformaldehyde reactive alkyls
  • polyester or vinyl ester resins polyurethane resins.
  • unsaturated polyester or vinyl ester resins are described in the article by M. MaNk et al in JMS - Rev. Macromol. Chem.
  • polystyrene is particularly suitable; polyolefins and more particularly polyethylene (PE), polypropylene (PP); polyamides (for example PA-6, PA-6,6, PA-11, PA-12); polymethyl methacrylate (PMMA); polyether terephthalate (PET); polyethersulfones (PES); polyphenylene ether (PPE); polyvinylidene fluoride (PVDF); acrylonitrile polystyrene (SAN); polyethylether ketones (PEEK); polyvinyl chloride (PVC); polyurethanes, consisting of flexible polyether blocks which are residues of polyetherdiols and rigid blocks (polyurethanes) which result from the reaction of at least one diisocyanate with at least one short diol; the short chain extending diol which may be chosen from the glycols mentioned above in the description; the polyurethane blocks and the polyether
  • the polymers that can be used as compound A can be polymers containing epoxide and / or glycidyl ether functions, of mono-, di- or polycarboxylic acid type, unsaturated or unsaturated, aromatic or non-aromatic, or functional derivative of acid such as anhydride, ester, amide and / or imide, of the vinyl, aromatic vinyl type, etc., it being understood that the definitions of the polymers given below may be redundant insofar as certain polymers contain several of the functions listed above.
  • the compound A is in particular a polymer in solution in a solvent resulting from the polymerization or copolymerization of a (meth) acrylic acid monomer, more particularly resulting from the copolymerization of (meth) acrylic acid and an oxyalkylenated monomer, in particular oxyethylene.
  • compound A is a polymer in solution in a solvent resulting from the polymerization of alkyl (meth) acrylate (methyl, ethyl, propyl, butyl especially with styrene and / or or butadiene.
  • alkyl (meth) acrylate methyl, ethyl, propyl, butyl especially with styrene and / or or butadiene.
  • non-reactive species usable as compound A according to the invention is any type of oil or liquid plasticizer used in the polymer industry.
  • hydrocarbon oils of animal origin such as perhydrosqualene (or squalane);
  • hydrocarbon-based oils of plant origin such as liquid triglycerides of fatty acids whose fatty acids contain from 4 to 22 carbon atoms and in particular from 4 to 10 carbon atoms, such as the triglycerides of heptanoic or octanoic acids, or the oils of vegetable origin, for example sunflower, corn, soya, squash, grape seed, sesame, hazelnut, apricot, macadamia, arara, coriander, castor oil, avocado, jojoba oil, shea butter oil or triglycerides of caprylic / capric acids such as those sold by the company Stearineries Dubois or those sold under the trade names Miglyol 810, 812 and 818 by the company Dynamit Nobel;
  • esters and synthetic ethers in particular of fatty acids, such as the oils of formulas R1COOR2 and R1OR2 in which R1 represents the remainder a fatty acid having from 8 to 29 carbon atoms, and R2 represents a hydrocarbon chain, branched or unbranched, containing from 3 to 30 carbon atoms, for example Purcellin oil, isononyl isononanoate, isopropyl myristate, 2-ethylhexyl palmitate, octyl-2-dodecyl stearate, octyl-2-dodecyl erucate, isostearyl isostearate;
  • fatty acids such as the oils of formulas R1COOR2 and R1OR2 in which R1 represents the remainder a fatty acid having from 8 to 29 carbon atoms, and R2 represents a hydrocarbon chain, branched or unbranched, containing from 3 to 30 carbon atoms, for example Purcellin oil, isonon
  • hydroxylated esters such as isostearyl lactate, octylhydroxystearate, octyldodecyl hydroxystearate, diisostearyl malate, triisocetyl citrate, heptanoates, octanoates and decanoates of fatty alcohols; polyol esters, such as propylene glycol dioctanoate, neopentyl glycol diheptanoate and diethylene glycol diisononanoate;
  • pentaerythritol esters such as pentaerythritol tetraisostearate
  • lipophilic derivatives of amino acids such as isopropyl lauroyl sarcosinate (INCI name: Isopropyl Lauroyl sarcosinate) sold under the name Eldew SL 205 by the company Ajinomoto
  • linear or branched hydrocarbons of mineral or synthetic origin such as mineral oils (mixture of hydrocarbon oils derived from petroleum, INCI name: Ore), paraffin oils, volatile or not, and derivatives thereof, petroleum jelly, polydecenes, isohexadecane, isododecane, hydrogenated isoparaffin such as Parléam® oil marketed by NOF Corporation (INCI name: Hydrogenated Polyisobutene);
  • silicone oils such as volatile or non-volatile polymethylsiloxanes (PDMSs) with a linear or cyclic silicone chain, which are liquid or pasty at room temperature, in particular cyclopolydimethylsiloxanes (cyclomethicones) such as cyclopentasiloxane and cyclohexadimethylsiloxane;
  • PDMSs volatile or non-volatile polymethylsiloxanes
  • cyclopolydimethylsiloxanes cyclomethicones
  • cyclopentasiloxane and cyclohexadimethylsiloxane cyclopolydimethylsiloxanes
  • polydimethylsiloxanes comprising alkyl, alkoxy or phenyl groups, during or at the end of the silicone chain, groups having from 2 to 24 carbon atoms; phenyl silicones such as phenyltrimethicones, phenyldimethicones, phenyltrimethylsiloxydiphenylsiloxanes, diphenyl-dimethicones, diphenylmethyldiphenyltrisiloxanes, 2-phenylethyltrimethylsiloxysilicates, and polymethylphenylsiloxanes;
  • fluorinated oils such as those partially hydrocarbon-based and / or silicone-type, such as those described in document JP-A-2-295912; ethers such as dicaprylic ether (CTFA name: Dicaprylyl ether); and 35 fatty alcohol benzoates C12-C1 5 (Finsolv® TN from Finetex);
  • trimellitate-type oils such as tri-octyl trimellitate
  • naphthenic oils such as Shell's Catenex N956 oil, paraffinic type oils (typically Primol 352, from Exoon-Mobil), liquid polybutene type (typically Napvis 10) and resorcinol bis (diphenyl phosphate) (RDP) products which act as a plasticizer while providing additional properties, such as improved fire resistance.
  • External plasticizers commonly used in the processing of plastics can also be used as compound A according to the invention.
  • compound A can also be used as compound A according to the invention.
  • emulsifier used as compound according to the invention is meant any anionic, cationic or nonionic surfactant.
  • the emulsifying agent may also be an amphoteric or quaternary or fluorinated surfactant. It may for example be chosen from alkyl or aryl sulphates, alkyl or aryl sulphonates, fatty acid salts, polyvinyl alcohols and polyethoxylated fatty alcohols.
  • the emulsifying agent can be chosen from the following list:
  • the emulsifying agent may also be an amphiphilic block or random or graft copolymer, such as copolymers of sodium styrene sulphonate and in particular sodium polystyrene-b-poly (sodium styrene sulfonate) or any amphiphilic copolymer prepared by any other polymerization technique.
  • an amphiphilic block or random or graft copolymer such as copolymers of sodium styrene sulphonate and in particular sodium polystyrene-b-poly (sodium styrene sulfonate) or any amphiphilic copolymer prepared by any other polymerization technique.
  • the compound A according to the invention may also be chosen from coupling agents intended to promote the dispersion of filler in an elastomeric composition and in particular the poly (alkyl phenol) polysulfides described in WO 05/007738, the content of which is incorporated by reference. ; as coupling agents, mention may also be made of the polysulfide organosilanes described in EP 501.227, in WO 97/42256 and in WO 02/083719.
  • Compound A according to the invention may also be a carboxylic acid.
  • carboxylic acid is meant a compound containing at least one carboxylic acid function.
  • acetic acid acrylic acid or methacrylic acid, alone or as a mixture.
  • the compound A can be one or more monomers and / or one or more polymers in solution in a solvent.
  • This solvent may be chosen from water, cyclic or linear ethers, alcohols, ketones such as methyl ethyl ketone, aliphatic esters, acids such as, for example, acetic acid, propionic acid, and the like.
  • aromatic solvents such as benzene, toluene, xylenes, ethylbenzene, halogenated solvents such as dichloromethane, chloroform, dichloroethane, alkanes such as pentane, n-hexane, cyclohexane , heptane, octane, nonane, dodecane or isododecane, amides such as dimethyl formamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), alone or in admixture.
  • aromatic solvents such as benzene, toluene, xylenes, ethylbenzene, halogenated solvents such as dichloromethane, chloroform, dichloroethane, alkanes such as pentane, n-hexane, cyclohexane , heptane, octane, nonane, dodecane or
  • the compounds A can be in gaseous, liquid and / or solid form.
  • the contacting of the CNTs (step a) with the compound A can be carried out in different ways and in particular by dispersion, adsorption or mixing:
  • the contacting of the CNT powder with A corresponds for example to a dispersion either by direct introduction by pouring the compound A into the powder (or the opposite), or by dropwise introduction of compound A into the CNT powder, or by nebulization of compound A with a sprayer on the CNT powder.
  • the dispersion method can also be done by pouring the CNT powder into the solution of compound A which may or may not be in the form of a fluid film or fine droplets (dew) deposited on a solid surface.
  • bringing the CNT powder into contact with A corresponds to adsorption of vapors of A transported or not by a gas, preferably inert.
  • step b) heat treatment
  • the dispersion between the CNTs and the compound A can also be carried out using a preliminary stage of dissolving the compound A in the presence of the CNTs in a solvent.
  • this preliminary step will be followed by a solvent evaporation phase carried out preferably with stirring so as to recover the composition in powder form. It is advantageous to use a filtration process so as to accelerate the cycle time to obtain the powder composition of CNT and of compound A in dry form.
  • the bringing into contact of the compounds of different physical form with the CNTs will preferably be made successively; for example, adsorption of compound (s) A in gaseous form on the CNTs and then dry mixing with a second compound A in solid form or in liquid form.
  • This step a) can be carried out in conventional synthesis reactors, fluidized bed reactors or in mixers mixing type Z arm, Brabender, extruder, or any other mixing device of the same type known to man of art.
  • the mixture between the CNTs and the compound A remains in solid powder form and retains good properties. of flowability (it does not take in mass). If necessary, it can be stirred mechanically or not.
  • the amount of compound A introduced is such that, at the end of this step a), it is below the threshold for which one obtains either a liquid suspension of CNT or a paste in which the CNT grains are totally or partially pasted. .
  • This threshold depends in particular on the ability of the compound A to impregnate the CNT powder, and in the case where A is a liquid or a solution, on its viscosity of the introduced liquid.
  • compound A is acrylic acid
  • the content of compound A is in general between 30 and 90%.
  • the process for obtaining the compositions according to the invention comprises a possible step b) which consists of a heat treatment of the powder resulting from step a).
  • This heat treatment consists of putting (raising) the temperature of the powder obtained after step a) so that the physicochemical properties of the powder are modified by this heat treatment.
  • this heat treatment step may for example consist of in a heating which allows the polymerization of the monomers and / or a strong physical adsorption and / or a chemical adsorption with creation of bonds between the CNTs and a fraction of the monomers or polymer (s) formed.
  • the bond between the NTC and the polymer synthesized in-situ via the monomers introduced in the first step or with the polymer added during the first step is characterized in that part of this polymer created in situ or added to the CNTs before the treatment the heat of step b) is no longer extractable from the CNT by different washings with selective solvents of the polymer, whereas the same washes on the mixture (CNT / compound A) resulting from step a) make it possible to extract all the compound A of CNTs.
  • the heat treatment step b) makes it possible to obtain a strong physical adsorption and / or a chemical adsorption with creation of bonds. covalent between the CNTs and the polymer and / or the continuation of the polymerization, with, for example, increasing the molar mass of the polymer.
  • step b) may also make it possible to improve the distribution between the liquid and the CNTs.
  • step b When it is desired that a polymerization takes place during step b), the pressure and temperature conditions of this heat treatment step will be in accordance with the usual polymerization conditions known to those skilled in the art.
  • the atmosphere during the polymerization may or may not be inert depending on the nature of the monomers and polymers concerned.
  • step b) When the compound A is (meth) acrylic acid, its during step b) is carried out at a pressure generally between 0 and 3 bars and at a temperature between 40 and 150 ° C. The time heating is then between 5 and 1000 min and more precisely between 300 and 600 min.
  • the heat treatment (step b) is carried out according to the following thermal cycle: first a plateau at 64 ° C. for 150 to 500 min followed by a second plateau at 120 ° C. for 100 to 200 min before cooling at ambient temperature, the pressure remains substantially equal to the atmospheric pressure.
  • the product (mixture) obtained remains in the form of solid powder and retains good flowability properties (it does not take in bulk).
  • the product obtained, like that resulting from step a) is below the threshold for which one obtains either a liquid suspension of CNT, or a paste in which the CNT grains are totally or partially pasted.
  • the process for obtaining the compositions according to the invention comprises a possible step c) which consists in the possible separation of the compounds present in the powder composition based on CNT and not bound to the composition resulting from step a) or b ) by physical and / or chemical adsorption.
  • This step may for example consist of washing with a solution comprising a solvent of the compounds to be removed and / or drying in order to devolatilize the volatile products.
  • a mixture of solvents it is possible for example to use a mixture of solvents. Washing can be done in several steps, preferably between 1 and 5 steps, to improve the separation of unbound compounds. It is also possible to combine several separation techniques, such as washing and drying.
  • the drying consists in putting the volatile compounds under conditions of temperature and pressure such that their desorption is facilitated.
  • partial evacuation at a temperature lower than the chemical decomposition temperature of the compounds, more particularly less than 200 ° C. and a pressure of between 100 Pa and 200 kPa.
  • a first phase of filtration In this step c), it is possible to carry out the final drying phase, for example, with stirring in order to recover a non-agglomerated CNT powder that would fall outside the scope of the invention.
  • the compound A is the acid
  • step c) may consist of a washing with an aqueous solution of alcohol and more particularly a 50% aqueous solution of ethanol.
  • compositions according to the invention can be used in many fields, in particular in electronics (depending on the temperature and their structure, they can be conductive, semiconducting or insulating), in mechanics, for example for the reinforcement of composite materials (the NTC are one hundred times stronger and six times lighter than steel), and electromechanical (CNTs can expand or contract by charge injection).
  • materials intended for example for the packaging of electronic components for example electromagnetic shielding and / or antistatic dissipation, such as mobile phone housings, computers, on-board electronic devices on motor vehicles may be mentioned.
  • rail and air to parts of structures for motor vehicles, rail and air, medical instruments, fuel lines (petrol or diesel) (or fuel line), materials adhesives, antistatic coatings (or coatings), thermistors, electrodes, especially for supercapacitors, etc.
  • compositions according to the invention can advantageously be used as a masterbatch which is diluted in the final material, for example based on polymer (s).
  • the dilution of the composition according to the invention can be carried out in conventional synthesis reactors, fluidized bed reactors or in Z-arm mixer mixing apparatus, Brabender, extruder, in melters when the polymer material is thermosetting or any other mixing apparatus of the same type known to those skilled in the art.
  • multi-walled nanotubes obtained by CVD method
  • CVD method CVD method
  • the tubes are multi-walled with a diameter varying between 10 and 50 nm and their electrical conductivity when pressed in the form of a pellet is greater than 20 S / cm
  • the ash content evaluated by calcination at 65 ° C. under air is about 7%.
  • 10 g of acrylic acid are incorporated in 10 g of CNT powder by spraying the acrylic acid solution with a cosmetic perfume spray type spray.
  • the powder is agitated during spraying using a mechanical stir bar type stirrer to facilitate the proper distribution of the acrylic acid (step a).
  • the resulting powder is then heated in an airtight container.
  • the temperature follows the temperature cycle which consists of a first temperature step at 64 ° C. for about 250 minutes followed by a second temperature step at 120 ° C. for about 100 minutes before cooling to room temperature (step b).
  • the properties of the powder thus obtained are combined in Table 1.
  • the powder thus obtained is then washed and dried (stage c).
  • the washing is done with a solution of ethyl alcohol diluted to 50% in water.
  • Two successive washes are performed on the powder, which is each time dewatered using a beaker filter with a porosity of 11 microns.
  • the powder thus obtained is then dried at 120 ° C. under a partial vacuum of 1000 Pa for 1 h.
  • the properties of the powder thus obtained are combined in Table 1.
  • the average particle size of the NTCI powder b is 200 ⁇ m and the level of fines ( ⁇ 100 ⁇ m) is less than 2% (measured by dry sieving on vibrating screen).
  • a solution containing 40 g of acrylic acid and 0.04 g of AIBN are incorporated in 10 g of CNT powder by pouring the solution dropwise using a "pasteur" pipette. The powder is agitated during the impregnation with the aid of a mechanical bar stirrer type stirrer for 1 hour to facilitate the good distribution of the acrylic acid.
  • the resulting powder is then heated in an airtight container.
  • the temperature follows the temperature cycle of step b) of Example 1 (step b).
  • a powder (denoted NTC 2b) is obtained, the properties of which are shown in Table 1.
  • the powder thus obtained is then dried at 120 ° C. under a partial vacuum of 1 kPa for 1 h and has the same properties as the powder noted NTC 2b.
  • step a In a container containing a solution of acrylic acid, a stream of nitrogen gas is bubbled at room temperature. The vapors are then introduced into a scrubber bottle containing CNTs through a sintered glass, which makes it possible to suspend the CNTs and promote exchanges between the CNT powder and the gaseous vapors. The vapors are then trapped in a vessel refrigerated with liquid nitrogen. This vapor phase impregnation (step a) lasts 4 hours.
  • the properties of the powder thus obtained (denoted NTC3a) are combined in Table 1.
  • the NTC3a powder is then heated in an airtight container. The temperature follows the temperature cycle of step b) of Example 1 (step b). The properties of the powder thus obtained (denoted NTC3b) are combined in Table 1.
  • the powder thus obtained is then washed and dried (stage c).
  • the washing is done with a solution of ethyl alcohol diluted to 50% in water.
  • Two successive washes are performed on the powder, which is each time dewatered using a buchner filter with a porosity of 11 microns.
  • the powder thus obtained is then dried at 120 ° C. under a partial vacuum of 1 kPa for 1 h.
  • the properties of the powder thus obtained (denoted NTC3c) are combined in Table 1.
  • the uncompacted density of the powder is determined by measuring the volume occupied by 1 g of powder put in a test tube after three successive slow reversals of the tube. Three measurements are made and the average volume obtained is used to determine the density.
  • the dispersion in PVDF is prepared in the following manner: PVDF (Kynar® 720 from Arkema) mixtures with CNTs or powder compositions based on CNTs as defined above are made using a micro -Heocord Haake Mixer 90.
  • the mixing conditions are as follows:
  • the samples are then compression molded at 230 ° C. Pellets are taken by a punch to measure conductivity. Conductivity tests are performed on a 4-wire cell device.
  • compositions according to the invention disperse well in a polymer matrix; the distribution of the CNTs is homogeneous, which confers a lower electrical resistivity than that of compositions of the prior art.
  • EXAMPLE 4 Composition According to the Invention Based on NTC and Acetic Acid (AAc) of methacrylic acid (AMA). mixture of acrylic acid (AA) and styrene (S) (impregnation by vaporization of acetic acid, methacrylic acid and a mixture of acrylic acid and styrene)
  • the powders thus obtained are then heated in an airtight container at 80 ° C. for 4 hours and then at 125 ° C. for 70 minutes (step b1). It is verified by mass conservation that all of the compounds A introduced are in the CNTs after step 1. For some samples, a second check is made by pyrolysis, making sure that the percentage of catalyst in the sample is in good agreement with the advertised NTC rate.
  • the properties of the powders thus obtained are determined and grouped together in Table 3.
  • the powders thus obtained are then dried at 120 ° C. under a partial vacuum of 1 kPa for 1 h. The properties of the powders thus obtained are combined in Table 3. (Step b2)
  • the powders thus obtained are then washed and dried (step c).
  • the washing is done with a solution of ethyl alcohol diluted to 50% in water.
  • Two successive washes are carried out on the powder which is each time dewatered using a buchner filter with a porosity of 11 ⁇ m.
  • the powders thus obtained are then dried at 120 ° C. under a partial vacuum of 1 kPa for 1 h.
  • the properties of the powders thus obtained are combined in Table 3.
  • compositions according to the invention disperse well in a polymer matrix; the distribution of the CNTs is homogeneous, which confers a lower electrical resistivity than that of compositions of the prior art.
  • EXAMPLE 5 Composition according to the invention based on NTC and a copolymer of (meth) acrylic acid and an oxyethylenated monomer step a): NTC mixture with the polymer in solution with possibly step b) posterior grafting)
  • a mixture is prepared containing 80 parts by weight of solution of DV1256 (solution of (meth) acrylic acid and an oxyethylenated monomer) of the company Coatex described in patent FR 2766106, 100 parts by weight. weight of NTC and 40 parts by weight of water.
  • DV 1256 is a 25% by weight aqueous solution of copolymer.
  • Part of the product obtained is dried under vacuum at room temperature to remove the water.
  • the powder resulting from this drying is washed according to the protocol described in Example 2, all the polymer is extracted from the CNT.
  • Another part of the powder is dried at 100 ° C. for 5 h 30 min.
  • step a the operating conditions are detailed in table 5
  • a total mass of 20 g is fixed in the mixer whose mixing chamber has a volume of 66 cm 3 .
  • the polymer is added in small successive amounts, which has the effect of reducing the overall volume of CNTs.
  • HT 121 is a PMMA grade of Arkema having a melt flow index (MeIt index Flow or MFI), equal to 2 measured at 23O 0 C under 3.8 kg and Vicat temperature 121 0 C under 5ON according to the ISO306 standard.
  • MFI melt flow index
  • 35BA320 is a functionalized Polyolefin Lotryl® ethylene-butyl acrylate from Arkema having a MFI, measured for 10 min, between 260 and 350.
  • MAM M22 and M22N are polymethylmetacrylate-polybutylacrylate-polymethylmethacrylate (MAM) copolymers from Arkema whose viscosity in solution at 10% in toluene is of the order of 8 cP for M22 and respectively of the order of 15 cP. for the M22N.
  • MAM polymethylmetacrylate-polybutylacrylate-polymethylmethacrylate
  • SBM E40 is a polystyrene-polybutadiene-polymethylmethacrylate (SBM) copolymer from Arkema whose viscosity in solution at 10% in toluene is of the order of 4cP.
  • SBM polystyrene-polybutadiene-polymethylmethacrylate
  • D320 is a core-shell type acrylic shock modifier from Arkema.
  • DER 332 is a bisphenol A diglycidyl ether monomer (DGEBA) from Dow of high purity (equivalent epoxide weight of 171 to 175 g / eq) and viscosity of about 5 Pa.s at room temperature.
  • DGEBA diglycidyl ether monomer
  • PAA GE1903 in water is a PAA in aqueous solution from Coatex.
  • Vultac TB7 is a coupling agent according to WO 05/007738 of the company
  • Evatane 2803 is a copolymer of ethylene and vinyl acetate (EVA) Arkema containing about 28% vinyl acetate and having an MFI of the order of 3 g / 10 min.
  • Evazole is a low molecular weight EVA copolymer of the company
  • Primol 352 is a mineral oil whose kinematic viscosity at 40 ° C. is 70 mm 2 / sec.
  • Noram M2C is a surfactant of CECA of the methyl-cocoamino type.
  • the particle size of these powders is indicated in Table 6.
  • the particle size measurements were made in a dry process with a Malvern Mastersizer particle size analyzer taking as reference indexes for the CNTs of (1, 45, 0.100). It should be noted that in the dry process, the compressed air supply of the powder tends to reduce the particle size and increase the amount of fines for each powder.
  • the average particle size D 50 of the particles of the powder NTC + DER 332 is 200 ⁇ m and the level of fines ( ⁇ 40 ⁇ m) is less than 4% (measured by dry sieving on a vibrating screen) while its Di 0 is 42 ⁇ m. .
  • D x the apparent mean diameter of x% of the particle population.
  • NTC / DER332 (50/50) mixture prepared above is redispersed in 96% of DER 332 epoxy resin with mechanical stirring and then via an ultrasonic probe for 30 minutes. DER 332 is then added so as to bring the level of CNT to 0.16% in the final composition.
  • a comparative mixture containing 98% of DER 332 and 2% of NTC is carried out with mechanical stirring and then stirred with an ultrasound probe for 30 minutes.
  • DER 332 is then added so as to reduce the level of CNT to 0.16% in the final composition.
  • a mixture of CNT and block copolymer is made in a solvent described in Table 7. This mixture is stirred under an ultrasonic probe for 30 minutes and then separated into two parts.
  • Part is filtered on a sintered glass No. 2 or No. 3 until a paste whose solid content is of the order of 20%. It should be noted that a part of the copolymer put into the starting solution is extracted in the amount of filtered solvent.
  • the mixture is stirred in a Z-arm kneader or in a Brabender-type kneader under temperature conditions allowing a sufficiently rapid evaporation of the solvent (ie a temperature of about 40 0 C on acetone and about 80 0 C on toluene).
  • Part of the solution is put directly into the Brabender mixer or Z-arm so as to evaporate the solvent under the temperature conditions described above.
  • the time required for evaporation of the solvent is longer according to this protocol than according to the previous protocol.
  • NTC powders loaded with polymers similar to the powders described in Example 5, the bulk density of which is not compacted, are of the order of 6 to 9 cm 3 / g. .
  • compositions according to the invention disperse well in a polymer matrix; the distribution of the CNTs is homogeneous, which confers a lower electrical resistivity than that of compositions of the prior art.
  • Example 8 (comparative) dispersion with a composition based on NTC which is not in powder form The solution obtained in Example 7 containing 50% of CNT and 50% of
  • MAM M22 in toluene is evaporated in an oven without stirring.
  • a useful 16-liter powder mixer of the Hosokawa Nauta Minimix 020-FFC-50 type is used in which one of the compounds A will be injected.
  • the pumps are set for an insertion time of about 30 minutes;
  • the powder can be dried in the mixer or an oven or external oven so as to evaporate the residual solvent if step a consisted of the injection of a polymer solution.
  • step a) consisted in the injection of monomer or a species having functionalities, such as acetic acid
  • a step b aimed at the reaction of the species on the NTC powder.
  • This step may be done in the mixer, in an oven or in an oven.
  • Table 9 summarizes the data on the various mixtures that have been made.
  • Kynar® 2801 and Kynar®721 are two grades of PVDF from ARKEMA.
  • Abbreviations AA, AAc and MEK correspond respectively to acrylic acid, acetic acid and methyl vinyl ketone. The masses are expressed in grams (g).
  • V arms and V screws are expressed in rpm).
  • min minutes
  • the CNT 10 is dried for 4 hours at 80 ° C. in an oven. A particle size is achieved by dry-sieving in comparison with the CNT of departure. The flow at 50 .mu.m is 0.2% for the crude NTC and 0.37% for the coated product. Graph 1 shows the particle size distribution of the product.
  • NTC 10 is used as a mixture in polycarbonate in comparison with the reference CNT before modification according to the invention.
  • the polycarbonate used is Makrolon 2207, from Bayer, MFI (g / 10min) equal to 38 to 300 0 C under a load of 1.2 kg.
  • the polycarbonate is mixed with the equivalent of 2% of CNTs from the reference CNT or the CNT 10.
  • the mixture is produced on a twin-screw micro-extruder of DSM at 24 ° C. with a screw speed of 100 revolutions per minute and a mixing time of 8 min to arrive at the homogeneity of the mixture and the stabilization of the mixing torque.
  • the samples are then compressed in the form of plates 2 mm thick at a temperature of 24O 0 C using a cycle of 5 minutes of creep and 2 minutes at 240 bars before cooling in press for 30 min by cutting the heating then a cooling off press under a mass of 12 kg.
  • the electrical conductivity of the samples is measured according to Example 3. The results are given in Table 10.
  • the table shows that the composition according to the invention disperses well in a polymer matrix; the distribution of CNTs is homogeneous, which confers a lower electrical resistivity than that of the composition of the prior art.
  • CNT 12 is dried for 2 hours at 80 ° C. under vacuum. Particle size is achieved by dry sieving in comparison with the starting CNT. The flux at 50 .mu.m is 0.2% for the crude NTC and 0.07% for the coated product. Graph 2 shows the particle size distribution of the product.
  • a dry extract at 100 ° C. is carried out on the filtrate to evaluate the amount of polymer extracted.
  • the CNTs 17 and 18 are tested either as they are, or after drying for 2 hours at 80 ° C. under vacuum, or after a step B carried out for 4 hours at 64 ° C. followed by 70 ° C. minutes at 125 ° C. and then followed by drying for 2 hours at 80 ° C. under vacuum.
  • the characteristics of the powders and the electrical properties after dispersion of the products in the PVDF according to the data of Example 3 are collated in Tables No. 12 and 13.
  • compositions according to the invention disperse well in a polymer matrix; the distribution of the CNTs is homogeneous, which confers a lower electrical resistivity than that of compositions of the prior art.

Abstract

The present invention relates to pulverulent compositions based on carbon nanotubes, which exhibit excellent dispersibility in polymeric materials and advantageously can be used as reinforcements and/or modifiers of conducting and/or thermal properties. They can easily be incorporated into polymeric matrices in masterbatch form.

Description

Composition pulvérulente à base de nanotubes de carbone, ses procédés d'obtention et ses utilisations, notamment dans des matériaux polymères Carbon nanotube-based pulverulent composition, methods for obtaining same and uses thereof, especially in polymeric materials
La présente invention concerne des matériaux à base de nanotubes de carbone (NTC) et plus particulièrement des compositions pulvérulentes à base de NTC.The present invention relates to materials based on carbon nanotubes (CNTs) and more particularly to powder compositions based on CNTs.
Les nanotubes de carbone sont composés de feuillets graphitiques enroulés terminés par des hémisphères constitués de pentagones et d'hexagones de structure proche des fullerènes et présentent une structure tubulaire de diamètre compris entre 0,4 et 50 nm, préférentiellement inférieur àThe carbon nanotubes are composed of coiled graphite sheets terminated by hemispheres consisting of pentagons and hexagons of structure close to fullerenes and have a tubular structure with a diameter of between 0.4 and 50 nm, preferably less than
100 nm et de ratio longueur/diamètre très élevé, typiquement supérieur à 10 et le plus souvent supérieur à 100.100 nm and very long length / diameter ratio, typically greater than 10 and most often greater than 100.
On distingue les nanotubes composés d'un seul feuillet et on parle alors deWe distinguish the nanotubes composed of a single sheet and we then speak of
SWNT (pour Single Wall Nanotubes) des nanotubes composés de plusieurs feuillets concentriques appelés alors MWNT (pour Multi Wall Nanotubes), lesSWNT (for Single Wall Nanotubes) nanotubes composed of several concentric layers called MWNT (for Multi Wall Nanotubes) then the
SWNT étant en général considérés comme plus difficiles à fabriquer que lesSWNTs are generally considered to be more difficult to manufacture than
MWNT.MWNT.
Les procédés de synthèse des NTC sont bien connus : on peut citerThe processes for synthesizing CNTs are well known: mention may be made of
WO 86/03455A1 d'Hyperion Catalysis International Inc. correspondant à EP 225.556 B1 que l'on peut considérer comme l'un des brevets de base sur la synthèse des NTC de type MWNT. D'autres documents revendiquent des améliorations de procédé, telles que l'utilisation d'un lit fluidisé continu qui permet de contrôler l'état d'agrégation du catalyseur et des matériaux carbonés formés (voir par exemple WO 02/94713A1 au nom de l'Université de Tsinghua), des améliorations de produits tels que par exemple WO 02/095097 A1 au nom de Trustées Of Boston Collège qui propose des nanotubes de morphologie variée et non alignés, en jouant sur la nature du catalyseur et les conditions de réaction.WO 86/03345 A1 of Hyperion Catalysis International Inc. corresponding to EP 225,556 B1 which can be considered as one of the basic patents on the synthesis of MWNT type CNTs. Other documents claim process improvements, such as the use of a continuous fluidized bed which makes it possible to control the state of aggregation of the catalyst and the carbonaceous materials formed (see, for example, WO 02 / 94713A1 in the name of Tsinghua University), product improvements such as, for example, WO 02/095097 A1 on behalf of Trustées Of Boston Collège, which offers nanotubes of varied and non-aligned morphology, by varying the nature of the catalyst and the reaction conditions.
A l'issue de la synthèse, on obtient des NTC sous forme de poudre (les NTC sont fixés sur les grains de catalyseur sous forme de réseau enchevêtré), de granulométrie le plus souvent supérieure ou égale à 300 μm.At the end of the synthesis, CNTs are obtained in the form of a powder (the CNTs are attached to the catalyst grains in the form of an entangled network), with a particle size most often greater than or equal to 300 μm.
Les NTC sont utilisés pour leurs excellentes propriétés de conductivité électrique et thermique ainsi que leurs propriétés mécaniques (agents de renfort, etc.). Ils sont ainsi de plus en plus utilisés en tant qu'additifs pour apporter aux matériaux notamment ceux de type macromoléculaire des propriétés électriques, thermiques et/ou mécaniques mais un frein à leur développement, outre leur coût élevé par rapport aux autres additifs apportant l'une et/ou l'autre de ces propriétés, est qu'ils sont difficiles à disperser et à manipuler à cause de leur faible taille et de leur pulvérulence.CNTs are used for their excellent properties of electrical and thermal conductivity as well as their mechanical properties (reinforcing agents, etc.). They are thus increasingly used as additives to provide materials including macromolecular type electrical, thermal and / or mechanical properties but a brake to their development, in addition to their high cost compared to other additives bringing the one and / or the other of these properties, is that they are difficult to disperse and handle because of their small size and their powderiness.
Pour ce qui concerne les aspects HSE (hygiène-sécurité-environnement), les NTC sont encore mal connus. Dans l'attente d'études approfondies, on préfère, à titre de précaution, éviter de manipuler des NTC "nus", par exemple issus directement de la synthèse.With regard to HSE aspects, NTCs are still poorly understood. In the expectation of in-depth studies, it is preferred, as a precaution, to avoid handling "naked" CNTs, for example directly derived from the synthesis.
Il existe une demande non satisfaite pour mettre en œuvre des NTC plus manipulables, notamment au niveau industriel, que ceux issus de la synthèse proprement dite tout en présentant moins ou pas de fines.There is an unmet demand to implement more manipulable CNTs, particularly at the industrial level, than those resulting from the actual synthesis while presenting less or no fines.
Il existe aussi une demande non satisfaite pour améliorer la dispersibilité des NTC au sein des matériaux, notamment polymères, dans lesquels ils sont incorporés afin d'obtenir des matériaux plus homogènes.There is also an unmet demand for improving the dispersibility of CNTs in materials, especially polymers, in which they are incorporated in order to obtain more homogeneous materials.
Pour essayer de résoudre le problème de la dispersibilité des NTC, on a fait appel à l'une ou l'autre des nombreuses techniques de mélange en voie solvant pour positionner à la surface des nanotubes des agents (polymères, tensio-actifs ou autres) servant à aider à la dispersion comme par exemple dansIn order to try to solve the problem of the dispersibility of CNTs, one or more of the many solvent mixing techniques have been used to position on the surface of the nanotubes agents (polymers, surfactants or others). used to aid in dispersion such as in
EP1.495.171.EP1.495.171.
Une autre voie consiste à réaliser une dispersion de NTC dans un solvant et un monomère, lequel monomère est ensuite polymérisé in-situ, et dans certains cas, une telle voie permet de fonctionnaliser les NTC comme décrit dans EP 1.359.121 et EP 1.359.169.Another route consists in producing a dispersion of CNTs in a solvent and a monomer, which monomer is then polymerized in situ, and in certain cases, such a route makes it possible to functionalize the CNTs as described in EP 1 359 121 and EP 1.359. 169.
Mais ces différentes techniques présentent les désavantages suivants : les mélanges ou polymérisations sont réalisés en présence de solvant(s) et/ou en milieu très dilué en NTC (en général inférieur à 20 parties en poids), ce qui conduit à limiter les applications de ces solutions de NTC, en particulier à des cas compatibles avec la forte quantité de solvant(s) utilisée, forte teneur qu'il faut ensuite éliminer. Ceci conduit aussi à devoir incorporer une quantité importante d'agent dispersant pour introduire une quantité importante de NTC. Dans la littérature sont décrites des polymérisations en masse en présence de NTC comme dans l'article Macromol. Rapid Commun. 2003, 24, vol. 18, 1070-1073 de Park et al. Ces différentes techniques ont également pour inconvénient de se limiter à des taux de NTC très bas, très largement inférieurs à 20%.However, these different techniques have the following disadvantages: the mixtures or polymerizations are carried out in the presence of solvent (s) and / or in a very diluted NTC medium (generally less than 20 parts by weight), which leads to limiting the applications of these NTC solutions, especially to cases compatible with the large amount of solvent (s) used, high content which must then be eliminated. This also leads to having to incorporate a large amount of dispersing agent to introduce a large amount of CNT. In the literature are described bulk polymerizations in the presence of CNTs as in the article Macromol. Rapid Common. 2003, 24, vol. 18, 1070-1073 of Park et al. These different techniques also have the disadvantage of being limited to very low NTC levels, very much less than 20%.
Pour résoudre les problèmes de dispersibilité des NTC, il a également été proposé dans EP 692.136 des mélanges maîtres à base de matériaux polymères et pouvant contenir jusqu'à 60 % de NTC en voie fondue dans des outils à fort cisaillement de type extrudeuse ; cependant dans les exemples de EP 692.136, la concentration en NTC des mélanges-maîtres ne dépasse jamais 20 %.To solve the problems of dispersibility of CNTs, it has also been proposed in EP 692.136 masterbatches based on polymeric materials and may contain up to 60% of molten CNT in high shear tools of the extruder type; however, in the examples of EP 692.136, the NTC concentration of the masterbatches never exceeds 20%.
La présente invention concerne des compositions à base de NTC, se présentant sous forme de poudre mais ne présentant pas les inconvénients HSE des NTC bruts, par exemple issus directement de la synthèse, énoncés précédemment.The present invention relates to compositions based on CNT, which are in the form of a powder but do not have the HSE disadvantages of the crude CNTs, for example directly derived from the synthesis, as previously stated.
Par rapport aux NTC bruts de synthèse, les compositions pulvérulentes de l'invention présentent l'avantage d'avoir une masse volumique et une densité plus élevées, d'offrir une meilleure dispersibilité dans des matrices polymères que celles de l'art antérieur, tout en évitant la manipulation de poudres de NTC bruts.Compared to the crude synthetic CNTs, the pulverulent compositions of the invention have the advantage of having a higher density and a higher density, to offer better dispersibility in polymer matrices than those of the prior art, while avoiding the manipulation of crude NTC powders.
A la différence des mélanges-maîtres de l'art antérieur contenant des NTC, les compositions selon l'invention peuvent contenir un très fort taux de NTC, tout en conservant d'excellentes propriétés de dispersion lorsqu'elles sont incorporées à des matériaux, notamment polymères. Sauf indications contraires, dans le présent texte, les pourcentages sont des pourcentages massiques.Unlike the masterbatches of the prior art containing CNTs, the compositions according to the invention may contain a very high level of CNTs, while retaining excellent dispersion properties when they are incorporated into materials, in particular polymers. Unless otherwise indicated, percentages in this text are mass percentages.
Les compositions pulvérulentes selon l'invention comprennent de 20 % à 95 % de NTC, en particulier de 35 % à 90 % de NTC, et par exemple de 40 à 90% de NTC. La taille moyenne des particules des compositions pulvérulentes selon l'invention est en général inférieure ou égale à 1 mm, de préférence inférieure ou égale à 800 μm. De manière préférentielle, au plus 10 %, et avantageusement au plus 5 %, des particules des compositions selon l'invention ont une taille inférieure à 40 μm mesurée notamment par tamisage à sec sur tamis vibrant.The pulverulent compositions according to the invention comprise from 20% to 95% of CNTs, in particular from 35% to 90% of CNTs, and for example from 40% to 90% of CNTs. The average particle size of the powder compositions according to the invention is generally less than or equal to 1 mm, preferably less than or equal to 800 μm. Preferably, at most 10%, and advantageously at most 5%, of the particles of the compositions according to the invention have a size less than 40 microns measured in particular by dry sieving on vibrating screen.
La composition selon l'invention telle que définie ci-dessus peut, en outre, comprendre une ou plusieurs autres charges pulvérulentes, différentes des NTC. A titre d'exemple de ces charges, on peut citer les noirs de carbone, les charbons actifs, les silices, les fibres de verre, les pigments, les argiles, le carbonate de calcium, des nanotubes de bore et/ou azote et/ou de métaux de transition.The composition according to the invention as defined above may, in addition, comprise one or more other pulverulent fillers, different from the CNTs. By way of example of these fillers, mention may be made of carbon blacks, activated carbons, silicas, glass fibers, pigments, clays, calcium carbonate, boron and / or nitrogen nanotubes and / or or transition metals.
La présente invention a également pour objet un procédé d'obtention de ces compositions pulvérulentes.The present invention also relates to a process for obtaining these powdery compositions.
Le procédé selon l'invention pour préparer les compositions pulvérulentes définies précédemment comprend : a) une étape de mise en contact/dispersion des NTC avec au moins un composé A, b) éventuellement une étape consistant en un traitement thermique, c) éventuellement une étape de purification et/ou séparation de la composition d'avec les réactants en vue de sa récupération, le mélange obtenu au terme de chacune des étapes a, b, c restant sous forme de poudre. L'étape a) consiste à disperser les NTC avec au moins un composé A qui fait office d'agent dispersant. Dans ce qui suit, par simplification, l'expression "composé A" peut correspondre à un ou à plusieurs composés A.The process according to the invention for preparing the pulverulent compositions defined above comprises: a) a step of contacting / dispersing the CNTs with at least one compound A, b) optionally a step consisting of a heat treatment, c) optionally a step purification and / or separation of the composition from the reactants for recovery, the mixture obtained at the end of each of steps a, b, c remaining in powder form. Step a) consists in dispersing the CNTs with at least one compound A which acts as a dispersing agent. In what follows, for simplification, the expression "compound A" can correspond to one or more compounds A.
Selon l'invention, la teneur en composé A dans la composition pulvérulente est telle que la somme des teneurs en NTC et éventuellement des autres charges pulvérulentes, représente le complément à 100%. En particulier, le composé A ou le mélange de composés A représente de 5 à 80 %, en particulier de 5 à 65%.According to the invention, the content of compound A in the pulverulent composition is such that the sum of the contents of CNT and optionally other pulverulent fillers represents the complement to 100%. In particular, the compound A or the mixture of compounds A represents from 5 to 80%, in particular from 5 to 65%.
Le composé A peut être un monomère, un mélange de monomères, un polymère fondu ou mélange de polymères fondus, une solution de monomère(s) et/ou de polymère(s) dans un solvant, un ou plusieurs polymères en solution dans un ou plusieurs monomères, une espèce non réactive de type huile ou de type plastifiant, un agent émulsifiant ou tensioactif, un agent de couplage (notamment destiné à favoriser la dispersion de charge dans une composition élastomérique), et/ou un acide carboxylique.The compound A may be a monomer, a monomer mixture, a molten polymer or melted polymer mixture, a solution of monomer (s) and / or polymer (s) in a solvent, one or more polymers in solution in one or more several monomers, a non-reactive species of oil type or plasticizer type, an emulsifier or surfactant, a coupling agent (in particular for promoting charge dispersion in an elastomeric composition), and / or a carboxylic acid.
Le document FR 2870251 décrit l'utilisation comme compatibilisant d'un copolymère à blocs obtenu par polymérisation radicalaire contrôlée et présentant au moins un bloc portant des fonctions acides et/ou anhydrides pour l'obtention de dispersions stables de nanotubes de carbone dans des solvants organiques ou aqueux ou dans des matrices polymères. Le procédé décrit dans ce document diffère de celui de la présente invention, entre autre, par le fait que le mélange n'est pas sous forme de poudre à l'issue de chacune des étapes mais sous forme de solution. D'autre part, ce document ne divulgue que le ratio NTC/ copolymère et non la teneur en NTC dans la composition finale, ce qui correspond à une très large gamme de teneur en NTC. Autrement dit, ce document ne décrit, ni ne suggère à l'homme du métier de compositions pulvérulentes à forte teneur de NTC, dont les étapes d'obtention sont mises en œuvre uniquement sous forme de poudre.The document FR 2870251 describes the use as a compatibilizer of a block copolymer obtained by controlled radical polymerization and having at least one block bearing acid and / or anhydride functions for obtaining stable dispersions of carbon nanotubes in organic solvents or aqueous or in polymer matrices. The method described in this document differs from that of the present invention, inter alia, in that the mixture is not in powder form at the end of each of the steps but in the form of a solution. On the other hand, this document only discloses the ratio of NTC / copolymer and not the content of CNT in the final composition, which corresponds to a very wide range of CNT content. In other words, this document neither discloses nor suggests to a person skilled in the art powder compositions with a high CNT content, the production steps of which are carried out solely in the form of a powder.
Le terme polymère selon l'invention couvre également les oligomères ; le terme "solution" couvre non seulement les mélanges où les composés sont miscibles et ne forment qu'une seule phase mais aussi les mélanges non- miscibles tels que les émulsions, les suspensions ou autres. Par monomère utilisable comme composé A selon l'invention, on entend également les monomères pouvant être (co)polymérisés par voie radicalaire, ionique, anionique ou cationique, polycondensation ou polyaddition, étant entendu que certains monomères peuvent être polymérisés indépendamment les uns des autres selon l'une ou plusieurs de ces techniques de polymérisation. Parmi les monomères susceptibles de polymériser par voie radicalaire utilisables comme composé A, on peut citer les monomères présentant une double liaison carbone-carbone, tels que les monomères vinyliques, de préférence le chlorure de vinyle, vinylidéniques, diéniques et oléfiniques, allyliques, acryliques, méthacryliques, etc. On peut notamment citer les monomères vinylaromatiques tels que le styrène ou les styrènes substitués notamment l'α-méthylstyrène et le styrène sulfonate de sodium, les diènes tels que le butadiène ou l'isoprène, le 1 ,4-hexadiène, les monomères acryliques tel que l'acide acrylique ou ses sels, les acrylates d'alkyle, de cycloalkyle ou d'aryle tels que l'acrylate de méthyle, d'éthyle, de butyle, d'éthylhexyle ou de phényle, les acrylates d'hydroxyalkyle tel que l'acrylate de 2-hydroxyéthyle, les acrylates d'étheralkyle tel que l'acrylate de 2-méthoxyéthyle, les acrylates d'alcoxy- ou aryloxy-polyalkylèneglycol tels que les acrylates de méthoxypolyéthylèneglycol, les acrylates d'éthoxypolyéthylèneglycol, les acrylates de méthoxypolypropylèneglycol, les acrylates de méthoxy-polyéthylèneglycol- polypropylèneglycol ou leurs mélanges, les acrylates d'aminoalkyle tel que l'acrylate de 2-(diméthylamino)éthyle (ADAME), les acrylates de sel d'aminés tels que le chlorure ou le sulfate de [2-(acryloyloxy)éthyl]triméthylammonium ou le chlorure ou le sulfate de [2-(acryloyloxy)éthyl]diméthylbenzylammonium, les acrylates fluorés, les acrylates silylés, les acrylates phosphores tels que les acrylates de phosphate d'alkylèneglycol, les monomères méthacryliques comme l'acide méthacrylique ou ses sels, les méthacrylates d'alkyle, de cycloalkyle, d'alkényle ou d'aryle tels que le méthacrylate de méthyle, de lauryle, de cyclohexyle, d'allyle ou de phényle, les méthacrylates d'hydroxyalkyle tel que le méthacrylate de 2-hydroxyéthyle ou le méthacrylate de 2-hydroxypropyle, les méthacrylates d'étheralkyle tel que le méthacrylate de 2-éthoxyéthyle, les méthacrylates d'alcoxy- ou aryloxy-polyalkylèneglycol tels que les méthacrylates de méthoxypolyéthylèneglycol, les méthacrylates d'éthoxypolyéthylèneglycol, les méthacrylates de méthoxypolypropylèneglycol, les méthacrylates de méthoxy- polyethylèneglycol-polypropylèneglycol ou leurs mélanges, les méthacrylates d'aminoalkyle tel que le méthacrylate de 2-(diméthylamino)éthyle (MADAME), les méthacrylates de sel d'aminés tels que le chlorure ou le sulfate de [2- (méthacryloyloxy)éthyl]triméthylammonium ou le chlorure ou le sulfate de [2- (méthacryloyloxy)éthyl]diméthylbenzylammonium, les méthacrylates fluorés tels que le méthacrylate de 2,2,2-trifluoroéthyle, les méthacrylates silylés tels que le 3-méthacryloylpropyltriméthylsilane, les méthacrylates phosphores tels que les méthacrylates de phosphate d'alkylèneglycol, le méthacrylate d'hydroxyéthylimidazolidone, le méthacrylate d'hydroxyéthylimidazolidinone, le méthacrylate de 2-(2-oxo-1-imidazolidinyl)éthyle, l'acrylonitrile, l'acrylamide ou les acrylamides substitués, la 4-acryloylmorpholine, le N-méthylolacrylamide, le chlorure d'acrylamidopropyltriméthylammonium (APTAC), l'acide acrylamidométhylpropane-sulfonique (AMPS) ou ses sels, le méthacrylamide ou les méthacrylamides substitués, le N-méthylolméthacrylamide, le chlorure de méthacrylamidopropyltriméthyl ammonium (MAPTAC), l'acide itaconique, l'acide maléique ou ses sels, l'anhydride maléique, les maléates ou hémimaléates d'alkyle ou d'alcoxy- ou aryloxy-polyalkylèneglycol, la vinylpyridine, la vinylpyrrolidinone, les (alkoxy) poly(alkylène glycol) vinyl éther ou divinyl éther, tels que le méthoxy poly(éthylène glycol) vinyl éther, le poly(éthylène glycol) divinyl éther, les monomères oléfiniques, parmi lesquels on peut citer l'éthylène, le propylène, le butène, l'hexène et le 1-octène ainsi que les monomères oléfiniques fluorés, et les monomères vinylidéniques, parmi lesquels on peut citer le fluorure de vinylidène, de préférence le chlorure de vinylidène, seuls ou en mélange d'au moins deux monomères précités.The term polymer according to the invention also covers oligomers; the term "solution" covers not only mixtures where the compounds are miscible and form a single phase but also immiscible mixtures such as emulsions, suspensions or others. The monomer that can be used as compound A according to the invention also refers to the monomers that can be (co) polymerized radically, ionically, anionically or cationically, polycondensation or polyaddition, it being understood that certain monomers can be polymerized independently of one another according to one or more of these polymerization techniques. Among the monomers capable of free-radical polymerization which can be used as compound A, mention may be made of monomers having a carbon-carbon double bond, such as vinyl monomers, preferably vinyl chloride, vinylidene, diene and olefinic, allyl, acrylic, methacrylic, etc. Mention may in particular be made of vinylaromatic monomers such as styrene or substituted styrenes, especially α-methylstyrene and sodium styrene sulfonate, dienes such as butadiene or isoprene, 1,4-hexadiene, acrylic monomers such as acrylic acid or its salts, alkyl, cycloalkyl or aryl acrylates such as methyl, ethyl, butyl, ethylhexyl or phenyl acrylate, hydroxyalkyl acrylates such as 2-hydroxyethyl acrylate, ether alkyl acrylates such as acrylate methoxyethyl, alkoxy- or aryloxy-polyalkylene glycol acrylates such as methoxypolyethylene glycol acrylates, ethoxypolyethylene glycol acrylates, methoxypolypropylene glycol acrylates, methoxy-polyethylene glycol-polypropylene glycol acrylates or mixtures thereof, aminoalkyl acrylates such as 2- (dimethylamino) ethyl acrylate (ADAME), amine salt acrylates such as [2- (acryloyloxy) ethyl] trimethylammonium chloride or sulfate or [2- (acryloyloxy) chloride or sulfate ethyl] dimethylbenzylammonium, fluorinated acrylates, silylated acrylates, phosphorus acrylates such as alkylene glycol phosphate acrylates, methacrylic monomers such as methacrylic acid or its salts, alkyl, cycloalkyl, alkenyl or aryl methacrylates such as methyl, lauryl, cyclohexyl, allyl or phenyl methacrylate, hydroxyalkyl methacrylates such as 2-hydroxyethyl methacrylate or 2-hydroxypropyl methacrylate, ether alkyl methacrylates such as 2-ethoxyethyl methacrylate, alkoxy- or aryloxy-polyalkylene glycol methacrylates such as methoxypolyethylene glycol methacrylates, ethoxypolyethylene glycol methacrylates, methoxypolypropylene glycol methacrylates, methacrylates methoxy-polyethyleneglycol-polypropylene glycol or mixtures thereof, aminoalkyl methacrylates such as 2- (dimethylamino) ethyl methacrylate (MADAME), amine salt methacrylates such as [2- (methacryloyloxy) chloride or sulfate ) ethyl] trimethylammonium or [2- (methacryloyloxy) ethyl] dimethylbenzylammonium chloride or sulphate, fluo methacrylates such as 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, silylated methacrylates such as 3-methacryloylpropyltrimethylsilane, phosphorus methacrylates such as alkylene glycol phosphate methacrylates, hydroxyethylimidazolidone methacrylate, hydroxyethylimidazolidinone methacrylate, 2- (2-oxo-1-imidazolidinyl) ethyl methacrylate, acrylonitrile, acrylamide or substituted acrylamides, 4-acryloylmorpholine, N-methylolacrylamide, acrylamidopropyltrimethylammonium chloride (APTAC), acrylamidomethylpropane acid sulphonic acid (AMPS) or its salts, methacrylamide or substituted methacrylamides, N-methylolmethacrylamide, methacrylamidopropyltrimethylammonium chloride (MAPTAC), itaconic acid, maleic acid or its salts, maleic anhydride, alkyl or alkoxy- or aryloxy maleates or hemimeatates polyalkylene glycol, vinylpyridine, vinylpyrrolidinone, (alkoxy) poly (alkylene glycol) vinyl ether or divinyl ether, such as methoxy poly (ethylene glycol) vinyl ether, poly (ethylene glycol) divinyl ether, olefinic monomers, among which include ethylene, propylene, butene, hexene and 1-octene as well as fluorinated olefinic monomers, and vinylidene monomers, among which mention may be made of vinylidene fluoride, preferably vinylidene chloride , alone or as a mixture of at least two monomers mentioned above.
La polymérisation radicalaire peut être réalisée en présence ou non d'au moins un amorceur de polymérisation choisi par exemple parmi les peroxydes organiques ou minéraux, les composés azoïques, les couples redox et/ou les alcoxyamines.The radical polymerization may be carried out in the presence or absence of at least one polymerization initiator chosen for example from organic or inorganic peroxides, azo compounds, redox couples and / or alkoxyamines.
A titre d'exemple de monomères selon l'invention utilisables comme composé A, on peut citer les monomères carboxyliques, leurs sels et leurs anhydrides, les esters vinyliques d'acides carboxyliques saturés ou insaturés tels que par exemple l'acétate ou le propionate de vinyle ; les aminoacides, tels les acides aminocaproïques, amino-7-heptanoïque, amino-11-undécanoïque et amino-12-dodécanoïque, les lactames tels que caprolactame, oenantholactame et lauryllactame ; les sels ou mélanges de diamines telles que l'hexaméthylènediamine, la dodécaméthylènediamine, la métaxylylènediamine, le bis-p ami nocyclohexyl méthane et la triméthylhexaméthylène diamine avec des diacides tels que les acides isophtalique, téréphtalique, adipique, azélaïque, subérique, sébacique et dodécanedicarboxylique.By way of example of monomers according to the invention which can be used as compound A, mention may be made of carboxylic monomers, their salts and anhydrides, vinyl esters of saturated or unsaturated carboxylic acids, such as, for example, acetate or propionate of vinyl; amino acids, such as aminocaproic, amino-7-heptanoic, amino-11-undecanoic and amino-12-dodecanoic acids, lactams such as caprolactam, oenantholactam and lauryllactam; salts or mixtures of diamines such as hexamethylenediamine, dodecamethylenediamine, metaxylylenediamine, bis-p amiocyclohexyl methane and trimethylhexamethylenediamine with diacids such as isophthalic, terephthalic, adipic, azelaic, suberic, sebacic and dodecanedicarboxylic acids.
Par monomère utilisable comme composé A selon l'invention, on entend également les monomères de type résine époxy polymérisable par ouverture de cycle, tels que les esters et éthers de glycidyle aliphatiques tels que l'allyle glycidyléther, le vinyle glycidyléther, le maléate et l'itaconate de glycidyle, le (méth)acrylate de glycidyle, les esters et éthers de glycidyle alicycliques tels que le 2-cyclohexène-1 -glycidyléther, le cyclohexène-4,5-diglycidyl dicarboxylate, le cyclohexène-4-glycidyl carboxylate, le 5-norbomène-2-méthyl-2-glycidyl carboxylate et l'endo cis-bicyclo(2,2,1 )-5-heptène-2,3-diglycidyl dicarboxylate.By monomer usable as compound A according to the invention is also meant ring-opening polymerizable epoxy resin monomers, such as aliphatic glycidyl esters and ethers such as allyl glycidyl ether, vinyl glycidyl ether, maleate, and the like. glycidyl itaconate, glycidyl (meth) acrylate, alicyclic glycidyl esters and ethers such as 2-cyclohexene-1-glycidyl ether, cyclohexene-4,5-diglycidyl dicarboxylate, cyclohexene-4-glycidyl carboxylate, 5-norbomene-2-methyl-2-glycidyl carboxylate and endo cis-bicyclo (2,2,1) -5-heptene-2,3-diglycidyl dicarboxylate.
Selon l'invention, le composé A peut aussi être un polymère fondu un mélange de polymère fondu, un ou plusieurs polymères en solution dans un solvant et/ou dans un ou plusieurs monomères.According to the invention, the compound A can also be a polymer melted a mixture of molten polymer, one or more polymers in solution in a solvent and / or in one or more monomers.
Par polymère(s) utilisable(s) comme composé(s) A, on entend dans tout ce qui suit toute composition à base de polymère(s) de toute nature : thermoplastique ou thermodurcissable, rigide ou élastomérique, amorphe, cristallin et/ou semi-cristallin, homopolymère, copolymère, à gradient, à bloc, statistique ou séquence, ces compositions peuvent être des mélanges d'un ou plusieurs polymères avec un ou plusieurs additifs, adjuvants et/ou charges classiquement ajoutés aux polymères, tels que stabilisants, plastifiants, catalyseurs de polymérisation, colorants, pigments, lubrifiants, ignifugeants, renforts et/ou charges, solvants de polymérisation,... Les polymères peuvent être obtenus de manière non limitative à partir d'un ou plusieurs monomères listés ci-dessus et/ou à partir d'un ou plusieurs autres entités monomériques connues de l'homme de l'art.By polymer (s) usable as compound (s) A is meant in all that follows any composition based on polymer (s) of any kind: thermoplastic or thermosetting, rigid or elastomeric, amorphous, crystalline and / or semicrystalline, homopolymer, copolymer, gradient, block, random or block, these compositions may be mixtures of one or more polymers with one or more additives, additives and / or fillers conventionally added to the polymers, such as stabilizers, plasticizers, polymerization catalysts, dyes, pigments, lubricants, flame retardants, reinforcements and / or fillers, polymerization solvents, etc. The polymers may be obtained in a nonlimiting manner from one or more monomers listed above and / or or from one or more other monomeric entities known to those skilled in the art.
Par polymère utilisable comme composé A, on entend aussi tous les copolymères statistiques, gradients ou à blocs réalisés à partir des homopolymères correspondant à la description ci-dessus. Cela couvre notamment les copolymères à blocs réalisés par voie anionique de type SBS, SIS, SEBS, SB et les copolymères de type SBM (polystyrène-co-polybutadiène- co-polyméthylméthacrylate) Cela couvre aussi les copolymères réalisés par polymérisation radicalaire contrôlée tels que par exemple les copolymères de type SABuS (polystyrène-co-polyacrylate de butyle-co-polystyrène), MABuM (polyméthylméthacrylate-co-polyacrylate de butyle-co-polyméthylméthacrylate) et tous leurs dérivés fonctionnalisés.By polymer usable as compound A is also meant any random, gradual or block copolymers made from the homopolymers corresponding to the description above. This covers, in particular, anionic block copolymers of the SBS, SIS, SEBS, SB type and the SBM (polystyrene-co-polybutadiene-co-polymethylmethacrylate) type copolymers. This also covers copolymers produced by controlled radical polymerization, such as by Examples are copolymers of SABuS type (polystyrene-butyl co-polyacrylate-co-polystyrene), MABuM (polymethyl methacrylate-butyl co-polyacrylate co-polymethyl methacrylate) and all of their functionalized derivatives.
Par résine époxy, on entend dans la présente description, tout composé organique, seul ou en mélange, possédant au moins deux fonctions de type oxirane, polymérisable par ouverture de cycle et désignant toutes les résines époxy usuelles liquides à température ambiante (20-25 0C) ou à température plus élevée. Ces résines époxy peuvent être monomériques ou polymériques d'une part, aliphatiques, cycloaliphatiques, hétérocycliques ou aromatiques d'autre part. A titre d'exemples de telles résines époxy, on peut citer le diglycidyl éther de résorcinol, le diglycidyl éther de bisphénol A, le triglycidyl p-amino phénol, le diglycidyléther de bromo-bisphénol F, le triglycidyléther de m-amino phénol, le tétraglycidyl méthylène dianiline, le triglycidyl éther de (trihydroxyphényl) méthane, les polyglycidyl éthers de phénol-formaldéhyde novolac, les polyglycidyls éthers d'orthocrésol novolac et/ou les tétraglycidyl éthers de tétraphényl éthane.By epoxy resin is meant in the present description, any organic compound, alone or in admixture, having at least two functions of oxirane type, polymerizable by ring opening and designating all usual epoxy resins liquid at room temperature (20-25 ° C). C) or at a higher temperature. These epoxy resins can be monomeric or polymeric, on the one hand, aliphatic, cycloaliphatic, heterocyclic or aromatic on the other hand. By way of examples of such epoxy resins, mention may be made of diglycidyl ether of resorcinol, diglycidyl ether of bisphenol A, triglycidyl p-amino phenol, diglycidyl ether of bromo-bisphenol F, triglycidyl ether of m-amino phenol, tetraglycidyl methylene dianiline, (trihydroxyphenyl) methane triglycidyl ether, novolac phenol-formaldehyde polyglycidyl ethers, orthocresol novolac polyglycidyl ethers and / or tetraphenyl ethane tetraglycidyl ethers.
A la résine époxy peut être ajoutée au moins une seconde espèce chimique appelée durcisseur, destinée à assurer la réticulation ultérieure de la résine époxy en réagissant avec elle. S'agissant du durcisseur, on peut citer :To the epoxy resin can be added at least a second chemical species called hardener, intended to ensure the subsequent crosslinking of the epoxy resin by reacting with it. With regard to the hardener, there may be mentioned:
-les anhydrides d'acide, parmi lesquels l'on peut citer l'anhydride succinique ;acid anhydrides, among which mention may be made of succinic anhydride;
-les polyamines aromatiques ou aliphatiques, parmi lesquelles l'on peut citer la diamino diphényl sulphone (DDS), la méthylène dianiline, la 4,4'- méthylènebis-(3-chloro-2,6-diéthylaniline) (MCDEA), la 4,4'-méthylènebis(2,6- diéthylaniline) (MDEA) ;aromatic or aliphatic polyamines, among which mention may be made of diamino diphenyl sulphone (DDS), methylene dianiline, 4,4'-methylenebis (3-chloro-2,6-diethylaniline) (MCDEA), 4,4'-methylenebis (2,6-diethylaniline) (MDEA);
-la dicyandiamide et ses dérivés ;dicyandiamide and its derivatives;
-les imidazoles ;imidazoles;
-les acides polycarboxyliques ; -les polyphénols.polycarboxylic acids; polyphenols.
Dans le cas où la résine et le durcisseur sont simultanément mis en contact avec les NTC, il peut être préférable d'utiliser la composition selon l'invention avant que la résine époxy et le durcisseur n'aient réagi entre eux.In the case where the resin and the hardener are simultaneously brought into contact with the CNTs, it may be preferable to use the composition according to the invention before the epoxy resin and the hardener have reacted with each other.
D'autres monomères de résines thermodurcissables peuvent être également utilisés comme composé A comme les monomères dont sont issues les résines phénoliques, par exemple de type résines méthyl- phénolformaldéhyde et bromo- méthylphénoiformaldéhyde alkylées réactives, les résines poly-ester ou vinyl-ester, les résines polyuréthanes. Des exemples de résines polyester insaturées ou vinyl ester sont décrits dans l'article de M. MaNk et al dans J.M.S. - Rev. Macromol. Chem. Phys., C40 (2&3), p.139-165 (2000), qui décrit une classification de telles résines sur la base de leur structure en cinq groupes : (1 ) ortho résines telles 1 ,2-propylène glycol, éthylène glycol, diéthylène glycol, triéthylène glycol, 1 ,3- propylène glycol, dipropylène glycol, tripropylène glycol, néopentyl glycol ou bisphenol-A hydrogéné, (2) iso-résines, (3) bisphénol- A-fumarates, (4) résines chlorées et (5) résines de vinyl esters telles que les résine vinylesters de type bisphénol A, les résines vinylesters de type novolaque, les résines vinylesters "mixtes" ayant les deux types de motifs et les résines vinylesters halogènes.Other monomers of thermosetting resins may also be used as compound A, such as the monomers from which phenolic resins are derived, for example methylphenolformaldehyde resins and bromomethylphosphoformaldehyde reactive alkyls, polyester or vinyl ester resins, polyurethane resins. Examples of unsaturated polyester or vinyl ester resins are described in the article by M. MaNk et al in JMS - Rev. Macromol. Chem. Phys., C40 (2 & 3), p.139-165 (2000), which describes a classification of such resins on the basis of their structure into five groups: (1) ortho resins such as 1,2-propylene glycol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,3-propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene hydrogen, neopentyl glycol or bisphenol-A hydrogen, (2) iso-resins, (3) bisphenol-A-fumarates, (4) chlorinated resins and (5) vinyl ester resins such as bisphenol A vinyl ester resins, novolak type vinylester resins, "mixed" vinylester resins having both types of motifs and halogenated vinylester resins.
Parmi les polymères utilisables comme composé A selon l'invention, on citera tout particulièrement le polystyrène (PS) ; les polyoléfines et plus particulièrement le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP) ; les polyamides (par exemple PA-6, PA-6,6, PA-11 , PA-12) ; le polyméthylméthacrylate (PMMA) ; le polyéthertéréphtalate (PET) ; les polyéthersulfones (PES) ; le polyphénilène éther (PPE) ; le polyfluorure de vinylidène (PVDF) ; le polystyrène acrylonitrile (SAN) ; les polyéthyléther cétones (PEEK) ; le polychlorure de vinyle (PVC) ; les polyuréthanes, constitués de blocs polyéthers souples qui sont des restes de polyétherdiols et de blocs rigides (polyuréthanes) qui résultent de la réaction d'au moins un diisocyanate avec au moins un diol court ; le diol court allongeur de chaîne pouvant être choisi parmi les glycols cités plus haut dans la description ; les blocs polyuréthanes et les blocs polyéthers étant reliés par des liaisons résultant de la réaction des fonctions isocyanates avec les fonctions OH du polyétherdiol ; les polyesteruréthannes par exemple ceux comprenant des motifs diisocyanates, des motifs dérivés de polyesters diols amorphes et des motifs dérivés d'un diol court allongeur de chaîne, choisi par exemple parmi les glycols listés ci-dessus ; les copolymères à blocs polyamides et blocs polyéthers (PEBA) résultant de la copolycondensation de séquences polyamides à extrémités réactives avec des séquences polyéthers à extrémités réactives, telles que, entre autres 1 ) séquences polyamides à bouts de chaîne diamines avec des séquences polyoxyalkylènes à bouts de chaînes dicarboxyliques, 2) séquences polyamides à bouts de chaînes dicarboxyliques avec des séquences polyoxyalkylènes à bouts de chaînes diamines obtenues par cyanoéthylation et hydrogénation de séquences polyoxyalkylène alpha-oméga dihydroxylées aliphatiques appelées polyétherdiols, 3) séquences polyamides à bouts de chaînes dicarboxyliques avec des polyétherdiols, les produits obtenus étant, dans ce cas particulier, des polyétheresteramides ; les polyétheresters. Les polymères utilisables comme composé A peuvent être des polymères contenant des fonctions de type époxyde et/ou glycidyle éther, de type acide mono-, di- ou polycarboxylique, insaturé ou non, aromatique ou non, ou dérivé fonctionnel d'acide tel qu'anhydride, ester, amide et/ou imide, de type vinyle, vinyle aromatique, etc., étant entendu que les définitions des polymères données ci-dessous peuvent être redondantes dans la mesure où certains polymères contiennent plusieurs des fonctions énumérées précédemment.Among the polymers that can be used as compound A according to the invention, polystyrene (PS) is particularly suitable; polyolefins and more particularly polyethylene (PE), polypropylene (PP); polyamides (for example PA-6, PA-6,6, PA-11, PA-12); polymethyl methacrylate (PMMA); polyether terephthalate (PET); polyethersulfones (PES); polyphenylene ether (PPE); polyvinylidene fluoride (PVDF); acrylonitrile polystyrene (SAN); polyethylether ketones (PEEK); polyvinyl chloride (PVC); polyurethanes, consisting of flexible polyether blocks which are residues of polyetherdiols and rigid blocks (polyurethanes) which result from the reaction of at least one diisocyanate with at least one short diol; the short chain extending diol which may be chosen from the glycols mentioned above in the description; the polyurethane blocks and the polyether blocks being connected by bonds resulting from the reaction of the isocyanate functional groups with the OH functions of the polyetherdiol; polyesterurethanes, for example those comprising diisocyanate units, units derived from amorphous polyester diols and units derived from a chain-extending short diol chosen for example from the glycols listed above; polyamide block and polyether block copolymers (PEBA) resulting from the copolycondensation of polyamide sequences with reactive ends with polyether sequences with reactive ends, such as, inter alia, 1) polyamide sequences with diamine chain ends with polyoxyalkylene blocks with dicarboxylic chains, 2) polyamide sequences with dicarboxylic chain ends with polyoxyalkylene sequences with diamine chain ends obtained by cyanoethylation and hydrogenation of aliphatic alpha-omega dihydroxylated polyoxyalkylene sequences known as polyetherdiols, 3) polyamide sequences with dicarboxylic chain ends with polyetherdiols, the products obtained being, in this particular case, polyetheresteramides; polyetheresters. The polymers that can be used as compound A can be polymers containing epoxide and / or glycidyl ether functions, of mono-, di- or polycarboxylic acid type, unsaturated or unsaturated, aromatic or non-aromatic, or functional derivative of acid such as anhydride, ester, amide and / or imide, of the vinyl, aromatic vinyl type, etc., it being understood that the definitions of the polymers given below may be redundant insofar as certain polymers contain several of the functions listed above.
Selon l'invention, le composé A est notamment un polymère en solution dans un solvant résultant de la polymérisation ou copolymérisation d'un monomère d'acide (méth)acrylique, plus particulièrement résultant de la copolymérisation d'acide (méth)acrylique et d'un monomère oxyalkyléné, en particulier oxyéthylène.According to the invention, the compound A is in particular a polymer in solution in a solvent resulting from the polymerization or copolymerization of a (meth) acrylic acid monomer, more particularly resulting from the copolymerization of (meth) acrylic acid and an oxyalkylenated monomer, in particular oxyethylene.
Selon un autre mode de mise en œuvre de l'invention, le composé A est un polymère en solution dans un solvant résultent de la polymérisation de (méth)acrylate d'alkyle (méthyle, éthyle, propyle, butyle notamment avec du styrène et/ou du butadiène.According to another embodiment of the invention, compound A is a polymer in solution in a solvent resulting from the polymerization of alkyl (meth) acrylate (methyl, ethyl, propyl, butyl especially with styrene and / or or butadiene.
Par espèce non réactive utilisable comme composé A selon l'invention, on entend tout type d'huile ou de plastifiant liquide utilisé dans l'industrie des polymères. On peut citer par exemple : - les huiles hydrocarbonées d'origine animale, telles que le perhydrosqualène (ou squalane) ;By non-reactive species usable as compound A according to the invention is any type of oil or liquid plasticizer used in the polymer industry. For example: hydrocarbon oils of animal origin, such as perhydrosqualene (or squalane);
- les huiles hydrocarbonées d'origine végétale, telles que les triglycérides liquides d'acides gras dont les acides gras comportent de 4 à 22 atomes de carbone et notamment de 4 à 10 atomes de carbone comme les triglycérides des acides heptanoïque ou octanoïque ou encore les huiles d'origine végétale, par exemple les huiles de tournesol, de maïs, de soja, de courge, de pépins de raisin, de sésame, de noisette, d'abricot, de macadamia, d'arara, de coriandre, de ricin, d'avocat, l'huile de jojoba, l'huile de beurre de karité ou encore les triglycérides des acides caprylique/caprique comme ceux vendus par la société Stearineries Dubois ou ceux vendus sous les dénominations commerciales Miglyol 810, 812 et 818 par la société Dynamit Nobel ;hydrocarbon-based oils of plant origin, such as liquid triglycerides of fatty acids whose fatty acids contain from 4 to 22 carbon atoms and in particular from 4 to 10 carbon atoms, such as the triglycerides of heptanoic or octanoic acids, or the oils of vegetable origin, for example sunflower, corn, soya, squash, grape seed, sesame, hazelnut, apricot, macadamia, arara, coriander, castor oil, avocado, jojoba oil, shea butter oil or triglycerides of caprylic / capric acids such as those sold by the company Stearineries Dubois or those sold under the trade names Miglyol 810, 812 and 818 by the company Dynamit Nobel;
- les esters et les éthers de synthèse, notamment d'acides gras, comme les huiles de formules R1COOR2 et R1OR2 dans laquelle R1 représente le reste d'un acide gras comportant de 8 à 29 atomes de carbone, et R2 représente une chaîne hydrocarbonée, ramifiée ou non, contenant de 3 à 30 atomes de carbone, comme par exemple l'huile de Purcellin, l'isononanoate d'isononyle, le myristate d'isopropyle, le palmitate d'éthyl-2-hexyle, le stéarate d'octyl-2- dodécyle, l'érucate d'octyl-2-dodécyle, l'isostéarate d'isostéaryle ;esters and synthetic ethers, in particular of fatty acids, such as the oils of formulas R1COOR2 and R1OR2 in which R1 represents the remainder a fatty acid having from 8 to 29 carbon atoms, and R2 represents a hydrocarbon chain, branched or unbranched, containing from 3 to 30 carbon atoms, for example Purcellin oil, isononyl isononanoate, isopropyl myristate, 2-ethylhexyl palmitate, octyl-2-dodecyl stearate, octyl-2-dodecyl erucate, isostearyl isostearate;
- les esters hydroxylés comme l'isostéaryl lactate, l'octylhydroxystéarate, l'hydroxystéarate d'octyldodécyle, le diisostéaryl-malate, le citrate de triisocétyle, les heptanoates, octanoates, décanoates d'alcools gras; les esters de polyol, comme le dioctanoate de propylène glycol, le diheptanoate de néopentylglycol et le diisononanoate de diéthylèneglycol ;hydroxylated esters such as isostearyl lactate, octylhydroxystearate, octyldodecyl hydroxystearate, diisostearyl malate, triisocetyl citrate, heptanoates, octanoates and decanoates of fatty alcohols; polyol esters, such as propylene glycol dioctanoate, neopentyl glycol diheptanoate and diethylene glycol diisononanoate;
- les esters du pentaérythritol comme le tétraisostéarate de pentaérythrytyle ; les dérivés lipophiles d'acides aminés, tels que le lauroyl sarcosinate d'isopropyle (nom INCI : Isopropyl Lauroyl sarcosinate) commercialisé sous la dénomination Eldew SL 205 par la société Ajinomoto ; - les hydrocarbures linéaires ou ramifiés, d'origines minérale ou synthétique, tels que les huiles minérales (mélange d'huiles hydrocarbonées dérivées du pétrole ; nom INCI : Minerai oil), les huiles de paraffine, volatiles ou non, et leurs dérivés, la vaseline, les polydécènes, l'isohexadécane, l'isododécane, l'isoparaffine hydrogéné tel que l'huile de Parléam® commercialisée par la société NOF Corporation (nom INCI : Hydrogenated Polyisobutene) ;pentaerythritol esters such as pentaerythritol tetraisostearate; lipophilic derivatives of amino acids, such as isopropyl lauroyl sarcosinate (INCI name: Isopropyl Lauroyl sarcosinate) sold under the name Eldew SL 205 by the company Ajinomoto; linear or branched hydrocarbons of mineral or synthetic origin, such as mineral oils (mixture of hydrocarbon oils derived from petroleum, INCI name: Ore), paraffin oils, volatile or not, and derivatives thereof, petroleum jelly, polydecenes, isohexadecane, isododecane, hydrogenated isoparaffin such as Parléam® oil marketed by NOF Corporation (INCI name: Hydrogenated Polyisobutene);
- les huiles de silicone comme les polyméthylsiloxanes (PDMS) volatiles ou non à chaîne siliconée linéaire ou cyclique, liquides ou pâteux à température ambiante, notamment les cyclopolydiméthylsiloxanes (cyclométhicones) telles que la cyclopentasiloxane et la cyclohexadiméthylsiloxane;silicone oils such as volatile or non-volatile polymethylsiloxanes (PDMSs) with a linear or cyclic silicone chain, which are liquid or pasty at room temperature, in particular cyclopolydimethylsiloxanes (cyclomethicones) such as cyclopentasiloxane and cyclohexadimethylsiloxane;
- les polydiméthylsiloxanes comportant des groupements alkyle, alcoxy ou phényle, pendant ou en bout de chaîne siliconée, groupements ayant de 2 à 24 atomes de carbone ; les silicones phénylées comme les phényltriméthicones, les phényldiméthicones, les phényltriméthylsiloxydiphényl-siloxanes, les diphényl- diméthicones, les diphénylméthyldiphényl trisiloxanes, les 2-phényléthyltriméthyl- siloxysilicates, et les polyméthylphénylsiloxanes ;polydimethylsiloxanes comprising alkyl, alkoxy or phenyl groups, during or at the end of the silicone chain, groups having from 2 to 24 carbon atoms; phenyl silicones such as phenyltrimethicones, phenyldimethicones, phenyltrimethylsiloxydiphenylsiloxanes, diphenyl-dimethicones, diphenylmethyldiphenyltrisiloxanes, 2-phenylethyltrimethylsiloxysilicates, and polymethylphenylsiloxanes;
- - les huiles fluorées telles que celles partiellement hydrocarbonées et/ou siliconées comme celles décrites dans le document JP-A-2-295912 ; - les éthers tels que l'éther dicaprylique (nom CTFA : Dicaprylyl ether) ; et les 35 benzoates d'alcools gras en C12-C15 (Finsolv® TN de FINETEX) ;fluorinated oils such as those partially hydrocarbon-based and / or silicone-type, such as those described in document JP-A-2-295912; ethers such as dicaprylic ether (CTFA name: Dicaprylyl ether); and 35 fatty alcohol benzoates C12-C1 5 (Finsolv® TN from Finetex);
- leurs mélanges.- their mixtures.
On peut citer également les huiles de type trimellitate, comme la tri-octyl trimellitate ou encore des huiles majoritairement naphténiques telle que l'huile Catenex N956 de Shell, les huiles de type paraffinique (typiquement Primol 352, d'Exoon-Mobil), de type polybutène liquide (typiquement Napvis 10) et les produits de type résorcinol bis(diphényl phosphate) (RDP) qui agissent comme agent plastifiant tout en apportant des propriétés additionnelles, comme une résistance au feu améliorée.Mention may also be made of trimellitate-type oils, such as tri-octyl trimellitate, or else predominantly naphthenic oils such as Shell's Catenex N956 oil, paraffinic type oils (typically Primol 352, from Exoon-Mobil), liquid polybutene type (typically Napvis 10) and resorcinol bis (diphenyl phosphate) (RDP) products which act as a plasticizer while providing additional properties, such as improved fire resistance.
Des plastifiants externes utilisés de façon commune dans la transformation des matières plastiques peuvent également être utilisés comme composé A selon l'invention. A titre d'exemple, on peut citer de façon non restrictive : l'octadécanol, les acides gras tel que l'acide stéarique, l'acide palmitique. Par agent émulsifiant utilisable comme composé selon l'invention, on entend tout tensioactif anionique, cationique ou non ionique. L'agent émulsifiant peut aussi être un tensioactif amphotère ou quaternaire ou fluoré. Il peut par exemple être choisi parmi les sulfates d'alkyle ou d'aryle, les sulfonates d'alkyle ou d'aryle, les sels d'acide gras, les alcools polyvinyliques, les alcools gras polyéthoxylés.External plasticizers commonly used in the processing of plastics can also be used as compound A according to the invention. By way of example, non-limiting mention may be made of: octadecanol, fatty acids such as stearic acid and palmitic acid. By emulsifier used as compound according to the invention is meant any anionic, cationic or nonionic surfactant. The emulsifying agent may also be an amphoteric or quaternary or fluorinated surfactant. It may for example be chosen from alkyl or aryl sulphates, alkyl or aryl sulphonates, fatty acid salts, polyvinyl alcohols and polyethoxylated fatty alcohols.
A titre d'exemple, l'agent émulsifiant peut être choisi dans la liste suivante :By way of example, the emulsifying agent can be chosen from the following list:
- laurylsulfate de sodium,sodium lauryl sulphate,
- dodécylbenzenesulfonate de sodium,sodium dodecylbenzenesulphonate,
- stéarate de sodium, - nonylphénolpolyéthoxylé,- sodium stearate, - nonylphenolpolyethoxylated,
- dihexylsulfosuccinate de sodium,sodium dihexylsulfosuccinate,
- dioctylsulfosuccinate de sodium,sodium dioctylsulfosuccinate,
- bromure de lauryl diméthyl ammonium,- lauryl dimethyl ammonium bromide,
- lauryl amido bétaine, - perfluoro octyl acétate de potassium.lauryl amido betaine, perfluoro octyl potassium acetate.
L'agent émulsifiant peut également être un copolymère amphiphile à blocs ou statistique ou greffé, comme les copolymères du styrène sulfonate de sodium et en particulier le polystyrène-b-poly(styrène sulfonate de sodium) ou tout copolymère amphiphile préparé par toute autre technique de polymérisation.The emulsifying agent may also be an amphiphilic block or random or graft copolymer, such as copolymers of sodium styrene sulphonate and in particular sodium polystyrene-b-poly (sodium styrene sulfonate) or any amphiphilic copolymer prepared by any other polymerization technique.
Le composé A selon l'invention peut également être choisi parmi les agents de couplage destinés à favoriser la dispersion de charge dans une composition élastomérique et notamment les polysulfures de poly(alkyl phénol) décrits dans WO 05/007738 dont le contenu est incorporé par référence ; à titre d'agents de couplage, on peut également citer les organosilanes polysulfures décrits dans EP 501.227, dans WO 97/42256 et dans WO 02/083719.The compound A according to the invention may also be chosen from coupling agents intended to promote the dispersion of filler in an elastomeric composition and in particular the poly (alkyl phenol) polysulfides described in WO 05/007738, the content of which is incorporated by reference. ; as coupling agents, mention may also be made of the polysulfide organosilanes described in EP 501.227, in WO 97/42256 and in WO 02/083719.
Le composé A selon l'invention peut également être un acide carboxylique. On entend par acide carboxylique, un composé contenant au moins une fonction acide carboxylique. A titre d'exemple, on peut citer l'acide acétique, l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, seuls ou en mélange.Compound A according to the invention may also be a carboxylic acid. By carboxylic acid is meant a compound containing at least one carboxylic acid function. By way of example, mention may be made of acetic acid, acrylic acid or methacrylic acid, alone or as a mixture.
Selon l'invention, le composé A peut être un ou plusieurs monomères et/ou un ou plusieurs polymères en solution dans un solvant. Ce solvant peut être choisi parmi l'eau, les éthers cycliques ou linéaires, les alcools, les cétones telle que la méthyléthyle cétone, les esters aliphatiques, les acides tels que par exemple l'acide acétique, l'acide propionique, l'acide butyrique, les solvants aromatiques tels que le benzène, le toluène, les xylènes, l'éthyl benzène, les solvants halogènes tel que le dichlorométhane, le chloroforme, le dichloro éthane, les alcanes tel que le pentane, le n-hexane, le cyclohexane, l'heptane, l'octane, le nonane, le dodécane ou isododécane, les amides tel que le diméthyl formamide (DMF), le diméthyl sulfoxyde (DMSO), seuls ou en mélange.According to the invention, the compound A can be one or more monomers and / or one or more polymers in solution in a solvent. This solvent may be chosen from water, cyclic or linear ethers, alcohols, ketones such as methyl ethyl ketone, aliphatic esters, acids such as, for example, acetic acid, propionic acid, and the like. butyric acid, aromatic solvents such as benzene, toluene, xylenes, ethylbenzene, halogenated solvents such as dichloromethane, chloroform, dichloroethane, alkanes such as pentane, n-hexane, cyclohexane , heptane, octane, nonane, dodecane or isododecane, amides such as dimethyl formamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), alone or in admixture.
Selon l'invention les composés A peuvent sous forme gazeuse, liquide et/ou solide. La mise en contact des NTC (étape a) avec le composé A peut s'effectuer de différentes manières et en particulier par dispersion, adsorption ou mélange:According to the invention the compounds A can be in gaseous, liquid and / or solid form. The contacting of the CNTs (step a) with the compound A can be carried out in different ways and in particular by dispersion, adsorption or mixing:
• Dans le cas où le composé A est sous forme liquide, la mise en contact de la poudre de NTC avec A correspond par exemple à une dispersion soit par introduction directe par déversement du composé A dans la poudre (ou le contraire), soit par introduction goutte à goutte de composé A dans la poudre de NTC, soit par nébulisation de composé A à l'aide d'un pulvérisateur sur la poudre de NTC. La méthode de dispersion peut également se faire par déversement de la poudre de NTC dans la solution de composé A qui peut être ou non mise sous forme de film fluide ou de fines gouttelettes (rosée) déposé sur une surface solide. • Dans le cas où le composé A est sous forme gazeuse, la mise en contact de la poudre de NTC avec A correspond à une adsorption de vapeurs de A transportées ou non par un gaz, inerte de préférence.In the case where the compound A is in liquid form, the contacting of the CNT powder with A corresponds for example to a dispersion either by direct introduction by pouring the compound A into the powder (or the opposite), or by dropwise introduction of compound A into the CNT powder, or by nebulization of compound A with a sprayer on the CNT powder. The dispersion method can also be done by pouring the CNT powder into the solution of compound A which may or may not be in the form of a fluid film or fine droplets (dew) deposited on a solid surface. In the case where the compound A is in gaseous form, bringing the CNT powder into contact with A corresponds to adsorption of vapors of A transported or not by a gas, preferably inert.
• Dans le cas où le composé A est sous forme solide, la mise en contact de la poudre de NTC avec A correspond à un mélange à sec de poudres ou dry-blend et doit être suivie de l'étape b) (traitement thermique) où a lieu le passage de A sous forme liquide ou gazeuse afin d'assurer le mélange intime et homogène du composé A avec les NTC.In the case where the compound A is in solid form, bringing the CNT powder into contact with A corresponds to a dry mixture of powders or dry-blend and must be followed by step b) (heat treatment) where the passage of A in liquid or gaseous form takes place in order to ensure the intimate and homogeneous mixture of the compound A with the CNTs.
La dispersion entre les NTC et le composé A peut également être effectuée en utilisant une étape préliminaire de mise en solution du composé A en présence des NTC dans un solvant.The dispersion between the CNTs and the compound A can also be carried out using a preliminary stage of dissolving the compound A in the presence of the CNTs in a solvent.
Dans ce cas, cette étape préliminaire sera suivie d'une phase d'évaporation du solvant réalisée de préférence sous agitation de manière à récupérer la composition sous forme de poudre. On peut avantageusement utiliser un procédé de filtration de manière à accélérer le temps de cycle visant à obtenir la composition en poudre de NTC et de composé A sous forme sèche.In this case, this preliminary step will be followed by a solvent evaporation phase carried out preferably with stirring so as to recover the composition in powder form. It is advantageous to use a filtration process so as to accelerate the cycle time to obtain the powder composition of CNT and of compound A in dry form.
Dans le cas où on introduit des composés A de forme physique différente, la mise en contact des composés de forme physique différente avec les NTC sera faite de préférence successivement ; par exemple, adsorption de composé(s) A sous forme gazeuse sur les NTC puis mélange en sec avec un second composé A sous forme solide ou sous forme liquide.In the case where compounds A of different physical form are introduced, the bringing into contact of the compounds of different physical form with the CNTs will preferably be made successively; for example, adsorption of compound (s) A in gaseous form on the CNTs and then dry mixing with a second compound A in solid form or in liquid form.
Cette étape a) peut être réalisée dans des réacteurs de synthèse traditionnels, des réacteurs à lit fluidisé ou dans des appareils de mélange type mélangeur bras en Z, Brabender, extrudeuse, ou tout autre appareil de mélange du même type connu de l'homme de l'art. Au terme de cette première étape a), le mélange entre les NTC et le composé A reste sous forme de poudre solide et conserve de bonnes propriétés de coulabilité (il ne prend pas en masse). Si nécessaire, il peut être agité mécaniquement ou non.This step a) can be carried out in conventional synthesis reactors, fluidized bed reactors or in mixers mixing type Z arm, Brabender, extruder, or any other mixing device of the same type known to man of art. At the end of this first step a), the mixture between the CNTs and the compound A remains in solid powder form and retains good properties. of flowability (it does not take in mass). If necessary, it can be stirred mechanically or not.
La quantité de composé A introduite est telle, qu'au terme de cette étape a), elle est en deçà du seuil pour lequel on obtient soit une suspension liquide de NTC, soit une pâte dans laquelle les grains de NTC sont totalement ou partiellement empâtés. Ce seuil dépend notamment de la capacité du composé A à imprégner la poudre de NTC, et dans le cas où A est un liquide ou une solution, de sa viscosité du liquide introduit.The amount of compound A introduced is such that, at the end of this step a), it is below the threshold for which one obtains either a liquid suspension of CNT or a paste in which the CNT grains are totally or partially pasted. . This threshold depends in particular on the ability of the compound A to impregnate the CNT powder, and in the case where A is a liquid or a solution, on its viscosity of the introduced liquid.
Dans le cas où le composé A est l'acide acrylique, la teneur de composé A est en général comprise entre 30 et 90 %.In the case where compound A is acrylic acid, the content of compound A is in general between 30 and 90%.
Le procédé d'obtention des compositions selon l'invention comprend une éventuelle étape b) qui consiste en un traitement thermique de la poudre issue de l'étape a).The process for obtaining the compositions according to the invention comprises a possible step b) which consists of a heat treatment of the powder resulting from step a).
Ce traitement thermique consiste en une mise (montée) en température de la poudre obtenue après l'étape a) de telle sorte que les propriétés physicochimiques de la poudre sont modifiées par ce traitement thermique.This heat treatment consists of putting (raising) the temperature of the powder obtained after step a) so that the physicochemical properties of the powder are modified by this heat treatment.
Dans le cas où un liquide contenant des monomères a été introduite dans l'étape a) (monomère(s) à l'état liquide, solution de monomère(s),...), cette étape de traitement thermique peut consister par exemple en un chauffage qui permet la polymérisation des monomères et/ou une adsorption physique forte et/ou une adsorption chimique avec création de liaisons entre les NTC et une fraction des monomères ou du ou des polymères formés.In the case where a liquid containing monomers has been introduced in step a) (monomer (s) in the liquid state, monomer solution (s), etc.), this heat treatment step may for example consist of in a heating which allows the polymerization of the monomers and / or a strong physical adsorption and / or a chemical adsorption with creation of bonds between the CNTs and a fraction of the monomers or polymer (s) formed.
La liaison entre le NTC et le polymère synthétisé in-situ via les monomères introduits dans la première étape ou avec le polymère additionné durant la première étape est caractérisée en ce qu'une partie de ce polymère créée in situ ou additionnée aux NTC avant le traitement thermique de l'étape b) n'est plus extractible du NTC par différents lavages par des solvants sélectifs du polymère, alors que les mêmes lavages sur le mélange (NTC / composé A) issu de l'étape a) permettent d'extraire tout le composé A des NTC. Dans le cas où une solution de (co)polymère(s) a été utilisée dans l'étape a), l'étape b) de traitement thermique permet d'obtenir une adsorption physique forte et/ou une adsorption chimique avec création de liaisons covalentes entre les NTC et le polymère et/ou la poursuite de la polymérisation, avec par exemple augmentation de la masse molaire du polymère.The bond between the NTC and the polymer synthesized in-situ via the monomers introduced in the first step or with the polymer added during the first step is characterized in that part of this polymer created in situ or added to the CNTs before the treatment the heat of step b) is no longer extractable from the CNT by different washings with selective solvents of the polymer, whereas the same washes on the mixture (CNT / compound A) resulting from step a) make it possible to extract all the compound A of CNTs. In the case where a solution of (co) polymer (s) was used in step a), the heat treatment step b) makes it possible to obtain a strong physical adsorption and / or a chemical adsorption with creation of bonds. covalent between the CNTs and the polymer and / or the continuation of the polymerization, with, for example, increasing the molar mass of the polymer.
Dans le cas où le composé A est sous forme liquide ou en solution dans un solvant, l'étape b) peut également permettre d'améliorer la répartition entre le liquide et les NTC.In the case where compound A is in liquid form or in solution in a solvent, step b) may also make it possible to improve the distribution between the liquid and the CNTs.
Lorsqu'on souhaite qu'ait lieu une polymérisation pendant l'étape b), les conditions de pression et de température de cette étape de traitement thermique seront en accord avec les conditions usuelles de polymérisation connues de l'homme de l'art. L'atmosphère au cours de la polymérisation peut être inerte ou non selon la nature des monomères et des polymères concernés.When it is desired that a polymerization takes place during step b), the pressure and temperature conditions of this heat treatment step will be in accordance with the usual polymerization conditions known to those skilled in the art. The atmosphere during the polymerization may or may not be inert depending on the nature of the monomers and polymers concerned.
Lorsque le composé A est de l'acide (méth)acrylique, sa au cours de l'étape b) s'effectue à une pression en général comprise entre 0 et 3 bars et à une température entre 40 et 150 0C. Le temps de chauffage est alors compris entre 5 et 1.000 min et plus précisément entre 300 et 600 min. De manière avantageuse, le traitement thermique (étape b) se déroule selon le cycle thermique suivant : d'abord un palier à 64 0C pendant 150 à 500 min suivi d'une deuxième palier à 120 0C pendant 100 à 200 min avant refroidissement à température ambiante, la pression reste sensiblement égale à la pression atmosphérique. Au terme de l'étape b), le produit (mélange) obtenu reste sous forme de poudre solide et conserve de bonnes propriétés de coulabilité (il ne prend pas en masse). Au terme de cette étape, le produit obtenu, comme celui issu de l'étape a) est en deçà du seuil pour lequel on obtient soit une suspension liquide de NTC, soit une pâte dans laquelle les grains de NTC sont totalement ou partiellement empâtés.When the compound A is (meth) acrylic acid, its during step b) is carried out at a pressure generally between 0 and 3 bars and at a temperature between 40 and 150 ° C. The time heating is then between 5 and 1000 min and more precisely between 300 and 600 min. Advantageously, the heat treatment (step b) is carried out according to the following thermal cycle: first a plateau at 64 ° C. for 150 to 500 min followed by a second plateau at 120 ° C. for 100 to 200 min before cooling at ambient temperature, the pressure remains substantially equal to the atmospheric pressure. At the end of step b), the product (mixture) obtained remains in the form of solid powder and retains good flowability properties (it does not take in bulk). At the end of this step, the product obtained, like that resulting from step a) is below the threshold for which one obtains either a liquid suspension of CNT, or a paste in which the CNT grains are totally or partially pasted.
Le procédé d'obtention des compositions selon l'invention comprend une éventuelle étape c) qui consiste en la séparation éventuelle des composés présents dans la composition en poudre à base de NTC et non liés à la composition issue de l'étape a) ou b) par adsorption physique et/ou chimique. Cette étape peut par exemple consister en un lavage à l'aide d'une solution comportant un solvant des composés à éliminer et/ou en un séchage pour dévolatiliser les produits volatils. Pour mener à bien le lavage, on peut par exemple utiliser un mélange de solvants. Le lavage peut se faire en plusieurs étapes, de préférence entre 1 et 5 étapes, pour améliorer la séparation des composés non liés. Il est également possible de combiner plusieurs techniques de séparation, telles que lavage et séchage.The process for obtaining the compositions according to the invention comprises a possible step c) which consists in the possible separation of the compounds present in the powder composition based on CNT and not bound to the composition resulting from step a) or b ) by physical and / or chemical adsorption. This step may for example consist of washing with a solution comprising a solvent of the compounds to be removed and / or drying in order to devolatilize the volatile products. To carry out the washing, it is possible for example to use a mixture of solvents. Washing can be done in several steps, preferably between 1 and 5 steps, to improve the separation of unbound compounds. It is also possible to combine several separation techniques, such as washing and drying.
Le séchage consiste à mettre les composés volatils dans des conditions de température et de pression telles que leur désorption soit facilitée. Ainsi on pourra de préférence utiliser une mise sous vide partiel à une température plus basse que la température de décomposition chimique des composés, plus particulièrement inférieure à 200 0C et une pression comprise entre 100 Pa et 200 kPa. Pour accélérer cette extraction des composés volatils, il est également possible de commencer par une première phase de filtration. Dans cette étape c), il est possible de réaliser la phase finale de séchage par exemple, sous agitation afin de récupérer une poudre de NTC non agglomérée qui sortirait du cadre de l'invention. Dans le cas d'un procédé sans étape b) où le composé A est l'acideThe drying consists in putting the volatile compounds under conditions of temperature and pressure such that their desorption is facilitated. Thus it will be preferable to use partial evacuation at a temperature lower than the chemical decomposition temperature of the compounds, more particularly less than 200 ° C. and a pressure of between 100 Pa and 200 kPa. To accelerate this extraction of volatile compounds, it is also possible to start with a first phase of filtration. In this step c), it is possible to carry out the final drying phase, for example, with stirring in order to recover a non-agglomerated CNT powder that would fall outside the scope of the invention. In the case of a process without step b) where the compound A is the acid
(méth)acrylique, l'étape c) peut consister en un lavage avec une solution aqueuse d'alcool et plus particulièrement une solution aqueuse à 50 % d'éthanol.(Meth) acrylic, step c) may consist of a washing with an aqueous solution of alcohol and more particularly a 50% aqueous solution of ethanol.
Les compositions selon l'invention peuvent être utilisées dans de nombreux domaines, notamment en électronique (selon la température et leur structure, elles peuvent être conductrices, semi-conductrices ou isolantes), en mécanique, par exemple pour le renfort des matériaux composites (les NTC sont cent fois plus résistants et six fois plus légers que l'acier), et en électromécanique (les NTC peuvent s'allonger ou se contracter par injection de charge).The compositions according to the invention can be used in many fields, in particular in electronics (depending on the temperature and their structure, they can be conductive, semiconducting or insulating), in mechanics, for example for the reinforcement of composite materials (the NTC are one hundred times stronger and six times lighter than steel), and electromechanical (CNTs can expand or contract by charge injection).
On peut par exemple citer les matériaux destinés par exemple à l'emballage de composants électroniques, par exemple au blindage électromagnétique et/ou à la dissipation antistatique, tels que les boîtiers de téléphone portable, les ordinateurs, les appareils électroniques embarqués sur les véhicules automobiles, ferroviaires et aériens, aux pièces de structures pour les véhicules automobiles, ferroviaires et aériens, aux instruments médicaux, aux conduites de carburant (essence ou diesel) (ou fuel line), aux matériaux adhésifs, aux revêtements (ou coating) antistatiques, aux thermistors, aux électrodes, notamment pour supercapacités, etc.For example, materials intended for example for the packaging of electronic components, for example electromagnetic shielding and / or antistatic dissipation, such as mobile phone housings, computers, on-board electronic devices on motor vehicles may be mentioned. , rail and air, to parts of structures for motor vehicles, rail and air, medical instruments, fuel lines (petrol or diesel) (or fuel line), materials adhesives, antistatic coatings (or coatings), thermistors, electrodes, especially for supercapacitors, etc.
Etant donné leur excellente aptitude à se disperser dans les polymères, les compositions selon l'invention peuvent avantageusement être utilisées comme mélange-maître que l'on dilue dans le matériau final, par exemple à base de polymère(s).Given their excellent ability to disperse in the polymers, the compositions according to the invention can advantageously be used as a masterbatch which is diluted in the final material, for example based on polymer (s).
La dilution de la composition selon l'invention peut être réalisée dans des réacteurs de synthèse traditionnels, des réacteurs à lit fluidisé ou dans des appareils de mélange type mélangeur bras en Z, Brabender, extrudeuse, dans des fondoirs lorsque le matériau polymère est thermodurcissable ou tout autre appareil de mélange du même type connu de l'homme de l'art.The dilution of the composition according to the invention can be carried out in conventional synthesis reactors, fluidized bed reactors or in Z-arm mixer mixing apparatus, Brabender, extruder, in melters when the polymer material is thermosetting or any other mixing apparatus of the same type known to those skilled in the art.
EXEMPLESEXAMPLES
Dans tous les exemples, on a utilisé des nanotubes multi-parois (notés NTC dans la suite obtenus par méthode CVD (déposition chimique en phase vapeur) sur support catalytique. Une étude statistique par microscopie électronique en transmission a montré que près de 100 % des tubes sont multi- parois avec un diamètre variant entre 10 et 50 nm. Leur conductivité électrique lorsqu'ils sont pressés sous forme de pastille est supérieure à 20 S/cm. Le taux de cendre évalué par calcination à 65O0C sous air est d'environ 7%.In all the examples, multi-walled nanotubes (hereinafter referred to as "CNTs" obtained by CVD method) were used on a catalytic support and a statistical study by transmission electron microscopy showed that almost 100% of The tubes are multi-walled with a diameter varying between 10 and 50 nm and their electrical conductivity when pressed in the form of a pellet is greater than 20 S / cm The ash content evaluated by calcination at 65 ° C. under air is about 7%.
Exemple 1 composition selon l'invention à base de NTC et d'acide acrylique (imprégnation par vaporisation d'acide acrylique)EXAMPLE 1 Composition According to the Invention Based on NTC and Acrylic Acid (Spray Impregnation with Acrylic Acid)
10 g d'acide acrylique sont incorporés à 10 g de poudre de NTC en vaporisant la solution d'acide acrylique à l'aide d'un pulvérisateur de type vaporisateur de parfum cosmétique. La poudre est agitée au cours de la pulvérisation à l'aide d'un agitateur mécanique de type barreau aimanté pour faciliter la bonne répartition de l'acide acrylique (étape a).10 g of acrylic acid are incorporated in 10 g of CNT powder by spraying the acrylic acid solution with a cosmetic perfume spray type spray. The powder is agitated during spraying using a mechanical stir bar type stirrer to facilitate the proper distribution of the acrylic acid (step a).
La poudre obtenue est ensuite mise à chauffer dans un récipient hermétique. La température suit le cycle de température qui consiste en un premier palier de température à 64 0C pendant environ 250 min suivi d'un second palier de température à 120 0C pendant environ 100 min avant refroidissement à température ambiante (étape b). Les propriétés de la poudre ainsi obtenue (notée NTCIa) sont réunies dans le tableau 1.The resulting powder is then heated in an airtight container. The temperature follows the temperature cycle which consists of a first temperature step at 64 ° C. for about 250 minutes followed by a second temperature step at 120 ° C. for about 100 minutes before cooling to room temperature (step b). The properties of the powder thus obtained (denoted NTCIa) are combined in Table 1.
La poudre ainsi obtenue est alors lavée et séchée (étape c). Le lavage se fait à l'aide d'une solution d'alcool éthylique dilué à 50 % dans de l'eau. Deux lavages successifs sont effectués sur la poudre qui est à chaque fois essorée en utilisant un filtre bϋchner avec une porosité de 11 μm. La poudre ainsi obtenue est alors séchée à 120 0C sous un vide partiel de 1000 Pa pendant 1 h.The powder thus obtained is then washed and dried (stage c). The washing is done with a solution of ethyl alcohol diluted to 50% in water. Two successive washes are performed on the powder, which is each time dewatered using a beaker filter with a porosity of 11 microns. The powder thus obtained is then dried at 120 ° C. under a partial vacuum of 1000 Pa for 1 h.
Les propriétés de la poudre ainsi obtenue (notée NTC1 b) sont réunies dans le tableau 1. La taille moyenne des particules de la poudre NTCI b est 200 μm et le taux de fines (< 100 μm) est inférieur à 2 % (mesurés par tamisage à sec sur tamis vibrant).The properties of the powder thus obtained (denoted NTC1 b) are combined in Table 1. The average particle size of the NTCI powder b is 200 μm and the level of fines (<100 μm) is less than 2% (measured by dry sieving on vibrating screen).
Exemple 2 composition selon l'invention à base de NTC et de polvacide acrylique (étape a) : imprégnation par déversement goutte à goutte d'un mélange acide acrylique + amorceur radicalaireEXAMPLE 2 Composition According to the Invention Based on NTC and Acrylic Acid (Step a): Impregnation by Pouring Dropwise an Acrylic Acid + Radical Primer Mixture
Une solution contenant 40 g d'acide acrylique et 0,04g d'AIBN sont incorporés à 10 g de poudre de NTC en versant goutte à goutte la solution à l'aide d'une pipette « pasteur ». La poudre est agitée au cours de l'imprégnation à l'aide d'un agitateur mécanique de type barreau aimanté pendant 1 h pour faciliter la bonne répartition de l'acide acrylique.A solution containing 40 g of acrylic acid and 0.04 g of AIBN are incorporated in 10 g of CNT powder by pouring the solution dropwise using a "pasteur" pipette. The powder is agitated during the impregnation with the aid of a mechanical bar stirrer type stirrer for 1 hour to facilitate the good distribution of the acrylic acid.
La poudre obtenue est ensuite mise à chauffer dans un récipient hermétique. La température suit le cycle de température de l'étape b) de l'exemple 1 (étape b).The resulting powder is then heated in an airtight container. The temperature follows the temperature cycle of step b) of Example 1 (step b).
Les propriétés de la poudre ainsi obtenue (notée NTC 2a) sont réunies dans le tableau 1.The properties of the powder thus obtained (denoted NTC 2a) are combined in Table 1.
La poudre est ensuite séchée à 120 0C sous un vide partiel de 1 kPa pendant 1 h (étape c), on obtient alors une poudre (notée NTC 2b) dont les propriétés sont réunies dans le tableau 1. De manière alternative, il est possible de laver et de sécher la poudre (notée NTC 2a) pour extraire les monomères n'ayant pas réagi et les chaînes de polymères n'étant pas greffées ou adsorbées de façon irréversible sur les NTC. Le lavage se fait à l'aide d'une solution d'alcool éthylique dilué à 50 % dans de l'eau. Deux lavages successifs sont effectués sur la poudre qui est à chaque fois essorée en utilisant un filtre buchner avec une porosité de 11 μm. La poudre ainsi obtenue est alors séchée à 12O0C sous un vide partiel de 1 kPa pendant 1 h et elle a les mêmes propriétés que la poudre notée NTC 2b.The powder is then dried at 120 ° C. under a partial vacuum of 1 kPa for 1 h (step c), a powder (denoted NTC 2b) is obtained, the properties of which are shown in Table 1. Alternatively, it is It is possible to wash and dry the powder (denoted NTC 2a) in order to extract the unreacted monomers and the polymer chains which are not grafted or irreversibly adsorbed on the CNTs. The washing is done with a solution of ethyl alcohol diluted to 50% in water. Two successive washes are carried out on the powder, which is each time dewatered using a filter buchner with a porosity of 11 μm. The powder thus obtained is then dried at 120 ° C. under a partial vacuum of 1 kPa for 1 h and has the same properties as the powder noted NTC 2b.
Exemple 3 imprégnation par adsorption de vapeurs d'acide acrylique (étape a) puis traitement thermique (étape b)Example 3 Adsorption Impregnation of Acrylic Acid Fumes (Step a) and Heat Treatment (Step b)
Dans un récipient contenant une solution d'acide acrylique, on fait barboter à température ambiante un courant d'azote gazeux. Les vapeurs sont ensuite introduites dans un flacon laveur contenant des NTC en traversant un verre fritte ce qui permet de mettre en suspension les NTC et favoriser les échanges entre la poudre de NTC et les vapeurs gazeuses. Les vapeurs sont ensuite piégées dans un récipient réfrigéré à l'azote liquide. Cette imprégnation en phase vapeur (étape a) dure 4 h. Les propriétés de la poudre ainsi obtenue (notée NTC3a) sont réunies dans le tableau 1. La poudre NTC3a est ensuite chauffée dans un récipient hermétique. La température suit le cycle de température de l'étape b) de l'exemple 1 (étape b). Les propriétés de la poudre ainsi obtenue (notée NTC3b) sont réunies dans le tableau 1.In a container containing a solution of acrylic acid, a stream of nitrogen gas is bubbled at room temperature. The vapors are then introduced into a scrubber bottle containing CNTs through a sintered glass, which makes it possible to suspend the CNTs and promote exchanges between the CNT powder and the gaseous vapors. The vapors are then trapped in a vessel refrigerated with liquid nitrogen. This vapor phase impregnation (step a) lasts 4 hours. The properties of the powder thus obtained (denoted NTC3a) are combined in Table 1. The NTC3a powder is then heated in an airtight container. The temperature follows the temperature cycle of step b) of Example 1 (step b). The properties of the powder thus obtained (denoted NTC3b) are combined in Table 1.
La poudre ainsi obtenue est alors lavée et séchée (étape c). Le lavage se fait à l'aide d'une solution d'alcool éthylique dilué à 50% dans de l'eau. Deux lavages successifs sont effectués sur la poudre qui est à chaque fois essorée en utilisant un filtre buchner avec une porosité de 11 μm. La poudre ainsi obtenue est alors séchée à 120 0C sous un vide partiel de 1 kPa pendant 1 h. Les propriétés de la poudre ainsi obtenue (notée NTC3c) sont réunies dans le tableau 1.The powder thus obtained is then washed and dried (stage c). The washing is done with a solution of ethyl alcohol diluted to 50% in water. Two successive washes are performed on the powder, which is each time dewatered using a buchner filter with a porosity of 11 microns. The powder thus obtained is then dried at 120 ° C. under a partial vacuum of 1 kPa for 1 h. The properties of the powder thus obtained (denoted NTC3c) are combined in Table 1.
Dans le tableau 1 , sont indiqués, pour chaque composition, le pourcentage de NTC de la poudre, la densité non compactée de la poudre, ainsi que la conductivité d'un échantillon de PVDF à 2% ou à 1 % de NTC obtenu par dilution de la quantité de composition nécessaire à obtenir cette concentration dans le mélange final.In Table 1, the percentage of NTC of the powder, the uncompacted density of the powder and the conductivity of a 2% PVDF or 1% NTC sample obtained by dilution are indicated for each composition. the amount of composition necessary to obtain this concentration in the final mixture.
La masse volumique non compactée de la poudre est déterminée en mesurant le volume occupé par 1 g de poudre mis dans un tube à essais après trois retournements successifs lents du tube. Trois mesures sont effectuées et la moyenne du volume obtenue est utilisée pour déterminer la masse volumique.The uncompacted density of the powder is determined by measuring the volume occupied by 1 g of powder put in a test tube after three successive slow reversals of the tube. Three measurements are made and the average volume obtained is used to determine the density.
La dispersion dans le PVDF est préparée de la manière suivante : des mélanges PVDF (Kynar® 720 de la société Arkema) avec des NTC ou des compositions en poudre à base de NTC telles que définies précédemment sont réalisés à l'aide d'un micro-mélangeur Rhéocord Haake 90. Les conditions de mélange sont les suivantes :The dispersion in PVDF is prepared in the following manner: PVDF (Kynar® 720 from Arkema) mixtures with CNTs or powder compositions based on CNTs as defined above are made using a micro -Heocord Haake Mixer 90. The mixing conditions are as follows:
- température du mélange : 23O0C- temperature of the mixture: 23O 0 C
- vitesse rotor : 50 trs/min- rotor speed: 50 rpm
- durée de malaxage : 15 min- mixing time: 15 min
Les échantillons sont ensuite moulés par compression à 23O0C. Des pastilles sont prélevées à l'emporte-pièce pour mesurer de conductivité. Les essais de conductivité sont effectués sur un appareil à cellule 4 fils.The samples are then compression molded at 230 ° C. Pellets are taken by a punch to measure conductivity. Conductivity tests are performed on a 4-wire cell device.
Tableau 1Table 1
II ressort du tableau que les compositions selon l'invention se dispersent bien dans une matrice polymère ; la répartition des NTC est homogène, ce qui confère une résistivité électrique plus faible que celle de compositions de l'art antérieur. Exemple 4 : composition selon l'invention à base de NTC et d'acide acétique (AAc). d'acide méthacrylique (AMA). de mélange d'acide acrylique (AA) et de styrène (S) (imprégnation par vaporisation d'acide acétique, d'acide méthacrylique et d'un mélange d'acide acrylique et de styrène)The table shows that the compositions according to the invention disperse well in a polymer matrix; the distribution of the CNTs is homogeneous, which confers a lower electrical resistivity than that of compositions of the prior art. EXAMPLE 4 Composition According to the Invention Based on NTC and Acetic Acid (AAc) of methacrylic acid (AMA). mixture of acrylic acid (AA) and styrene (S) (impregnation by vaporization of acetic acid, methacrylic acid and a mixture of acrylic acid and styrene)
Des échantillons de poudre de NTC sont imprégnés de divers types de produits suivant les conditions décrites dans l'exemple 2. La poudre est agitée au cours de l'imprégnation à l'aide d'un agitateur mécanique de type barreau aimanté pendant 1 h pour faciliter la bonne répartition des composants. Les précisions sur les mélanges sont regroupées dans le tableau 2. (étape a)Samples of CNT powder are impregnated with various types of products according to the conditions described in Example 2. The powder is stirred during the impregnation with the aid of a mechanical bar stirrer type stirrer for 1 hour for facilitate the proper distribution of components. The details of the mixtures are summarized in Table 2. (step a)
Tableau 2Table 2
Les poudres ainsi obtenues sont ensuite chauffées dans un récipient hermétique à 8O0C pendant 4 heures puis à 1250C pendant 70 minutes, (étape b1 ). On vérifie par conservation de la masse que l'ensemble du ou des composés A introduits sont bien dans les NTC après l'étape 1. Pour certains échantillons, une seconde vérification est effectuée par pyrolyse en s'assurant que le pourcentage de catalyseur dans l'échantillon est bien en accord avec le taux de NTC annoncé. Les propriétés des poudres ainsi obtenues sont déterminées et regroupées dans le tableau 3. Les poudres ainsi obtenues sont alors séchée à 120 0C sous un vide partiel de 1 kPa pendant 1 h. Les propriétés des poudres ainsi obtenues sont réunies dans le tableau 3. (étape b2)The powders thus obtained are then heated in an airtight container at 80 ° C. for 4 hours and then at 125 ° C. for 70 minutes (step b1). It is verified by mass conservation that all of the compounds A introduced are in the CNTs after step 1. For some samples, a second check is made by pyrolysis, making sure that the percentage of catalyst in the sample is in good agreement with the advertised NTC rate. The properties of the powders thus obtained are determined and grouped together in Table 3. The powders thus obtained are then dried at 120 ° C. under a partial vacuum of 1 kPa for 1 h. The properties of the powders thus obtained are combined in Table 3. (Step b2)
Les poudres ainsi obtenues sont alors lavées et séchées (étape c). Le lavage se fait à l'aide d'une solution d'alcool éthylique dilué à 50% dans de l'eau. Deux lavages successifs sont effectués sur la poudre qui est à chaque fois essorée en utilisant un filtre buchner avec une porosité de 11 μm. Les poudres ainsi obtenues sont alors séchées à 120 0C sous un vide partiel de 1 kPa pendant 1 h. Les propriétés des poudres ainsi obtenues sont réunies dans le tableau 3.The powders thus obtained are then washed and dried (step c). The washing is done with a solution of ethyl alcohol diluted to 50% in water. Two successive washes are carried out on the powder which is each time dewatered using a buchner filter with a porosity of 11 μm. The powders thus obtained are then dried at 120 ° C. under a partial vacuum of 1 kPa for 1 h. The properties of the powders thus obtained are combined in Table 3.
Tableau 3Table 3
Les résistivités sur les échantillons de poudre issus de l'étape b2 en mélange dans le PVDF sont déterminées suivant les méthodes décrites dans l'exemple 3 et sont présentes dans le tableau 4 ci-après : Tableau 4The resistivities on the powder samples from step b2 mixed in the PVDF are determined according to the methods described in Example 3 and are present in Table 4 below: Table 4
II ressort du tableau que les compositions selon l'invention se dispersent bien dans une matrice polymère ; la répartition des NTC est homogène, ce qui confère une résistivité électrique plus faible que celle de compositions de l'art antérieur.The table shows that the compositions according to the invention disperse well in a polymer matrix; the distribution of the CNTs is homogeneous, which confers a lower electrical resistivity than that of compositions of the prior art.
Exemple 5 composition selon l'invention à base de NTC et d'un copolvmère d'acide (méth)acrylique et d'un monomère oxyéthyléné étape a) : mélange NTC avec le polymère en solution avec éventuellement étape b) greffage postérieur)EXAMPLE 5 Composition according to the invention based on NTC and a copolymer of (meth) acrylic acid and an oxyethylenated monomer step a): NTC mixture with the polymer in solution with possibly step b) posterior grafting)
Dans un mélangeur bras en Z, on réalise un mélange contenant 80 parts en poids de solution de DV1256 (solution d'acide (méth)acrylique et d'un monomère oxyéthyléné) de la société Coatex décrit dans le brevet FR 2766106, 100 parts en poids de NTC et 40 parts en poids d'eau. Le DV 1256 est une solution aqueuse à 25 % en poids de copolymère.In a Z-arm mixer, a mixture is prepared containing 80 parts by weight of solution of DV1256 (solution of (meth) acrylic acid and an oxyethylenated monomer) of the company Coatex described in patent FR 2766106, 100 parts by weight. weight of NTC and 40 parts by weight of water. DV 1256 is a 25% by weight aqueous solution of copolymer.
Une partie du produit obtenu est séchée sous vide à température ambiante pour éliminer l'eau. Lorsque la poudre issue de ce séchage est lavée suivant le protocole décrit dans l'exemple 2, tout le polymère est extrait du NTC. Une autre partie de la poudre est séchée à 100 0C pendant 5 h 30 min.Part of the product obtained is dried under vacuum at room temperature to remove the water. When the powder resulting from this drying is washed according to the protocol described in Example 2, all the polymer is extracted from the CNT. Another part of the powder is dried at 100 ° C. for 5 h 30 min.
Lorsque la poudre issue de ce séchage est lavée suivant le protocole décrit dans l'exemple 2, seulement 21 % du polymère est extrait du NTC : 79% du polymère introduit par l'ajout de DV1256 au NTC semble s'être greffé ou être adsorbé de manière irréversible sur le NTC.When the powder resulting from this drying is washed according to the protocol described in Example 2, only 21% of the polymer is extracted from the CNT: 79% of the polymer introduced by the addition of DV1256 to the NTC appears to have grafted or to be irreversibly adsorbed on the CNT.
Exemple 6 mélanges NTC avec divers composés A sous agitation mécanigueExample 6 NTC mixtures with various compounds A with mechanical stirring
Pour chacun des mélanges réalisé avec un micromalaxeur RhéocordFor each mixture made with a Rhéocord micromalaxeur
(étape a) les conditions opératoires sont détaillées dans le tableau 5(step a) the operating conditions are detailed in table 5
(température, vitesse et temps de malaxage) pour chague mélange. On se fixe une masse totale de 20 g dans le malaxeur dont la chambre de mélange possède un volume de 66 cm3.(temperature, speed and mixing time) for each mixture. A total mass of 20 g is fixed in the mixer whose mixing chamber has a volume of 66 cm 3 .
Pour tous les mélanges, on opère de la manière suivante :For all mixtures, the procedure is as follows:
1. on introduit dans la chambre de malaxage les deux tiers de NTC gui occupent tout le volume disponible.1. Two thirds of the CNTs that occupy the entire available volume are introduced into the mixing chamber.
2. on ajoute le polymère par petites guantités successives, ce gui a pour effet de réduire le volume global de NTC.2. The polymer is added in small successive amounts, which has the effect of reducing the overall volume of CNTs.
3. Il est alors possible d'ajouter au mélange le tiers restant de NTC.3. It is then possible to add to the mixture the remaining third of NTC.
Tableau 5 : Table 5:
HT 121 est un grade de PMMA de la société Arkema présentant un indice de fluidité (en terminologie anglaise MeIt index Flow ou MFI), égal à 2 mesuré à 23O0C sous 3,8kg et de température Vicat 1210C sous 5ON selon la norme ISO306.HT 121 is a PMMA grade of Arkema having a melt flow index (MeIt index Flow or MFI), equal to 2 measured at 23O 0 C under 3.8 kg and Vicat temperature 121 0 C under 5ON according to the ISO306 standard.
35BA320 est une polyoléfine fonctionnalisée Lotryl® éthylène- acrylate de butyl de la société Arkéma présentant un MFI, mesuré pendant 10 min, compris entre 260 et 350. MAM M22 et M22N sont des copolymères polyméthylmétacrylate- polybutylacrylate-polyméthylmétacrylate (MAM) de la société Arkema dont la viscosité en solution à 10 % dans le toluène est de l'ordre de 8 cP pour le M22 et respectivement de l'ordre de 15 cP pour le M22N. SBM E40 est un copolymère polystyrène-polybutadiène- polyméthylméthacrylate (SBM) de la société Arkema dont la viscosité en solution à 10 % dans le toluène est de l'ordre de 4cP.35BA320 is a functionalized Polyolefin Lotryl® ethylene-butyl acrylate from Arkema having a MFI, measured for 10 min, between 260 and 350. MAM M22 and M22N are polymethylmetacrylate-polybutylacrylate-polymethylmethacrylate (MAM) copolymers from Arkema whose viscosity in solution at 10% in toluene is of the order of 8 cP for M22 and respectively of the order of 15 cP. for the M22N. SBM E40 is a polystyrene-polybutadiene-polymethylmethacrylate (SBM) copolymer from Arkema whose viscosity in solution at 10% in toluene is of the order of 4cP.
D320 est un modifiant choc acrylique de type core-shell de la société Arkema. DER 332 est un monomère de diglycidyléther de bisphénol A (DGEBA) de la société Dow de haute pureté (équivalent poids époxyde de 171 à 175 g/eq) et de viscosité d'environ 5 Pa.s à température ambiante.D320 is a core-shell type acrylic shock modifier from Arkema. DER 332 is a bisphenol A diglycidyl ether monomer (DGEBA) from Dow of high purity (equivalent epoxide weight of 171 to 175 g / eq) and viscosity of about 5 Pa.s at room temperature.
PAA GE1903 dans l'eau est un PAA en solution aqueuse de la société Coatex. Vultac TB7 est un agent de couplage selon WO 05/007738 de la sociétéPAA GE1903 in water is a PAA in aqueous solution from Coatex. Vultac TB7 is a coupling agent according to WO 05/007738 of the company
Arkema.Arkema.
Evatane 2803 est un copolymère d'éthylène et de vinylacétate (EVA) de la société Arkema contenant environ 28 % de vinylacétate et ayant un MFI de l'ordre de 3 g/10 min. Evazole est un copolymère EVA de basse masse moléculaire de la sociétéEvatane 2803 is a copolymer of ethylene and vinyl acetate (EVA) Arkema containing about 28% vinyl acetate and having an MFI of the order of 3 g / 10 min. Evazole is a low molecular weight EVA copolymer of the company
Arkema.Arkema.
Primol 352 est une huile minérale dont la viscosité cinématique à 40 0C est de 70 mm2/sec.Primol 352 is a mineral oil whose kinematic viscosity at 40 ° C. is 70 mm 2 / sec.
Noram M2C est un tensioactif de la société CECA de type méthyl di coco aminé.Noram M2C is a surfactant of CECA of the methyl-cocoamino type.
Après l'étape de mélange, on obtient dans tous les cas des compositions en poudre dont la coulabilité est très bonne et dont la densité (ou la masse volumique) a été augmentée par rapport à la densité (ou la masse volumique) de la poudre de NTC initiale (issue de la synthèse mais aussi obtenue après malaxage).After the mixing step, in all cases powder compositions are obtained whose flowability is very good and whose density (or density) has been increased relative to the density (or the density) of the powder. initial NTC (resulting from the synthesis but also obtained after mixing).
La granulométrie de ces poudres est indiquée dans le tableau 6. Les mesures de granulométrie ont été réalisées en voie sèche avec un granulomètre Malvern Mastersizer en prenant comme indices de référence pour les NTC de (1 ,45 ; 0,100). Il est à noter qu'en voie sèche, l'envoi sous air comprimé de la poudre a tendance à réduire la taille des particules et à accroître la quantité de fines, et ce, pour chaque poudre. La taille moyenne D50 des particules de la poudre NTC+ DER 332 est 200 μm et le taux de fines (< 40 μm) est inférieur à 4 % (mesurés par tamisage à sec sur tamis vibrant) alors que son Di0 est de 42 μm.The particle size of these powders is indicated in Table 6. The particle size measurements were made in a dry process with a Malvern Mastersizer particle size analyzer taking as reference indexes for the CNTs of (1, 45, 0.100). It should be noted that in the dry process, the compressed air supply of the powder tends to reduce the particle size and increase the amount of fines for each powder. The average particle size D 50 of the particles of the powder NTC + DER 332 is 200 μm and the level of fines (<40 μm) is less than 4% (measured by dry sieving on a vibrating screen) while its Di 0 is 42 μm. .
Tableau 6Table 6
Dx le diamètre moyen apparent de x% de la population des particules.D x the apparent mean diameter of x% of the particle population.
4 % de mélange NTC/ DER332 (50/50) préparé précédemment est redispersé dans 96 % de résine époxy DER 332 sous agitation mécanique puis via une sonde ultra-son pendant 30 minutes. De la DER 332 est ensuite ajoutée de manière à amener le taux de NTC à 0,16 % dans la composition finale.4% of NTC / DER332 (50/50) mixture prepared above is redispersed in 96% of DER 332 epoxy resin with mechanical stirring and then via an ultrasonic probe for 30 minutes. DER 332 is then added so as to bring the level of CNT to 0.16% in the final composition.
Un mélange comparatif contenant 98% de DER 332 et 2% de NTC est réalisé sous agitation mécanique puis mis sous agitation via une sonde ultrasons pendant 30 minutes. De la DER 332 est ensuite ajoutée de manière à ramener le taux de NTC à 0,16% dans la composition finale.A comparative mixture containing 98% of DER 332 and 2% of NTC is carried out with mechanical stirring and then stirred with an ultrasound probe for 30 minutes. DER 332 is then added so as to reduce the level of CNT to 0.16% in the final composition.
Des échantillons de chacun des mélanges sont ensuite observés sous microscope pour évaluer la dispersion comme illustrée ci-dessous. Au même grossissement, on constate que la dispersion de la poudre de la composition dans la résine époxy selon l'invention est améliorée par rapport à la dispersion de poudre de NTC seuls dans de la résine époxy.Samples of each of the mixtures are then observed under a microscope to evaluate the dispersion as shown below. At the same magnification, it is found that the dispersion of the powder of the composition in the epoxy resin according to the invention is improved with respect to the dispersion of NTC powder alone in epoxy resin.
Pour la dispersion de NTC directement dans la résine époxy, on voit une mauvaise dispersion/distribution des NTC dans la matrice polymère qui se traduit par la présence de nombreux amas dont la taille peut aller jusqu'à environ 45 μm.For the dispersion of CNT directly in the epoxy resin, we see a poor dispersion / distribution of CNTs in the polymer matrix which results in the presence of numerous clusters whose size can go up to about 45 microns.
Pour la dispersion de la composition pulvérulente selon l'invention dans la résine époxy, on ne voit pas d'amas de cette taille, mais seulement de très rares amas dont la taille ne dépasse qu'exceptionnellement 10 μm.For the dispersion of the powdery composition according to the invention in the epoxy resin, we do not see any cluster of this size, but only very rare clusters whose size rarely exceeds 10 μm.
Exemple 7 composition en poudre obtenue par mélange en voie solvant de NTC et de copolymère à blocs (étape a)EXAMPLE 7 Powder Composition Obtained by Solvent Mixing of CNT and Block Copolymer (Step a)
On réalise un mélange composé de NTC et de copolymère à bloc dans un solvant dont la description est donnée dans le tableau 7. Ce mélange est mis à agitation sous une sonde ultra-son pendant 30 minutes puis séparé en deux parties.A mixture of CNT and block copolymer is made in a solvent described in Table 7. This mixture is stirred under an ultrasonic probe for 30 minutes and then separated into two parts.
Une partie est filtrée sur un verre fritte n°2 ou n°3 jusqu'à obtention d'une pâte dont le taux solide est de l'ordre de 20 %. Il est à noter qu'une partie du copolymère mise dans la solution de départ est extraite dans la quantité de solvant filtrée. Pour réaliser l'extraction du solvant restant dans la pâte ainsi obtenue, le mélange est mis sous agitation dans un malaxeur bras en Z ou dans un malaxeur de type Brabender dans des conditions de température permettant une évaporation suffisamment rapide du solvant (soit une température d'environ 40 0C sur l'acétone et d'environ 80 0C sur le toluène).Part is filtered on a sintered glass No. 2 or No. 3 until a paste whose solid content is of the order of 20%. It should be noted that a part of the copolymer put into the starting solution is extracted in the amount of filtered solvent. In order to carry out the extraction of the solvent remaining in the dough thus obtained, the mixture is stirred in a Z-arm kneader or in a Brabender-type kneader under temperature conditions allowing a sufficiently rapid evaporation of the solvent (ie a temperature of about 40 0 C on acetone and about 80 0 C on toluene).
Tableau 7Table 7
Une partie de la solution est mise telle quelle directement dans le mélangeur type Brabender ou bras en Z de manière à évaporer le solvant dans les conditions de température décrites ci-dessus. Le temps nécessaire à l'évaporation du solvant est plus long suivant ce protocole que suivant le protocole précédent. Part of the solution is put directly into the Brabender mixer or Z-arm so as to evaporate the solvent under the temperature conditions described above. The time required for evaporation of the solvent is longer according to this protocol than according to the previous protocol.
A l'issue des deux protocoles expérimentaux décrits ci-dessus, on obtient des poudres de NTC chargées en polymères similaires aux poudres décrites dans l'exemple 5 dont la densité apparente non tassée est de l'ordre de 6 à 9 cm3/g.At the end of the two experimental protocols described above, NTC powders loaded with polymers similar to the powders described in Example 5, the bulk density of which is not compacted, are of the order of 6 to 9 cm 3 / g. .
La dispersion de ces compositions en poudre utilisées comme mélange- maître dans de la résine époxyde DER 332 suivant le mode opératoire décrit à l'exemple 6 est similaire à celle des poudres NTC obtenues dans l'exemple 6 ; elle est nettement améliorée par rapport au mélange direct de NTC et de résine DER 332 pour un même taux de NTC.The dispersion of these powder compositions used as a masterbatch in DER 332 epoxy resin according to the procedure described in Example 6 is similar to that of the NTC powders obtained in Example 6; it is significantly improved compared to the direct mixture of CNT and resin DER 332 for the same level of CNT.
Dans le tableau 8 ci-après, on montre que la dispersion dans le PVDF (selon le mode opératoire de l'exemple 3) de cette composition est améliorée par rapport à la dispersion de NTC directement dans le PVDF.In Table 8 below, it is shown that the dispersion in the PVDF (according to the procedure of Example 3) of this composition is improved relative to the dispersion of CNT directly in the PVDF.
Tableau 8Table 8
II ressort du tableau que les compositions selon l'invention se dispersent bien dans une matrice polymère ; la répartition des NTC est homogène, ce qui confère une résistivité électrique plus faible que celle de compositions de l'art antérieur.The table shows that the compositions according to the invention disperse well in a polymer matrix; the distribution of the CNTs is homogeneous, which confers a lower electrical resistivity than that of compositions of the prior art.
Exemple 8 (comparatif) dispersion avec une composition à base de NTC qui n'est pas sous forme de poudre La solution obtenue dans l'exemple 7 contenant 50% de NTC et 50% deExample 8 (comparative) dispersion with a composition based on NTC which is not in powder form The solution obtained in Example 7 containing 50% of CNT and 50% of
MAM M22 dans le toluène est mise à évaporer dans une étuve sans agitation.MAM M22 in toluene is evaporated in an oven without stirring.
Lorsque tout le solvant est évaporé sans agitation, on n'obtient pas une poudre mais des blocs macroscopiques de NTC et copolymères de forme très irrégulière et de taille de l'ordre de un à dix millimètres.When all the solvent is evaporated without stirring, a powder is not obtained but macroscopic blocks of NTC and copolymers of very irregular shape and size of the order of one to ten millimeters.
Lorsqu'on essaie de disperser ces agrégats dans du PVDF de manière à obtenir 2 % de NTC dans le mélange final, on obtient un produit non conducteur et très mal dispersé : macroscopiquement on constate la présence de nombreux agrégats dont la taille est voisine de celle des blocs de NTC introduits initialement (1 à 10 mm).When an attempt is made to disperse these aggregates in PVDF so as to obtain 2% of CNT in the final mixture, a non-conductive and very poorly dispersed product is obtained: macroscopically, the presence of numerous aggregates whose size is close to that of blocks of CNT introduced initially (1 to 10 mm).
Exemple 9 : mélanges NTC avec divers composés A sous agitation mécanigueExample 9: NTC mixtures with various compounds A with mechanical stirring
On utilise un mélangeur à poudre de 16 litres utiles de type Hosokawa Nauta Minimix 020-FFC-50 dans lequel on va venir injecter un des composés AA useful 16-liter powder mixer of the Hosokawa Nauta Minimix 020-FFC-50 type is used in which one of the compounds A will be injected.
(ou une solution comprenant le composé A) grâce à des pompes péristaltiques de puissance adaptées pour la viscosité du produit à injecter suivant le schéma(or a solution comprising compound A) with peristaltic pumps of power adapted for the viscosity of the product to be injected according to the scheme
1 ci-après pour réaliser l'étape a.1 below to perform step a.
Schéma 1Diagram 1
On opère suivant le protocole décrit ci-dessous - Chargement de la poudre NTC dans le mélangeur par l'intermédiaire du capot ;We operate according to the protocol described below - Loading the NTC powder into the mixer via the cover;
- Démarrage de l'agitation à la vitesse maximale ;- Start agitation at maximum speed;
- Mélange des poudres pendant 5 mn ; - Injection du composé A ou de la solution comprenant le composé A par l'intermédiaire de 2 pompes péristaltiques. L'introduction se fait par 2 piquages sur le sommet du mélangeur.- Mixing powders for 5 minutes; Injection of compound A or of the solution comprising compound A via 2 peristaltic pumps. The introduction is done by 2 taps on the top of the mixer.
- Les pompes sont réglées pour une durée d'introduction d'environ 30 mn ;- The pumps are set for an insertion time of about 30 minutes;
- A la fin de l'injection, le mélange est poursuivi pendant 5 mn ; - Vidange par la vanne de fond sous agitation dans des fûts PE.- At the end of the injection, the mixture is continued for 5 minutes; - Draining by the bottom valve with agitation in PE drums.
A l'issue de cette étape a, la poudre peut être séchée dans le mélangeur ou une étuve ou four extérieur de manière à évaporer le solvant résiduel si l'étape a a consisté en l'injection d'une solution de polymère. Dans le cas où l'étape a) a consisté en l'injection de monomère ou d'une espèce présentant des fonctionnalités, tel l'acide acétique, il pourra être possible d'effectuer une étape b visant à la réaction des espèces sur la poudre de NTC. Suite à cette étape, il sera possible de sécher la poudre pour éliminer les espèces qui n'auraient pas réagit. Cette étape pourra être faite dans le mélangeur, dans un four ou dans une étuve.At the end of this step a, the powder can be dried in the mixer or an oven or external oven so as to evaporate the residual solvent if step a consisted of the injection of a polymer solution. In the case where the step a) consisted in the injection of monomer or a species having functionalities, such as acetic acid, it may be possible to perform a step b aimed at the reaction of the species on the NTC powder. Following this step, it will be possible to dry the powder to eliminate the species that would not react. This step may be done in the mixer, in an oven or in an oven.
Le tableau 9 regroupe les données sur les divers mélanges qui ont été réalisés.Table 9 summarizes the data on the various mixtures that have been made.
Kynar ©2801 , et Kynar ®721 sont deux grades de PVDF de la société ARKEMA Les abréviations AA, AAc et MEK correspondent respectivement à l'acide acrylique, l'acide acétique et la méthylevinylecétone. Les masses sont exprimées en gramme (g).Kynar® 2801 and Kynar®721 are two grades of PVDF from ARKEMA. Abbreviations AA, AAc and MEK correspond respectively to acrylic acid, acetic acid and methyl vinyl ketone. The masses are expressed in grams (g).
Les vitesses des bras et Vis (respectivement V bras et V vis sont exprimées en tr/min). Les durées de mélange et d'introduction sont exprimées en minutes (min). The speeds of the arms and screws (respectively V arms and V screws are expressed in rpm). The times of mixing and introduction are expressed in minutes (min).
Tableau 9 (b)Table 9 (b)
Le NTC 10 est séché pendant 4 heures à 8O0C dans une étuve. Une granulométrie est réalisée par tamissage à sec en comparaison avec le NTC de départ. Le passant à 50 μm est de 0.2 % pour le NTC brut et de 0.37% pour le produit enrobé. Le graphe 1 montre la répartition granulométrique du produit.The CNT 10 is dried for 4 hours at 80 ° C. in an oven. A particle size is achieved by dry-sieving in comparison with the CNT of departure. The flow at 50 .mu.m is 0.2% for the crude NTC and 0.37% for the coated product. Graph 1 shows the particle size distribution of the product.
Graphe 1Graph 1
11
1 s ε1 s ε
< 50 50 100 160 200 400 800 1000 2000 diamètre (micron)<50 50 100 160 200 400 800 1000 2000 diameter (micron)
On observe un déplacement du diamètre moyen de 400 μm vers 200μmDisplacement of the average diameter of 400 μm to 200 μm
Le NTC 10 est utilisé en mélange dans le polycarbonate en comparaison avec le NTC de référence avant modification selon l'invention.NTC 10 is used as a mixture in polycarbonate in comparison with the reference CNT before modification according to the invention.
Le polycarbonate utilisé est le Makrolon 2207, de la société Bayer, de MFI (g/10min) égal à 38 à 3000C sous une charge de 1 ,2 kg. On mélange le polycarbonate avec l'équivalent de 2% de NTC provenant du NTC de référence ou du NTC 10. Le mélange est réalisé sur une micro-extrudeuse bi-vis de la société DSM à 24O0C avec une vitesse de vis de 100 tours par minutes et un temps de mélange de 8 min pour arriver à l'homogénéité du mélange et la stabilisation du couple de mélange. Les échantillons sont ensuite compressés sous la forme de plaques de 2 mm d'épaisseur à chaud à une température de 24O0C en utilisant un cycle de 5 minutes de fluage puis 2 minutes sous 240 bars avant un refroidissement sous presse pendant 30 min en coupant la chauffe puis un refroidissement hors presse sous une masse de 12 kg. La conductivité électrique des échantillons est mesurée suivant l'exemple 3. Les résultats sont donnés dans le tableau 10.The polycarbonate used is Makrolon 2207, from Bayer, MFI (g / 10min) equal to 38 to 300 0 C under a load of 1.2 kg. The polycarbonate is mixed with the equivalent of 2% of CNTs from the reference CNT or the CNT 10. The mixture is produced on a twin-screw micro-extruder of DSM at 24 ° C. with a screw speed of 100 revolutions per minute and a mixing time of 8 min to arrive at the homogeneity of the mixture and the stabilization of the mixing torque. The samples are then compressed in the form of plates 2 mm thick at a temperature of 24O 0 C using a cycle of 5 minutes of creep and 2 minutes at 240 bars before cooling in press for 30 min by cutting the heating then a cooling off press under a mass of 12 kg. The electrical conductivity of the samples is measured according to Example 3. The results are given in Table 10.
Tableau 10Table 10
II ressort du tableau que la composition selon l'invention se disperse bien dans une matrice polymère ; la répartition des NTC est homogène, ce qui confère une resistivité électrique plus faible que celle de la composition de l'art antérieur.The table shows that the composition according to the invention disperses well in a polymer matrix; the distribution of CNTs is homogeneous, which confers a lower electrical resistivity than that of the composition of the prior art.
Le NTC 12 est séché pendant 2 heures à 8O0C sous vide. Une granulométrie est réalisée par tamissage à sec en comparaison avec le NTC de départ. Le passant à 50μm est de 0.2 % pour le NTC brut et de 0.07% pour le produit enrobé. Le graphe 2 montre la répartition granulométrique du produit.CNT 12 is dried for 2 hours at 80 ° C. under vacuum. Particle size is achieved by dry sieving in comparison with the starting CNT. The flux at 50 .mu.m is 0.2% for the crude NTC and 0.07% for the coated product. Graph 2 shows the particle size distribution of the product.
Graphe 2Graph 2
< 50 50 100 160 200 400 800 1000 2000 diamètre (micron) On observe un déplacement du diamètre moyen de 400 μm vers 200μm.<50 50 100 160 200 400 800 1000 2000 diameter (micron) There is a displacement of the average diameter of 400 microns to 200 microns.
Sur le NTC 12 de départ, on réalise un séchage pendant 4 heures à 1000C. Après cette étape, on détermine la quantité de polymère extractible du mélange par lavage On pèse 10 g de produit séché que l'on introduit dans 250 ml d'eau déminéralisée.On the starting CNT 12, drying is carried out for 4 hours at 100 ° C. After this step, the amount of polymer extractable from the mixture is determined by washing. 10 g of dried product are weighed and introduced into 250 ml of water. 'Demineralized Water.
On laisse sous agitation et on filtre la suspension sur papier. L'extraction est réalisée 4 fois, soit 1 litre d'eau pour 5 g de polymère à extraire. Les résultats sont regroupés dans le tableau 11.The mixture is left stirring and the suspension is filtered on paper. The extraction is carried out 4 times, ie 1 liter of water for 5 g of polymer to extract. The results are summarized in Table 11.
Tableau 11Table 11
Un extrait sec à 100 0C est réalisé sur le filtrat pour évaluer la quantité de polymère extraite.A dry extract at 100 ° C. is carried out on the filtrate to evaluate the amount of polymer extracted.
L'extraction n'a permis d'éliminer que 60% du polymère et l'on atteint une asymptote.Extraction eliminated only 60% of the polymer and reached an asymptote.
On peut estimer que 20 à 30 % du polymère est resté lié au NTC (soit environ 50% du polymère introduit initialement) comme illustré dans le graphe 2. Graphe 2It can be estimated that 20 to 30% of the polymer remained bound to the CNT (ie approximately 50% of the initially introduced polymer) as illustrated in graph 2. Graph 2
0 200 400 600 800 1000 volume d'eau (ml)0 200 400 600 800 1000 volume of water (ml)
A la fin de l'étape A, les NTC 17 et 18 sont testés soit tels quels, soit après séchage pendant 2 heures à 80 0C sous vide, soit après une étape B réalisée pendant pendant 4 heures à 640C suivies de 70 minutes à 1250C puis suivie d'un séchage pendant 2 heures à 80 0C sous vide. Les caractéristiques des poudres et les propriétés électriques après dispersion des produits dans le PVDF suivant les données de l'exemple 3 sont regroupées dans les tableaux n°12 et 13. At the end of stage A, the CNTs 17 and 18 are tested either as they are, or after drying for 2 hours at 80 ° C. under vacuum, or after a step B carried out for 4 hours at 64 ° C. followed by 70 ° C. minutes at 125 ° C. and then followed by drying for 2 hours at 80 ° C. under vacuum. The characteristics of the powders and the electrical properties after dispersion of the products in the PVDF according to the data of Example 3 are collated in Tables No. 12 and 13.
Tableau n°12Table n ° 12
Tableau n°13Table n ° 13
II ressort du tableau que les compositions selon l'invention se dispersent bien dans une matrice polymère ; la répartition des NTC est homogène, ce qui confère une résistivité électrique plus faible que celle de compositions de l'art antérieur. The table shows that the compositions according to the invention disperse well in a polymer matrix; the distribution of the CNTs is homogeneous, which confers a lower electrical resistivity than that of compositions of the prior art.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'obtention de compositions pulvérulentes comprenant de 20% à 95% de NTC, caractérisé en ce qu'il comprend une ou plusieurs des étapes suivantes : a) une étape de mise en contact des NTC avec au moins un composé A, b) éventuellement une étape consistant en un traitement thermique, c) éventuellement une étape de purification et/ou séparation de la composition d'avec les réactants en vue de sa récupération, le mélange au terme de chacune des étapes a, b et c restant sous forme de poudre solide. et en ce que Ie(s) composé(s) A est(sont) un monomère, un mélange de monomères, un polymère fondu ou un mélange de polymères fondus, une solution de monomère(s) et/ou de polymère(s) dans un solvant, un mélange de polymères en solution dans un ou plusieurs monomères, une espèce non réactive de type d'huile ou de type plastifiant, un agent émulsifiant ou tensioactif, un agent de couplage et/ou un acide carboxylique.1. Process for obtaining pulverulent compositions comprising from 20% to 95% of CNT, characterized in that it comprises one or more of the following steps: a) a step of bringing the CNTs into contact with at least one compound A, b) optionally a step consisting of a heat treatment, c) optionally a step of purification and / or separation of the composition from the reactants with a view to its recovery, mixing at the end of each of the steps a, b and c remaining as a solid powder. and in that the compound (s) A is (are) a monomer, a mixture of monomers, a molten polymer or a mixture of molten polymers, a solution of monomer (s) and / or polymer (s) in a solvent, a mixture of polymers in solution in one or more monomers, a non-reactive species of oil type or plasticizer type, an emulsifier or surfactant, a coupling agent and / or a carboxylic acid.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les compositions pulvérulentes comprennent de 35 à 90% de NTC.2. Method according to claim 1, characterized in that the pulverulent compositions comprise from 35 to 90% of CNT.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les compositions pulvérulentes comprennent de 45 à 90 % de NTC.3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the pulverulent compositions comprise from 45 to 90% of CNT.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en le(s) composé(s) A est(sont) sous forme liquide4. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the compound (s) A is (are) in liquid form.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en le(s) composé(s) A est(sont) sous forme solide. 5. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the compound (s) A is (are) in solid form.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en Ie(s) composé(s) A est(sont) sous forme gazeuse.6. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that (s) compound (s) A is (are) in gaseous form.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on met en œuvre plusieurs composés A de forme physique différente. 7. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that implements several compounds A of different physical form.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en le(s) composé(s) A est(sont) choisi(s) parmi les monomères (méth)acryliques, de préférence l'acide acrylique, oléfiniques, de préférence l'éthylène, le propylène, le butène, l'hexène et/ou le 1-octène, diéniques, de préférence le butadiène, vinyliques, de préférence le chlorure de vinyle, vinylidéniques, de préférence le chlorure de vinylidène, vinylaromatiques, et notamment les monomères styréniques, les amino acides, les lactames, les monomères carboxyliques, leurs sels et leur anhydrides, les esters vinyliques 5 d'acides carboxyliques saturés ou insaturés de préférence l'acétate de vinyle, les monomères de type résine époxy polymérisable par ouverture de cycle, de préférence le diglycidyl éther de bisphénol A.8. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the compound (s) A is (are) chosen from (meth) acrylic monomers, preferably acrylic acid, olefins, preferably ethylene, propylene, butene, hexene and / or 1-octene, dienes, preferably butadiene, vinylic, preferably vinyl chloride, vinylidene, preferably vinylidene chloride, vinylaromatic, and especially styrenic monomers, amino acids, lactams, carboxylic monomers, their salts and their anhydrides, vinyl esters Saturated or unsaturated carboxylic acids, preferably vinyl acetate, ring-opening polymerizable epoxy resin monomers, preferably bisphenol A diglycidyl ether.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape b) avec (co)polymérisation de(s) lo composé(s) A.9. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a step b) with (co) polymerization of (s) lo compound (s) A.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que Ie(s) composé(s) A est(sont) choisi(s) parmi le PS, les polyoléfines, les polyamides, Ie PMMA, le PET, les PES, le PPE, les PEEK, le PVC, le PVDF, les poly(ester)uréthanes, les PEBA, les polyétheresteramides, π les polyétheresters, les copolymères à blocs SBS, SIS, SEBS, SB ,SBM, SABuS (polystyrène-co-polyacrylate de butyle-co-polystyrène), MABuM, les polymères contenant des fonctions de type époxyde et/ou glycidyle éther.10. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the compound (s) A is (are) chosen from PS, polyolefins, polyamides, PMMA, PET, PES, PEP, PEEK, PVC, PVDF, polyester urethanes, PEBA, polyetheresteramides, π polyetheresters, SBS block copolymers, SIS, SEBS, SB, SBM, SABuS (polystyrene-co butylpolyacrylate-co-polystyrene), MABuM, the polymers containing epoxide and / or glycidyl ether functional groups.
11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composé A est un polymère en solution dans un solvant résultant de Ia11. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the compound A is a polymer in solution in a solvent resulting from Ia.
20 polymérisation ou copolymérisation d'un monomère d'acide (méth)acrylique.Polymerization or copolymerization of a (meth) acrylic acid monomer.
12. Procédé selon la revendication 11, dans laquelle le polymère est un copolymère d'acide (méth)acrylique et d'un monomère oxyalkyléné.The process according to claim 11, wherein the polymer is a copolymer of (meth) acrylic acid and an oxyalkylenated monomer.
13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composé A est un polymère en solution dans un solvant résultant13. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the compound A is a polymer in solution in a resulting solvent
25 de Ia polymérisation de (méth)acrylate d'alkyle avec du styrène et/ou du butadiène.From the polymerization of alkyl (meth) acrylate with styrene and / or butadiene.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le(s) composé(s) A est(sont) choisi(s) parmi les tensioactifs, les espèces non réactives de type d'huile ou de type plastifiant, les14. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the compound (s) A is (are) chosen from surfactants, non-reactive species of oil type or plasticizer type. , the
30 agents de couplage, et/ou un acide carboxylique.Coupling agents, and / or a carboxylic acid.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que Ie(s) composé(s) A est(sont) l'acide acétique, l'acide acrylique et/ou l'acide méthacrylique. 15. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the compound (s) A is (are) acetic acid, acrylic acid and / or methacrylic acid.
16. Composition pulvérulente susceptible d'être obtenue selon le procédé tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes.16. A pulverulent composition obtainable by the process as defined in any one of the preceding claims.
17. Composition selon la revendication 16, dont la taille moyenne des particules est inférieure ou égale à 1 mm, de préférence inférieure ou égale à 800 μm, et de préférence dont au plus 10 %, et avantageusement au plus 5 %, des particules des compositions selon l'invention ont une taille inférieure à 40 μm.17. A composition according to claim 16, wherein the average particle size is less than or equal to 1 mm, preferably less than or equal to 800 μm, and preferably at most 10%, and advantageously at most 5%, of the particles of the particles. compositions according to the invention have a size less than 40 microns.
18. Composition selon la revendication 16 ou 17, dans laquelle jusqu'à 50 parties en poids des NTC est remplacée par un ou par plusieurs autres charges pulvérulentes, telles que les noirs de carbone, les charbons actifs, les silices, les fibres de verre.The composition of claim 16 or 17, wherein up to 50 parts by weight of the CNTs is replaced by one or more other powdery fillers, such as carbon blacks, activated carbons, silicas, glass fibers. .
19. Utilisation d'une composition selon les revendications 16 à 18, dans des matériaux, notamment polymériques, comme agent de renfort et /ou comme modifiant des propriétés conductrices et thermiques. 19. Use of a composition according to claims 16 to 18, in materials, in particular polymeric materials, as a reinforcing agent and / or as modifying conductive and thermal properties.
20. Utilisation d'une composition selon la revendication 19, pour la réalisation :20. Use of a composition according to claim 19 for carrying out:
- d'emballages de composants électroniques, tels que des boîtiers de téléphone portable, ordinateurs, pour des appareils électroniques embarqués sur les véhicules automobiles, ferroviaires et aériens, - de pièces de structures pour les véhicules automobiles, ferroviaires et aériens,- packaging of electronic components, such as mobile phone cases, computers, for on-board electronic devices on motor vehicles, rail vehicles and air vehicles, - structural parts for motor vehicles, rail and air vehicles,
- d'instruments médicaux,- medical instruments,
- de conduites de carburants,- fuel lines,
- des revêtements antistatiques, - de matériaux adhésifs,antistatic coatings, adhesive materials,
- de thermistors,thermistors,
- d'électrodes, notamment pour supercapacités. - Electrodes, especially for supercapacities.
EP06842069A 2005-11-30 2006-11-29 Pulverulent composition based on carbon nanotubes, methods of obtaining them and its uses, especially in polymeric materials. Withdrawn EP1954752A1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0512188A FR2893946A1 (en) 2005-11-30 2005-11-30 Obtaining pulverulent compositions, useful as polymeric materials, reinforcement and/or modifying agent, comprises contact of carbon nanotubes e.g. with a monomer (mixture), optional heat treatment, purification and/or separation
US78536206P 2006-03-23 2006-03-23
FR0603489A FR2893947A1 (en) 2005-11-30 2006-04-20 Obtaining pulverulent compositions, useful as polymeric materials, reinforcement and/or modifying agent, comprises contact of carbon nanotubes e.g. with a monomer (mixture), optional heat treatment, purification and/or separation
PCT/FR2006/051258 WO2007063253A1 (en) 2005-11-30 2006-11-29 Pulverulent composition based on carbon nanotubes, methods of obtaining them and its uses, especially in polymeric materials.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1954752A1 true EP1954752A1 (en) 2008-08-13

Family

ID=38055429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP06842069A Withdrawn EP1954752A1 (en) 2005-11-30 2006-11-29 Pulverulent composition based on carbon nanotubes, methods of obtaining them and its uses, especially in polymeric materials.

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20090176924A1 (en)
EP (1) EP1954752A1 (en)
JP (1) JP2009517517A (en)
KR (1) KR20080065688A (en)
BR (1) BRPI0619221A2 (en)
FR (1) FR2893947A1 (en)
WO (1) WO2007063253A1 (en)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2907442B1 (en) * 2006-10-19 2008-12-05 Arkema France CONDUCTIVE COMPOSITE MATERIAL BASED ON THERMOPLASTIC POLYMER AND CARBON NANOTUBE
GB0708293D0 (en) * 2007-04-28 2007-06-06 Q Flo Ltd An enhancement of the structure and properties of carbon nanotube fibres
FR2918081B1 (en) * 2007-06-27 2009-09-18 Cabinet Hecke Sa METHOD FOR IMPREGNATING FIBERS CONTINUOUS BY A COMPOSITE POLYMERIC MATRIX COMPRISING A THERMOPLASTIC POLYMER
FR2921391B1 (en) * 2007-09-24 2010-08-13 Arkema France PROCESS FOR PREPARING COMPOSITE MATERIALS
EP2062853A1 (en) * 2007-11-23 2009-05-27 Nanoledge Polymer carbon nanotube composites
KR100946734B1 (en) * 2007-12-31 2010-03-12 (주)디피아이 홀딩스 Ultra-violet curable carbon nanotubes and method of manufacturing the same
JP5764732B2 (en) * 2008-10-03 2015-08-19 島根県 Heat resistant high thermal conductive adhesive
US8497313B2 (en) 2009-02-27 2013-07-30 Polyone Corporation Biorenewable thermoplastic elastomers
FR2943350B1 (en) * 2009-03-23 2012-10-19 Arkema France PROCESS FOR THE PREPARATION OF THERMOSETTING COMPOSITE MATERIAL WITH HIGH NANOTUBE CONTENT
FR2943349B1 (en) * 2009-03-23 2012-10-26 Arkema France PROCESS FOR PREPARING ELASTOMERIC COMPOSITE MATERIAL HAVING HIGH NANOTUBE CONTENT
JP4787892B2 (en) * 2009-06-16 2011-10-05 株式会社ナノストラクチャー研究所 Carbon nanotube high compounding resin granular material and manufacturing method thereof
FR2950628B1 (en) * 2009-09-25 2013-11-01 Arkema France MASTER MIXTURE FOR THE MANUFACTURE OF DRILLING FLUID
US20120295406A1 (en) * 2010-01-19 2012-11-22 Nec Corporation Carbon nanotube dispersion liquid and method for manufacturing semiconductor device
US8981003B2 (en) 2010-03-17 2015-03-17 Polyone Corporation Biorenewable copolyester thermoplastic elastomers
FR2957910B1 (en) * 2010-03-23 2012-05-11 Arkema France MASTER MIXTURE OF CARBON NANOTUBES FOR LIQUID FORMULATIONS, PARTICULARLY IN LI-ION BATTERIES
FR2957926A1 (en) * 2010-03-25 2011-09-30 Arkema France PROCESS FOR THE PREPARATION OF ELASTOMERIC COMPOSITE MATERIAL
FR2962127B1 (en) * 2010-07-01 2012-07-27 Arkema France PROCESS FOR CONTROLLED RADICAL POLYMERIZATION IN THE PRESENCE OF CARBON NANOTUBES AS AN INITIATION AND CONTROL AGENT
CN101942137B (en) * 2010-09-17 2012-07-04 四川大学 Method for preparing conductivity-enhanced polymer/carbon nano tube composite material by vibration injection molding device
FR2967417B1 (en) 2010-11-17 2014-04-11 Arkema France MASTER MIXTURE OF CARBON NANOTUBES AND HARDENER FOR THERMOSETTING RESINS
GB201122296D0 (en) 2011-12-23 2012-02-01 Cytec Tech Corp Composite materials
JP5374597B2 (en) * 2012-01-06 2013-12-25 日信工業株式会社 Method for producing carbon fiber composite material
WO2013107535A1 (en) * 2012-01-20 2013-07-25 Total Research & Technology Feluy Polymer composition comprising carbon nanotubes
WO2014132957A1 (en) * 2013-02-28 2014-09-04 東レ株式会社 Carbon nanotube aggregate, and production method therefor
KR101627016B1 (en) 2013-05-13 2016-06-02 주식회사 엘지화학 Highly dispersible carbon nano structures and method for preparation thereof, and polymer composite comprising the carbon nano structures
KR101427727B1 (en) * 2013-06-07 2014-08-13 인하대학교 산학협력단 Green epoxy composites containing cabon nanotube
JP6398344B2 (en) * 2013-06-11 2018-10-03 東レ株式会社 Carbon nanotube aggregate and method for producing the same
WO2015009941A1 (en) * 2013-07-17 2015-01-22 The Regents Of The University Of California Highly conductive nanocomposite, biological and small molecule materials for enhanced resin conductivity
KR101923465B1 (en) 2015-09-25 2018-11-30 주식회사 엘지화학 High strength polymer composite comprising carbon nanotubes
KR102145538B1 (en) * 2017-03-27 2020-08-18 주식회사 엘지화학 Method for preparation of functionalized carbon nanotube
CN107876031B (en) * 2017-11-28 2020-11-13 健帆生物科技集团股份有限公司 Blood purification adsorbent for uremia and preparation method thereof
CN111087590B (en) * 2019-12-18 2022-06-28 浙江光华科技股份有限公司 Preparation method of carboxylated multi-walled carbon nanotube/polyester intermediate
CN111363220B (en) * 2020-03-05 2023-01-31 江西铜业技术研究院有限公司 Carbon nano tube conductive master batch and preparation method thereof
FR3135261A1 (en) * 2022-05-06 2023-11-10 Arkema France Solvent-free compositions comprising carbon nanotubes

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5591382A (en) * 1993-03-31 1997-01-07 Hyperion Catalysis International Inc. High strength conductive polymers
US6905667B1 (en) * 2002-05-02 2005-06-14 Zyvex Corporation Polymer and method for using the polymer for noncovalently functionalizing nanotubes
US20040034177A1 (en) * 2002-05-02 2004-02-19 Jian Chen Polymer and method for using the polymer for solubilizing nanotubes
CN100357340C (en) * 2003-02-13 2007-12-26 斯蒂茨丁荷兰聚合物学会 Reinforced polymer
IL160145A0 (en) * 2004-01-29 2004-06-20 Univ Ben Gurion Method for the preparation of dispersions of carbon nanotubes
FR2870251B1 (en) * 2004-05-11 2010-09-17 Arkema COMPOSITE MATERIALS BASED ON CARBON NANOTUBES AND POLYMERIC MATRICES AND METHODS OF OBTAINING THEM
CN1304473C (en) * 2005-03-18 2007-03-14 清华大学 Natural liquid rubber slurry with added carbon nanotube and its prepn process

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2007063253A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR2893947A1 (en) 2007-06-01
WO2007063253A1 (en) 2007-06-07
KR20080065688A (en) 2008-07-14
US20090176924A1 (en) 2009-07-09
JP2009517517A (en) 2009-04-30
BRPI0619221A2 (en) 2011-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1954752A1 (en) Pulverulent composition based on carbon nanotubes, methods of obtaining them and its uses, especially in polymeric materials.
FR2893946A1 (en) Obtaining pulverulent compositions, useful as polymeric materials, reinforcement and/or modifying agent, comprises contact of carbon nanotubes e.g. with a monomer (mixture), optional heat treatment, purification and/or separation
Kong et al. Polyelectrolyte-functionalized multiwalled carbon nanotubes: preparation, characterization and layer-by-layer self-assembly
Chow et al. Polyamide blend-based nanocomposites: A review.
Salavagione et al. Recent advances in the covalent modification of graphene with polymers
Petrov et al. Noncovalent functionalization of multi-walled carbon nanotubes by pyrene containing polymers
Zou et al. A general strategy to disperse and functionalize carbon nanotubes using conjugated block copolymers
JP5466952B2 (en) Processing and performance aids for carbon nanotubes
JP2007537313A (en) COMPOSITE MATERIAL BASED ON CARBON NANOTUBES AND POLYMER MATRIX AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
EP2125951B1 (en) Reactive block copolymers for the preparation of inorganic tubule-polymer composites
KR20130019382A (en) Method for preparing an elastomeric composite material
Fadil et al. Synthesis of graphene-based polymeric nanocomposites using emulsion techniques
Parpaite et al. Incorporation of modified Stöber silica nanoparticles in polystyrene/polyamide-6 blends: Coalescence inhibition and modification of the thermal degradation via controlled dispersion at the interface
You et al. Interfacial engineering of polypropylene/graphene nanocomposites: improvement of graphene dispersion by using tryptophan as a stabilizer
Wu et al. Preparation of carbon nanotubes/waterborne polyurethane composites with the emulsion particles assisted dispersion of carbon nanotubes
Beyou et al. Polymer nanocomposites containing functionalised multiwalled carbon nanotubes: a particular attention to polyolefin based materials
Choi et al. Improvement of interfacial interaction via ATRP in polycarbonate/carbon nanotube nanocomposites
US8399553B2 (en) Carbon nanotube reinforced polymer
CN113929927B (en) Polyvinyl alcohol-modified graphene oxide nano composite aqueous dispersion and preparation method thereof
Dumas et al. Polybenzoxazine nanocomposites: case study of carbon nanotubes
US20080200601A1 (en) Reactive block copolymers for the preparation of inorganic tubule-polymer composites
WO2010123600A2 (en) Functionalized carbon nanostructures and compositions and materials formed therefrom
CN104962026A (en) Preparing method of novel composite compatilizer
Park et al. Surface modification of carbon nanotubes for high-performance polymer composites
Zhao et al. Reactive bonding mediated high mass loading of individualized single-walled carbon nanotubes in an elastomeric polymer

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20080523

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ARKEMA FRANCE

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20100601