ES2243916T3 - Particulas de tipo hidrotalcita basada en mg-zn-a1 y composicion de resina que contiene las mismas. - Google Patents

Particulas de tipo hidrotalcita basada en mg-zn-a1 y composicion de resina que contiene las mismas.

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ES2243916T3 ES04251812T ES04251812T ES2243916T3 ES 2243916 T3 ES2243916 T3 ES 2243916T3 ES 04251812 T ES04251812 T ES 04251812T ES 04251812 T ES04251812 T ES 04251812T ES 2243916 T3 ES2243916 T3 ES 2243916T3
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Abstract

Partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn- Al que comprenden partículas nucleares compuestas por hidrotalcita basada en Mg-Al y una capa de hidrotalcita basada en Mg-Zn-Al proporcionada sobre la superficie de las partículas nucleares, y que tienen un diámetro superficial de las placas medio de 0, 1 a 1, 0 µm y un índice de refracción que puede ajustarse hasta un valor requerido en el intervalo de 1, 48 a 1, 56.

Description

Partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al y composición de resina que contiene las mismas.
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a partículas de tipo hidrotalcita basadas den Mg-Zn-Al y a una composición de resina que contiene las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al. Más particularmente, la presente invención se refiere partículas del tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al que tienen un diámetro superficial de las placas grande y un grosor apropiado, cuyo índice de refracción puede ajustarse variadamente, y a una composición de resina que contiene las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al que puede exhibir no solo estabilidad de la resina y propiedades funcionales altas sino también una excelente transparencia en comparación con las de composiciones de resina transparentes que usan partículas de tipo hidrotalcita convencionales.
Con el propósito de estabilizar y funcionalizar resinas, se añaden a las resinas diversos compuestos (composiciones de resina). Por ejemplo, para mejorar una estabilidad térmica de resinas que contienen cloro, se añaden a las mismas compuestos de plomo o compuestos de estaño. Sin embargo, en los últimos años, con la intensa conciencia de la protección medioambiental, se ha demandado fuertemente proporcionar compuestos alternativos que puedan reemplazar a estos compuestos convencionales que tienen una gran carga sobre el medio ambiente. Por esta razón, se han apuntado compuestos basados en hidrotalcita substancialmente inocuos. Además, en películas agrícolas, los compuestos basados en hidrotalcita se añaden a resinas basadas en poliolefina debido a un buen poder de absorción del infrarrojo lejano de los mismos.
En general, según se describe en "Journal of Japan Chemical Society", 1995(8), pp. 622 a 628, los compuestos basados en hidrotalcita tienen una estructura representada por la fórmula:
[M^{2+}{}_{1-x}M^{3+}{}_{x}(OH)_{2}]^{x+}[A^{n-}{}_{x/n}\cdot H_{2}O]^{x-}
en la que M^{2+} representa un ion metálico divalente tal como Mg^{2+}, Co^{2+}, Ni^{2+} y Zn^{2+}; M^{3+} representa un ion metálico trivalente tal como Al^{3+}, Fe^{3+} y Cr^{3+}; A^{n-} representa un catión n-valente tal como OH^{-}, Cl^{-}, CO_{3}^{2-} y SO_{4}^{2-}; y x es habitualmente un número de 0,2 a 0,33.
Por otra parte, en la literatura anterior, se describe que los compuestos basados en hidrotalcita tienen una estructura cristalina estratificada que incluye una capa básica bidimensional, en la que están dispuestas unidades de brucita octaédrica cargadas positivamente y una capa intermedia cargada negativamente.
En S. Jiang y otros, "Acta Mineral. Sinica", 1984, p. 296 (1984), se ha presentado que los compuestos basados en hidrotalcita en forma de partículas tienen un índice de refracción de 1,523. El índice de refracción de los compuestos basados en hidrotalcita está cerca de los de diversas resinas y, por lo tanto, los compuestos basados en hidrotalcita se añaden a diversas resinas para obtener composiciones de resina substancialmente transparentes. Al mismo tiempo, los índices de refracción de las resinas respectivas son diferentes entre sí, por ejemplo, de 1,51 a 1,54 para polietilenos, de 1,52 a 1,55 para resinas que contienen cloro, de 1,59 a 1,60 para resinas de poliestireno y 1,53 para nailo-
nes.
En cuanto a composiciones de resina que requieren transparencia, se ha propuesto, por ejemplo, un producto moldeado compuesto por una composición de resina que contiene partículas que tiene una buena transparencia, que se obtiene mezclando una resina basada en cloruro de vinilo con un óxido compuesto que contiene sílice que tiene substancialmente el mismo índice de refracción que el de la resina basada en cloruro de vinilo (Publicación de Patente Japonesa (KOKOKU) Nº 59-50251 (1984)).
Además, se sabe que se obtiene una composición de resina transparente añadiendo partículas de hidrotalcita basadas en Mg-Al que contienen Zn a resinas (Solicitudes de Patente Japonesa Abiertas a Consulta por el Público (KOKAI) Nº 63-118374 (1988) y 64-36654 (1989)).
Por otra parte, se sabe que se obtiene una película que tiene una buena transparencia añadiendo compuestos basados en hidrotalcita, en los que se introduce parcialmente Se como especie aniónica, a resinas basadas en poliolefina (Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Consulta por el Público (KOKAI) Nº 2001-316530).
Además, se sabe cómo evitar que resinas que contienen halógeno se deterioren en transparencia debido a un cambio en el tono de color de las mismas añadiendo compuestos basados en hidrotalcita deshidratados térmicamente a las mismas (Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Consulta por el Público (KOKAI) Nº 6-31663 (1994)).
Por otra parte, se han propuesto partículas de hidrotalcita basadas en Mg-Al en las que está contenido uniformemente Zn (Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Consulta por el Público (KOKAI) Nº 2000-290451) y una técnica para producir partículas de hidrotalcita basadas en Mg-Al en dos fases separadas (Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Consulta por el Público (KOKAI) Nº 2001-164042).
En la actualidad, se requiere intensamente proporcionar partículas de hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al para la adición a resinas, que no solo tengan un diámetro superficial de las placas grande y un grosor apropiado sino que también exhiban un índice de refracción más amplio que las convencionales sin sacrificar la estabilidad térmica y las propiedades funcionales de las mismas. Sin embargo, tales partículas de hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al no se han obtenido convencionalmente.
A saber, en la técnica descrita en la Publicación de Patente Japonesa (KOKOKU) Nº 59-50251 (1984), puesto que las partículas obtenidas pueden no satisfacer las propiedades buscadas debido a un intervalo del índice de refracción estrecho de las mismas, no es necesariamente posible obtener un producto moldeado compuesto por una composición de resina que contiene partículas que tenga una buena transparencia.
En las técnicas descritas en las Solicitudes de Patente Japonesa Abiertas a Consulta por el Público (KOKAI) Nº 63-118374 (1988) y 64-36654 (1989), puesto que es necesario dispersar uniformemente zinc en partículas de hidrotalcita, se requiere una gran cantidad de zinc para controlar un índice de refracción de las mismas, de modo que puede ser difícil mantener propiedades funcionales altas de las resinas.
En la técnica descrita en la Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Consulta por el Público (KOKAI) Nº 2001-316530, puesto que el índice de refracción de las partículas de tipo hidrotalcita está en un intervalo tan estrecho como de 1,48 a 1,52, las partículas de tipo hidrotalcita son aplicables solo a resinas extremadamente limitadas.
En la técnica descrita en la Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Consulta por el Público (KOKAI) Nº 6-316663 (1994), debe sacrificarse una estabilidad térmica para alcanzar una buena transparencia, no proporcionando de ese modo ventajas industriales completamente satisfactorias.
En la técnica descrita en la Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Consulta por el Público (KOKAI) Nº 2000-290451, se obtienen partículas de hidrotalcita que contienen zinc que tienen un diámetro superficial de las placas grande y un grosor apropiado. Sin embargo, puesto que el zinc debe estar uniformemente contenido en las partículas de hidrotalcita, se requiere una gran cantidad de zinc para controlar un índice de refracción de las mismas, de modo que puede ser difícil mantener propiedades funcionales altas de las resinas.
En la técnica descrita en la Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Consulta por el Público (KOKAI) Nº 2001-164042, aunque se obtienen partículas de hidrotalcita que tienen un diámetro superficial de las placas grande y un grosor apropiado, un índice de refracción de las mismas puede controlarse solo mediante un tratamiento de deshidratación. Por lo tanto, una estabilidad térmica, etc. de las partículas de hidrotalcita debe sacrificarse para controlar el índice de refracción, de modo que puede ser difícil obtener resinas que tengan altas propiedades funcionales. Así, esta técnica es insatisfactoria desde puntos de vista industriales.
Sumario de la invención
Un objetivo de la presente invención es proporcionar partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al no solo que exhiban un índice de refracción más amplio aplicable a diversas resinas, que nunca se ha alcanzado mediante partículas de hidrotalcita convencionales como un aditivo para composiciones de resina que requieren una transparencia, sino también que tengan un diámetro superficial de las placas grande y un grosor apropiado a fin de permitir que las partículas se amasen fácilmente en resinas.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una composición de resina que exhiba no solo una alta estabilidad de la resina y altas propiedades funcionales sino también una excelente transparencia.
Para lograr los objetivos, en un primer aspecto de la presente invención, se proporcionan partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al que comprenden partículas nucleares compuestas por hidrotalcita basada en Mg-Al y una capa de hidrotalcita basada en Mg-Zn-Al formada sobre la superficie de la partícula nuclear, y que tienen un diámetro superficial de las placas medio de 0,1 a 1,0 \mum y un índice de refracción que puede ajustarse hasta un valor requerido en el intervalo de 1,48 a 1,56.
En un segundo aspecto de la presente invención, se proporcionan partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al que comprenden partículas nucleares compuestas por hidrotalcita basada en Mg-Al y una capa de hidrotalcita basada en Mg-Zn-Al formada sobre la superficie de la partícula nuclear, y que tienen un diámetro superficial de las placas medio de 0,1 a 1,0 \mum, en donde una relación molar de zinc a una suma de magnesio y zinc contenidos en las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al está en el intervalo de 0,003 a 0,6, y un índice de refracción de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al puede ajustarse hasta un valor requerido en el intervalo de 1,48 a 1,56.
En un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona una composición de resina que comprende las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al anteriores y una resina aglutinante.
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Descripción detallada de la invención
En primer lugar, se describen las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de la presente invención.
Las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de la presente invención tienen habitualmente un diámetro superficial de las placas medio de 0,1 a 1,0 \mum, preferiblemente de 0,15 a 0,8 \mum. Cuando el diámetro superficial de las placas medio de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al es menor que 0,1 \mum, las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al tienden a exhibir una dispersibilidad insuficiente en resinas al amasarlas con las mismas. Cuando el diámetro superficial de las placas medio de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al es mayor que 1,0 \mum, puede ser difícil producir industrialmente partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al adecuadas para la adición a resinas. Al mismo tiempo, el diámetro superficial de las placas medio usado aquí significa un valor medio de diámetros de partículas primarias de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al según se mide mediante el método mencionado posteriormente.
Las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de la presente invención tienen habitualmente un valor de la superficie específica según BET de 5 a 60 m^{2}/g, preferiblemente de 7 a 30 m^{2}/g en el caso de partículas no tratadas térmicamente y habitualmente de 7 a 100 m^{2}/g, preferiblemente de 10 a 80 m^{2}/g, en el caso de partículas tratadas térmicamente.
Las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de la presente invención tienen una composición representada por la siguiente fórmula:
(Mg_{1-y}Zn_{y})_{1-x}\cdot Al_{x}\cdot(OH)_{2}\cdot An^{n-}{}_{p}\cdot mH_{2}O
en la que x es un número de 0,2 a 0,5 (0,2\leqx\leq0,5); y es un número de 0,003 a 0,6 (0,003\leqy\leq0,6); m es un número de más de 0 a 2 (0<m\leq2); p es un número como una relación de x a n (p=x/n); y An^{n-} es un anión n-valente.
El valor m que representa un contenido de agua en las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al está habitualmente en el intervalo de 0,8 a 2,0, preferiblemente de 1,0 a 1,7 en el caso de partículas no tratadas térmicamente y habitualmente de más de 0 a 1,0, preferiblemente de 0,3 a 0,8, en el caso de partículas tratadas térmicamente. El valor x que representa un contenido de Al en las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al está habitualmente en el intervalo de 0,2 a 0,5, preferiblemente de 0,2 a 0,4. Cuando el valor x es menor que 0,2, o mayor que 0,5, puede ser difícil obtener partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al en una sola fase. El valor y que representa un contenido de Zn en las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al está habitualmente en el intervalo de 0,003 a 0,6, preferiblemente de 0,003 a 0,4. Cuando el valor y es menor que 0,003, puede ser difícil obtener partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al que mantengan altas propiedades funcionales en resinas y que tengan un índice de refracción amplio. Cuando el valor y es mayor que 0,6, las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al tienden a deteriorarse en propiedades funcionales en resinas al amasarlas con las mismas.
Además, la cantidad de zinc contenida en las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de la presente invención es habitualmente de 1 a 30% en peso, preferiblemente de 1,5 a 25% en peso basado en el peso de todas las partículas. Cuando el contenido de zinc es menor que 1% en peso, puede ser difícil obtener partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al que mantengan altas propiedades funcionales en resinas y que tengan un índice de refracción amplio. Cuando el contenido de zinc es mayor que 30% en peso, las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al tienden a deteriorarse en propiedades funcionales en resinas al amasarlas con las mismas.
Los tipos de aniones (An^{n-}) contenidos en las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al no están particularmente restringidos. Ejemplos de los aniones (Al^{n-}) pueden incluir el ion hidroxilo, el ion carbonato, el ion sulfato, el ion fosfato, el ion silicato, el ion carboxilato orgánico, el ion sulfonato orgánico, el ion fosfato orgánico o similares.
Las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de la presente invención tienen habitualmente un valor del pH de 8,5 a 10,5, preferiblemente de 8,5 a 10,0. Cuando el valor del pH de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al es mayor que 10,5, puede ser difícil evitar la elución de magnesio de las mismas. Como resultado, cuando las partículas se añaden a resinas, la composición de resina obtenida tiende a decolorarse de forma no deseable.
El índice de refracción requerido para las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de la presente invención está en el intervalo de 1,48 a 1,70. Casi no existen aplicaciones de resina que requieran una transparencia tal que un índice de refracción de las mismas sea menor que 1,48. Por otra parte, puede ser extremadamente difícil tanto químicamente como industrialmente producir hidrotalcita que tenga un índice de refracción de más de 1,70.
Las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al (partículas basadas en Mg-Zn-Al que tienen una construcción de hidrotalcita) de la presente invención pueden obtenerse haciendo crecer una capa de hidrotalcita basada en Mg-Zn-Al (envuelta externa) sobre la superficie de las partículas nucleares de hidrotalcita basadas en Mg-Al respectivas. El índice de refracción de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al puede controlarse hasta el valor requerido en el intervalo de 1,48 a 1,56 variando el contenido de Zn en la capa de hidrotalcita como una envuelta externa.
Además, retirando una parte de agua contenida en la hidrotalcita por medio de deshidratación, el índice de refracción de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al puede controlarse adicionalmente a lo largo de un intervalo más amplio que el obtenido variando el contenido de Zn, a saber, hasta el valor requerido en el intervalo de 1,48 a 1,70. Así, puesto que el índice de refracción de las partículas contenidas en resinas puede controlarse a fin de ajustarse a un índice de refracción y las funciones de las resinas buscadas, se hace posible producir una composición de resina que no solo mantenga altas propiedades funcionales de las resinas sino que también exhiba una transparencia extremadamente alta.
Las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al tratadas térmicamente de la presente invención pueden proporcionar una estabilidad de la resina y propiedades funcionales superiores en comparación con partículas de hidrotalcita basadas en Mg-Al libres de zinc tratadas térmicamente y partículas de hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al tratadas térmicamente en las que el zinc está contenido uniformemente. Esto se debe al cambio en el índice de refracción provocado al añadir zinc en la porción de la envuelta externa de las partículas de hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al. Las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al tratadas térmicamente que tienen un índice de refracción de 1,48 ó 1,70 pueden producirse retirando de las mismas una cantidad de agua menor que la de partículas de hidrotalcita basadas en Mg-Al libres de zinc tratadas térmicamente y partículas de hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al tratadas térmicamente en las que el zinc está contenido uniformemente. Por lo tanto, se hace posible no solo impartir una alta estabilidad y altas propiedades funcionales a las resinas, sino también obtener una composición de resina que tiene una alta transparencia. Por otra parte, puesto que el zinc está presente en la envuelta externa (capa externa) de las partículas de tipo hidrotalcita, la cantidad de magnesio eluida de las resinas puede reducirse, evitando de ese modo la decoloración de las resinas durante el procesamiento.
Las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de la presente invención pueden revestirse, si se requiere, con al menos un agente de tratamiento superficial seleccionado del grupo que consiste en ácidos grasos superiores, tensioactivos aniónicos, ésteres de ácidos grasos superiores/ácido fosfórico, agentes de acoplamiento y ésteres de alcoholes polihidroxilados. Al revestir la superficie de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al respectivas con tal material de revestimiento superficial, las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al pueden mejorarse en dispersibilidad en resinas y pueden proporcionar resinas que tienen propiedades funcionales y estabilidad superiores.
Ejemplos de los ácidos grasos superiores incluyen ácido láurico, ácido esteárico, ácido palmítico, ácido oleico, ácido linoleico o similares. Ejemplos de los éteres de ácidos grasos superiores/ácido fosfórico pueden incluir éter estearílico-ácido fosfórico, éter oelílico-ácido fosfórico, éter laurílico-ácido fosfórico o similares. Ejemplos de los ésteres de alcohol polihidroxilado pueden incluir monooleato de sorbitán, monolaurato de sorbitán, monoglicérido esteárico o similares.
Ejemplos de los tensioactivos aniónicos pueden incluir sales tales como laurilsulfato sódico, dodecilbencenosulfonato sódico, estearato sódico, oleato potásico y aceite de ricino potásico, o similares.
Ejemplos de los agentes de acoplamiento pueden incluir agentes de acoplamiento basados en silano, agentes de acoplamiento basados en aluminio, agentes de acoplamiento basados en titanio, agentes de acoplamiento basados en circonio o similares.
La cantidad del agente de tratamiento superficial revestido es habitualmente de 0,2 a 20,0% en peso, preferiblemente de 0,5 a 18,0% en peso (calculado como C) basado en el peso de las partículas de tipo hidrotalcita. Cuando la cantidad del agente de tratamiento superficial revestido es menor que 0,2% en peso, los efectos de mejorar las propiedades funcionales y la dispersibilidad mediante el revestimiento tienden a ser irreconocibles. Cuando la cantidad del agente de tratamiento superficial revestido es mayor que 20,0% en peso, puesto que los efectos producidos por el revestimiento ya están saturados, no se requiere el uso de tal cantidad grande del agente de tratamiento superfi-
cial.
Las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al revestidas superficialmente de la presente invención tienen un valor del pH habitualmente de 7,0 a 9,5, preferiblemente de 7,0 a 9,0, que es inferior que el de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al no revestidas superficialmente de la presente invención.
A continuación, se describe el procedimiento para producir las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de acuerdo con la presente invención.
Las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de la presente invención pueden producirse mezclando una solución acuosa alcalina que contiene aniones, una solución acuosa de sal magnésica y una solución acuosa de sal de aluminio entre sí; ajustando un valor del pH de la solución mixta hasta de 10 a 14; envejeciendo la solución mixta resultante a una temperatura de 80 a 105ºC para producir partículas de hidrotalcita basadas en Mg-Al como partículas nucleares (reacción primaria); a continuación añadiendo una solución acuosa de sal de magnesio, una solución acuosa de sal de zinc y una solución acuosa de sal de aluminio que contienen magnesio, zinc y aluminio en una cantidad total de no más de 0,35 moles por un mol de una cantidad total de magnesio y aluminio añadidos durante la producción de las partículas nucleares a una suspensión en agua que contiene las partículas nucleares; y envejecer la suspensión resultante a un valor del pH de 8 a 11 y a una temperatura de 60 a 105ºC (reacción secundaria).
Como la solución acuosa alcalina que contiene aniones, puede usarse una solución acuosa alcalina mixta compuesta por una solución acuosa que contiene aniones y una solución acuosa de hidróxido alcalino.
Ejemplos de la solución acuosa que contiene aniones pueden incluir soluciones acuosas de carbonato sódico, carbonato potásico, fosfato sódico, silicato sódico, sulfato sódico, sales orgánicas de ácido carboxílico, sales orgánicas de ácido sulfónico, sales orgánicas de ácido fosfórico o similares.
Ejemplos de la solución acuosa de hidróxido alcalino pueden incluir soluciones acuosas de hidróxido sódico, hidróxido potásico, amoníaco, urea o similares.
Ejemplos de las soluciones acuosas de sal de magnesio utilizables en la presente invención pueden incluir una solución acuosa de sulfato magnésico, una solución acuosa de cloruro magnésico, una solución acuosa de nitrato magnésico o similares. De estas soluciones, se prefieren una solución acuosa de sulfato magnésico y una solución acuosa de cloruro magnésico. Por otra parte, también pueden usarse lechadas de partículas de óxido de magnesio o partículas de hidróxido de magnesio.
Ejemplos de las soluciones acuosas de sal de aluminio utilizables en la presente invención pueden incluir una solución acuosa de sulfato de aluminio, una solución acuosa de cloruro de aluminio, una solución acuosa de nitrato de aluminio o similares. De estas soluciones, se prefieren una solución acuosa de sulfato de aluminio y una solución acuosa de cloruro de aluminio. Por otra parte, también pueden usarse lechadas de partículas de óxido de aluminio o partículas de hidróxido de aluminio.
En la reacción primaria, el orden de mezcladura de la solución acuosa alcalina que contiene aniones, la solución acuosa de sal de magnesio y la solución acuosa de sal de aluminio no está particularmente restringido. Por ejemplo, las soluciones o lechadas acuosas respectivas pueden mezclarse entre sí al mismo tiempo. Preferiblemente, una solución o lechada mixta preparada previamente mezclando entre sí la solución acuosa de sal de magnesio y la solución acuosa de sal de aluminio se añade a la solución acuosa alcalina que contiene aniones.
Las soluciones acuosas respectivas pueden añadirse de una vez o pueden añadirse gota a gota continuamente.
La solución de reacción primaria obtenida mezclando y haciendo reaccionar entre sí la solución acuosa alcalina que contiene aniones, la solución acuosa de sal de magnesio y la solución acuosa de sal de aluminio tiene habitualmente una concentración de magnesio de 0,1 a 0,5 moles/litro, preferiblemente de 0,1 a 1,2 moles/litro; una concentración de aluminio habitualmente de 0,03 a 1,0 moles/litro, preferiblemente de 0,04 a 0,8 moles/litro; una concentración de aniones habitualmente de 0,05 a 1,4 moles/litro, preferiblemente de 0,06 a 1,2 moles/litro; y una concentración de álcali habitualmente de 0,5 a 8 moles/litro, preferiblemente de 0,8 a 6 moles/litro. La relación de magnesio a aluminio añadido (Mg/Al) es habitualmente de 0,8 a 5,0, preferiblemente de 0,9 a 4,5.
La temperatura de envejecimiento usada en la reacción primaria es habitualmente de 80 a 105ºC, preferiblemente de 85 a 105ºC. Aun cuando la temperatura de envejecimiento sea menor que 80ºC, se producen las partículas de tipo hidrotalcita, pero puede ser difícil obtener partículas de tipo hidrotalcita que tengan un diámetro superficial de las placas grande. Cuando la temperatura es mayor que 105ºC, tiende a requerirse de forma poco económica el uso de un recipiente a presión tal como un autoclave.
El valor del pH de la solución de reacción envejecida en la reacción primaria es habitualmente de 10 a 14, preferiblemente de 11 a 14. Cuando el valor del pH es menor que 10, puede ser difícil obtener partículas de tipo hidrotalcita que tengan un diámetro superficial de las placas grande y un grosor apropiado.
El tiempo de envejecimiento usado en la reacción primaria es habitualmente de 2 a 24 horas. Cuando el tiempo de envejecimiento es menor que 2 horas, puede ser difícil obtener partículas de tipo hidrotalcita que tengan un diámetro superficial de las placas grande y un grosor apropiado. Por otra parte, el tiempo de envejecimiento de más de 24 horas tiende a ser poco económico.
Al terminar la reacción primaria, no están presentes magnesio y aluminio residuales en la suspensión de reacción, y todo esto contribuye a la formación de las partículas de tipo hidrotalcita. Por lo tanto, se considera que la composición de las partículas nucleares es substancialmente la misma que la de los materiales en bruto cargados.
Las partículas nucleares de hidrotalcita obtenidas en la reacción primaria tienen habitualmente un diámetro superficial de las placas de 0,1 a 0,9 \mum, un grosor habitualmente de 0,01 a 0,07 \mum y un valor de la superficie específica según BET habitualmente de 5 a 80 m^{2}/g.
La relación molar de una suma de magnesio, zinc y aluminio añadidos en la reacción secundaria a una suma de magnesio y aluminio añadidos en la reacción primaria habitualmente no es mayor que 0,35, preferiblemente no mayor que 0,33. Cuando la relación molar es mayor que 0,35, el contenido de zinc es demasiado grande, de modo que puede ser difícil obtener partículas de tipo hidrotalcita que mantengan altas propiedades funcionales en resinas y que tengan un índice de refracción amplio. En particular, en el caso en el que la relación molar es mayor que 0,5, la reacción de crecimiento puede inhibirse y una gran cantidad de partículas finas se precipitan fuera de las partículas nucleares, dando como resultado una dispersibilidad muy escasa de las partículas en resinas.
En la reacción secundaria, el orden de mezcladura de la solución acuosa de sal de magnesio, la solución acuosa de sal de zinc y la solución acuosa de sal de aluminio no está particularmente restringido. Por ejemplo, las soluciones o lechadas acuosas respectivas pueden mezclarse entre sí al mismo tiempo. Preferiblemente, la solución acuosa de sal de magnesio, la solución acuosa de sal de zinc y la solución acuosa de sal de aluminio se añaden en la forma de una solución o lechada mixta preparada previamente mezclando estas soluciones entre sí.
Las soluciones acuosas respectivas pueden añadirse de una vez o pueden añadirse gota a gota continuamente.
La concentración de metales total de magnesio, zinc y aluminio contenidos en la solución mixta usada en la reacción secundaria es habitualmente de 0,1 a 1,5 moles/litro, preferiblemente de 0,1 a 1,2 moles/litro. Cuando la concentración de metales total en la solución mixta es menor que 0,1 moles/litro, puede ser difícil obtener una composición de resina transparente que tenga estabilidad y propiedades funcionales buenas. Cuando la concentración de metales total en la solución mixta es mayor que 1,5 moles/litro, una reacción de crecimiento uniforme tiende a inhibirse, de modo que están presentes partículas finas fuera de las partículas nucleares, dando como resultado dispersibilidad escasa en resinas cuando se añaden a o se amasan con las resinas.
La temperatura de envejecimiento usada en la reacción secundaria es habitualmente de 60 a 105ºC, preferiblemente de 65 a 105ºC. Aun cuando la temperatura de envejecimiento sea menor que 60ºC, se producen las partículas de tipo hidrotalcita, pero puede ser difícil obtener partículas de tipo hidrotalcita que tengan un diámetro superficial de las placas grande. Cuando la temperatura de envejecimiento es mayor que 105ºC, tiende a requerirse de forma poco económica el uso de un recipiente a presión tal como un autoclave.
El valor del pH de la solución de reacción envejecida en la reacción secundaria es habitualmente de 8 a 11, preferiblemente de 8 a 10. Cuando el valor del pH es menor que 8, puede ser difícil obtener partículas de tipo hidrotalcita que tengan un diámetro superficial de las placas grande y un grosor apropiado. Cuando el valor del pH es mayor que 11, una parte del zinc añadido todavía permanece en la solución acuosa sin precipitación o cristalización, dando como un resultado un procedimiento económicamente e industrialmente poco ventajoso.
El tiempo de envejecimiento usado en la reacción secundaria es habitualmente de 2 a 24 horas. Cuando el tiempo de envejecimiento es menor que 2 horas, puede ser difícil obtener partículas de tipo hidrotalcita que tengan un diámetro superficial de las placas grande y un grosor apropiado. Por otra parte, el tiempo de envejecimiento de más de 24 horas tiende a ser poco económico.
Al terminar la reacción secundaria, no están presentes magnesio, zinc y aluminio residuales en la suspensión de reacción, y todo esto contribuye a la formación de las partículas de tipo hidrotalcita. Por lo tanto, se considera que la composición de la capa de hidrotalcita formada sobre la superficie de las partículas nucleares respectivas es substancialmente la misma que la de los materiales en bruto cargados a la reacción de crecimiento.
Al mismo tiempo, después de la terminación de la reacción secundaria, las partículas obtenidas también pueden usarse como partículas nucleares para reacciones de crecimiento adicionales.
Después de la terminación de la reacción, las partículas resultantes se someten adicionalmente a filtración, lavado con agua y secado mediante métodos ordinarios, obteniendo de ese modo partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al compuestas por partículas nucleares de hidrotalcita basadas en Mg-Al libres de zinc y una capa de hidrotalcita (envuelta externa) basada en Mg-Zn-Al formada sobre la superficie de las partículas nucleares.
Las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al tratadas térmicamente pueden producirse tratando térmicamente las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al preparadas anteriormente a una temperatura habitualmente de 80 a 350ºC, preferiblemente de 85 a 300ºC, más preferiblemente de 90 a 250ºC. El tiempo de tratamiento térmico puede controlarse dependiendo de la temperatura de tratamiento térmico. Además, la atmósfera de tratamiento térmico puede ser una atmósfera oxidativa o una atmósfera no oxidativa. Se prefiere evitar el uso de gases que exhiban un fuerte efecto reductor tales como hidrógeno gaseoso.
El revestimiento de la superficie de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al respectivas con el agente de tratamiento superficial puede efectuarse mediante tratamiento superficial en seco o tratamiento superficial en húmedo. En el tratamiento superficial en seco, las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al y el agente de tratamiento superficial se añaden a un mezclador de Henschel, un molino de arena, una muela vertical, un pulverizador de tipo Taninaka, una moledora, etc., y se mezclan en seco y se pulverizan para formar una capa de agente de tratamiento superficial sobre la superficie (envuelta externa) de las mismas.
En el tratamiento superficial en húmedo, una suspensión en agua obtenida dispersando las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al en agua se mezcla con una solución acuosa de sales de ácido graso superior, etc.; después de controlar la temperatura habitualmente hasta de 20 a 95ºC, la solución resultante se mezcla y se agita, seguido por controlar el valor del pH de la misma, si se requiere, para revestir la superficie de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al respectivas con el agente de tratamiento superficial; y adicionalmente las partículas revestidas se someten a filtración, lavado con agua, secado y pulverización para formar una capa de agente de tratamiento superficial sobre la superficie (envuelta externa) de las mismas. Cuando el tratamiento térmico se efectúa continuamente, puede seleccionarse un agente de tratamiento superficial opcional que esté libre de descomposición a la temperatura de tratamiento térmico.
Cuando el agente de tratamiento superficial se descompone a la temperatura de tratamiento térmico según se requiere, las partículas tratadas térmicamente pueden someterse adicionalmente a tratamiento superficial en seco usando un mezclador de Henschel. En el tratamiento superficial en seco, las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al y el agente de tratamiento superficial se pulverizan y se mezclan entre sí, y se calientan adicionalmente mediante una fuente de calentamiento externa, si se requiere.
Como el agente de tratamiento superficial, pueden usarse los materiales mencionados previamente, es decir, ácidos grasos superiores, ésteres de ácidos grasos superiores/ácido fosfórico, ésteres de alcoholes polihidroxilados, tensioactivos aniónicos, agentes de acoplamiento o similares.
La cantidad del agente de tratamiento superficial revestido es habitualmente de 0,2 a 20,0% en peso (calculado como C) basado en el peso de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al. Cuando la cantidad del agente de tratamiento superficial revestido es menor que 0,2% en peso, puede ser difícil revestir la superficie de las partículas respectivas con una cantidad suficiente del agente de tratamiento superficial, tal como ácidos grasos superiores. Cuando la cantidad del agente de tratamiento superficial revestido es mayor que 20,0% en peso, puesto que los efectos producidos por el revestimiento ya están saturados, no se requiere el uso de tal cantidad grande del agente de tratamiento superficial.
A continuación, se describe la composición de resina de la presente invención.
La composición de resina de la presente invención contiene las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al anteriores y exhibe una transparencia extremadamente sobresaliente. Ejemplos de la resina usa en la composición de resina pueden incluir resinas que contienen cloro, resinas de polietileno, copolímeros de etileno-acetato de vinilo, resinas de polipropileno, resinas de PET, resinas de nailon, resinas fenólicas, etc.
La cantidad de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al contenidas en la composición de resina de la presente invención es habitualmente de 0,5 a 10 partes en peso basado en 100 partes en peso de la resina. Cuando la cantidad de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al contenida es menor que 0,5 partes en peso, la composición de resina resultante tiende a deteriorarse en estabilidad. Cuando la cantidad de partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al contenida es mayor que 10 partes en peso, puesto que los efectos producidos por la adición de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al ya están saturados, no se requiere tal gran cantidad de las partículas. Por otra parte, cuando las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al se usan en una cantidad demasiado grande, la composición de resina tiende a formarse, dando como resultado influencias adversas tales como una apariencia pobre y una decoloración inicial.
La composición de resina puede contener además plastificantes así como otros estabilizantes o aditivos.
Ejemplos de los plastificantes pueden incluir plastificantes basados en ésteres de ácido trimelítico tales como trimelitato de trioctilo (TOTM) y trimelitato de tri-n-octil-n-decilo, plastificantes basados en ésteres de ácido ftálico tales como ftalato de diisodecilo (DIDP), fatalato de diisononilo (DINP) y ftalato de di-2-etilhexilo (DOP), plastificantes basados en poliésteres tales como poli(adipato de propileno) y poli(sebazato de propileno), o similares.
Ejemplos de los otros estabilizantes pueden incluir compuestos tales como estearato de zinc, laurato de zinc y linoleato de zinc, beta-dicetonas tales como dibenzoilmetano, estearoilbenzoilmetano y ácido deshidroacético, fosfitos tales como fosfitos de alquilalilo y fosfitos de trialquilo, compuestos basados en alcoholes polihidroxilados tales como dipentaeritritol, pentaeritritol, glicerina, diglicerina y trimetilolpropano, ácidos grasos superiores tales como ácido esteárico, ácido láurico y ácido oleico, compuestos basados en epoxi tales como aceite de linaza epoxidado y aceite de soja epoxidado, o similares.
Ejemplos de los otros aditivos pueden incluir antioxidantes tales como compuestos basados en fenol, compuestos basados en amina y compuestos basados en ácido fosfórico, compuestos obtenidos reemplazando grupos terminales de poliésteres por grupos OH, aceleradores de la gelificación tales como copolímeros de acrilonitrilo-estireno y copolímeros de metacrilato de metilo-estireno, extendedores tales como carbonato cálcico, sílice, cuentas de vidrio, mica y fibras de vidrio, ignirretardantes, por ejemplo ignirretardantes inorgánicos tales como trióxido de antimonio, hidróxido de aluminio y borato de zinc, ignirretardantes orgánicos que contienen bromo e ignirretardantes basados en ésteres de ácido fosfórico que contienen halógeno, lubricantes tales como ácido esteárico, ceras de polietileno, estearato cálcico, estearato magnésico y estearato bárico, agentes a prueba de mildiú tales como Trichlosan, Orthoside, Sanaizole 100 y Sanaizole 300, o similares.
A continuación, se describe el procedimiento para producir la composición de resina de acuerdo con la presente invención.
La composición de resina de la presente invención puede producirse mediante un método habitual. Por ejemplo, la composición de resina en la forma de una lámina amasada puede obtenerse mezclando entre sí la resina y las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al así como diversos estabilizantes y aditivos mencionados anteriormente a una relación de mezcladura deseada, amasando la mezcla resultante mediante rodillos calientes para obtener una lámina amasada y a continuación prensando la lámina amasada usando una prensa caliente. La temperatura de amasado de los rodillos calientes puede variar dependiendo de las resinas o las composiciones de resina usadas, y es habitualmente de 140 a 300ºC, y la temperatura de prensado de la prensa caliente es habitualmente de 145 a 320ºC.
En la presente invención, efectuando la reacción primaria en la que se producen las partículas nucleares de hidrotalcita mediante reacción de coprecipitación y la reacción secundaria en la que la suspensión en agua que contiene las partículas nucleares se mezcla con la solución acuosa de sal de magnesio, la solución acuosa de sal de zinc y la solución acuosa de sal de aluminio y a continuación se envejece, es posible obtener partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al que tienen un diámetro superficial de las placas grande y un grosor adecuado que están bien controladas en el índice de refracción y son reducidas en basicidad, bajo una presión habitual.
Hasta ahora, en cuanto a las partículas de tipo hidrotalcita añadidas a composiciones de resina transparentes, no se han apreciado falta de uniformidad de la composición de elementos metálicos en las partículas de tipo hidrotalcita ni tampoco contenido de agua en las mismas para mejorar una transparencia de resinas amasadas con las mismas. Por ejemplo, en la Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Consulta por el Público (KOKAI) Nº 6-316663 (1994), se describe que las partículas de tipo hidrotalcita en las que los elementos metálicos están uniformemente contenidos se deshidratan térmicamente para inhibir que una resina que contiene halógeno sufra decoloración. Sin embargo, en esta KOKAI, aunque se propone el método de inhibir la decoloración de resinas, no se han apreciado en absoluto el cambio en el índice de refracción debido a la falta de uniformidad de la composición de elementos metálicos en hidrotalcita ni tampoco contenido de agua en las mismas.
Como resultado de los estudios intensivos de los presentes inventores, se ha encontrado satisfactoriamente un nuevo mecanismo de reacción entre la resina y las partículas de tipo hidrotalcita en la composición de resina. Por ejemplo, en el caso de composiciones de resina que contienen cloro que no contienen plastificantes, iones y/o moléculas de cloro generados debido a la degradación térmica de las resinas se introducen entre capas de hidrotalcita a través de agua que también es desorbida de las mismas debido al calentamiento, y a continuación se fijan en las mismas, evitando de ese modo la degradación continua adicional de resinas debido a los iones y/o las moléculas de cloro. En este caso, si se produce una cantidad de agua apropiada, no provoca decoloración no deseable de resinas. Sin embargo, si se desorbe una cantidad de agua demasiado grande de las partículas de tipo hidrotalcita mediante la aplicación de calor externo durante el amasado con resinas, etc., el magnesio contenido en las partículas se eluye fácilmente y se pone en contacto con las resinas para formar un complejo de magnesio según se sabe generalmente, provocando de ese modo problemas tales como resinas decoloradas rojizas.
Más específicamente, cuanto mayor es la cantidad de agua previamente retirada de entre las capas de las partículas de tipo hidrotalcita mediante tratamiento de deshidratación, más eficazmente puede evitarse la decoloración de las resinas amasando subsiguientemente con las resinas. Por otra parte, cuando la distancia entre las capas de las partículas de tipo hidrotalcita se reduce debido a la retirada de agua de las mismas mediante tratamiento de deshidratación, el índice de refracción de las partículas de tipo hidrotalcita se incrementa. Por esta razón, cuando la cantidad de agua retirada de entre las capas de las partículas de tipo hidrotalcita alcanza un cierto nivel, las partículas muestran substancialmente el mismo índice de refracción que el de la composición de resina que contiene cloro, de modo que la composición de resina resultante puede mejorarse en transparencia. Sin embargo, según se describe anteriormente, la estabilidad térmica de la composición de resina que contiene cloro está considerablemente influenciada por la cantidad de agua presente entre las capas de las partículas de tipo hidrotalcita. A saber, aunque el uso de la hidrotalcita deshidratada es eficaz para mejorar la transparencia de la composición de resina y evitar la decoloración no deseable de la misma, la composición de resina resultante tiende a deteriorarse considerablemente en estabilidad térmica. De acuerdo con esto, se requiere dejar que una cantidad apropiada de agua permanezca entre las capas de la hidrotalcita, para alcanzar una buena estabilidad térmica de las resinas.
De acuerdo con la presente invención, incorporando zinc en las partículas de tipo hidrotalcita, el índice de refracción de las partículas puede controlarse bien mientras se mantiene agua entre las capas de las mismas. Por otra parte, si se requiere, retirando una parte de agua de entre las capas de las partículas, es posible obtener partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al que exhiban un índice de refracción todavía mayor.
Además, puesto que el zinc está presente solo en la capa superficial de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al, el valor del pH de las partículas puede controlarse cerca de la neutralidad, de modo que la cantidad de magnesio eluido de las mismas puede reducirse y también puede evitarse la decoloración no deseable de las resinas durante el procesamiento.
Así, las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de la presente invención pueden exhibir un índice de refracción que puede ajustarse al requerido para resinas usadas con las mismas, y reducirse en basicidad, y, por lo tanto, son adecuadas como un estabilizante para composiciones de resina de alta transparencia.
Por otra parte, la composición de resina de la presente invención contiene las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al anteriores y, por lo tanto, se usa adecuadamente como una excelente composición de resina transparente.
Ejemplos
La presente invención se describe con más detalle mediante Ejemplos y Ejemplos Comparativos, pero los Ejemplos son solo ilustrativos y, por lo tanto, no pretenden limitar el alcance de la presente invención.
Diversas propiedades se evalúan mediante los siguientes métodos.
(1) El diámetro superficial de las placas de las partículas de tipo hidrotalcita se expresó mediante un valor medio de diámetros medidos a partir de un micrógrafo.
(2) El grosor de las partículas de tipo hidrotalcita se expresó mediante el valor calculado a partir de una curva de picos de difracción del plano cristalino (006) de las partículas de tipo hidrotalcita de acuerdo con la fórmula de Scherrer usando un difractómetro de rayos X "RINT 2500" (fabricado por Rigaku Denki Co., Ltd.; tubo: Cu; voltaje del tubo: 40 kv; corriente del tubo: 300 mA; goniómetro: goniómetro de ángulo ancho; anchura de muestreo: 0,020º; velocidad de exploración: 2º/min; ranura emisora: 1º; ranura de dispersión: 1º; ranura detectora de luz: 0,50 mm).
(3) La identificación de las partículas de tipo hidrotalcita se efectuó mediante medida de difracción de rayos X usando el mismo difractómetro de rayos X que se usó en el (2) anterior a un ángulo de difracción 2\theta de 3 a 80º.
(4) Los índices x e y en la fórmula de composición de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-al que se representan mediante:
(Mg_{1-y}Zn_{y})_{1-x}\cdot Al_{x}\cdot(OH)_{2}\cdot An^{n-}{}_{p}\cdot mH_{2}O,
se determinaron disolviendo las partículas en un ácido y analizando la solución obtenida usando un dispositivo espectroscópico de emisión de plasma "SPS-4000 Model" (fabricado por Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd.).
(5) La superficie específica se midió mediante un método BET usando nitrógeno.
(6) El valor de pH de las partículas se midió como sigue. Esto es, 5 g de una muestra se pesaron y se cargaron a un matraz cónico de 300 ml y 100 ml de agua pura destilada se añadieron al mismo. La mezcla obtenida se calentó y se mantuvo en un estado de ebullición durante aproximadamente 5 minutos. A continuación, después de que el matraz se taponara, la mezcla se dejó reposar para enfriar hasta temperatura normal. Después de añadir agua en una cantidad correspondiente a la reducción en peso de la mezcla, el matraz se purgó de nuevo y se agitó durante un minuto. A continuación, después de que la mezcla resultante se dejara reposar durante 5 minutos, un líquido sobrenadante se separó de la misma para medir un valor de pH de la misma de acuerdo con JIS Z 8802-7. El valor del pH así medido se consideraba el valor del pH de las partículas.
(7) El contenido de ion carbonato en el caso de usar ion carbonato (CO_{3}^{2-}) como anión (An^{n-}) así como la cantidad de una capa de revestimiento compuesta por ácidos grasos superiores, ésteres de ácidos grasos superiores/ácido fosfórico, ésteres de alcoholes polihidroxilados, tensioactivos aniónicos, agentes de acoplamiento, etc., formada sobre la superficie de las partículas, se determinaron respectivamente midiendo los contenidos de carbono (% en peso) usando "Carbon and Sulfur Analyzer EMIA-2200" (fabricado por Horiba Seisakusho Co., Ltd.). Al mismo tiempo, la cantidad de una capa de revestimiento compuesta por ácidos grasos superiores, ésteres de ácidos grasos superiores/ácido fosfórico, ésteres de alcoholes polihidroxilados, tensioactivos aniónicos, agentes de acoplamiento, etc., formada sobre la superficie de la partícula, se evaluó a partir de un incremento del contenido de carbono entre antes y después del tratamiento superficial.
(8) El índice de refracción de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al se midió mediante el siguiente método de acuerdo con JIS K0062. Esto es, las partículas se dispersaron en un disolvente compuesto por \alpha-bromonaftaleno y DMF y el índice de refracción de la dispersión se midió a 23ºC mediante el método de Becke usando un refractómetro de Abbe "3T" (fabricado por Atago Co., Ltd.).
(9) La posición existente del zinc en las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al se determinó mediante el siguiente método.
Esto es, 10 g de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al se añadieron a una solución mixta de 33 ml de 0,1 moles/litro de ácido clorhídrico y 100 ml de agua intercambiada iónicamente, y se disolvieron en la misma a 20ºC durante 10 minutos. Por otra parte, después de que se añadieran de nuevo 0,1 moles/litro de ácido clorhídrico a la solución obtenida para ajustar el valor del pH de la misma hasta 4, la solución resultante se filtró rápidamente y el sólido obtenido se secó para obtener partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al parcialmente disueltas. Las partículas obtenidas se disolvieron en un ácido y un contenido de zinc en las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-
Al residuales que todavía permanecía sin disolver se midió mediante un método de análisis fluorescente de rayos X.
(10) La transparencia del material amasado con resina se determinó midiendo la turbidez de una película amasada con resina usando un espectrofotómetro "JASCO V-560" (fabricado por Nippon Bunko Co., Ltd.) de acuerdo con JIS K 7105. Cuanto menor era el valor de la turbidez, más sobresaliente era la transparencia de la película.
Ejemplo 1 Producción de partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al
Una mezcla que contenía 500 ml de una solución acuosa de carbonato sódico que tenía una concentración de iones CO_{3}^{2-} de 0,84 moles/litro, 341 ml de una solución acuosa de hidróxido sódico de 18,4 moles/litro que tenía un valor del pH de 14,2 y 500 ml de agua se mezcló y se agitó en un reactor mientras se mantenía la temperatura a 60ºC. A continuación, una solución mixta de 750 ml de una solución acuosa de sulfato magnésico de 1,92 moles/litro y 250 ml de una solución acuosa de sulfato de aluminio de 0,96 moles/litro se añadió a la mezcla resultante para ajustar el volumen total de la misma hasta 2,5 litros. La solución mixta así obtenida se envejeció bajo agitación a un valor del pH de 12,8 y a una temperatura de 90ºC durante 12 horas, obteniendo de ese modo un precipitado blanco. Se confirmó que las partículas nucleares de hidrotalcita obtenidas tenían un diámetro superficial de las placas de 0,20 \mum, un grosor de 0,04 \mum y un valor de la superficie específica de 18,6 m^{2}/g (reacción primaria).
Posteriormente, una solución mixta de 250 ml y una solución acuosa de sulfato magnésico de 1,35 moles/litro, 150 ml de una solución acuosa de sulfato de aluminio de 0,47 moles/litro y 100 ml de una solución acuosa de sulfato de zinc de 0,519 moles/litro se añadieron a la reacción para ajustar el volumen total hasta 3 litros. La solución mixta así obtenida se envejeció bajo agitación a un valor del pH de 9,7 y a una temperatura de 95ºC durante 6 horas, obteniendo de ese modo un precipitado blanco (reacción secundaria).
La reacción molar de una suma de magnesio, zinc y aluminio añadidos en la reacción secundaria a una suma de magnesio y aluminio añadidos en la reacción primaria era 0,2. Por otra parte, el precipitado blanco obtenido se separó por filtración, se lavó con agua y a continuación se secó a 60ºC, obteniendo de ese modo partículas blancas. Como resultado de analizar las partículas blancas, se confirmó que las partículas obtenidas eran partículas de tipo hidrotal-
cita.
Por otra parte, se confirmó que las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al obtenidas tenían un diámetro superficial de las placas medio de 0,25 \mum, un grosor de 0,057 \mum y una superficie específica según BET de
15,3 m^{2}/g.
Para determinar la posición existente de zinc en las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al, las partículas de tipo hidrotalcita se sometieron a tratamiento de disolución. Como resultado, se confirmó que en el momento en el que una porción de 69,9% en peso de las partículas respectivas todavía permanecía sin disolver, no se detectaba zinc a partir de la porción residual de cada partícula. De acuerdo con esto, se reconocía que estaba presente zinc solo en la porción de la capa superficial de las partículas respectivas.
Ejemplo 2 Producción de partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al tratadas térmicamente
Las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al obtenidas en el Ejemplo 1 se deshidrataron térmicamente a 250ºC durante una hora, obteniendo de ese modo partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al tratadas térmicamente.
Las condiciones de producción esenciales y diversas propiedades de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al tratadas térmicamente obtenidas se muestran en la Tabla 4. Al mismo tiempo, la composición de las partículas tratadas térmicamente era substancialmente la misma que la de las partículas no tratadas antes del tratamiento térmico.
Amasado con resinas
A continuación, las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al obtenidas en el Ejemplo 1 se amasaron en una resina 1 bajo condiciones que incluyen composición, temperatura de los rodillos y tiempo, según se muestra en la Tabla 5, obteniendo de ese modo un material amasado con resina.
Producción de película amasada con resina
El material amasado con resina así obtenido se moldeó en prensa bajo condiciones que incluyen temperatura de prensado, presión y tiempo de calentamiento y presión de enfriamiento, según se muestra en la Tabla 5, obteniendo de ese modo una película de resina.
Según se muestra en la Tabla 6, se confirmaba que la película de resina de cloruro de vinilo dura obtenida tenía un valor de turbidez de 5,3 que era substancialmente el mismo que el valor de turbidez (5,1) de la resina que no contenía hidrotalcita y, por lo tanto, exhibía una transparencia excelente. Por otra parte, se confirmaba que la película de resina estaba libre de decoloración.
Producción de partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al
Ejemplos 3 a 5 y Ejemplos Comparativos 1 a 4
Se efectuó el mismo procedimiento que se define en el Ejemplo 1, excepto que los tipos y las concentraciones de compuestos de magnesio, los tipos y las concentraciones de compuestos de aluminio, las concentraciones de sales de carbonato sódico, las concentraciones de soluciones acuosas alcalinas y las temperaturas de envejecimiento se cambiaban de forma variada, obteniendo de ese modo partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al.
Las condiciones de producción esenciales se muestran en las Tablas 1 y 2, y diversas propiedades de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al así obtenidas se muestran en la Tabla 3. Al mismo tiempo, en el Ejemplo Comparativo 4, solo se efectuó la reacción primaria.
Como resultado de someter a las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al obtenidas en los Ejemplos 3 a 5 a tratamiento de disolución, se confirmó que el zinc estaba presente solo en la porción de la capa superficial de las partículas respectivas.
Producción de partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al tratadas térmicamente
Ejemplos 6 a 14 y Ejemplos Comparativos 5 a 8
Las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al se deshidrataron térmicamente mientras que se cambiaban de forma variada los tipos de las partículas y las condiciones de deshidratación térmica, obteniendo de ese modo partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al tratadas térmicamente.
Las condiciones de producción esenciales y diversas propiedades de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al tratadas térmicamente se muestran en la Tabla 4. Al mismo tiempo, la composición de las partículas tratadas térmicamente era substancialmente la misma que la de las partículas no tratadas térmicamente antes del tratamiento térmico.
Amasado con resina
A continuación, las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al tratadas térmicamente se amasaron con resinas bajo condiciones que incluían la composición, la temperatura de los rodillos y el tiempo según se muestra en la Tabla 5, obteniendo de ese modo material amasado con resina.
Producción de película amasada con resina
El material amasado con resina así obtenido se moldeó en prensa bajo condiciones que incluyen la temperatura de prensado, la presión y el tiempo de calentamiento y la presión de enfriamiento según se muestran en la Tabla 5, obteniendo de ese modo una película de resina.
Las condiciones de producción esenciales de las composiciones de resina y las películas de resina se muestran en la Tabla 5, y diversas propiedades de las películas de resina así obtenidas se muestran en la Tabla 6. Como resultado, se confirmó que todas las películas de resina obtenidas en los Ejemplos 6 a 14 estaban libres de decoloración.
TABLA 1
Partículas nucleares \begin{minipage}[t]{124mm} Producción de partículas nucleares de hidrotalcita basadas en Mg-Al (reacción primaria: reacción para la formación de partículas nucleares)\end{minipage}
Volumen de Me(Mg, Zn)/Al Compuesto de Mg
reacción (litros) (mol/mol)
Tipo Concentración
(mol/litro)
Ejemplo 1 2,5 3,0 MgSO_{4} 0,576
Partículas nucleares 1 2,5 2,4 MgSO_{4} 0,542
Partículas nucleares 2 2,5 2,4 MgSO_{4} 0,506
Partículas nucleares 3 2,5 2,4 MgSO_{4} 0,441
Partículas nucleares 4 2,5 3,0 - -
TABLA 1 (continuación)
Partículas nucleares \begin{minipage}[t]{124mm} Producción de partículas nucleares de hidrotalcita basadas en Mg-Al (reacción primaria: reacción para la formación de partículas nucleares)\end{minipage}
Compuesto de Zn Compuesto de Al
Tipo Concentración Tipo Concentración
(mol/litro) (mol/litro)
Ejemplo 1 - - Al_{2}(SO_{4})_{3} 0,096
Partículas nucleares 1 - - Al_{2}(SO_{4})_{3} 0,113
Partículas nucleares 2 ZnSO_{4} 0,036 Al_{2}(SO_{4})_{3} 0,113
Partículas nucleares 3 ZnSO_{4} 0,101 Al_{2}(SO_{4})_{3} 0,113
Partículas nucleares 4 ZnSO_{4} 0,576 Al_{2}(SO_{4})_{3} 0,096
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 1 (continuación)
Partículas nucleares \begin{minipage}[t]{124mm} Producción de partículas nucleares de hidrotalcita basadas en Mg-Al (reacción primaria: reacción para la formación de partículas nucleares)\end{minipage}
Concentración de Na_{2}CO_{3} Concentración de NaOH
(mol/litro) (mol/litro)
Ejemplo 1 0,168 2,51
Partículas nucleares 1 0,197 2,55
Partículas nucleares 2 0,197 2,55
Partículas nucleares 3 0,197 2,55
Partículas nucleares 4 0,168 1,72
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 1 (continuación)
Partículas nucleares \begin{minipage}[t]{124mm} Producción de partículas nucleares de hidrotalcita basadas en Mg-Al (reacción primaria: reacción para la formación de partículas nucleares)\end{minipage}
Temperatura de envejecimiento (ºC) Tiempo de envejecimiento (h)
Ejemplo 1 90 12
Partículas nucleares 1 95 12
Partículas nucleares 2 95 15
Partículas nucleares 3 95 15
Partículas nucleares 4 80 8
TABLA 2
Partículas producidas \begin{minipage}[t]{124mm} Producción de partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al (reacción secundaria: reacción de crecimiento)\end{minipage}
Partículas Compuesto de Mg
Nucleares
Tipo Concentración (mol/litro)
Ejemplo 1 MgSO_{4} 0,1129
Ejemplo 3 Partículas MgSO_{4} 0,1112
nucleares 1
Ejemplo 4 Partículas MgSO_{4} 0,0749
nucleares 1
Ejemplo 5 Partículas MgSO_{4} 0,00079
nucleares 1
Ejemplo Partículas MgSO_{4} 0,1129
Comparativo 1 nucleares 1
Ejemplo Partículas MgSO_{4} 0,0749
Comparativo 2 nucleares 2
Ejemplo Partículas MgSO_{4} 0,0079
Comparativo 3 nucleares 3
Ejemplo Partículas Ninguno (reacción primaria solamente)
Comparativo 4 nucleares 4
TABLA 2 (continuación)
Partículas producidas \begin{minipage}[t]{124mm} Producción de partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al (reacción secundaria: reacción de crecimiento)\end{minipage}
Compuesto de Zn Compuesto de Al
Tipo Concentración Tipo Concentración
(mol/litro) (mol/litro)
Ejemplo 1 ZnSO_{4} 0,0173 Al_{2}(SO_{4})_{3} 0,0235
Ejemplo 3 ZnSO_{4} 0,017 Al_{2}(SO_{4})_{3} 0,0235
Ejemplo 4 ZnSO_{4} 0,038 Al_{2}(SO_{4})_{3} 0,0235
Ejemplo 5 ZnSO_{4} 0,105 Al_{2}(SO_{4})_{3} 0,0235
Ejemplo - - Al_{2}(SO_{4})_{3} 0,0235
Comparativo 1
Ejemplo ZnSO_{4} 0,038 Al_{2}(SO_{4})_{3} 0,0235
Comparativo 2
Ejemplo ZnSO_{4} 0,105 Al_{2}(SO_{4})_{3} 0,0235
Comparativo 3
Ejemplo Ninguno (reacción primaria solamente)
Comparativo 4
TABLA 2 (continuación)
Partículas producidas \begin{minipage}[t]{124mm} Producción de partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al (reacción secundaria: reacción de crecimiento)\end{minipage}
\begin{minipage}[t]{65mm} Relación molar de la suma de Mg, Zn y Al añadidos en la reacción secundaria a la suma de Mg y Al añadidos en la reacción primaria\end{minipage} Temperatura de envejecimiento (ºC)
Ejemplo 1 0,2 95
Ejemplo 3 0,2 95
Ejemplo 4 0,2 95
Ejemplo 5 0,2 95
Ejemplo 0,2 95
Comparativo 1
Ejemplo 0,2 95
Comparativo 2
Ejemplo 0,2 95
Comparativo 3
Ejemplo Ninguno (reacción primaria solamente)
Comparativo 4
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 2 (continuación)
Partículas producidas \begin{minipage}[t]{124mm} Producción de partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al (reacción secundaria: reacción de crecimiento)\end{minipage}
pH de la suspensión durante Tiempo de Volumen de
el envejecimiento (-) envejecimiento (h) reacción (litros)
Ejemplo 1 9,7 6 3,0
Ejemplo 3 9,4 8 3,0
Ejemplo 4 9,3 8 3,0
Ejemplo 5 8,5 8 3,0
Ejemplo 9,6 8 3,0
Comparativo 1
Ejemplo 9,3 8 3,0
Comparativo 2
Ejemplo 9,5 8 3,0
Comparativo 3
Ejemplo Ninguno (reacción primaria solamente)
Comparativo 4
TABLA 3
1
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 3 (continuación)
2
TABLA 3 (continuación)
3
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 3 (continuación)
4
TABLA 4
5
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 4 (continuación)
6
TABLA 5
Resinas Resina
Tipo (nombre comercial; Fabricante)
Resina 1 Cloruro de vinilo blando PVC S1003
(Kaneka)
Resina 2 Cloruro de vinilo semiblando PVC S1003
(Kaneka)
Resina 3 Resina basada en nailon Nylon 6 1022B
(Ube Nylon)
Resina 4 Resina basada en PS Poliestireno G210C
(Toyo Styrene)
Resina 5 Resina basada en PET PET Botella de PET regenerada
TABLA 5 (continuación)
Resinas Resina
Índice de refracción de la resina Cantidad combinada
(partes en peso)
Resina 1 1,54 100
Resina 2 1,54 100
Resina 3 1,55 100
Resina 4 1,59 100
Resina 5 1,66 100
TABLA 5 (continuación)
Resinas Aditivos
Tipo (nombre comercial; fabricante) Cantidad combinada
(partes en peso)
Resina 1 Plastificante DOP 50
(Yoneyama Yakuhin)
Adyuvante ZnSt 0,4
(Yoneyama Yakuhin)
Resina 2 Plastificante DOP 10
(Yoneyama Yakuhin)
Adyuvante ZnSt 0,4
(Yoneyama Yakuhin)
Resina 3 -
Resina 4 -
Resina 5 -
TABLA 5 (continuación)
Resinas Cantidad de partículas de hidrotalcita Amasado con rodillos
añadidas (partes en peso)
Temperatura de los rodillos Tiempo
(ºC) (minutos)
Resina 1 5 160 5
Resina 2 5 180 5
Resina 3 5 230 10
Resina 4 5 190 8
Resina 5 5 260 10
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 5 (continuación)
Resinas Moldeo en prensa
Temperatura de prensado Presión de calentamiento Tiempo
(ºC) (kg/cm^{2}) (minutos)
Resina 1 175 10 5
Resina 2 190 10 5
Resina 3 240 10 5
Resina 4 200 10 5
Resina 5 270 10 5
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 5 (continuación)
Resinas Moldeo en prensa Grosor del producto moldeado (\mum)
Presión de enfriamiento (kg/cm^{2})
Resina 1 150 300
Resina 2 150 300
Resina 3 150 200
Resina 4 150 200
Resina 5 150 200
TABLA 6
Turbidez de resina que contiene partículas de hidrotalcita
Tipo de hidrotalcita añadida Tipo de resina
Resina 1 Resina 2 Resina 3 Resina 5 Resina 5
Ejemplo 1 5,3 - - - -
Ejemplo 5 - - 3,3 - -
Ejemplo 2 6,0 - - - -
Ejemplo 6 - 6,1 - - -
Ejemplo 7 - - - 5,4 -
Ejemplo 11 - - - - 2,7
Ejemplo 6,2 10,3 - - -
Comparativo 1
Ejemplo 6,5 - 8,1 - -
Comparativo 2
Ejemplo 7,1 9,0 6,7 - -
Comparativo 3
Ejemplo - - - 8,3 -
Comparativo 4
Ejemplo - 6,7 - - -
Comparativo 5
Ejemplo - 7,7 3,8 - -
Comparativo 6
Ejemplo - - - 6,9 -
Comparativo 7
Ejemplo - - - - 13,3
Comparativo 8
5,1 6 3,2 5,4 2,3

Claims (11)

1. Partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al que comprenden partículas nucleares compuestas por hidrotalcita basada en Mg-Al y una capa de hidrotalcita basada en Mg-Zn-Al proporcionada sobre la superficie de las partículas nucleares, y que tienen un diámetro superficial de las placas medio de 0,1 a 1,0 \mum y un índice de refracción que puede ajustarse hasta un valor requerido en el intervalo de 1,48 a 1,56.
2. Partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de acuerdo con la reivindicación 1, en las que la relación molar de zinc a una suma de magnesio y zinc contenidos en las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al está en el intervalo de 0,003 a 0,6.
3. Partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, que tienen un valor de la superficie específica según BET de 5 a 60 m^{2}/g.
4. Partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al obtenibles tratando térmicamente las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de acuerdo con la reivindicación 1 y que tiene un índice de refracción que puede ajustarse hasta un valor requerido en el intervalo de 1,48 a 1,70.
5. Partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de acuerdo con la reivindicación 4, que tienen un valor de la superficie específica según BET de 7 a 100 m^{2}/g.
6. Partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que tienen un valor del pH de 8,5 a 10,5.
7. Partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprenden además una capa de revestimiento que está proporcionada sobre la superficie de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al y que comprende al menos un agente de tratamiento superficial seleccionado de ácidos grasos superiores, tensioactivos aniónicos, ésteres de ácidos grasos superiores/ácido fosfórico, agentes de acoplamiento y ésteres de alcoholes polihidroxilados.
8. Partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de acuerdo con la reivindicación 7, en las que el agente de tratamiento superficial está presente en una cantidad de 0,2 a 20,0% en peso, calculada como C, basado en el peso de las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al.
9. Partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, que tienen un valor del pH de 7,0 a 9,5.
10. Una composición de resina que comprende las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes y una resina aglutinante.
11. Una composición de resina de acuerdo con la reivindicación 10, en la que las partículas de tipo hidrotalcita basadas en Mg-Zn-Al están presentes en una cantidad de 0,5 a 10 partes en peso por 100 partes en peso de la resina.
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