ES2280244T3 - Caucho en polvo totalmente vulcanizado con diametro de particula controlable, procedimiento de preparacion y uso del mismo. - Google Patents
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Abstract
Un caucho en polvo totalmente vulcanizado obtenido por vulcanización con irradiación que tiene un contenido en gel del 60% en peso y un tamaño de partícula medio de 20 a 2.000 nm, siendo cada una de las partículas presentes en el caucho en polvo homogénea, no incluyendo dicho caucho en polvo totalmente vulcanizado caucho de silicona en polvo en el que dicho caucho se selecciona del grupo constituido por caucho natural, caucho de estireno-butadieno, caucho de estireno-butadieno carboxílico, caucho de nitrilo, caucho de nitrilo carboxílico, caucho de cloropreno, polibutadieno, caucho acrílico, caucho de butadieno-estireno-vinilpiridina, caucho de isopreno, caucho de butilo, caucho de polisulfuro, caucho de acrilato-butadieno, caucho de uretano y caucho de flúor.
Description
Caucho en polvo totalmente vulcanizado con
diámetro de partícula controlable, procedimiento de preparación y
uso del mismo.
La presente invención se refiere a un caucho en
polvo, más en particular, a un caucho en polvo totalmente
vulcanizado que tiene un tamaño de partícula controlable, que puede
estar en el orden de nm, un procedimiento para la preparación y uso
del caucho en polvo.
Se conoce bien que los cauchos pueden estar en
forma de bloques, barras, polvos, granzas, láminas o similares, y
los cauchos pueden clasificarse como vulcanizados (incluyendo
ligeramente vulcanizados) y sin vulcanizar. Los cauchos en polvo
totalmente vulcanizados no se han desvelado en la bibliografía a
excepción del caucho de silicona en polvo vulcanizado por
reticulación química.
Gran cantidad de referencias desvelaron el
caucho de silicona en polvo vulcanizado y la preparación del mismo.
Por ejemplo, la patente de EE.UU. nº 4.743.670 (10 de mayo de 1988)
desveló un caucho de silicona en polvo vulcanizado de alta
dispersión y la preparación del mismo. El caucho de silicona en
polvo tiene una forma particular y un tamaño de partícula
uniformes, y una resistencia volumétrica mayor que 10^{13}
\Omega.cm. El procedimiento para preparar el caucho en polvo
vulcanizado comprende (1) preparación de una dispersión de una
composición líquida de caucho de silicona vulcanizable por calor en
agua a entre 0 y 25°C en presencia de un tensioactivo, (2)
dispersión de la dispersión obtenida en la etapa (1) en un líquido a
50°C o superior para vulcanizar la composición líquida de caucho de
silicona en polvos, y (3) separación del caucho de silicona en
polvo vulcanizado.
La patente de EE.UU. nº 4.742.142 (6 de abril de
1987) desveló un procedimiento para preparar un caucho de silicona
en polvo que comprende el calentamiento de una composición
vulcanizable por calor con un líquido a entre 0 y 25°C,
emulsificación de la composición en agua que contiene un
tensioactivo, y a continuación pulverización de la emulsión en un
baño de agua a 25°C o superior para vulcanizar suficientemente los
componentes en la composición de caucho de silicona.
La patente de EE.UU. nº 4.749.765 (7 de junio de
1988) desveló un procedimiento para preparar un caucho de silicona
en polvo que tenía un tamaño de partícula uniforme, que comprende
(1) mezclado de los componentes a entre -60 y 50°C para preparar
una composición líquida de caucho de silicona, (2) pulverización de
la composición líquida de caucho de silicona en aire caliente a
entre 80 y 200°C para formar partículas, (3) vulcanización de las
partículas y (4) recuperación del caucho de silicona en polvo
resultante.
La patente de EE.UU. nº 5.837.739 (17 de
noviembre de 1998) desveló un caucho de silicona en polvo
vulcanizado y la preparación del mismo. El caucho de silicona en
polvo tiene una alta hidrofilia y suavidad, y un tamaño de
partícula medio de menos de 500 micrómetros. El procedimiento para
preparar el caucho de silicona en polvo comprende (1) vulcanización
de una composición de silicona vulcanizable que comprende un
organopolisiloxano específico para formar un caucho de silicona
vulcanizado, y (2) secado del caucho de silicona vulcanizado por
pulverización. La reacción de vulcanización para formar el caucho de
silicona vulcanizado puede ser una reacción de adición entre los
grupos alquenilo y los átomos de hidrógeno unidos a silicio,
condensación entre los hidroxilos unidos a silicio y los átomos de
hidrógeno unidos a silicio, reacción inducida por un peróxido
orgánico o rayos UV.
El documento
EP-A-0.215.959 desvela cauchos en
polvo totalmente vulcanizados en polvo de
etileno/alfa-olefina obtenidos por reticulación
química, opcionalmente en presencia de monómeros polifuncionales. El
grado de reticulación implica una vulcanización total de hasta el
95%. El procedimiento de preparación incluye reticulación en el
estado de látex, y a continuación secado. El caucho se usa como
modificador para plásticos.
Aunque los cauchos de silicona en polvo
vulcanizados obtenidos por reticulación química y la preparación de
los mismos se desvelaron en la técnica anterior, hasta ahora no ha
habido comunicación de otro caucho en polvo totalmente
vulcanizado.
Los autores de la presente invención han
encontrado después de mucho tiempo y una extensa investigación que
puede obtenerse un caucho en polvo totalmente vulcanizado por
irradiación de un látex de caucho y secado. El caucho en polvo
totalmente vulcanizado obtenido tiene un tamaño de partícula
controlable y uniforme, que es sustancialmente el mismo que el
tamaño de partícula de las partículas de caucho en el látex. El
caucho en polvo totalmente vulcanizado puede usarse para producir
plásticos endurecidos y elastómeros termoplásticos totalmente
vulcanizados, tiene un futuro prometedor y una gran importancia
económica.
Por tanto, un objeto de la presente invención es
proporcionar un caucho en polvo totalmente vulcanizado.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un procedimiento para preparar el caucho en polvo
totalmente vulcanizado.
Un objeto más de la presente invención es
proporcionar una composición útil para producir plásticos
endurecidos y elastómeros termoplásticos, que comprende el caucho
en polvo totalmente vulcanizado presente y un plástico.
Otro objeto más de la presente invención es
proporcionar el uso del caucho en polvo totalmente vulcanizado para
endurecer plásticos o preparar elastómeros termoplásticos.
El presente caucho en polvo totalmente
vulcanizado es caucho en partículas que tiene un contenido en gel
del 60% en peso o más, y es de flujo libre sin la necesidad de un
agente de fraccionamiento. El contenido en gel es un parámetro
común bien conocido en la técnica para caracterizar el grado de
reticulación de un caucho, y puede determinarse mediante un
procedimiento bien conocido en la técnica. El presente caucho en
polvo totalmente vulcanizado tiene un contenido en gel de al menos
el 60% en peso, preferentemente al menos el 75% en peso, y con la
máxima preferencia al menos el 90% en peso. Adicionalmente, el
índice de hinchamiento es otro parámetro común para caracterizar el
grado de reticulación de un caucho, y puede determinarse por un
procedimiento bien conocido en la técnica. El presente caucho en
polvo totalmente vulcanizado tiene un índice de hinchamiento no
superior a 15, preferentemente no superior a 13. Por otra parte, el
presente caucho en polvo totalmente vulcanizado es un caucho de
partículas de flujo libre, y la propiedad de flujo libre puede
conseguirse sin la adición de un agente de fraccionamiento. Por
tanto, en el presente caucho en polvo totalmente vulcanizado no es
necesario añadir un agente de fraccionamiento. Sin embargo, si se
desea, puede añadirse un agente de fraccionamiento en el presente
caucho en polvo totalmente vulcanizado para mejorar aún más la
propiedad de flujo libre y la propiedad
anti-bloqueo.
El presente caucho en polvo totalmente
vulcanizado tiene un tamaño de partícula controlable, el tamaño de
partícula medio está en el intervalo de 20 a 2.000 nm,
preferentemente de 30 a 1.500 nm, y con la máxima preferencia de 50
a 500 nm. En el contexto de la presente solicitud, el tamaño de
partícula se mide mediante Microscopia Electrónica de Barrido
(MEB).
En el presente caucho en polvo totalmente
vulcanizado, cada partícula es homogénea, es decir, la partícula
individual es uniforme con respecto a la composición, y no es
detectable un fenómeno heterogéneo, como una fase laminar y una
separación de fases, etc., en las partículas con la microscopia
disponible en la actualidad.
No existe restricción en las clases de los
cauchos seleccionados para el presente caucho en polvo totalmente
vulcanizado, puede ser cualquier clase del caucho seleccionado
excepto caucho de silicona vulcanizado por procedimiento de
reticulación química. El caucho se selecciona del grupo constituido
por caucho natural, caucho de estireno-butadieno,
caucho de estireno-butadieno carboxilado, caucho de
nitrilo, caucho de nitrilo carboxilado, caucho de cloropreno,
polibutadieno, caucho acrílico, caucho de
butadieno-estireno-vinilpiridina,
caucho de isopreno, caucho de butilo, caucho de polisulfuro, caucho
de acrilato-butadieno, caucho de uretano o caucho
de flúor.
El presente caucho en polvo totalmente
vulcanizado puede obtenerse por vulcanización del látex de caucho
correspondiente con irradiación. Por ejemplo, el presente caucho en
polvo totalmente vulcanizado puede prepararse por irradiación de un
látex de caucho con un tamaño de partícula en el intervalo de 20 a
2.000 nm, que está disponible en el mercado o es preparado por los
autores de la invención, en presencia o ausencia de un agente de
reticulación, con una irradiación de alta energía para vulcanizarlo
totalmente. La irradiación de alta energía puede seleccionarse
entre fuente de cobalto, rayos X, rayos UV y haces de electrones de
alta energía, preferentemente fuente de cobalto. La dosis de
irradiación puede estar entre 0,1 y 30 megarads, preferentemente
entre 0,5 y 20 megarads. El caucho en polvo totalmente vulcanizado
que tiene un tamaño de partícula que es sustancialmente el mismo
que el tamaño de las partículas de caucho en el látex se obtiene por
secado del látex irradiado. El secado puede efectuarse en una
secadora por pulverización o por procedimiento se secado por
precipitación. Si el secado se efectúa en una secadora por
pulverización, la temperatura de entrada puede controlarse a entre
100 y 200°C, y la temperatura de salida a entre 20 y 80°C.
En la presente invención, no hay restricción
sobre el látex de caucho seleccionado como material de partida, y
puede seleccionarse entre látex de caucho natural, látex de caucho
de estireno-butadieno, látex de caucho de
estireno-butadieno carboxilado, látex de caucho de
nitrilo, látex de caucho de nitrilo carboxilado, látex de caucho de
cloropreno, látex de de caucho de polibutadieno, látex de caucho
acrílico, látex de caucho de
butadieno-estireno-vinilpiridina,
látex de caucho de isopreno, látex de caucho de butilo, látex de
caucho de etileno-propileno, látex de caucho de
polisulfuro, látex de caucho de acrilato-butadieno,
látex de caucho de uretano y látex de caucho de flúor. El tamaño de
partícula del látex de caucho puede variar dependiendo de su uso
diferente. No existe restricción sobre el contenido en sólidos del
látex de caucho, y el contenido en sólidos está generalmente entre
el 20 y el 70% en peso, preferentemente entre el 30% y el 60% en
peso, más preferentemente entre el 40 y el 50% en peso.
Se usa opcionalmente un agente de reticulación
en la preparación del presente caucho en polvo totalmente
vulcanizado. El agente de reticulación adecuado puede ser agente de
reticulación mono-, di-, tri-, tetra- o multifuncional y cualquier
combinación de los mismos. Los ejemplos del agente de reticulación
monofuncional incluyen, pero no se limitan a, (met)acrilato
de octilo, (met)acrilato de iso-octilo,
(met)acrilato de glicidilo; los ejemplos agente de
reticulación difuncional incluyen, pero no se limitan a,
di(met)acrilato de 1,4-butandiol,
di(met)acrilato de 1,6-hexandiol,
di(met)acrilato de diglicol,
di(met)acrilato de triglicol,
di(met)acrilato de neopentilglicol, divinilbenceno;
los ejemplos del agente de reticulación trifuncional incluyen, pero
no se limitan a, tri(met)acrilato de
trimetilolpropano, tri(met)acrilato de pentaeritritol;
los ejemplos del agente de reticulación tetrafuncional incluyen,
pero no se limitan a, tetra(met)acrilato de
pentaeritritol, tetra(met)acrilato de pentaeritritol
etoxilado; los ejemplos del agente de reticulación multifuncional
incluyen, pero no se limitan a, penta(met)acrilato de
dipentaeritritol. En el contexto de la presente solicitud, el
término "(met)acrilato" significa acrilato o
metacrilato.
El agente de reticulación mencionado
anteriormente puede usarse en solitario o en cualquier combinación,
siempre que facilite la vulcanización bajo irradiación.
La cantidad del agente de reticulación varía
dependiendo de las clases y la formulación del látex de caucho, y
generalmente es del 0,1 al 10% en peso, preferentemente del 0,5 al
9% en peso, más preferentemente del 0,7 al 7% en peso, basándose en
el peso neto del caucho.
La irradiación de alta energía usada en la
presente invención es la fuente de cobalto, rayos X, rayos UV o
haces de electrones de alta energía convencionales, preferentemente
fuente de cobalto. La dosis de irradiación depende de las clases y
la formulación del látex de caucho, y puede estar en el intervalo
desde 0,1 a 30 megarads, preferentemente entre 0,5 y 20 megarads.
En general, la dosis de irradiación será tal que el caucho
totalmente vulcanizado obtenido por irradiación del látex de caucho
tiene un contenido en gel de al menos el 60% en peso,
preferentemente al menos el 75%, más preferentemente al menos el 90%
en peso.
El presente caucho en polvo totalmente
vulcanizado es muy fácil de dispersar en plásticos, y puede así
mezclarse con diversos plásticos para preparar varios plásticos
endurecidos y elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados.
La preparación comprende el mezclado, en las condiciones
convencionales, junto a una proporción específica del presente
caucho en polvo totalmente vulcanizado y un plástico en un
dispositivo de mezclado convencional, si se requiere, puede
añadirse la cantidad apropiada de adyuvante de tratamiento y
compatibilizador.
En la preparación de plásticos endurecidos, la
proporción en peso del presente caucho en polvo totalmente
vulcanizado y el plástico es de 0.5:95,5 a 50:50, preferentemente de
1:99 a 30:70. El plástico que se va a endurecer puede ser nailon,
polipropileno, polietileno, policloruro de vinilo, poliuretano,
resina epoxídica, poliéster, policarbonato, polioximetileno,
poliestireno, óxido de polifenileno (PPO), sulfuro de polifenileno
(PPS), poliimida, polisulfona y copolímero y mezclas de los
mismos.
En la preparación de los elastómeros
termoplásticos totalmente vulcanizados, la proporción en peso del
presente caucho en polvo totalmente vulcanizado y el plástico es de
30:70 a 75:25, preferentemente de 50:50 a 70:30. El plástico
adecuado es nailon, polipropileno, polietileno, policloruro de
vinilo, poliuretano, resina epoxídica, poliéster, policarbonato,
polioximetileno, poliestireno, óxido de polifenileno (PPO), sulfuro
de polifenileno (PPS), poliimida, polisulfona y copolímero y
mezclas de los mismos.
La presente invención se ilustra adicionalmente
a continuación por medio de los Ejemplos en conjunción con las
Figuras, que no deben entenderse como limitativas del ámbito de la
invención según se define en las reivindicaciones.
La fig. 1 es la micrografía electrónica
de barrido del caucho de estireno-butadieno
carboxilado en polvo totalmente vulcanizado obtenido en el Ejemplo
4 aumentado 20.000 veces.
la fig. 2 es la micrografía de fuerza
atómica de la muestra obtenida en el Ejemplo 14 aumentada 40.000
veces.
En los Ejemplos siguientes, el contenido en gel
se determina según el siguiente procedimiento: se pesan con
precisión 0,1 gramos aproximadamente del caucho en polvo totalmente
vulcanizado W_{0} obtenido por secado por pulverización, se
envuelve con papel para limpieza de lentes convencional, y a
continuación se envuelve en una tela de pantalla de cobre de malla
280, y se pesa la pantalla de cobre junto con su contenido con
precisión, W_{1}. A continuación, se coloca la tela de pantalla y
su contenido en tolueno en ebullición hasta que el peso de la
pantalla de cobre y su contenido después de secarse suficientemente
es sustancialmente constante, normalmente durante 6 horas
aproximadamente. A continuación, se secan por completo la tela de
pantalla de cobre hervida y su contenido, y se pesan con precisión,
W_{2}. El contenido en gel se calcula según la fórmula
siguiente:
Contenido\ en\
gel\ (%) = [W_{0} - (W_{1} - W_{2})]/W_{0}\ x\
100%
en la
que
W_{0} representa el peso de la muestra del
caucho en polvo totalmente vulcanizado;
W_{1} representa el peso de la tela de
pantalla de cobre y su contenido antes de hervirse; y
W_{2} representa el peso de la tela de
pantalla de cobre y su contenido después de hervirse y de secarse
suficientemente.
El índice de hinchamiento se determina según el
siguiente procedimiento: se seca el látex de caucho irradiado para
formar una película (si es difícil formar una película, se usa el
polvo seco directamente). Se sumerge una pequeña caja que pesa
W_{0} y hecha de tela de pantalla de cobre de malla 200 en tolueno
durante un momento, y a continuación se saca y se pesa de
inmediato, registrado como W_{1}. Se pesan 0,1 gramos
aproximadamente de película o polvo en la caja, se sumergen la caja
y la película o polvo en tolueno durante 24 horas a temperatura
ambiente. Posteriormente, se sacan con cuidado la caja y la película
o polvo hinchados, es decir, el gel, y se aspira por completo el
disolvente en la superficie del gel, y a continuación se pesan
rápidamente la caja y el gel, registrado como W_{2}. A
continuación, se secan totalmente la caja y el gel para dar un peso
constante W_{3}. El índice de hinchamiento se calcula según la
fórmula siguiente;
\text{Índice
de hinchamiento} = (W_{2} - W_{1})/(W_{3} -
W_{0})
Se colocan 5 kg de látex de caucho de
butadieno-estireno carboxilado disponible
comercialmente que tiene un contenido en sólidos del 50% en peso
(disponible en Yanshan Petrochemical Company, Designación:
XSBRL-54B1) en un recipiente, se añaden 75 g de
acrilato de iso-octilo gota a gota mientras se
agita. Se sigue con la agitación durante 1 hora después de
completar la adición. Posteriormente, se irradia el látex de caucho
con cobalto-60, siendo la dosis de irradiación de
2,5 megarads y siendo la tasa de dosis de irradiación de 50 Gy/min.
Se seca el látex irradiado con una secadora por pulverización,
siendo la temperatura de entrada de 140 a 160°C, y siendo la
temperatura de salida de 40 a 60°C, se recupera el polvo de caucho
de butadieno-estireno carboxilado seco mediante un
separador centrífugo, y se obtiene una muestra de polvo de flujo
libre 1 del caucho de butadieno-estireno
carboxilado totalmente vulcanizado. El tamaño de partícula del
caucho en polvo se mide como 150 nm aproximadamente, el contenido
en gel es del 92,6% y el índice de hinchamiento es 7,6.
Se repite el procedimiento del Ejemplo 1 con la
excepción de que la dosis de irradiación se cambia a 10 megarads.
Se obtiene una muestra de polvo de flujo libre 2 del caucho de
butadieno-estireno carboxilado totalmente
vulcanizado. El tamaño de partícula del caucho en polvo se mide
como 150 nm aproximadamente, el contenido en gel es del 94,5% y el
índice de hinchamiento es 5,4.
Se repite el procedimiento del Ejemplo 1 con la
excepción de que el agente de reticulación se cambia por diacrilato
de diglicol. Se obtiene una muestra de polvo de flujo libre 3 del
caucho de butadieno-estireno carboxilado totalmente
vulcanizado. El tamaño de partícula del caucho en polvo se mide como
150 nm aproximadamente, el contenido en gel es del 93,0% y el
índice de hinchamiento es 7,3.
Se repite el procedimiento del Ejemplo 1 con la
excepción de que el agente de reticulación se cambia por triacrilato
de trimetilolpropano. Se obtiene una muestra de polvo de flujo
libre 4 del caucho de butadieno-estireno carboxilado
totalmente vulcanizado. El tamaño de partícula del caucho en polvo
se mide como 150 nm (ver Fig. 1), el contenido en gel es del 93,3%
y el índice de hinchamiento es 5,8.
Se colocan 5 kg de látex de caucho de
butadieno-estireno carboxilado disponible
comercialmente con un contenido en sólidos del 45% en peso
(disponible en Lanzhou Petrochemical Company, Designación:
Dingben-50) en un recipiente, se añaden 67,5 g de
acrilato de iso-octilo gota a gota mientras se
agita. Se sigue con la agitación durante 1 hora después de
completar la adición. Posteriormente, se irradia el látex de caucho
con cobalto-60, siendo la dosis de irradiación de
2,5 megarads y siendo la tasa de dosis de irradiación de 50 Gy/min.
Se seca el látex irradiado con una secadora por pulverización,
siendo la temperatura de entrada de 140 a 160°C, y siendo la
temperatura de salida de 40 a 60°C, se recupera el polvo de caucho
de butadieno-estireno carboxilado seco mediante un
separador centrífugo, y se obtiene una muestra de polvo de flujo
libre 1 del caucho de butadieno-estireno
carboxilado totalmente vulcanizado. El tamaño de partícula del
caucho en polvo se mide como 100 nm aproximadamente, el contenido
en gel es del 90,0% y el índice de hinchamiento es 12,9.
Se repite el procedimiento del Ejemplo 5 con la
excepción de que el agente de reticulación se cambia por triacrilato
de trimetilolpropano. Se obtiene una muestra de polvo de flujo
libre 2 del caucho de butadieno-estireno carboxilado
totalmente vulcanizado. El tamaño de partícula del caucho en polvo
se mide como 100 nm aproximadamente, el contenido en gel es del
90,4% y el índice de hinchamiento es 11,6.
Se colocan 5 kg de látex de caucho de nitrilo
carboxilado disponible comercialmente con un contenido en sólidos
del 45% en peso (disponible en Lanzhou Petrochemical Company,
Designación: Dingben-50) en un recipiente, se
añaden 67,5 g de acrilato de iso-octilo gota a gota
mientras se agita. Se sigue con la agitación durante 1 hora después
de completar la adición. Posteriormente, se irradia el látex de
caucho con cobalto-60, siendo la dosis de
irradiación de 2,5 megarads y siendo la tasa de dosis de irradiación
de 50 Gy/min. Se seca el látex irradiado con una secadora por
pulverización, siendo la temperatura de entrada de 140 a 160°C, y
siendo la temperatura de salida de 40 a 60°C, se recupera el polvo
de caucho de nitrilo carboxilado seco mediante un separador
centrífugo, y se obtiene una muestra de polvo de flujo libre 1 del
caucho de nitrilo carboxilado totalmente vulcanizado. El tamaño de
partícula del caucho en polvo se mide como 50 nm aproximadamente, el
contenido en gel es del 96,1% y el índice de hinchamiento es
7,5.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
8
Se repite el procedimiento del Ejemplo 7 con la
excepción de que el agente de reticulación se cambia por triacrilato
de trimetilolpropano. Se obtiene una muestra de polvo de flujo
libre 2 del caucho de nitrilo carboxilado totalmente vulcanizado.
El tamaño de partícula del caucho en polvo se mide como 50 nm
aproximadamente, el contenido en gel es del 97,1% y el índice de
hinchamiento es 6,7.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
9
Se colocan 5 kg de látex de caucho de acrilato
de butilo disponible comercialmente con un contenido en sólidos del
48% en peso (disponible en Beijing Dongfang Chemicals, Designación:
BC-01) en un recipiente, se añaden 72 g de acrilato
de iso-octilo gota a gota mientras se agita. Se
sigue con la agitación durante 1 hora después de completar la
adición. Posteriormente, se irradia el látex de caucho con
cobalto-60, siendo la dosis de irradiación de 2,5
megarads y siendo la tasa de dosis de irradiación de 50 Gy/min. Se
seca el látex irradiado con una secadora por pulverización, siendo
la temperatura de entrada de 140 a 160°C, y siendo la temperatura
de salida de 40 a 50°C, se recupera el polvo de caucho de acrilato
de butilo seco mediante un separador centrífugo, y se obtiene una
muestra de polvo de flujo libre 1 del caucho de acrilato de butilo
totalmente vulcanizado. El tamaño de partícula del caucho en polvo
se mide como 100 nm aproximadamente, el contenido en gel es del
85,7% y el índice de hinchamiento es 12,2.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
10
Se repite el procedimiento del Ejemplo 9 con la
excepción de que el agente de reticulación se cambia por triacrilato
de trimetilolpropano. Se obtiene una muestra de polvo de flujo
libre 2 del caucho de acrilato de butilo totalmente vulcanizado. El
tamaño de partícula del caucho en polvo se mide como 100 nm
aproximadamente, el contenido en gel es del 87,7% y el índice de
hinchamiento es 11,0.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
11
Se colocan 5 kg de látex de caucho natural con
un contenido en sólidos del 60% en peso (disponible en Beijing
Latex Manufacturer) en un recipiente, se añaden 150 g de triacrilato
de trimetilolpropano gota a gota mientras se agita. Se sigue con la
agitación durante 1 hora después de completar la adición.
Posteriormente, se irradia el látex de caucho con
cobalto-60, siendo la dosis de irradiación de 15
megarads y siendo la tasa de dosis de irradiación de 50 Gy/min. Se
seca el látex irradiado con una secadora por pulverización, siendo
la temperatura de entrada de 140 a 160°C, y siendo la temperatura
de salida de 40 a 50°C, se recupera el polvo de caucho natural seco
mediante un separador centrífugo, y se obtiene una muestra de polvo
de flujo libre 1 del caucho natural totalmente vulcanizado. El
tamaño de partícula del caucho en polvo se mide como 500 nm
aproximadamente, el contenido en gel es del 94,1% y el índice de
hinchamiento es 12,8.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
12
Se mezclan la muestra de polvo 1 del caucho de
butadieno-estireno carboxilado totalmente
vulcanizado (obtenido en el Ejemplo 1) y Nailon-6
(Designación: 1013B, fabricado por UBE Industries, Ltd., Japón) y se
forman granzas en una proporción de 75:25 en una extrusora de doble
tornillo ZSK-25 (WP Company, Alemania), se ajusta la
temperatura de la sección individual de la extrusora a 210, 225,
225, 225, 230 y 225°C (cabezal de extrusora), respectivamente. Las
granzas obtenidas, respectivamente, se comprimen y moldean por
inyección en una muestra de lámina convencional. En la Tabla 1 a
continuación se resumen las propiedades del elastómero termoplástico
de caucho de butadieno-estireno totalmente
vulcanizado/Nailon-6 sometido a ensayo.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
13
Se mezclan la muestra de polvo del caucho
natural totalmente vulcanizado (obtenido en el Ejemplo 11) y una
resina de polietileno de alta densidad (Designación:
J-1, fabricada por Second Beijing Agents
Manufacturer) en una proporción de 75:25 en una desmenuzadora
Brabender durante 2 minutos, se ajusta la temperatura del baño de
aceite de la desmenuzadora a 160°C. El material obtenido se comprime
en láminas mediante una fresa de doble rodillo (temperatura:
160°C), para preparar la muestra convencional. En la Tabla 1 a
continuación se resumen las propiedades del elastómero
termoplástico de caucho natural totalmente vulcanizado/polietileno
sometido a ensayo.
Se añade a Nailon-6
(Designación: 1013B, fabricado por UBE Industries, Ltd., Japón) el
20% de muestra en polvo 1 del caucho de
butadieno-estireno totalmente vulcanizado (obtenido
en el Ejemplo 1), el 0,6% de estearato de calcio y el 0,8% de polvo
de esteatita finamente dividido, se mezcla la mezcla resultante a
alta velocidad (1.500 rpm) durante 3 minutos, y a continuación se
mezcla y se forman granzas en una extrusora de doble tornillo
ZSK-25 (WP Company, Alemania), se ajusta la
temperatura de la sección individual de la extrusora a 230, 235,
240, 245, 240 y 235°C, respectivamente. Después de secar en un
horno, las granzas obtenidas se moldean por inyección en una
muestra de lámina convencional. En la Tabla 2 a continuación se
resumen las propiedades del Nailon-6
ultraendurecido medidas según los procedimientos de prueba ASTM. En
la fig. 2 se muestra el gráfico de distribución de partículas
obtenido por la micrografía de fuerza atómica (el tamaño de
partícula de las partículas de caucho en la fase de dispersión es
de 150 nm).
Ejemplo comparativo
1
El Nailon-6 usado en el Ejemplo
14 se dirige por moldeo por inyección a la muestra convencional, y
los resultados de prueba de las propiedades se resumen en la Tabla
2 a continuación.
Se añade a polioximetileno (Designación: 4520,
fabricado por Asahi Kasei Kogyo K.K., Japón) el 28% de muestra en
polvo 1 del caucho de butadieno-estireno totalmente
vulcanizado (obtenido en el Ejemplo 1), el 1,2% de estearato de
calcio, el 0,6% de polvo de esteatita finamente dividido, el 0,3% de
cera de polietileno y el 0,4% de antioxidante IRGANOX^{TM}
(disponible en Ciba-Geigy), se mezcla la mezcla
resultante a alta velocidad (1.500 rpm) durante 3 minutos, y a
continuación se mezcla y se forman granzas en una extrusora de doble
tornillo ZSK-25 (WP Company, Alemania), se ajusta
la temperatura de la sección individual de la extrusora a 175, 180,
185, 185, 180 y 175°C, respectivamente. Después de secar en un
horno, las granzas obtenidas se moldean por inyección en una
muestra de lámina convencional. En la Tabla 2 a continuación se
resumen las propiedades del polioximetileno endurecido medidas
según los procedimientos de prueba ASTM.
Ejemplo comparativo
2
El polioximetileno usado en el Ejemplo 15 se
dirige por moldeo por inyección a la muestra convencional, y los
resultados de prueba de las propiedades se resumen en la Tabla 2 a
continuación.
Claims (25)
1. Un caucho en polvo totalmente
vulcanizado obtenido por vulcanización con irradiación que tiene un
contenido en gel del 60% en peso y un tamaño de partícula medio de
20 a 2.000 nm, siendo cada una de las partículas presentes en el
caucho en polvo homogénea, no incluyendo dicho caucho en polvo
totalmente vulcanizado caucho de silicona en polvo en el que dicho
caucho se selecciona del grupo constituido por caucho natural,
caucho de estireno-butadieno, caucho de
estireno-butadieno carboxílico, caucho de nitrilo,
caucho de nitrilo carboxílico, caucho de cloropreno, polibutadieno,
caucho acrílico, caucho de
butadieno-estireno-vinilpiridina,
caucho de isopreno, caucho de butilo, caucho de polisulfuro, caucho
de acrilato-butadieno, caucho de uretano y caucho
de flúor.
2. El caucho en polvo totalmente
vulcanizado según la reivindicación 1, en el que dicho caucho en
polvo tiene un contenido en gel del 75% en peso o más.
3. El caucho en polvo totalmente
vulcanizado según la reivindicación 1, en el que dicho caucho en
polvo tiene un contenido en gel del 90% en peso o más.
4. El caucho en polvo totalmente
vulcanizado según la reivindicación 1, en el que dicho caucho en
polvo tiene un tamaño de partícula medio de 30 a 1.500 nm.
5. El caucho en polvo totalmente
vulcanizado según la reivindicación 1, en el que dicho caucho en
polvo tiene un tamaño de partícula medio de 50 a 500 nm.
6. Un procedimiento para preparar el
caucho en polvo vulcanizado según la reivindicación 1, que comprende
proporcionar un látex de caucho, añadir opcionalmente un agente de
reticulación en el látex de caucho, aplicar a continuación
irradiación al látex de caucho para formar un látex de caucho
reticulado y a continuación secar el látex de caucho
reticulado.
7. El procedimiento según la
reivindicación 6, en el que dicha irradiación se efectúa por medio
de una fuente de alta energía.
8. El procedimiento según la
reivindicación 6, en el que dicha fuente de alta energía se
selecciona entre fuente de cobalto, rayos X, rayos UV y haces de
electrones de alta energía.
9. El procedimiento según la
reivindicación 8, en el que dicha fuente de alta energía es fuente
de cobalto.
10. El procedimiento según la
reivindicación 6, en el que dicho látex de caucho se selecciona del
grupo constituido por látex de caucho natural, látex de caucho de
estireno-butadieno, látex de caucho de
estireno-butadieno carboxílico, látex de caucho de
nitrilo, látex de caucho de nitrilo carboxílico, látex de caucho de
cloropreno, látex de caucho de polibutadieno, látex de caucho
acrílico, látex de caucho de
butadieno-estireno-vinilpiridina,
látex de caucho de isopreno, látex de caucho de butilo, látex de
caucho de polisulfuro, látex de caucho de
acrilato-butadieno, látex de caucho de uretano y
látex de caucho de flúor.
11. El procedimiento según la
reivindicación 6, en el que dicho látex de caucho se irradia en
presencia de un agente de reticulación que se selecciona del grupo
constituido por agente de reticulación monofuncional, difuncional,
trifuncional, tetrafuncional y multifuncional, y cualquier
combinación de los mismos.
12. El procedimiento según la
reivindicación 11, en el que dicho agente de reticulación se
selecciona del grupo constituido por (met)acrilato de
octilo, (met)acrilato de iso-octilo,
(met)acrilato de glicidilo, di(met)acrilato de
1,4-butandiol, di(met)acrilato de
1,6-hexandiol, di(met)acrilato de
diglicol, di(met)acrilato de triglicol,
di(met)acrilato de neopentilglicol, divinilbenceno,
tri(met)acrilato de trimetilolpropano,
tri(met)acrilato de pentaeritritol,
tetra(met)acrilato de pentaeritritol,
tetra(met)acrilato de pentaeritritol etoxilado,
penta(met)acrilato de dipentaeritritol y cualquier
combinación de los mismos.
13. El procedimiento según la
reivindicación 6, en el que dicho secado se efectúa en una secadora
por pulverización o por medio de un secado por precipitación.
14. El procedimiento según la
reivindicación 13, en el que dicho secado se efectúa en una secadora
por pulverización.
15. El procedimiento según la
reivindicación 6, en el que dicha dosis de irradiación está en el
intervalo de 0,1 a 30 megarads.
16. El procedimiento según la
reivindicación 15, en el que dicha dosis de irradiación está en el
intervalo de 0,5 a 20 megarads.
17. El procedimiento según la
reivindicación 11 en el que dicha cantidad de agente de reticulación
está presente en una cantidad del 0,1 al 10% en peso basándose en
el peso neto del caucho.
18. El procedimiento según la
reivindicación 17 en el que dicha cantidad de agente de reticulación
está comprendida entre el 0,5 y el 9% en peso basándose en el peso
neto del caucho.
19. El procedimiento según la
reivindicación 18 en el que dicha cantidad de agente de reticulación
está comprendida entre el 0,7 y el 7% en peso basándose en el peso
neto del caucho.
20. El procedimiento según la
reivindicación 19, en el que la secadora por pulverización tiene una
temperatura de entrada de 100 a 200°C y una temperatura de salida
de 20 a 80°C.
21. Una composición para preparar
plásticos endurecidos o elastómeros termoplásticos, que comprende
el caucho en polvo totalmente vulcanizado según la reivindicación 1
y un plástico.
22. Un procedimiento para la preparación
de plásticos endurecidos o elastómeros termoplásticos, que
comprende el mezclado de dicho caucho en polvo totalmente
vulcanizado de la reivindicación 1 con un material plástico.
23. Un procedimiento para preparar un
polvo de caucho vulcanizado que tiene un contenido en gel de al
menos el 60% y un tamaño de partícula medio de 20 a 2.000 nm,
consistiendo dicho procedimiento esencialmente en las etapas
siguientes en la siguiente secuencia:
a) proporcionar un látex de caucho que comprende
caucho en forma de partículas que tienen un tamaño de partícula
medio en un intervalo de 20 a 2.000 nm;
b) añadir opcionalmente un agente de
reticulación a dicho látex de caucho para formar una composición de
látex de caucho;
c) irradiar la composición de látex de caucho
para provocar la reticulación del caucho con formación de un caucho
en partículas que tiene un contenido en gel de al menos el 60% en
peso; y
d) secar la composición de látex de caucho
irradiada y obtención del polvo de caucho vulcanizado,
en el que dicha composición de
látex de caucho comprende un látex de caucho seleccionado entre el
grupo constituido por: caucho natural, caucho de
estireno-butadieno, caucho de
estireno-butadieno carboxílico, caucho de nitrilo,
caucho de nitrilo carboxílico, caucho de cloropreno, polibutadieno,
caucho acrílico, caucho de
butadieno-estireno-vinilpiridina,
caucho de isopreno, caucho de butilo, caucho de polisulfuro, caucho
de acrilato-butadieno, caucho de uretano y caucho
de
flúor.
24. El procedimiento según la
reivindicación 23, en el que la etapa de irradiación (b) forma un
caucho en partículas que tiene un contenido en gel de al menos el
90% en peso.
25. Un polvo de caucho vulcanizado formado
por el procedimiento de la reivindicación 23.
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