ES2319812T3 - Revestimientos polimericos con una mejorada estabilidad frente a los disolventes. - Google Patents
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Abstract
Dispersión que contiene por lo menos un polímero capaz de conducir la electricidad, por lo menos un ion de signo de contrario y por lo menos un agente dispersivo, caracterizada porque está contenido por lo menos un condensado de melamina y de por lo menos un compuesto carbonílico.
Description
Revestimientos poliméricos con una mejorada
estabilidad frente a los disolventes.
El presente invento se refiere a unos
revestimientos que contienen polímeros capaces de conducir la
electricidad y derivados de melamina, a su preparación y a su
utilización, así como a dispersiones destinadas a la producción de
tales revestimientos.
A partir de la bibliografía se conocen
dispersiones de
poli(3,4-alquilendioxi-tiofenos),
destinadas a la producción de revestimientos conductivos o
respectivamente antiestáticos (véase, p.ej. el documento de
solicitud de patente europea EP-A 440.957). Tales
dispersiones se emplean para la producción de revestimientos
conductivos o respectivamente antiestáticos. En la práctica, se ha
mostrado sin embargo que los revestimientos obtenidos a partir de
las dispersiones no siempre son suficientemente estables para
aplicaciones en la práctica. En particular, los revestimientos, con
frecuencia, no son suficientemente estables frente a los disolventes
y/o frente a una solicitación mecánica.
Se intentó por lo tanto mejorar la estabilidad
de los revestimientos frente a los disolventes y/o frente a una
solicitación mecánica por medio de una adición de agentes
reticulantes p.ej. a base de epoxi-silanos (véase
el documento EP-A 564.911). Esta medida técnica, a
solas no es bastante en muchos casos como para mejorar
suficientemente en particular la estabilidad frente a los
disolventes.
Subsistía por consiguiente, además, una
necesidad de revestimientos conductivos o respectivamente
antiestáticos que tengan una estabilidad mejorada frente a los
disolventes, en comparación con los revestimientos conocidos, así
como de apropiadas dispersiones para la producción de tales
revestimientos.
El problema planteado por la misión del presente
invento consistió por consiguiente en la puesta a disposición de
tales revestimientos con una estabilidad mejorada frente a los
disolventes así como de apropiadas dispersiones para su
producción.
Sorprendentemente, se encontró, por fin, que
unas dispersiones, que contienen por lo menos un polímero conductivo
y por lo menos un condensado de melamina, son apropiadas para la
producción de revestimientos con dicha mejorada estabilidad frente
a los disolventes. Esto resulta tanto más sorprendente por cuanto
que es conocido que usualmente la adición de poliaminas a
dispersiones de
poli(3,4-alquilendioxi-tiofenos)
conduce a la gelificación y a la precipitación del polímero
conductivo. Una gelificación tal no se observa sin embargo en el
caso del presente invento.
Es objeto del presente invento, por
consiguiente, una dispersión que contiene por lo menos un polímero
capaz de conducir la electricidad, por lo menos un ion de signo
contrario y por lo menos un agente dispersivo, caracterizada porque
están contenidos por lo menos un condensado de melamina y por lo
menos un compuesto carbonílico.
Los condensados a base de melamina y de por lo
menos un compuesto carbonílico son preferiblemente los que están
constituidos a base de melamina y de aldehídos o cetonas. Aldehídos
o cetonas apropiados/as son por ejemplo formaldehído, acetaldehído,
butiraldehído, acetona o
metil-etil-cetona. Un aldehído
especialmente preferido es el formaldehído; los condensados
especialmente preferidos a base de melamina y de por lo menos un
compuesto carbonílico son unos condensados de melamina y de
formaldehído. Tales condensados de melamina y de formaldehído,
especialmente preferidos, pueden ser por ejemplo los de la fórmula
general (II)
en la
que
- \vocalinvisible
- \textoinvisible
R^{1} hasta R^{6}
independientemente unos de otros, representan H o
CH_{2}-OR^{7}, siendo diferente de H por lo
menos uno de los radicales R^{1} hasta
R^{6},
- R^{7}
- representa H o un radical alquilo de C_{1}-C_{8} lineal o ramificado, de manera preferida H o un radical alquilo de C_{1}-C_{4} lineal o ramificado.
De manera muy especialmente preferida, los
radicales R^{1} hasta R^{6} representan en dichos condensados
de la fórmula general (II) todos ellos
CH_{2}-OR^{7}.
Además, tales condensados de melamina y de
formaldehído, especialmente preferidos, pueden ser unos productos
de condensación a base de los condensados de la fórmula general (II)
unos con otros o con otra melamina adicional.
Los condensados de melamina y de formaldehído
especialmente preferidos pueden además estar eterificados parcial o
totalmente. Adicionalmente o de manera alternativa, los condensados
de melamina y formaldehído especialmente preferidos se pueden
modificar mediante una reacción con aminas, ácidos aminocarboxílicos
o sulfitos, con el fin de elevar por ejemplo la solubilidad en
agua, o mediante una condensación mixta con otros compuestos que
son reactivos frente a aldehídos, tales como por ejemplo fenoles (en
resinas de melamina, fenol y formaldehído) o ureas (en resinas de
melamina, urea y formaldehído).
Los apropiados condensados a base de melamina y
de por lo menos un compuesto carbonílico, en particular los
condensados de melamina y de formaldehído eventualmente modificados
y/o eventualmente eterificados de manera parcial o total, son
comercialmente obtenibles.
La proporción de un condensado de melamina y de
por lo menos un compuesto carbonílico en la dispersión es de 1 a
30% en peso, referida al peso de la dispersión total. De manera
preferida, la proporción del condensado a base de melamina y de por
lo menos un compuesto carbonílico en la dispersión está situada en 2
a 15% en peso, referida al peso de la dispersión total.
Como polímeros capaces de conducir la
electricidad se entiende en este contexto en particular la clase de
compuestos de los polímeros conjugados en \pi, los cuales después
de una oxidación o reducción poseen una conductividad eléctrica. De
manera preferida tales polímeros conjugados en \pi se entienden
como dentro de los polímeros conductivos, que después de una
oxidación en el estado secado poseen una conductividad específica
situada en el orden de magnitud de por lo menos 0,01 S
cm^{-1}.
Se prefieren en el marco del invento aquellas
dispersiones, en las que por lo menos un polímero conductivo es un
poli(tiofeno), una poli(anilina) o un
poli(pirrol).
De manera especialmente preferida el o los
polímero(s) capaz(capaces) de conducir la electricidad
se selecciona(n)
entre los poli(alquilendioxi-tiofenos) que contienen unidas repetidas de la fórmula general (I)
entre los poli(alquilendioxi-tiofenos) que contienen unidas repetidas de la fórmula general (I)
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
en la
que
- A
- representa un radical alquileno de C_{1}-C_{5} eventualmente sustituido,
- R
- representa un radical alquilo de C_{1}-C_{18} lineal o ramificado, eventualmente sustituido, un radical cicloalquilo de C_{5}-C_{12} eventualmente sustituido, un radical arilo de C_{6}-C_{14} eventualmente sustituido, un radical aralquilo de C_{7}-C_{18} eventualmente sustituido, un radical hidroxi-alquilo de C_{1}-C_{4} eventualmente sustituido, o un radical hidroxilo,
- x
- representa un número entero de 0 a 8, y
en el caso de que varios radicales
R estén unidos a A, éstos pueden ser iguales o
diferentes.
Las fórmulas generales (I) y (II) han de
entenderse de tal manera que x sustituyentes R pueden estar unidos
al radical alquileno A.
\newpage
Son especialmente preferidos unos
poli(tiofenos) con unidades repetidas de la fórmula general
(I), en la que A representa un radical alquileno de
C_{2}-C_{3} eventualmente sustituido y x
representa 0 ó 1.
Es muy especialmente preferido un polímero
poli(3,4-etilendioxi-tiofeno)
capaz de conducir la electricidad, que eventualmente está
sustituido.
Por el prefijo poli- ha de entenderse, dentro
del marco del invento, que está contenida más de una unidad
repetida igual o diferente en el polímero o respectivamente en el
poli(tiofeno). Los poli(tiofenos) contienen en total
n unidades repetidas de la fórmula general (I), siendo n un número
entero de 2 a 2.000, de manera preferida de 2 a 100. Las unidades
repetidas de la fórmula general (I) pueden ser en cada caso iguales
o diferentes dentro de un mismo poli(tiofeno). Son
preferidos los poli(tiofenos) que tienen en cada caso iguales
unidades repetidas de la fórmula general (I).
Junto a los grupos extremos, los
poli(tiofenos) llevan de manera preferida en cada caso un
H.
En formas preferidas de realización del presente
invento, las dispersiones contienen por lo menos un
poli(alquilendioxi-tiofeno) que contiene
unidades repetidas de la fórmula general (I), que en el estado
secado poseen una conductividad específica situada en el orden de
magnitud de por lo menos 0,05 S cm^{-1}, de manera preferida de
0,5 S cm^{-1}.
Los radicales alquileno de
C_{1}-C_{5} A son, dentro del marco del invento,
de manera preferida metileno, etileno, n-propileno,
n-butileno o n-pentileno.
Un alquilo de C_{1}-C_{4}
representa de manera preferida radicales alquilo de
C_{1}-C_{4} lineales o ramificados, tales como
metilo, etilo, n- o iso-propilo, n-, iso-, sec.- o
terc.-butilo, un alquilo de C_{1}-C_{8}
representa, además de esto, por ejemplo, n-pentilo,
1-metil-butilo,
2-metil-butilo,
3-metil-butilo,
neo-pentilo,
1-etil-propilo, ciclohexilo,
ciclopentilo, n-hexilo,
1,1-dimetil-propilo,
1,2-dimetil-propilo,
1-metil-pentilo,
2-metil-pentilo,
3-metil-pentilo,
4-metil-pentilo,
1,1-dimetil-butilo,
1,2-dimetil-butilo,
1,3-dimetil-butilo,
2,2-dimetil-butilo,
2,3-dimetil-butilo,
3,3-dimetil-butilo,
1-etil-butilo,
2-etil-butilo,
1,1,2-trimetil-propilo,
1,2,2-trimetil-propilo,
1-etil-1-metil-propilo,
1-etil-2-metil-propilo
o
1-etil-2-metil-propilo,
el alquilo de C_{1}-C_{18} representa, además
de esto, por ejemplo, n-nonilo,
n-decilo, n-undecilo,
n-dodecilo, n-tridecilo,
n-tetradecilo, n-hexadecilo o
n-octadecilo.
Un hidroxi-alquilo de
C_{1}-C_{4} representa dentro del marco del
invento de manera preferida un radical alquilo de
C_{1}-C_{4}, lineal, cíclico, ramificado o sin
ramificar, que está sustituido con uno o varios grupos hidroxi,
pero de manera preferida con un solo grupo hidroxi.
Los radicales cicloalquilo de
C_{5}-C_{12} R representan por ejemplo
ciclopentilo, ciclohexilo, cicloheptilo, ciclooctilo, ciclononilo o
ciclodecilo.
Los radicales arilo de
C_{5}-C_{14} R representan de manera preferida
fenilo o naftilo, y los radicales aralquilo de
C_{7}-C_{18} R representan por ejemplo bencilo,
o-, m-, p-tolilo, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,4-,
3,5-xililo o mesitilo. Las enumeraciones precedentes
sirven para la explicación ilustrativa del invento y no se han de
considerar como excluyentes.
Como eventualmente otros sustituyentes de los
radicales A y/o R entran en cuestión dentro del marco del invento
numerosos grupos orgánicos, por ejemplo grupos alquilo,
cicloalquilo, arilo, aralquilo, alcoxi, halógeno, éter, tioéter,
disulfuro, sulfóxido, sulfona, sulfonato, amino, aldehído, ceto,
éster de ácido carboxílico, ácido carboxílico, carbonato,
carboxilato, ciano, alquil-silano y
alcoxi-silano, así como grupos
carboxil-amido.
Como sustituyentes para una poli(anilina)
o un poli(pirrol) entran en cuestión por ejemplo los
radicales A y R arriba expuestos, y/o los otros sustituyentes de
los radicales A y R. Se prefieren las poli(anilinas) y los
poli(pirroles) sin sustituir.
El marco del invento abarca todas las
definiciones, y los radicales, los parámetros y las explicaciones
generales o que se mencionan en intervalos preferentes, unos con
otros, que se presentan más arriba y que se exponen a continuación,
es decir también entre las respectivos intervalos e intervalos
preferentes en cualquier combinación arbitra-
ria.
ria.
Los poli(tiofenos), empleados en las
dispersiones como polímeros conductivos, pueden ser neutros o
catiónicos. En unas formas preferidas de realización, ellos son
catiónicos, refiriéndose el concepto de "catiónico" solamente
a las cargas eléctricas, que se sitúan en la cadena principal del
poli(tiofeno). Dependiendo del sustituyente situado junto a
los radicales R, los poli(tiofenos) pueden llevar cargas
positivas y negativas en la unidad estructural, encontrándose las
cargas eléctricas positivas en la cadena principal del
poli(tiofeno) y las cargas negativas eventualmente junto a
los radicales R sustituidos con grupos sulfonatos o carboxilatos. En
este contexto, las cargas positivas situadas en la cadena principal
de un poli(tiofeno), pueden estar saturadas en parte o
totalmente por medio de los grupos aniónicos eventualmente presentes
junto a los radicales R. Considerados en conjunto, los
poli(tiofenos) pueden ser, en estos casos, catiónicos,
neutros o incluso aniónicos. A pesar de todo, ellos, dentro del
marco del invento, son considerados todos como poli(tiofenos)
catiónicos, puesto que son decisivas las cargas positivas
eléctricas situadas en la cadena principal del poli(tiofeno).
Las cargas eléctricas positivas no se representan en las fórmulas,
puesto que sus posiciones y su número exactas/os no se pueden
comprobar irreprochablemente. El número de las cargas eléctricas
positivas es, sin embargo, por lo menos de 1 y a lo sumo de n,
siendo n el número total de todas las unidades repetidas (iguales o
diferentes) dentro del poli(tiofeno).
Para la compensación de la carga positiva,
siempre que ésta ya no se haya efectuado mediante los radicales R
sustituidos eventualmente con sulfonatos o carboxilatos y que por
consiguiente están cargados negativamente, los
poli(tiofenos) catiónicos necesitan ciertos aniones como
iones de signo contrario.
Los iones de signo contrario pueden ser aniones
monoméricos o poliméricos, estos últimos se designan a continuación
también como polianiones.
Los aniones poliméricos son preferidos con
respecto a los aniones monoméricos, puesto que ellos contribuyen a
la formación de películas y a causa de su tamaño conducen a unas
películas capaces de conducir la electricidad, que son más estables
térmicamente. Sin embargo, adicionalmente a los aniones poliméricos
pueden estar contenidos también ciertos aniones monoméricos en las
dispersiones.
Los aniones poliméricos pueden ser aquí por
ejemplo aniones de ácidos carboxílicos poliméricos tales como
poli(ácidos acrílicos), poli(ácidos metacrílicos) o poli(ácidos
maleicos), o de ácidos sulfónicos poliméricos tales como
poli(ácidos estireno-sulfónicos) y poli(ácidos
vinil-sulfónicos). Estos poli(ácidos carboxílicos y
sulfónicos) pueden ser también copolímeros de ácidos
vinil-carboxílicos y
vinil-sulfónicos con otros monómeros
polimerizables, tales como ésteres de ácido acrílico y estireno.
En las dispersiones conformes al invento se
prefiere como ion de signo contrario por lo menos un anión de un
ácido carboxílico o sulfónico polimérico.
Es especialmente preferido como anión polimérico
el anión de un poli(ácido estireno-sulfónico)
(PSS).
El peso molecular de los poliácidos que
proporcionan los polianiones es de manera preferida de 1.000 a
2.000.000, de manera especialmente preferida de 2.000 a 500.000.
Son obtenibles en el comercio los poliácidos o sus sales de metales
alcalinos, p.ej. poli(ácidos estireno-sulfónicos) y
poli(ácidos acrílicos), o sino se pueden preparar de acuerdo con
procedimientos conocidos (véase p.ej. Houben Weyl, Methoden der
organischen Chemie [Métodos de la química orgánica], tomo E 20,
Makromolekulare Stoffe [Sustancias macromoleculares], parte 2,
(1987), páginas 1.141 y siguientes).
El o los anión (aniones) polimérico(s) y
los polímeros capaces de conducir la electricidad pueden estar
contenidos en la dispersión en particular en una relación ponderal
de 0,5:1 a 50:1, de manera preferida de 1:1 a 30:1, de manera
especialmente preferida de 2:1 a 20:1. El peso de los polímeros
capaces de conducir la electricidad corresponde en este contexto a
la cantidad pesada inicial de los monómeros empleados, con la
suposición de que se ha producido un grado de conversión total en
la polimerización.
Como aniones monoméricos sirven por ejemplo los
de ácidos (alcano de
C_{1}-C_{20})-sulfónicos tales
como los de ácidos metano-, etano-, propano-,
butano-sulfónicos o más altos, tales como el ácido
dodecano-sulfónico, los de ácidos
perfluoro-sulfónicos alifáticos tales como el ácido
trifluorometano-sulfónico, el ácido
perfluoro-butano-sulfónico o el
ácido perfluoro-octano-sulfónico,
los de ácidos carboxílicos de C_{1}-C_{20}
alifáticos tales como el ácido
2-etil-hexil-carboxílico,
los de ácidos perfluoro-carboxílicos alifáticos
tales como el ácido trifluoro-acético o el ácido
perfluoro-octanoíco, y los de ácidos sulfónicos
aromáticos, eventualmente sustituidos con grupos alquilo de
C_{1}-C_{20}, tales como el ácido
benceno-sulfónico, el ácido
o-tolueno-sulfónico, el ácido
p-tolueno-sulfónico o el ácido
dodecil-benceno-sulfónico, y los de
ácidos cicloalcano-sulfónicos tales como el ácido
canfo-sulfónico, o los de
tetrafluoro-boratos,
hexafluoro-fosfatos, percloratos,
hexafluoro-antimoniatos,
hexafluoro-arseniatos o
hexacloro-antimoniatos.
Se prefieren como aniones monoméricos los
aniones del ácido
p-tolueno-sulfónico, del ácido
metano-sulfónico o del ácido
canfo-sulfónico.
Los poli(tiofenos) catiónicos, que para
la compensación de las cargas eléctricas contienen aniones como
iones de signo contrario, se designan en el sector especializado
también con frecuencia como compuestos complejos de
poli(tiofenos) y de (poli)aniones.
La proporción total del polímero capaz de
conducir la electricidad y del ion de signo contrario, por ejemplo
en forma de tales compuestos complejos de polímeros y de iones de
signo contrario, en la dispersión conforme al invento, está situada
por ejemplo entre 0,05 y 10% en peso, de manera preferida entre 0,1
y 2% en peso, referida al peso total de la dispersión.
Las dispersiones conformes al invento pueden
contener uno o varios agentes dispersivos. Como agentes dispersivos
se mencionarán por ejemplo los siguientes disolventes: alcoholes
alifáticos, tales como metanol, etanol, i-propanol
y butanol; cetonas alifáticas, tales como acetona y
metil-etil-cetona; ácidos
carboxílicos alifáticos tales como el éster etílico de ácido
acético y el éster butílico de ácido acético; hidrocarburos
aromáticos tales como tolueno y xileno; hidrocarburos alifáticos
tales como hexano, heptano y ciclohexano; hidrocarburos clorados
tales como diclorometano y dicloroetano; nitrilos alifáticos tales
como acetonitrilo; sulfóxidos y sulfonas alifáticos/as tales como
dimetil-sulfóxido y sulfolano; amidas de ácidos
carboxílicos alifáticos tales como metil-acetamida,
dimetil-acetamida y
dimetil-formamida; éteres alifáticos y aralifáticos
tales como dietil-éter y anisol. Además, se puede utilizar como
agente dispersivo también agua o una mezcla de agua con los
disolventes orgánicos antes mencionados.
Los preferidos agentes dispersivos son agua u
otros disolventes próticos tales como alcoholes, p.ej. metanol,
etanol, i-propanol y butanol, así como mezclas de
agua con estos alcoholes, un disolvente especialmente preferido
es
agua.
agua.
La dispersión puede contener además otros
componentes adicionales, tales como sustancias activas
superficialmente, p.ej. agentes tensioactivos iónicos y no iónicos
o agentes mediadores de adhesión, tales como p.ej. silanos con
funciones orgánicas o respectivamente sus materiales hidrolizados,
p.ej.
3-glicidoxipropil-trialcoxi-silano,
3-aminopropil-trietoxi-silano,
3-mercaptopropil-trimetoxi-silano,
3-metacriloxipropil-trimetoxi-silano,
vinil-trimetoxi-silano u
octil-trietoxi-silano.
Las dispersiones conformes al invento pueden
contener otros aditivos, que aumenten la conductividad, tales p.ej.
compuestos que contienen grupos de éteres, tales como p.ej.
tetrahidrofurano, compuestos que contienen grupos de lactonas,
tales como \gamma-butirolactona,
\gamma-valerolactona, compuestos que contienen
grupos de amidas o de lactamas, tales como caprolactama,
N-metil-caprolactama,
N,N-dimetil-acetamida,
N-metil-acetamida,
N,N-dimetil-formamida (DMF),
N-metil-formamida,
N-metil-formanilida,
N-metil-pirrolidona (NMP),
N-octil-pirrolidona, pirrolidona,
sulfonas y sulfóxidos, tales como p.ej. sulfolano
(tetrametilen-sulfona),
dimetil-sulfóxido (DMSO), azúcares o derivados de
azúcares, tales como p.ej. sacarosa, glucosa, fructosa, lactosa,
alcoholes de azúcares tales como p.ej. sorbitol, manitol, derivados
de furano, tales como p.ej. ácido
2-furano-carboxílico, ácido
3-furano-carboxílico, y/o di- o
poli-alcoholes, tales p.ej. etilenglicol, glicerol,
di- o respectivamente tri-(etilenglicol). De manera especialmente
preferida, como aditivos que aumentan la conductividad se emplean
tetrahidrofurano, N-metil-formamida,
N-metil-pirrolidona, etilenglicol,
dimetil-sulfóxido o sorbitol.
Las dispersiones conformes al invento pueden
contener además uno o varios agentes aglutinantes orgánicos,
solubles en disolventes orgánicos o solubles en agua, tales como un
poli(acetato de vinilo), un policarbonato, un
poli(vinil-butiral), poli(ésteres de ácido
acrílico), poli(amidas de ácido acrílico), poli(ésteres de
ácido metacrílico), poli(amidas de ácido metacrílico), un
poliestireno, un poli(acrilonitrilo), un poli(cloruro
de vinilo), poli(vinil-pirrolidonas), un
poli(butadieno), un poli(isopreno), poliéteres,
poliésteres, poliuretanos, poliamidas, poliimidas, polisulfonas,
siliconas, resinas epoxídicas, copolímeros de estireno y de ésteres
de ácido acrílico, de acetato de vinilo y de ésteres de ácido
acrílico así como de etileno y de acetato de vinilo,
poli(alcoholes vinílicos) o celulosas.
La proporción del agente aglutinante polimérico
en la dispersión conforme al invento es de 0,1 - 90% en peso, de
manera preferida de 0,5 - 30% en peso, y de manera muy especialmente
preferida de 0,5 - 10% en peso, referida al peso total de la
dispersión.
Además, también un agente aglutinante orgánico
de este tipo, eventualmente contenido en la dispersión, puede
actuar eventualmente como agente dispersivo, siempre que éste sea
líquido a la temperatura dada.
Las dispersiones conformes al invento pueden
tener un valor del pH de 1 a 14, se prefiere un valor del pH de 1 a
8.
Para el ajuste del valor del pH, a las
dispersiones se les pueden añadir por ejemplo bases o ácidos. Son
preferidas aquellas adiciones que no perjudican a la formación de
películas por las dispersiones y no son volátiles a temperaturas
elevadas, p.ej. a temperaturas de soldadura, tales como p.ej. las
bases 2-(dimetil-amino)-etanol,
2,2'-imino-dietanol o
2,2',2''-nitrilo-trietanol y el
ácido poli(estireno-sulfónico).
La viscosidad de la dispersión conforme al
invento, dependiendo del modo de aplicación, puede estar entre 0,1
y 100.000 mPa\cdots (medida a 20ºC y con una velocidad de
cizalladura de 100 s^{-1}). De manera preferida, la viscosidad es
de 1 a 10.000 mPa\cdots, y de manera especialmente preferida, está
entre 10 y 1.000 mPa\cdots.
La preparación de las dispersiones conformes al
invento se efectúa, preparando, en primer lugar, a partir de los
correspondientes compuestos precursores para la preparación de
polímeros conductivos, por ejemplo de manera análoga a las
condiciones mencionadas en el documento EP-A
440.957, unas dispersiones de polímeros capaces de conducir la
electricidad en presencia de iones de signo contrario. Una variante
mejorada para la preparación de estas dispersiones la constituye el
empleo de intercambiadores de iones para la eliminación del
contenido de sales inorgánicas o de una parte de las mismas. Una
variante de este tipo se describe por ejemplo en el documento de
solicitud de patente alemana DE-A 196.27.071. El
intercambiador de iones puede ser, por ejemplo, mezclado con
agitación con el producto, o el producto se transporta a través de
una columna que está rellena con un intercambiador de iones.
Mediante la utilización del intercambiador de iones se pueden
conseguir por ejemplo unos bajos contenidos de
metales.
metales.
El tamaño de partículas, que tienen las
partículas en la dispersión, se puede disminuir después de la
desalinización, por ejemplo, mediante un aparato homogeneizador a
alta presión. Este proceso se puede también repetir con el fin de
aumentar el efecto. Unas presiones especialmente altas, entre 100 y
2.000 bares, se han manifestado en tal contexto como ventajosas,
con el fin de reducir grandemente el tamaño de las partículas.
También son posibles una preparación de un
compuesto complejo de una poli(anilina) y un polianión, de un
poli(pirrol) y un polianión o de un poli(tiofeno) y
un polianión, y un subsiguiente dispersamiento o redispersamiento en
uno o varios agente(s) dispersivo(s).
La proporción de materiales sólidos de las
partículas del compuesto complejo de un polímero capaz de conducir
la electricidad y de un ion de signo contrario en estas dispersiones
es, por ejemplo, de 0,1 a 90% en peso, de manera preferida de 0,5 a
30% en peso y de manera muy especialmente preferida de 0,5 a 10% en
peso, referida al peso total de la dispersión.
A estas dispersiones, para la preparación de las
dispersiones conformes al invento, se les añaden luego los otros
componentes, tales como por ejemplo el condensado de melamina y de
por lo menos un compuesto carbonílico, eventualmente una cantidad
adicional del agente dispersivo así como eventualmente de otros
aditivos, de agentes aglutinantes orgánicos, etc., y se mezclan por
ejemplo mediando agitación.
Como compuestos precursores para la preparación
de polímeros conductivos, designados a continuación también
simplemente como compuestos precursores, se entienden por ejemplo
unos correspondientes monómeros. Se pueden utilizar también mezclas
de diferentes compuestos precursores. Apropiados compuestos
precursores monoméricos son, por ejemplo, tiofenos, pirroles o
anilinas eventualmente sustituidos/as, de manera preferida tiofenos
eventualmente sustituidos, y de manera especialmente preferida
3,4-alquilendioxi-tiofenos
eventualmente sustituidos.
Como
3,4-alquilendioxi-tiofenos
sustituidos se han de exponer a modo de ejemplo los compuestos de la
fórmula general (III)
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
en la
que
- A
- representa un radical alquileno de C_{1}-C_{5} eventualmente sustituido, de manera preferida un radical alquileno de C_{2}-C_{3} eventualmente sustituido,
- R
- representa un radical alquilo de C_{1}-C_{18} lineal o ramificado, eventualmente sustituido, un radical cicloalquilo de C_{5}-C_{12} eventualmente sustituido, un radical arilo de C_{6}-C_{14} eventualmente sustituido, un radical aralquilo de C_{7}-C_{18} eventualmente sustituido, un radical hidroxi-alquilo de C_{1}-C_{4} eventualmente sustituido o un radical hidroxilo,
- x
- representa un número entero de 0 a 8, de manera preferida representa 0 ó 1, y
en el caso de que varios radicales
R estén unidos a A, éstos pueden ser iguales o
diferentes.
Unos compuestos precursores monoméricos muy
especialmente preferidos son
3,4-etilendioxi-tiofenos
eventualmente sustituidos, y en unas formas de realización
preferidas es el
3,4-etilendioxi-tiofeno sin
sustituir.
Como sustituyentes para los compuestos
precursores arriba mencionados, en particular para los tiofenos, de
manera preferida para los
3,4-alquilendioxi-tiofenos entran en
cuestión los radicales mencionados para R para la fórmula general
(III).
Como sustituyentes para pirroles y anilinas
entran en cuestión por ejemplo los radicales A y R arriba expuestos
y/o los otros sustituyentes de los radicales A y R.
Como los eventualmente otros sustituyentes de
los radicales A y/o de los radicales R entran en cuestión los
grupos orgánicos mencionados en conexión con la fórmula general
(I).
Los procedimientos para la preparación de los
compuestos precursores monoméricos destinados a la preparación de
polímeros conductivos, son conocidos para un experto en la
especialidad, y se describen por ejemplo en la cita de L.
Groenendaal, F. Jonas, D. Freitag, H. Pielartzik & J. R.
Reynolds, Adv. Mater. 12 (2000) 481 - 494, y en la bibliografía
allí citada.
Las dispersiones conformes al invento son
apropiadas de manera sobresaliente para la producción de
revestimientos capaces de conducir la electricidad o
antiestáticos.
Son objeto del presente invento por
consiguiente, además, unos revestimientos capaces de conducir la
electricidad o antiestáticos, que son obtenibles a partir de las
dispersiones conformes al invento.
Para la producción de los revestimientos
conformes al invento, las dispersiones conformes al invento se
aplican, por ejemplo de acuerdo con procedimientos conocidos, p.ej.
de acuerdo con procedimientos conocidos p.ej. por revestimiento
rotatorio (en inglés spincoating), impregnación, vertimiento,
aplicación por goteo, proyección, aplicación por atomización,
aplicación con rasqueta, extensión o impresión, por ejemplo por
impresión con chorros de tinta, por serigrafía, por huecograbado,
por el sistema offset o por tamponamiento, sobre un substrato
apropiado en un espesor de película húmeda de 0,5 \mum a 250
\mum, de manera preferida en un espesor de película húmeda de 2
\mum a 50 \mum y a continuación se secan a por lo menos una
temperatura de 20ºC hasta 200ºC.
Los revestimientos conformes al invento son
sorprendentemente más estables, en particular frente a disolventes
orgánicos, que los revestimientos ya conocidos a partir del estado
de la técnica.
Los siguientes Ejemplos sirven para la
explicación ilustrativa del invento y no se han de considerar como
ninguna limitación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
Se prepara una dispersión a base de
- 52,6 g de Baytron® P (de H.C.Starck GmbH, Leverkusen)
- 0,3 g de 2-(dimetilamino)-etanol
- 31,4 g de NeoRez R 9603 (dispersión de poliuretano; de DSM Neo Resins, Waalwijk, Holanda)
- 10,5 g de Acrafix® ML (condensado de melamina y formaldehído modificado, eterificado parcialmente, de Lanxess Deutschland GmbH)
- 2,0 g de alcohol isopropílico
- 3,1 g de N-metil-pirrolidona
- 0,1 de Dynol® 604 (agente humectante, de Air Products) por mezcladura mediando agitación en el orden de sucesión indicado.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
Se prepara una dispersión a base de
- 52,6 g de Baytron® P (de H.C.Starck GmbH, Leverkusen)
- 0,3 g de 2-(dimetilamino)-etanol
- 31,4 g de NeoRez R 9603 (dispersión de poliuretano; de DSM Neo Resins, Waalwijk, Holanda)
- 6,2 g de Maprenal® MF 921 W (condensado de melamina y formaldehído modificado, eterificado parcialmente, de Solutia)
- 2,0 g de alcohol isopropílico
- 3,1 g de N-metil-pirrolidona
- 0,1 de Dynol® 604 (agente humectante, de Air Products) por mezcladura mediando agitación en el orden de sucesión indicado.
\newpage
Ejemplo
3
Se prepara una dispersión a base de
- 52,6 g de Baytron® P (de H.C.Starck GmbH, Leverkusen)
- 0,3 g de 2-(dimetilamino)-etanol
- 31,4 g de NeoRez R 9603 (dispersión de poliuretano; de DSM Neo Resins, Waalwijk, Holanda)
- 7,5 g de Setamine® MS-152 (condensado de melamina y formaldehído modificado, de Nuplex Resins)
- 2,0 g de alcohol isopropílico
- 3,1 g de N-metil-pirrolidona
- 0,1 de Dynol® 604 (agente humectante, de Air Products) por mezcladura mediando agitación en el orden de sucesión indicado.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
1
(Según el documento
EP-A
564.911)
Se prepara una dispersión a base de
- 42,9 g de Baytron® P (de H.C.Starck GmbH, Leverkusen)
- 4,0 g de dimetil-sulfóxido
- 0,9 g de Silquest® A 187 = glicidoxipropiltrimetoxisilano
- 52,2 g de alcohol isopropílico por mezcladura mediando agitación en el orden de sucesión indicado.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
2
Se prepara una dispersión a base de
- 52,6 g de Baytron® P (de H.C.Starck GmbH, Leverkusen)
- 0,3 g de 2-(dimetilamino)-etanol
- 31,4 g de NeoRez R 9603 (dispersión de poliuretano; de DSM Neo Resins, Waalwijk, Holanda)
- 5,25 g de melamina
- 2,0 g de alcohol isopropílico
- 3,1 g de N-metil-pirrolidona
- 0,1 de Dynol® 604 (agente humectante, de Air Products) por mezcladura mediando agitación en el orden de sucesión indicado.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
4
Las dispersiones de los Ejemplos comparativos 1
y 2 y de los Ejemplos 1 a 3 conformes al invento se aplican con
rasqueta con un aparato revestidor manual (Handcoater) en un espesor
de película húmedo de 18 \mum sobre una lámina de poliéster con
un espesor de 175 \mum y a continuación se secan a 130ºC durante 5
minutos.
A continuación se mide la resistencia
superficial del revestimiento apoyándose en una norma ASTM y se
determina la estabilidad frente a los disolventes de los
revestimientos, por frotamiento con un trapo que contiene
disolven-
tes.
tes.
\newpage
Los resultados se recopilan en las siguientes
tablas:
+ = estable frente a los disolventes, la capa
está sin destruir.
- = inestable frente a los disolventes, la capa
está destruida.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Los resultados muestran inequívocamente la más
alta estabilidad frente a los disolventes de los revestimientos
conformes al invento, que se habían producido mediando utilización
de las dispersiones conformes al invento, en comparación con los
revestimientos, que se habían producido con las dispersiones de los
Ejemplos comparativos.
Claims (12)
1. Dispersión que contiene por lo menos un
polímero capaz de conducir la electricidad, por lo menos un ion de
signo de contrario y por lo menos un agente dispersivo,
caracterizada porque está contenido por lo menos un
condensado de melamina y de por lo menos un compuesto
carbonílico.
2. Dispersión de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizada porque los por lo menos un polímero capaz
de conducir la electricidad se seleccionan entre el conjunto formado
por los poli(tiofenos), las poli(anilinas) o los
poli(pirroles).
3. Dispersión de acuerdo con la reivindicación
1 ó 2, caracterizada porque el o los polímero(s)
conductivo(s) está(n) seleccionado(s) entre
poli-(alquilendioxi-tiofenos) que contienen unidades
repetidas de la fórmula general
(I)
(I)
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
en la
que
- A
- representa un radical alquileno de C_{1}-C_{5} eventualmente sustituido,
- R
- representa un radical alquilo de C_{1}-C_{18} lineal o ramificado, eventualmente sustituido, un radical cicloalquilo de C_{5}-C_{12} eventualmente sustituido, un radical arilo de C_{6}-C_{14} eventualmente sustituido, un radical aralquilo de C_{7}-C_{18} eventualmente sustituido, un radical hidroxi-alquilo de C_{1}-C_{4} eventualmente sustituido, o un radical hidroxilo,
- x
- representa un número entero de 0 a 8, y
en el caso de que varios radicales
R estén unidos a A, éstos pueden ser iguales o
diferentes.
4. Dispersión de acuerdo con por lo menos una
de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el por
lo menos un polímero conductivo es un
poli(3,4-etilendioxi-tiofeno).
5. Dispersión de acuerdo con por lo menos una
de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el o los
ión (iones) de signo contrario se selecciona(n) entre aniones
de ácidos carboxílicos o ácidos sulfónicos poliméricos o ácidos
alcano-sulfónicos de
C_{1}-C_{20} monoméricos, ácidos
perfluoro-sulfónicos de
C_{1}-C_{20}, ácidos carboxílicos de
C_{1}-C_{20} alifáticos, ácidos
perfluoro-carboxílicos de
C_{1}-C_{20} alifáticos, ácidos sulfónicos de
C_{1}-C_{20} aromáticos, eventualmente
sustituidos con grupos alquilo de C_{1}-C_{20},
ácidos cicloalcano de
C_{1}-C_{20}-sulfónicos,
eventualmente sustituidos o tetrafluoro-boratos,
hexafluoro-fosfatos, percloratos,
hexafluoro-antimoniatos,
hexafluoro-arseniatos o
hexacloro-antimoniatos.
6. Dispersión de acuerdo con por lo menos una
de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque por lo
menos un ion de signo contrario es el anión de un ácido
poli(estireno-sulfónico).
7. Dispersión de acuerdo con por lo menos una
de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el o los
condensado(s) a base de melamina y de por lo menos un
compuesto carbonílico se seleccionan entre condensados de melamina
y de formaldehído eventualmente modificados y/o eventualmente
eterificados parcial o totalmente.
8. Dispersión de acuerdo con por lo menos una
de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el o
los
derivado(s) de melamina está(n) contenido(s) en una proporción de 1 a 30% en peso, referida al peso total de la dispersión.
derivado(s) de melamina está(n) contenido(s) en una proporción de 1 a 30% en peso, referida al peso total de la dispersión.
9. Dispersión de acuerdo con por lo menos una
de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la
dispersión contiene por lo menos un agente aglutinante orgánico
polimérico.
\newpage
10. Dispersión de acuerdo con por lo menos una
de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque como
agente dispersivo se contienen agua, alcoholes alifáticos, cetonas
alifáticas, ésteres de ácidos carboxílicos alifáticos,
hidrocarburos aromáticos, hidrocarburos alifáticos, hidrocarburos
clorados, nitrilos alifáticos, sulfóxidos y sulfonas alifáticos/as,
amidas de ácidos carboxílicos alifáticos, éteres alifáticos y
aralifáticos, o mezclas de por lo menos dos de los compuestos antes
mencionados.
11. Utilización de las dispersiones de acuerdo
con por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 10 para la
producción de revestimientos capaces de conducir la electricidad o
antiestáticos.
12. Revestimiento conductivo de la electricidad
o antiestático, obtenible a partir de dispersiones de acuerdo con
por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 10.
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