ES2556356T3 - Material y método para producirlo - Google Patents

Abstract

Un método de formar un material compuesto que comprende: (a) formar una primera construcción reticular a partir de una pluralidad de partículas sólidas, formándose dicha construcción de modo que tenga uno o más intersticios entre las partículas, llenándose dichos intersticios al menos parcialmente con un primer material fluido; (b) desplazar parcialmente el primer material fluido con un material fluido invasor de tal manera que el material fluido invasor penetra parcialmente en los intersticios de la construcción reticular; (c) solidificar al menos parcialmente el material fluido invasor que penetra en los intersticios de la construcción reticular para formar un material compuesto; y (d) eliminar al menos una porción de las partículas sólidas a partir del material compuesto, formando así en la ubicación de la porción eliminada uno o más poroso en el material invasor solidificado, en donde una porción del primer fluido no es desplazada por el fluido invasor; y el método incluye además solidificar al menos parcialmente el primer material fluido, en donde el primer material fluido se selecciona del grupo que consta de alcoholes, ésteres, cetonas, aromáticos, alifáticos, polímeros líquidos y combinaciones de los mismos.

Description

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(12 y 14), la reactividad, el cambio de fase, etc. Adecuadamente, se utilizan rodillos calentados, laminadores, prensas calientes y/o similares para proporcionar la presión y/o temperatura apropiadas que se desean para facilitar la invasión del material 14 en la construcción reticular 10. Opcionalmente, el fluido invasor 14 puede recubrir también la construcción reticular 10 a través de un revestimiento de troquel de ranura.

Como se muestra en el paso 310 de la figura 4, durante el proceso de invasión o tras su finalización, diversos componentes, incluyendo el fluido invasor 14 y/o cualquier fluido restante 12, se solidifican al menos parcialmente. Dependiendo de la composición del fluido invasor 14 y/o el fluido 12, el proceso de solidificación incluye opcionalmente la aplicación de calor, luz o enfriamiento. Por ejemplo, el proceso de enfriamiento se realiza opcionalmente aplicando agua fría o vapor. Adecuadamente, el agua o vapor de enfriamiento se recicla utilizando osmosis inversa, seguida por evaporación. Por ejemplo, la solidificación de un material polímero 14 se consigue opcionalmente: a través del enfriamiento aplicando agua a temperaturas por debajo del punto de fusión (por ejemplo, en el rango de aproximadamente 32-100ºF); a través del curado por radiación ultravioleta (UV); a través del calentamiento por otras fuentes de radiación (por ejemplo, tal como infrarrojo (IR) o IR cercano); a través del curado por aplicación de vapor; etc.

En un ejemplo de realización, el fluido 14 y el fluido 12 reaccionan opcionalmente uno con otro para formar otro material, por ejemplo, que es al menos parcialmente sólido. Por ejemplo, el fluido 14 puede contener monómeros tales como acrilatos y epoxis que pueden reaccionar y solidificarse al contacto con el fluido 12, que contiene agentes de curado tales como peróxidos o aminas. En otro ejemplo, el fluido 14 y el fluido 12 pueden contener polielectrolitos cargados positiva y negativamente, que reaccionan por contacto para formar un complejo insoluble.

En otro ejemplo de realización, el fluido 14, el fluido 12 o ambos pueden reaccionar con la construcción reticular 10. Como ejemplo, la construcción reticular 10 está hecha opcionalmente de un agente de curado seco o solidificado y el fluido 14, el fluido 12 o ambos contienen monómeros que reaccionan con el agente de curado. Todavía en otro ejemplo, la construcción reticular puede hacerse de sales iónicas bivalentes tales como óxidos de magnesio o zinc y el fluido 14, el fluido 12 o ambos contienen polielectrolitos cargados negativamente (por ejemplo, ácido poliacrílico), de tal manera que la reacción entre ellos da como resultado una sal de zinc de ácido poliacrílico sólida insoluble.

Todavía en otra realización, el fluido 14 y el fluido 12 pueden ser fluidos parcialmente miscibles que se separan en fases por contacto. Por ejemplo, el fluido 14 puede ser una solución alcohólica de polivinilbutiral que se separa en fases por mezclado con agua (es decir, fluido 12). Además, la separación en fases puede ser tal que la fase precipitada final tenga una estructura micelar, lamelar, hexagonal o bicontinua. Como ejemplo adicional, el fluido 14 puede contener también aceites o silanos que forman una fase micelar, lamelar o bicontinua por mezclado con mezclas de agua-agentes tensioactivos no iónicos (copolímero de bloques anfifílico, Pluronic F127, BASF).

En cualquier caso, tras la finalización del paso 310, se ha conseguido el material compuesto intermedio 16. Adecuadamente, el proceso puede terminar aquí si el material compuesto intermedio 16 es el rendimiento de producción deseado. Sin embargo, alternativamente, los pasos adicionales 410 y 412 pueden llevarse a cabo opcionalmente para eliminar al menos una porción de al menos uno de los componentes del material compuesto según se desee, por ejemplo para obtener un material final microestructurado y/o poroso 18.

Opcionalmente, la construcción reticular 10 se elimina al menos parcialmente del material compuesto 16 producido en el paso 310. Por supuesto, en una realización adecuada, la construcción reticular 10 se elimina sustancialmente en su totalidad. Adecuadamente, el proceso de eliminación (por ejemplo, pasos 410 y 412) implica la disolución, lavado, corrosión, vaporización y/o volatilización de la porción no deseada de la construcción reticular 10. Alternativamente, puede utilizarse otro método conocido para retirar o eliminar la porción no deseada de la construcción reticular 10.

Si la construcción reticular 10 se eliminada sólo parcialmente, la parte restante puede tener opcionalmente una función específica en el material compuesto final. Por ejemplo, la construcción reticular original 10 puede contener opcionalmente algún material activo tal como partículas de catalizador (por ejemplo, partículas de platino) o agentes antimicrobianos (por ejemplo, partículas de plata). Adecuadamente, las partículas de catalizador o los agentes antimicrobianos pueden dejarse detrás en el material compuesto final 18 después de la retirada de la construcción reticular 10. Por ejemplo, la figura 5 muestra un material compuesto 18 hecho de polipropileno y perlas de vidrio 20 revestidas de plata. En la producción, las perlas de vidrio revestidas de plata se mezclaron originalmente con partículas de sal para hacer la construcción reticular 10. Se invadió luego con polipropileno la construcción reticular 10 de sal y de perlas de vidrio revestidas de plata. Después de la solidificación, las partículas de sal se lavaron y eliminaron, dejando las perlas de vidrio revestidas de plata en el material compuesto final 18. En parte debido a su gran tamaño en comparación con las partículas de sal (que determinaron en general el tamaño de los poros creados en el polipropileno) y también a su insolubilidad en el líquido de lavado, las perlas revestidas de plata permanecieron en el material compuesto final 18.

En cualquier caso como se muestra en la figura 4, en el paso 410 el material compuesto 16 se lava en un disolvente

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TABLA 1

Nombre corto

Nombre completo Grado/ No. de parte Proveedor/fabricante Dirección de Proveedor/Fabricante Notas

LLDEPE1

Polietileno de baja densidad Dowlex 3010 Dow Chemical 2030 Dow Center Midland, MI 48674

TPX

Polimetilpenteno 1481T11 McMaster Carr Supply Co. 9630 Norwalk Blvd. Santa Fe Springs, CA 90670-2932

Nilón

Nilón

Calibre 0,48 Honeywell Pottsville, PA 17901

FEP

Etileno-Propileno fluorado 85905K64 McMaster Carr Supply Co. 9630 Norwalk Blvd. Santa Fe Springs, CA 90670-2932

PSF

Polisulfona Thermalux Westlake Plastics Company P.O. Box 127, Lenni, Pensilvania

Sal

Cloruro de sodio Sal de mesa Brand Chef’s Review/Smart & Final 3299 E. Colorado Blvd., Pasadena, CA 91107

Sal Morton

Cloruro de sodio Sal EX FN 200 Morton Salt Consumer Products 123 North Wacker Drive, Chicago, Il 60606-1743

Fibra Ryan

Fibra natural Ryon Flock RCEB2-024055D Claremeont Flock Corp 107 Scott Drive, Leominster, MA 01453

Vidrio Ag @

Esfera de vidrio revestida de plata Silglass 30711 Technic Engineered Powders Division 300 Park East Drive, Woonsocket, Rhode Island 02895

Ag @ Cu

Partículas de cobre revestidas de plata Lot. No. 92549 Umicore Canada Inc. P.O. Box 3538, Fort Saskatchewan AB T8L 2T4 Partícula promedio ~ 3 µm

Fe

Ferronil-hierro 1140150 International Specialty Products 1361 Alps Road, Wayne, New Jersey 07470

Cemento

Cemento

VersaBond Flex Mortero fraguado delgado fortificado Custom Building Products 13001 Seal Beach Blvd., Seal Beach, CA 90740 Molido en seco~35 um

SiC(g)

Polvo de carburo de silicio verde Lot. No. 3233 Electro Abrasives Corp. 701 Willet Road, Buffalo, NY 14218 Malla 280

IPA

Isopropanol 20290 Ashland Inc. Los Ángeles, CA 90074-3192 99% de pureza

PG

Propilenglicol 9402-03 J.T.Baker/Mallinckrodt Baker, Inc 222 Red School Lane, Philipsburg NJ 08865

¿Malla de nilón?

Malla de nilón

Malla de cobre

Malla de cobre

9224T816 McMaster Carr Suply Co. 9630 Norwalk Blvd. Santa Fe Springs, CA 90670-2932 Malla 100

PP

Polipropileno

Surlyn

Ionómero E. I. duPont de Nemours & Co. Wilmington, DE 19898

HCl

Ácido hidroclórico 1 N

Epoxi

Epoxi de dos partes Devcon 5-Epoxi diminuto McMaster Carr Supply Co. 9630 Norwalk Blvd. Santa Fe Springs, CA 90670-2932

Materiales utilizados para la preparación de torta de sal:

1. Sal de mesa común granulada al vacío de Chef’s Review con el agente antiaglomerante Prusiato de Soda 13

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