ES2725319B2 - Uso de materiales grafénicos de elevada relación de aspecto como aditivos de materiales termoplásticos - Google Patents
Uso de materiales grafénicos de elevada relación de aspecto como aditivos de materiales termoplásticos Download PDFInfo
- Publication number
- ES2725319B2 ES2725319B2 ES201830285A ES201830285A ES2725319B2 ES 2725319 B2 ES2725319 B2 ES 2725319B2 ES 201830285 A ES201830285 A ES 201830285A ES 201830285 A ES201830285 A ES 201830285A ES 2725319 B2 ES2725319 B2 ES 2725319B2
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- graphene
- materials
- aspect ratio
- additives
- oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 144
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims description 130
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 110
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 title claims description 22
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims description 16
- 230000006872 improvement Effects 0.000 claims description 22
- -1 C = O Chemical class 0.000 claims description 19
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 14
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 9
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 claims description 9
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 8
- XOJVVFBFDXDTEG-UHFFFAOYSA-N Norphytane Natural products CC(C)CCCC(C)CCCC(C)CCCC(C)C XOJVVFBFDXDTEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 6
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 6
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 4
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 4
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 claims description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 4
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 4
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims description 4
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 4
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 3
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001748 polybutylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 2
- 229910014033 C-OH Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000005046 Chlorosilane Substances 0.000 claims description 2
- 229910014570 C—OH Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 claims description 2
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical class OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 claims description 2
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 claims description 2
- ULUAUXLGCMPNKK-UHFFFAOYSA-N Sulfobutanedioic acid Chemical class OC(=O)CC(C(O)=O)S(O)(=O)=O ULUAUXLGCMPNKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 2
- KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N chlorosilane Chemical class Cl[SiH3] KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000002118 epoxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 125000002573 ethenylidene group Chemical group [*]=C=C([H])[H] 0.000 claims description 2
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 claims description 2
- 125000005498 phthalate group Chemical class 0.000 claims description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920013657 polymer matrix composite Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011160 polymer matrix composite Substances 0.000 claims description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 150000003222 pyridines Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 claims description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 27
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 19
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 11
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 11
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 8
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000004609 Impact Modifier Substances 0.000 description 5
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 5
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920003825 Ultramid® B3K Polymers 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Substances [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 2
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- ZPZDIFSPRVHGIF-UHFFFAOYSA-N 3-aminopropylsilicon Chemical compound NCCC[Si] ZPZDIFSPRVHGIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000004709 Chlorinated polyethylene Substances 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004815 dispersion polymer Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011881 graphite nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229920005669 high impact polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000004797 high-impact polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N silanamine Chemical group [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- JTCWXISSLCZBQV-UHFFFAOYSA-N tribol Natural products CC(CO)CCC1OC2(O)CC3C4CC=C5CC(CCC5(C)C4CCC3(C)C2C1C)OC6OC(CO)C(OC7OC(C)C(O)C(O)C7O)C(O)C6OC8OC(C)C(O)C(O)C8O JTCWXISSLCZBQV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/005—Reinforced macromolecular compounds with nanosized materials, e.g. nanoparticles, nanofibres, nanotubes, nanowires, nanorods or nanolayered materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
- B32B9/005—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile
- B32B9/007—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile comprising carbon, e.g. graphite, composite carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/54—Particles characterised by their aspect ratio, i.e. the ratio of sizes in the longest to the shortest dimension
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2300/00—Characterised by the use of unspecified polymers
- C08J2300/22—Thermoplastic resins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/002—Physical properties
- C08K2201/005—Additives being defined by their particle size in general
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/016—Additives defined by their aspect ratio
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
DESCRIPCI N
USO DE MATERIALES GRAFÉNICOS DE ELEVADA RELACIÓN DE ASPECTO COMO ADITIVOS DE MATERIALES TERMOPLÁSTICOS.
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se refiere al empleo de materiales grafénicos como aditivos en matrices termoplásticas y que permitan aumentar al menos una de las siguientes características, la elongación, el índice de fluidez o la resistencia al impacto.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los materiales grafénicos son una familia de materiales laminares, o bidimensionales, de bajo espesor, entre 1 y 10 capas, tal y como se describe en el artículo editorial del profesor Bianco (CARBON 65, 2013, 1-6). Se establecen seis principios de trabajo y proporciona la nomenclatura necesaria para definir correctamente y de una forma sistemática los diferentes materiales grafénicos:
- Lámina de grafeno o lamina de grafeno monocapa (monolayer): Lámina de un átomo de espesor, de ordenación hexagonal donde los átomos de carbono que la componen muestran unos enlaces tipo sp2.
- Microlámina de grafeno: se adapta a la definición anterior, y se recomienda su uso para los casos en los que el tamaño lateral está entre 100 nm y 100 pm.
- Grafeno bicapa/tricapa: materiales bidimensionales compuestos de 2 o 3 capas.
- Grafeno multicapa (multilayer): material compuesto por entre 2 y aproximadamente 10 capas de grafeno.
- Grafeno de pocas capas (fewlayers): material compuesto por entre 2 y 5 capas de grafeno.
- Nanopartículas o nanoláminas de grafito: materiales con ordenación grafitica que tienen una dimensión menor a 100 nm (puede ser el espesor o el tamaño lateral).
- Grafito exfoliado: Material obtenido por una exfoliación parcial del grafito o de los materiales de intercalación de grafito (térmica, mecánica o química), con una estructura 3D (espesor superior a las 10 capas).
- Óxido de grafeno (GO): grafeno modificado químicamente mediante una oxidación masiva del plano; siendo un material de una sola capa con un contenido alto en oxígeno. La relación atómica C/O puede ser cercana a 2 (o hasta 3).
- Óxido de grafeno multicapa: se propone esta denominación en los materiales en los cuales se produce una reaglomeración de las láminas o una exfoliación completa; considerando un máximo de 10 láminas.
- Óxido de grafito: material en el cual las láminas han sido modificadas y funcionalizadas, incrementando el espacio entre ellas. Este material puede estar parcialmente deslaminado para obtener óxido de grafeno de pocas capas o totalmente exfoliado hasta llegar a óxido de grafeno. Los óxidos de grafeno y grafito se caracterizan por presentar un pico de difracción de difracción de rayos X distinto al resto, (001) frente al (002) de los reducidos o pristinos.
- Óxido de grafeno reducido (rGO): es el material obtenido tras aplicar procesos de reducción (pueden ser tratamientos térmicos, químicos, fotoquímicos, mediante microondas o microorganismos.
- Materiales grafénicos funcionalizados. Para este tipo de decoraciones o funcionalizaciones se propone incluir el tipo de molécula que lo funcionaliza. Por ejemplo: microlámina de óxido de grafeno reducido funcionalizada con aminopropilsilano.
Así por ejemplo un oxido de grafeno reducido con un numero de capas medio de 7 se denominará oxido de grafeno reducido multicapa y si el número de capas medio está comprendido entre 2 y 5 se denominará pocas capas de óxido de grafeno reducido.
Los materiales grafénicos presentan una relación de aspecto muy elevada, debido a que su espesor es muy bajo, estando comprendido entre 0,35 nm para una monocapa de grafeno o una monocapa de óxido de grafeno reducido, has un espesor máximo de 10 nm que podría presentar un multicapa de óxido de grafeno. El tamaño lateral suele ser pequeño, por ejemplo para los materiales producidos por exfoliación en medio liquido, como por ejemplo los desarrolados por el Profesor Coleman (Nature Materials 2014, 13, 624-630); a muy elevado como por ejemplo el material grafenico AVA18 en "Application of graphene-based flexible antennas in consumer electronic devices" Materials Today, 2018, doi.org/10.1016/j.mattod.2018.01.007. La relación de aspecto se calcula dividiendo el tamaño lateral medio por el espesor medio.
Como se ha comentado, existen otros materiales relacionados de mayor espesor como por ejemplo el óxido de grafito, que presenta más de 10 capas, o las denominadas nanolaminas de grafeno o grafito, que presentan un espesor medio superior a los 3,5 nm y por lo tanto más de 10 capas.
En 2014 apareció otra publicación "Classification Framework for Graphene-Based Materials". Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 7714 - 7718, en la que se propone un modelo para la clasificación según tres características del material: Número de capas, Tamaño lateral medio, Relación atómica C/O.
El tamaño lateral es el tamaño en el plano grafénico. Un mayor tamaño lateral producirá una mejor interacción con la matriz. La medida del tamaño, lateral del material grafénico, puede realizar por varias técnicas, tanto en polvo como en una muestra procesada, por ejemplo en disolución. Sin embargo, este procesado de la muestra puede alterarla evitando una correcta caracterización de la misma. Por estas razones el empleo de la difracción laser de muestras solidas es una herramienta para la caracterización de las mismas. En este tipo de medidas se usan percentiles, siendo el más común el percentil D50, que se refiere al valor del tamaño de partícula para el que un 50% de la distribución es de un tamaño inferior.
La mayoría de los estudios han demostrado que al añadir cargas rígidas, como son por ejemplo las cargas de relleno inorgánicas, dan lugar a la disminución de ciertas propiedades mecánicas y reológicas de los polímeros cuando estos se comparan con el polímero puro. Las propiedades que suelen disminuir suelen ser el índice de fluidez, la elongación y el impacto. Este hecho es debido a que las cargas que al ser rígidas dan lugar a restricciones en el reordenamiento de las cadenas de polímero de la matriz y le transfieren esta rigidez al polímero, dando lugar a disminución en la elongación y en la resistencia al impacto, aumentando también la viscosidad en el estado fundido, por lo que disminuye el índice de fluidez.
La tenacidad al impacto de los plásticos puede mejorarse mediante la adición de modificadores de impacto. Y para mejorar el índice de fluidez y la elongación se emplean plastificantes.
Para mejorar la elongación se emplean materiales plastificantes, la gran mayoría de ellos compuestos orgánicos; Handbook of Plasticizers (Third Edition), George Wypych, ISBN: 978-1 895198-97-3; o de origen natural European Polymer Journal 2011, 47, 254-263. Los materiales grafénicos, como el oxido de grafeno o materials funcionalizados presentan características lubricantes como se ha descrito por ejemplo en CN105112124 o en Tribol Lett 2014, 56, 133 142.
Los modificadores de impacto suelen ser materiales elásticos que pueden absorber cargas de manera eficiente, normalmente debido a que en su estructura presentan una cadena larga y flexible. En Plastics, Additives and Compounding 2004, 6, 46-49 y en Greco R. (1998) "Impact modifiers: (1) mechanisms and applications in thermoplastics". Pritchard G. (eds) Plastics Additives. Polymer Science and Technology Series, vol 1. 978-94-010-6477-4, se describen
alternativas para un gran número de termoplásticos y los mecanismos asociados a la mejora de la resistencia al impacto. Ejemplo de formulaciones de materiales termoplásticos con modificadores de impacto, son las mezclas de polímeros, habitualmente un termoplástico rígido y un elastómero, siendo alguna de las formulaciones más empleadas por la industria el PP-EPDM o los HIPS, que son poliestireno modificado con materiales elastoméricos. También, se emplean mezclas con otras poliolefinas, para mejorar la resistencia al impacto. Ejemplos de este tipo de modificación están descritos en la literatura desde hace décadas (Morphological study on the effect of elastomeric impact modifiers in polypropylene systems. Polymer 1979, 20, 37-43, o en CN106832583)
También se han descrito ejemplos del uso de nanomateriales en la mejora del impacto tanto en mezclas como en termoplásticos. En US6060549A, se describe el uso de arcillas exfoliadas para la mejora de las propiedades mecánicas incluida la resistencia al impacto. En Journal of Applied Polymer Science, 2004, 92, 2714-2723 se describe la mejora de la resistencia al impacto empleando n-CaCO3 tanto en PVC como en PVC-polietileno clorado.
Otras cargas, como las nanoarcillas y silicatos de diversas morfologías son conocidas y empleadas en un amplio rango de polímeros para la mejora de las propiedades mecánicas. En Polymer, 2004, 45,2321-2331, se describe para la PA6, aumentos significativos del módulo empleando montmorillonita y modificaciones de esta, aunque se produce una disminución de la elongación y de la resistencia al impacto al aumentar el porcentaje de carga, que se atribuye a una deficiente interacción carga-matriz, a la dispersión de las partículas y a la rigidez de la partícula; efecto que es observado tanto en micro como nanocomposites. Es necesario destacar que la química de la interfase polímero-carga es clave para la obtención de un composite con buenas propiedades mecánicas.
Diferentes materiales grafénicos, o relacionados, se han empleado para la mejora de propiedades mecánicas, sin embargo, la incorporación de estos materiales produce una disminución en la elongación, por ejemplo en POLYM. COMPOS., 2016, 37, 1572-1576; se describe como se pierde la elongación al incorporar materiales derivados del grafeno en una matriz de PVC, en Polymer 20111, 52, 4001-4010 se describe el nulo efecto para cargas muy bajas y un drástico descenso al aumentar la concentración del mismo para composites de PP y en Vacuum 2016, 130, 63-71 se describe disminución del índice de fluidez en el caso de LDPE; en Macromolecular Research 2014, 22, 983-989 cuando la matriz es poliimida International y en Journal of Composite Materials 2016, 6, 172-182 polivinilalcohol-gelatina. En AIP Conference Proceedings 1914, 150001 (2017); doi: 10.1063/1.5016778, se describe como la incorporación
de algunos tipos de materiales grafénicos produce un brusco descenso tanto de la resistencia al impacto como de la elongación a rotura.
En estos materiales, la relación de aspecto es baja y la compatibilidad e interacción con la matriz muy limitada, lo que no permite por un lado obtener una buena dispersión, lo que da lugar a aglomerados y la perdida de propiedades como la elongación a rotura, la resistencia al impacto y también dan lugar a un aumento de la viscosidad y por lo tanto a una reducción del índice de fluidez.
OBJETO DE LA INVENCIÓN
El objeto de la presente invención es la mejora de la resistencia al impacto, de la elongación o del índice de fluidez de materiales termoplásticos, de mezclas de materiales termoplásticos o de materiales termoplásticos reforzados con otro tipo de cargas o fibras.
La invención está basada en el empleo de materiales grafénicos de elevada relación de aspecto como carga de materiales termoplásticos de modo que permita al menos aumentar una de las tres características: resistencia al impacto, elongación o índice de fluidez
La preparación de los composites está basado en tecnologías actualmente descritas en el estado de la técnica como son la mezcla en fundido, extrusión reactica , la polimerización in-situ o la mezcla en disolución.
DESCRIPCIÓN
Los materiales termoplásticos más comunes son poliolefinas tales como el polietileno, polipropileno o polibutileno; poliamidas, poliestirenos, Ácido poliláctico, Poliuretano termoplástico, Policloruro de vinilo, Ftalato de polietileno poliéster, Polimetil-metacrilato, PTFE, Polioximetileno, otros poliacetales, policarbonato, Poliimidas, Poliamida-imida, Polieterimida, Poliacritalo, Sulfuro de polifenileno , Polieter-etercetona, Poliacrilonitrilo, Policloruro de vinilideno. También son comunes el empleo de mezclas de los mismos, como por ejemplo el empleo de PP-EPDM o el refuerzo de los mismos empelando fibras como por ejemplo poliamida 6 reforzada con fibra de vidrio o polipropileno con fibra de carbono o mediante cargas como por ejemplo polipropileno con talco o carbonato de calcio o las poliamidas con nanoarcillas o nanotubos de carbono. También es muy común el empleo de mezclas reforzadas como por ejemplo el PP-EPDM reforzado con talco
En determinadas aplicaciones industriales los materiales termoplásticos, sus mezclas, o los termoplásticos reforzados, necesitan una mejora de algunas características como por ejemplo a
elongación a rotura, para evitar roturas por estiramiento o una mejora de la resistencia al impacto. Para su procesabilidad es necesario mejorar el índice de fluidez.
Los materiales grafénicos son una familia de productos que van desde el grafeno pristino hasta el óxido de grafeno o a materiales funcionalizados de los mismos.
Es fundamental tener en cuenta la polaridad del polímero y las características del material grafénico que estamos empleando.
Teniendo en cuenta la falta de polaridad del esqueleto carbonoso del grafeno, una opción es trabajar con óxido de grafeno y sus derivados como son el óxido de grafeno reducido, de manera que las posiciones oxígeno de la estructura dotan de cierta polaridad al material y, por tanto, mejoran la compatibilidad con la matriz. Normalmente los grupos funcionales son del tipo C-OH, COOH, C=O o epóxido.
También los materiales grafénicos producidos por exfoliación en fase liquida mediante procesos mecano-químicos o exfoliación electroquímica y estos materiales funcionalizados, pueden emplearse para la mejora de la elongación, al impacto o la mejora del índice de fluidez en materiales termoplásticos. Los grupos funcionales son tioles, carboxílicos, fosfónicos, di o tetrasulfuros; aminas; clorosilanos; alcoxisilanos. fosfonatos, glicoles, amonio, diaminas, triaminas, tetramaninas, sulfosuccinatos, grupos aromáticos, piridinicos, ftalatos o sulfatos.
Por otra parte, la mejora de la compatibilidad puede realizarse mediante la introducción de grupos funcionales. Esta funcionalización puede ser covalente y no covalente dependiendo del tipo de enlace empleado, y puede mejorar tanto la dispersión como la compatibilidad, logrando una mejor interfase; y por consiguiente, mejores propiedades como las aquí descritas.
La relación de aspecto de los materiales grafénicos es clave, y como se ha comentado dependerá tanto del espesor como del tamaño lateral. Una elevada relación de aspecto permitirá mejorar la interacción matriz material grafénico al existir una mayor superficie de contacto.
Los materiales grafénicos como se ha comentado son los que presentan un número de capas medio entre 1 y 10, estos materiales son los que se ha observado el mayor aumento en las propiedades mecánicas y reológicas aquí descritas. Aquí que destacar, que estos materiales grafénicos son los que presentan una relación de aspecto más elevada, debido a su bajo espesor. Sin embargo, para ciertos materiales con espesores más elevados como por ejemplo los que presentan de 1 a 20 láminas de espesor medio, se ha observado una mejora de estas propiedades, aunque no tan elevada como para los materiales de espesor entre 1 y 10 capas de grafeno. Finalmente, para materiales de mayor espesor como el comprendido entre 1 y 30, se
observa cierta mejora en las propiedades, pero el rango de los porcentajes a los que se obtienen están mucho más restringidos.
Los materiales grafénicos de la presente invención presentan una relación de aspecto de hasta 900.000 y la menor es el de una material producido por exfoliación en medio líquido que es de 100. Su elevada relación de aspecto y el bajo espesor no dificuulta la libertad de movimiento de las cadenas del polímero, pudiendo tener también un efecto lubricante, lo que permite aumentar algunas propiedades tales como el índice de fluidez, la elongación o la resistencia al impacto. Los materiales con una relación de aspecto muy elevada, por encima de 600.000 son muy difíciles de dispersar y procesar y la carga necesaria en los materiales poliméricos es baja o muy baja, siempre menor del 2,5%, y en la mayoría de los polímeros termoplásticos, inferior al 0,5%. Los materiales grafénicos con una relación de aspecto entre 300.000 y 900.000 suelen presentar un numero de capas muy bajo, entre una y tres y un tamaño lateral muy elevado, superior a las 100 mm. Los materiales con una relación de aspecto inferior como los menores de 300.000 son más sencillo de trabajar y dispersar en la matriz materiales grafénicos como el del Ejemplo 2 que presenta una relación de 70000, permite obtener las propiedades deseadas a porcentajes de carga más elevados, y permite obtener los resultados esperables y el aumento de la elongación, el índice de fluidez o de la resistencia al impacto. Los materiales de relación de aspecto muy baja, suelen presentar un numero de partículas muy elevadas, lo que da lugar a un aumento de la viscosidad y la consiguiente disminución del índice de fluidez. Por lo que es recomendable aumentar la relación de aspecto hasta 200 e incluso por encima de 300 suele llegarse a un equilibrio entre dispersabilidad-reología y propiedades.
El tamaño lateral del material grafénico empleado para la mejora de las características descritas está comprendido en el rango de 0,05 micras y 300 micras, cuando las relaciones de aspecto son más elevadas, el tamaño lateral óptimo se encuentra entre 0,1 y 200 micras y en el caso de materiales derivados del óxido de grafeno, del óxido de grafeno reducido o de los materiales producidos por exfoliación en fase liquida el rango se restringe a entre 0,25 y 150 micras.
Los materiales grafénicos que pueden emplearse para la mejora de la elongación, resistencia al impacto o la mejora del índice de fluidez son el óxido de grafeno, pocas capas de óxido de grafeno, óxido de grafeno multicapa, oxido de grafito, óxido de grafeno reducido, pocas capas de óxido de grafeno, reducido, óxido de grafeno reducido multicapa, oxido de grafito reducido, óxido de grafeno funcionalizado, pocas capas de óxido de grafeno funcionalizado, óxido de grafeno multicapa funcionalizado, oxido de grafito funcionalizado, óxido de grafeno reducido funcionalizado, pocas capas de óxido de grafeno funcionalizado, reducido funcionalizado, óxido
de grafeno reducido multicapa funcionalizado, oxido de grafito reducido funcionalizado, o combinaciones de los mismos.
La concentración de los materiales grafénicos como aditivos de materiales termoplásticos para la mejora de estas propiedades puede ser de entre un 0,001% y el 20% en peso. Dependiendo del tipo de matriz termoplástica, de la química superficial proveniente de la funcionalización o de los procesos de oxidación o reducción y de la relación de aspecto, se obtienen las mejoras en la resistencia al impacto, índice de fluidez o elongación a porcentajes más bajos; así por ejemplo, cuando el tamaño lateral medido por difracción laser D50 está por encima de las 8 micras a partir de un 5% se observa un aumento de la viscosidad en fundido y perdida de la elongación a rotura y de la resistencia al impacto, lo que las mejores propiedades se obtienen a concentraciones comprendidas entre el 0,001% y el 5%. Para los materiales que presentan la relación de aspecto muy elevada y tamaño lateral D50 mayor de 15 micras, y debido a que la interacción con la matriz es muy alta no es necesario que la concentración del material grafénico sea tan elevada, por lo que la mejora de las propiedades suele observarse entre el 0,001% y el 2,5% de concentración en peso, en algunos casos, en los que la relación e aspecto es elevada, y también el tamaño lateral, es necesario trabajar a porcentajes más bajos, inferiores al 0,5%, como puede observarse en el ejemplo 3. Como ya se ha comentado, el aumento a partir de un porcentaje de concentración, da lugar a la disminución de la elongación, índice de fluidez o resistencia al impacto, por lo que concentraciones de material grafénico elevadas no son recomendables ni útiles.
La preparación del composite de matriz polimérica empleando material grafénico, puede realizarse empleando técnicas descritas en el estado del arte como mediante polimerización in situ, mezclado en disolución, mezclado en fundido o extrusión reactiva.
La polimerización in situ consiste en la mezcla de la carga, en este caso el material grafénico, con el monómero puro, una disolución de éste, o en uno de los componentes. Posteriormente se añade un iniciador adecuado y la polimerización comienza al aplicarse calor, un catalizador o radiación. La mezcla en disolución consiste en la mezcla de la carga mediante agitación o cizallamiento mecánico en el polímero o prepolímero, previamente disuelto. El material grafénico puede dispersarse fácilmente en un disolvente adecuado y mezclarse con la dispersión del polímero. Esta suspensión grafeno-polímero puede ser precipitada usando un no disolvente para el polímero o por evaporación. La mezcla en estado fundido consiste en la mezcla mecánica del polímero en estado fundido y el material grafénico en estado de polvo seco o disperso en un líquido, como por ejemplo un plastificante, agua o un disolvente, aplicando elevadas condiciones de cizalladura.
EJEMPLOS
Los procesos de mezclado en fundido se han llevado a cabo en un extrusora de doble husillo, funcionando en sentido contrarotatorio. El perfil de temperaturas, características de los husillos, velocidad de giro de los husillos y de los alimentadores, dependerá del polímero empleado y también del material grafénico.
De la extrusión se obtienen hilos continuos que se enfrían y se cortan para obtener la granza. La granza obtenida, se acondiciona en el caso que sea necesario, y se preparan de los especímenes necesarios para cada ensayo. Según los ensayos que van a realizarse sobre cada espécimen, es necesario un tipo de probeta, con dimensiones determinadas por la norma. Estas probetas se preparan mediante inyección a presión en molde cerrado.
En el caso de la medida del índice de fluidez se emplea un plastómetro de extrusión aplicando la norma ASTM D 1238 - 04.
Los ensayos de estos ejemplos se han desarrollado en el Proyecto Graphene Flagship Core 1 European Union H2020 Programme under grant agreement n°696656
EJEMPLO 1
El material grafénico consiste en un oxido de grafeno reducido de pocas capas (espesor medio menor de 2 nm) y que tiene un tamaño lateral de 43 micras D50. Se encuentra funcionalizado en superficie con grupos aminosilano. El material grafénico se mezcla en fundido con Poliamida 6 Ultramid B3K.
Se preparan dispersiones a varios porcentajes de carga y se caracteriza:
0 32 17 6
0,05 55 22 14
0,15 51 21 11
0,25 51 18 9
0,50 55 15 8
0,75 58 14 6
1,50 47 4 4
EJEMPLO 2
El material grafenico consiste en un oxido de grafeno reducido de pocas capas (espesor medio entre 1 y 2 nm) y que tiene un tamaño lateral de 71 micras D50. El material grafénico se mezcla en fundido con Polipropileno Moplen HP500N.
Se preparan dispersiones a varios porc entajes de carga y se caracteriza:
0 12 52 84
0,025 17 143 117
0,05 18 256 103
0,1 16 123 92
0,25 14 89 81
0,5 12 41 76
1,0 10 26 45
EJEMPLO 3
El material grafénico consiste en un oxido de grafeno reducido de pocas capas (espesor medio entre 1 y 2 nm) y que tiene un tamaño lateral de 40 micras D50. El material grafénico se mezcla en fundido con Polipropileno Moplen EP540P.
Se preparan dispersiones a varios porcentajes de carga y se caracteriza:
0% 13 29 13
0,05% 18 496 37
0,10% 19 383 36
0,15% 18 271 34
0,20% 17 195 23
0,25% 17 176 20
0,30% 14 121 19
0,5% 13 31 13
1% 10 18 9
EJEMPLO 4
El material grafenico consiste en un oxido de grafeno de pocas capas (espesor medio de 2 nm) y que tiene un tamaño lateral de 41 micras D50. El material grafénico se mezcla en fundido con Poliamida 6 Ultramid B3K.
Se preparan dispersiones a varios porcentajes de carga y se caracteriza:
0 32 8 6
0,05 55 14 15
0,1 51 12 13
0,15 51 11 11
0,25 55 9 9
0,5 58 8 7
EJEMPLO 5
El material grafenico consiste en un grafeno multilayer pristino AVAPLAT7 (espesor medio de 3 nm) y que tiene un tamaño lateral de 7 micras D50. El material grafénico se mezcla en fundido con Poliamida 6 Ultramid B3K.
Se preparan dispersiones a varios porcentajes de carga y se caracteriza:
0 32 17 6
0,25 43 21 8
0,5 54 15 6
1 49 8 5
3 43 6 4
5 40 4 4
7,5 36 4 4
10 33 4 3
12,5 31 3 3
15 26 3 2
EJEMPLO 6
El material grafenico consiste en un oxido de grafeno reducido de de pocas capas (espesor medio de 2 nm) y que tiene un tamaño lateral de 21 micras D50. El material grafénico se mezcla en fundido con PLA 2003D.
Se preparan dispersiones a varios porcentajes de carga y se caracteriza:
0 37 6 0,3
0,025 52 8 0,8
0,05 59 7 0,9
0,1 42 6 0,5
0,25 36 6 0,3
0,5 31 6 0,3
EJEMPLO 7
El material grafenico consiste en un oxido de grafeno reducido de de pocas capas (espesor medio de 2 nm) y que tiene un tamaño lateral de 21 micras D50. El material grafénico se mezcla en disolución con TPU Elastolan 688AN
El TPU se disuelve en DMF y se dispersa la cantidad necesaria del oxido de grafeno reducido, se ultrasónica y agita mecánicamente y la dispersión se precipita con metanol y se seca durante 12 horas en estufa a 80°C. El residuo se procesa por mezclado en fundido mediante extrusión.
Se preparan dispersiones a varios porcentajes de carga y se caracteriza:
0 18 520
0,05 38 625
0,1 32 585
0,25 24 500
0,5 20 420
1 16 395
Claims (1)
- REIVINDICACIONES1 El uso de materiales grafénicos de elevada relación de aspecto, como aditivos de materiales termoplásticos y que está caracterizada porque comprende al menos una de las siguientes características:a) Mejora de la resistencia al impactob) Mejora de la elongaciónc) Mejora del índice de fluidezLos materiales grafénicos presentan una relación de aspecto comprendida entre 100 y 900000 y más preferentemente entre 200 y 600000 y aún más preferentemente entre 300 y 300000. Los materiales grafénicos presentan un número de capas medio entre 1 y 30, mas preferentemente entre 1 y 20 y aún mas preferentemente entre 1 y 10.2 El uso de materiales grafénicos de elevada relación de aspecto, como aditivos de materiales termoplásticos según la reivindicación 1 y que está caracterizada porque comprende la mejora de la resistencia al impacto.Los materiales grafénicos presentan una relación de aspecto comprendida entre 100 y 900000 y más preferentemente entre 200 y 600000 y aún más preferentemente entre 300 y 300000. Los materiales grafénicos presentan un número de capas medio entre 1 y 30, mas preferentemente entre 1 y 20 y aún mas preferentemente entre 1 y 10.3 El uso de materiales grafénicos de elevada relación de aspecto, como aditivos de materiales termoplásticos según la reivindicación 1 y que está caracterizada porque comprende la mejora de la elongaciónLos materiales grafénicos presentan una relación de aspecto comprendida entre 100 y 900000 y más preferentemente entre 200 y 600000 y aún más preferentemente entre 300 y 300000. Los materiales grafénicos presentan un número de capas medio entre 1 y 30, mas preferentemente entre 1 y 20 y aún mas preferentemente entre 1 y 10.4 El uso de materiales grafénicos de elevada relación de aspecto, como aditivos de materiales termoplásticos según la reivindicación 1 y que está caracterizada porque comprende la mejora del índice de fluidez.Los materiales grafénicos presentan una relación de aspecto comprendida entre 100 y 900000 y más preferentemente entre 200 y 600000 y aún más preferentemente entre 300 y 300000.Los materiales grafénicos presentan un número de capas medio entre 1 y 30, mas preferentemente entre 1 y 20 y aún mas preferentemente entre 1 y 10.5 El uso de materiales grafénicos de elevada relación de aspecto como aditivos de materiales termoplásticos según las reivindicaciones 1 a 4, en la que el tamaño lateral del material grafénico está comprendida en el rango de 0,05 micras y 300 micras y más preferentemente entre el 0,1 y 200 micras y aún más preferentemente entre 0,25 y 150 micras.6 El uso de materiales grafénicos de elevada relación de aspecto como aditivos de materiales termoplásticos según las reivindicaciones 1 a 5, en la que los materiales grafénicos son óxido de grafeno, pocas capas de óxido de grafeno, óxido de grafeno multicapa, oxido de grafito, óxido de grafeno reducido, pocas capas de óxido de grafeno, reducido, óxido de grafeno reducido multicapa, oxido de grafito reducido, óxido de grafeno funcionalizado, pocas capas de óxido de grafeno funcionalizado, óxido de grafeno multicapa funcionalizado, oxido de grafito funcionalizado, óxido de grafeno reducido funcionalizado, pocas capas de óxido de grafeno funcionalizado, reducido funcionalizado, óxido de grafeno reducido multicapa funcionalizado, oxido de grafito reducido funcionalizado, o combinaciones de los mismos.7 El uso de materiales grafénicos de elevada relación de aspecto como aditivos de materiales termoplásticos según las reivindicaciones 1 a 6, en la que los materiales grafénicos son grafeno pristino o casi-pristino, pocas capas de grafeno pristino o casi-pristino, grafeno pristino o casipristino multicapa, producidos por exfoliación en fase liquida mediante procesos mecanoquímicos o exfoliación electroquímica, pudiendo ser pristinos o funcionalizados.8 El uso de materiales grafénicos de elevada relación de aspecto como aditivos de materiales termoplásticos según las reivindicaciones 1 a 7. En las que la funcionalización se basa en los grupos funcionales son C-OH, epóxido, C=O, tioles, carboxílicos, fosfónicos, di o tetrasulfuros; aminas; clorosilanos; alcoxisilanos. fosfonatos, glicoles, amonio, diaminas, triaminas, tetramaninas, sulfosuccinatos, fluorocarbonos, grupos aromáticos, piridinicos, ftalatos o sulfatos.9 El uso de materiales grafénicos de elevada relación de aspecto como aditivos de materiales termoplásticos según las reivindicaciones 1 a 8, en la que la concentración del material grafénico está comprendida en el rango de 0,0001% y el 20% en peso y más preferentemente entre el 0,001% y el 5% en peso y aún más preferentemente entre el 0,005% y el 2,5% peso.10 El uso de materiales grafénicos de elevada relación de aspecto como aditivos de materiales termoplásticos según las reivindicaciones 1 a 9, en la que la que los materiales termoplásticos son poliolefinas tales como el polietileno, polipropileno o polibutileno; poliamidas, poliestirenos, Ácido poliláctico, Poliuretano termoplástico, Policloruro de vinilo, Ftalato de polietileno poliéster, polimetil-metacrilato, PTFE, polioximetileno, otros poliacetales, policarbonato, poliimidas, poliamida-imida, polieterimida, poliacritalo, sulfuro de polifenileno , polieter-etercetona, Poliacrilonitrilo, Policloruro de vinilideno, o sus mezclas o sus composites empleando cargas o fibras y más preferentemente son poliolefinas tales como el polietileno, polipropileno o polibutileno; poliamidas, poliestirenos o sus mezclas o sus composites empleando cargas o fibras .11 La preparación de un material compuesto de matriz polimérica, empleando material grafénico de elevada relación de aspecto según las reivindicaciones 1 a 10, puede realizarse empleando técnicas descritas en el estado del arte como mediante polimerización in situ, mezclado en fundido, extrusión reactiva o mezclado en disolución.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES201830285A ES2725319B2 (es) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | Uso de materiales grafénicos de elevada relación de aspecto como aditivos de materiales termoplásticos |
EP19771072.6A EP3770207A4 (en) | 2018-03-23 | 2019-03-19 | Use of high-aspect-ratio graphene materials as additives for thermoplastic materials |
PCT/ES2019/070182 WO2019180292A1 (es) | 2018-03-23 | 2019-03-19 | Uso de materiales grafénicos de elevada relación de aspecto como aditivos de materiales termoplásticos |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES201830285A ES2725319B2 (es) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | Uso de materiales grafénicos de elevada relación de aspecto como aditivos de materiales termoplásticos |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2725319A1 ES2725319A1 (es) | 2019-09-23 |
ES2725319B2 true ES2725319B2 (es) | 2020-02-06 |
Family
ID=67979593
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES201830285A Expired - Fee Related ES2725319B2 (es) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | Uso de materiales grafénicos de elevada relación de aspecto como aditivos de materiales termoplásticos |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3770207A4 (es) |
ES (1) | ES2725319B2 (es) |
WO (1) | WO2019180292A1 (es) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111187506B (zh) * | 2020-01-15 | 2021-12-28 | 青岛科技大学 | 一种石墨烯纳米膏制备复合材料的方法 |
CN111423704B (zh) * | 2020-04-08 | 2022-02-15 | 江西师范大学 | 一种聚乳酸立体复合物及其制备方法 |
CN112063076B (zh) * | 2020-09-16 | 2023-03-28 | 博罗县东明新材料研究所 | 一种石墨烯聚氯乙烯复合材料及其制备方法 |
WO2022096400A1 (en) * | 2020-11-06 | 2022-05-12 | Tetra Laval Holdings & Finance S.A. | An induction sealing device |
US20230391018A1 (en) * | 2020-11-06 | 2023-12-07 | Tetra Laval Holdings & Finance S.A. | An induction sealing device |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6060549A (en) | 1997-05-20 | 2000-05-09 | Exxon Chemical Patents, Inc. | Rubber toughened thermoplastic resin nano composites |
US7745528B2 (en) * | 2006-10-06 | 2010-06-29 | The Trustees Of Princeton University | Functional graphene-rubber nanocomposites |
IN2013CN01638A (es) * | 2010-09-03 | 2015-08-21 | Sekisui Chemical Co Ltd | |
GB201201649D0 (en) * | 2012-01-31 | 2012-03-14 | Univ Manchester | Graphene polymer composite |
CN103739909A (zh) * | 2013-11-27 | 2014-04-23 | 苏州市丰盛塑业有限公司 | 增强型热塑性塑料 |
CN105112124B (zh) | 2015-08-14 | 2018-05-15 | 中航联合石墨烯技术有限公司 | 一种基于石墨烯或氧化石墨烯的润滑剂组合物及其制备方法和用途 |
CN106832583B (zh) | 2016-01-31 | 2020-04-24 | 浙江大学 | 高乙烯含量流动性好的抗冲聚丙烯及其制备方法 |
CN106009680B (zh) * | 2016-07-29 | 2019-03-19 | 青岛科技大学 | 一种硅橡胶/聚乳酸热塑性硫化胶及其制备方法 |
CN106221005A (zh) * | 2016-08-11 | 2016-12-14 | 厦门建霖工业有限公司 | 一种耐冲击增韧性pp塑料及其制备方法 |
-
2018
- 2018-03-23 ES ES201830285A patent/ES2725319B2/es not_active Expired - Fee Related
-
2019
- 2019-03-19 WO PCT/ES2019/070182 patent/WO2019180292A1/es active Application Filing
- 2019-03-19 EP EP19771072.6A patent/EP3770207A4/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019180292A1 (es) | 2019-09-26 |
EP3770207A4 (en) | 2021-12-29 |
ES2725319A1 (es) | 2019-09-23 |
EP3770207A1 (en) | 2021-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2725319B2 (es) | Uso de materiales grafénicos de elevada relación de aspecto como aditivos de materiales termoplásticos | |
Bee et al. | Polymer nanocomposites based on silylated-montmorillonite: A review | |
Kumar et al. | 50th anniversary perspective: Are polymer nanocomposites practical for applications? | |
Bindu et al. | Viscoelastic behavior and reinforcement mechanism in rubber nanocomposites in the vicinity of spherical nanoparticles | |
Khan et al. | Mechanical and thermal properties of sepiolite strengthened thermoplastic polymer nanocomposites: A comprehensive review | |
Samal et al. | Polypropylene nanocomposites: effect of organo-modified layered silicates on mechanical, thermal & morphological performance | |
Petrucci et al. | Filled polymer composites | |
You et al. | Interfacial engineering of polypropylene/graphene nanocomposites: improvement of graphene dispersion by using tryptophan as a stabilizer | |
JP2012509385A (ja) | ゴム/ナノクレイマスターバッチの製造方法及びこれを用いた高剛性、高衝撃強度のポリプロピレン/ナノクレイ/ゴム複合材の製造方法 | |
Ervina Efzan et al. | A review on effect of nanoreinforcement on mechanical properties of polymer nanocomposites | |
Galimberti et al. | Reduction of filler networking in silica based elastomeric nanocomposites with exfoliated organo-montmorillonite | |
Kanda et al. | Recent developments in the fabrication, characterization, and properties enhancement of polymer Nanocomposites: a critical review | |
Shimpi et al. | Dispersion of nano CaCO3 on PVC and its influence on mechanical and thermal properties | |
Haider et al. | Overview of various sorts of polymer nanocomposite reinforced with layered silicate | |
Haider et al. | Research advancement in high-performance polyamides and polyamide blends loaded with layered silicate | |
Asadi et al. | Process-structure-property relationship in polymer nanocomposites | |
Bouhfid et al. | Graphene‐Based Nanocomposites: Mechanical, Thermal, Electrical, and Rheological Properties | |
Chuayjuljit et al. | Preparation and properties of PVC/EVA/organomodified montmorillonite nanocomposites | |
Ansari et al. | Effect of multi-walled carbon nanotubes on mechanical properties of feldspar filled polypropylene composites | |
Rajkumar et al. | Effect of nanosilica on ethylene propylene diene monomer rubber nanocomposites | |
Tjong | Synthesis and Structural–Mechanical Property Characteristics of Graphene–Polymer Nanocomposites | |
Zou et al. | Study of nanocomposites prepared by melt blending TPU and montmorillonite | |
Gaaz et al. | Effect of HNTs addition in the injection moulded thermoplastic polyurethane matrix on the mechanical and thermal properties | |
Muragan et al. | Mechanical and thermal properties of graphene oxide reinforced polypropylene/pineapple leaves fibre composites | |
Lee et al. | Layered nanofiller-reinforced polyketone composites |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2725319 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20190923 |
|
FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2725319 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20200206 |
|
FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20240401 |