ES2847749T3

ES2847749T3 - Materiales compuestos

Info

Publication number: ES2847749T3
Application number: ES17764767T
Authority: ES
Inventors: Lukas Wengeler; Lena Arnold; Benjamin Schmidt-Hansberg; Andreas Schroeder; Ines Pietsch; Nicholas R Leclerc
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2021-08-03
Anticipated expiration: 2037-08-22
Also published as: JP2019528200A; CN109642094B; US20190185705A1; CN109642094A; JP7055791B2; KR20190043570A; EP3504277B1; WO2018036997A1; EP3504277A1; US11377574B2; KR102468285B1

Abstract

Un material compuesto que comprende: una capa de imprimación que comprende una polialquilenimina; y una capa activa que comprende un aglutinante y una estructura organometálica (MOF), en la que el MOF comprende un compuesto orgánico al menos bidentado coordinado con un ión metálico, preferiblemente el MOF está en forma de polvo y disperso dentro del aglutinante, en el que la capa activa forma un recubrimiento sobre la capa de imprimación.

Description

DESCRIPCIÓN

Materiales compuestos

Campo

Materiales compuestos, artículos recubiertos con los materiales compuestos y procedimientos de fabricación y uso de los materiales compuestos. De acuerdo con diversos aspectos de ejemplo, los materiales compuestos incluyen una capa de imprimación y una capa activa formada por un aglutinante y una estructura organometálica. La capa activa puede formar un recubrimiento sobre la capa de imprimación.

Antecedentes

Las estructuras organometálicas ("MOF") son una clase de materiales en red tridimensionales, cristalinos y porosos formados mediante el ensamblaje de iones metálicos o agrupaciones con enlazadores orgánicos. La selección del metal y el enlazador tiene un impacto significativo sobre la estructura y propiedades de los MOF. Los MOF tienen un tamaño de poro definido, una forma y una funcionalidad y son adecuados para muchas aplicaciones. Los materiales MOF se desean en muchas aplicaciones, por ejemplo, sobre superficies de plástico para control climático o liberación controlada en empaques, placas de intercambiadores de calor con recubrimiento base polimérico anticorrosión y superficies metálicas en intercambiadores de calor de placas de aluminio en bombas de calor y aire acondicionado de edificios. Los materiales MOF pueden mejorar el rendimiento de los dispositivos y componentes de transferencia de calor, como enfriadores, bombas de calor, sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), radiadores y refrigeradores. De hecho, los materiales MOF tienen una variedad de usos que incluyen, por ejemplo, adsorción de gas, almacenamiento, separaciones de materiales, catálisis, sensores, administración de fármacos y reacción química de sustancias. Además, los MOF se pueden usar como soportes para catalizadores o como materiales catalizadores.

Para mejorar las propiedades de los MOF, se han examinado diversas combinaciones de iones metálicos y al menos compuestos orgánicos bidentados. También se han examinado los MOF en los que el ión metálico es un elemento del grupo principal de la tabla periódica, tal como los MOF de tereftalato de aluminio poroso.

En la actualidad, los recubrimientos de MOF se producen típicamente a tasas de deposición muy bajas (procedimientos de crecimiento directo) o mediante el uso de aglutinantes inorgánicos y/o poliméricos en solventes orgánicos o mezclas de agua y solvente. Además de los costes de procedimiento más altos, los recubrimientos de MOF con base en solventes tienen una capacidad de sorción reducida de aproximadamente un 20-30 %. Por otro lado, los recubrimientos MOF que contienen aglutinantes con base en agua tienen una adherencia insuficiente para aplicaciones de transferencia de calor que involucran ciclos de calor en un ambiente húmedo.

Por lo tanto, existe una necesidad continua de materiales MOF, particularmente para aplicaciones de transferencia de calor, que tengan propiedades superiores en comparación con los materiales MOF conocidos en la técnica anterior. Dichos materiales m Of deben tener una buena adhesión a los sustratos, buena durabilidad (por ejemplo, prueba de pelado a 90 °> 5 N / m), poca o ninguna reducción en la capacidad de sorción y bajos costes de procedimiento (por ejemplo, tasas rápidas de deposición en solventes verdes, capacidad de procesamiento, etc.) y comportamiento de humectación del sustrato de recubrimiento. Por lo tanto, un objeto de la presente divulgación es proporcionar materiales compuestos que comprendan MOF que tengan una o más de las propiedades identificadas anteriormente.

Breve sumario

A continuación, se presenta un sumario simplificado de diversos aspectos de la presente divulgación con el fin de proporcionar una comprensión básica de dichos aspectos. Este sumario no es una descripción general extensa de la divulgación. No tiene la intención de identificar elementos clave o críticos de la divulgación, ni delimitar ningún alcance de las realizaciones particulares de la divulgación o cualquier alcance de las reivindicaciones. Su único propósito es presentar algunos conceptos de la divulgación en una forma simplificada como preludio a la descripción más detallada que se presenta más adelante.

En un aspecto de la presente divulgación, un material compuesto comprende una capa de imprimación que comprende una polialquilenimina y una capa activa que comprende un aglutinante y una estructura organometálica (MOF). En determinadas realizaciones, el MOF comprende un compuesto orgánico al menos bidentado coordinado con un ión metálico. En ciertas realizaciones, la capa activa forma un recubrimiento sobre la capa de imprimación.

En determinadas realizaciones, el material compuesto comprende polialquilenimina ramificada, polialquilenimina lineal o una combinación de las mismas. En determinadas realizaciones, el material compuesto comprende una polialquilenimina ramificada. En determinadas realizaciones, la polialquilenimina tiene una densidad de carga de aproximadamente 1 a aproximadamente 35 meq/g. En ciertas realizaciones, el fragmento de alquileno comprende etilenimina, 1,2-propilenimina, I-2-butilenimina, 2,3-butilenimina o una combinación de los mismos. En determinadas realizaciones, el peso molecular de la polialquilenimina es de aproximadamente 20.000 Daltons a aproximadamente 3.000.000 Daltons. En determinadas realizaciones, el peso molecular de la polialquilenimina es de aproximadamente 500.000 Daltons a aproximadamente 1.000.000 Daltons. En determinadas realizaciones, la polialquilenimina es polietilenimina. En determinadas realizaciones, la polialquilenimina es una polietilenimina ramificada.

En determinadas realizaciones, la capa de imprimación comprende además un componente aglutinante. En determinadas realizaciones, el componente aglutinante comprende al menos uno de poliacrilamida, poliacrilato, politetrafluoroetileno y fluoruro de polivinilideno. En determinadas realizaciones, el componente aglutinante es con base en agua. En determinadas realizaciones, el componente aglutinante es con base en solvente.

En determinadas realizaciones, la capa de imprimación tiene un espesor de aproximadamente 10 pm o menos. En determinadas realizaciones, la capa de imprimación tiene un espesor de aproximadamente 0,05 pm a aproximadamente 5 pm. En determinadas realizaciones, la capa activa tiene un espesor de aproximadamente 50 pm a aproximadamente 500 pm. En determinadas realizaciones, la capa activa tiene un espesor de aproximadamente 100 pm a aproximadamente 250 pm.

En ciertas realizaciones, el ion metálico comprende un metal seleccionado de un grupo que consiste en aluminio (Al), hierro (Fe), cobre (Cu), circonio (Zr), titanio (Ti) y cromo (Cr).

En ciertas realizaciones, el compuesto orgánico al menos bidentado se deriva de un compuesto seleccionado de un grupo que consiste en ácido fumárico, ácido tereftálico, ácido isoftálico, trimesato, ácido aminotereftálico y ácido bifenildicarboxílico.

En ciertas realizaciones, el MOF comprende un material seleccionado de un grupo que consiste en fumarato de aluminio, isoftalato de aluminio, tereftalato de circonio, aminotereftalato de circonio, bifenildicarboxilato de circonio, trimesato de cobre, tereftalato de titanio, trimesato de hierro, trimestalato de aluminio y tereftalato de cromo.

En determinadas realizaciones, el ión metálico es un ión de aluminio (Al) y el compuesto orgánico al menos bidentado se deriva de ácido fumárico, ácido tereftálico o ácido isoftálico.

En determinadas realizaciones, el ión metálico es un ión de hierro (Fe) y el compuesto orgánico al menos bidentado se deriva del ácido 1,3,5-bencenotricarboxílico.

En ciertas realizaciones, la capa activa comprende aproximadamente del 5 % en peso a aproximadamente el 25 % en peso del aglutinante, preferiblemente del 2 al 20 % en peso, más preferiblemente del 5 al 20 % en peso, incluso más preferiblemente del 5 al 15 % en peso del aglutinante. En ciertas realizaciones, la capa activa comprende aproximadamente de 2 % en peso a aproximadamente 25 % en peso del aglutinante, preferiblemente de 5 a 25 % en peso, más preferiblemente de 5 a 20 % en peso, incluso más preferiblemente de 7,5 a 20 % en peso del aglutinante. En ciertas realizaciones, el MOF está en forma de polvo y se dispersa dentro del aglutinante.

[0017] En determinadas realizaciones, el material tiene una capacidad de adsorción de agua de aproximadamente 0,3 g/g a aproximadamente 0,8 g/g. En ciertas realizaciones, el material tiene una densidad a granel de aproximadamente 0,2 g/cm3 a aproximadamente 2 g/cm3 y un área de superficie Brunauer-Emmett-Teller (BET) de al menos 200 m2/g. En ciertas realizaciones, el material tiene un área superficial BET de al menos 500 m2/g. En determinadas realizaciones, el material tiene una superficie BET de aproximadamente 200 m2/g a aproximadamente 3.000 m2/g. En determinadas realizaciones, la capa activa tiene una adhesión a la capa de imprimación de aproximadamente 7,5 N/m o más.

En determinadas realizaciones, la capa activa mantiene la adhesión a la capa de imprimación tras la exposición repetida a una temperatura de aproximadamente 20 °C a aproximadamente 150 °C a una humedad relativa de aproximadamente 5 % de Hra aproximadamente 100 % de Hr. En determinadas realizaciones, la exposición repetida comprende de aproximadamente 10 ciclos a aproximadamente 1.000.000 de ciclos en un dispositivo de transferencia de calor. En determinadas realizaciones, la exposición repetida comprende de aproximadamente 500 ciclos a aproximadamente 1.000.000 de ciclos en un dispositivo de transferencia de calor. En ciertas realizaciones, el dispositivo de transferencia de calor se selecciona de un grupo que consiste en un enfriador, una bomba de calor, un sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), un radiador y un refrigerador.

En otro aspecto de la presente divulgación, un artículo comprende: un sustrato; una capa de imprimación que comprende una polialquilenimina; y una capa activa que comprende un aglutinante y una estructura organometálica (MOF). En determinadas realizaciones, el MOF comprende un compuesto orgánico al menos bidentado coordinado con un ión metálico. En determinadas realizaciones, la capa de imprimación forma un recubrimiento sobre el sustrato y la capa activa forma un recubrimiento sobre la capa de imprimación.

En ciertas realizaciones, el sustrato comprende un material seleccionado de un grupo que consiste en un metal, un polímero, un tejido, un no tejido y un material compuesto de fibras. En determinadas realizaciones, el sustrato es un objeto rígido tridimensional, una lámina flexible o un tejido. En determinadas realizaciones, el sustrato es un elemento de transferencia de calor. En ciertas realizaciones, el sustrato es un componente enfriador, un componente de bomba de calor, un componente de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), un componente de empaquetado, un componente de eliminación de olores, un componente de radiador, una aleta de un dispositivo de transferencia de calor, o un componente del refrigerador. En ciertas realizaciones, la capa activa y la capa de imprimación juntas forman un material compuesto, y el material compuesto tiene una adhesión al sustrato de aproximadamente 7,5 N/m o más, medida mediante una prueba de pelado a 90° medida a 50 mm/min. En ciertas realizaciones, la capa activa y la capa de imprimación juntas forman un material compuesto, y el material compuesto mantiene una adhesión al sustrato de aproximadamente 5 N/m o más, según lo medido mediante una prueba de pelado a 90° medida a 50 mm/min, después inmersión del artículo en agua hirviendo durante aproximadamente 3 min.

En otro aspecto de la presente divulgación, un procedimiento para formar un material compuesto comprende: formar una capa de imprimación que comprende una polialquilenimina; y recubrir la capa de imprimación con una capa activa que comprende un aglutinante y una estructura organometálica (MOF). En determinadas realizaciones, el MOF comprende un compuesto orgánico al menos bidentado coordinado con un ión metálico.

En determinadas realizaciones, el recubrimiento de la capa de imprimación comprende el recubrimiento por inmersión, el recubrimiento por pulverización, el recubrimiento por pulverización electrostática, el recubrimiento con cuchillo, el recubrimiento de cortina o el recubrimiento de troquel con ranura de la capa activa sobre la capa de imprimación. En determinadas realizaciones, el recubrimiento de la capa de imprimación comprende un procedimiento de una sola etapa o un procedimiento de varias etapas.

En determinadas realizaciones, la densidad del MOF en la capa activa es de aproximadamente 0,2 g/cm3 a aproximadamente 1 g/cm3. En determinadas realizaciones, de aproximadamente 1 % a aproximadamente 100 % de la capa de imprimación se recubre con la capa activa.

En determinadas realizaciones, recubrir la capa de imprimación con la capa activa comprende proporcionar una pasta del aglutinante y el MOF, y aplicar la pasta a la capa de imprimación. En ciertas realizaciones, la pasta tiene un contenido de sólidos de aproximadamente 35 % en peso o menos, preferiblemente 25 % en peso o menos. En ciertas realizaciones, la pasta tiene un contenido de sólidos de aproximadamente 5 % en peso a aproximadamente 25 % en peso. En determinadas realizaciones, la pasta comprende además agua y aproximadamente 5 % en peso o menos de compuestos orgánicos volátiles, tensioactivos o una combinación de los mismos. En determinadas realizaciones, la pasta comprende además agua y aproximadamente 0,1 % en peso o menos de compuestos orgánicos volátiles, tensioactivos o una combinación de los mismos.

En ciertas realizaciones, la pasta tiene una viscosidad de aproximadamente 10-3 Pa.s a aproximadamente 30 Pa.s. En determinadas realizaciones, la pasta se encuentra a una temperatura de aproximadamente 10 °C a aproximadamente 60 °C. En realizaciones, la pasta se encuentra a una presión de aproximadamente 80 kPa a aproximadamente 120 kPa. En determinadas realizaciones, la pasta tiene una tasa de cizallamiento de aproximadamente 1/s a aproximadamente 10.000/s.

En ciertas realizaciones, el procedimiento comprende además secar por contacto la capa activa con convección forzada para intercambiadores de calor rígidos o con un secador de chorro de impacto para recubrimientos rodillo a rodillo a una temperatura de aproximadamente 60 °C a aproximadamente 120 °C, una presión de aproximadamente ambiente a aproximadamente vacío y una humedad de aproximadamente 5 % de Hr a aproximadamente 40 % de Hr.

En otro aspecto de la presente divulgación, un procedimiento para formar un material compuesto de estructura organometálica (MOF) sobre un sustrato comprende: recubrir el sustrato con una capa de imprimación que comprende polialquilenimina; y recubrir la capa de imprimación con una capa activa que comprende un aglutinante y una estructura organometálica (MOF). En determinadas realizaciones, el MOF comprende un compuesto orgánico al menos bidentado coordinado con un ión metálico.

En determinadas realizaciones, recubrir el sustrato comprende recubrimiento por inmersión, recubrimiento por pulverización, recubrimiento con rodillo, recubrimiento con cuchillo, recubrimiento de cortina o recubrimiento de troquel con ranura de la capa de imprimación sobre el sustrato. En determinadas realizaciones, recubrir la capa de imprimación comprende recubrir con cuchillo la capa activa sobre la capa de imprimación. En determinadas realizaciones, el recubrimiento de la capa de imprimación comprende un procedimiento de un solo paso o un procedimiento de múltiples pasos.

En determinadas realizaciones, el sustrato es un objeto tridimensional rígido, una lámina flexible o un tejido flexible. En determinadas realizaciones, recubrir el sustrato y recubrir la capa de imprimación con la capa activa comprende un procedimiento continuo de rodillo a rodillo para un sustrato flexible o un procedimiento de recubrimiento discontinuo para un sustrato rígido.

En otro aspecto de la presente divulgación, un procedimiento para usar un material compuesto para adsorber fluido comprende: proporcionar un dispositivo de transferencia de calor que comprende un material compuesto sobre un componente de transferencia de calor del mismo, comprendiendo el material compuesto: una capa de imprimación que comprende una polialquilenimina; y una capa activa que comprende un aglutinante y una estructura organometálica (MOF). En determinadas realizaciones, el MOF comprende un compuesto orgánico al menos bidentado coordinado con un ión metálico. En ciertas realizaciones, la capa activa forma un recubrimiento sobre la capa de imprimación. En ciertas realizaciones, el procedimiento comprende además operar el dispositivo de transferencia de calor para adsorber o desorber un fluido de trabajo sobre o desde el material compuesto.

En determinadas realizaciones, el funcionamiento del dispositivo de transferencia de calor comprende exponer el componente de transferencia de calor a calentamiento y enfriamiento a temperaturas de aproximadamente 20 °C a aproximadamente 140 °C durante aproximadamente 1.000 ciclos o más. En determinadas realizaciones, el funcionamiento del dispositivo de transferencia de calor comprende exponer el componente de transferencia de calor a aire que tiene una concentración de humedad de aproximadamente 1 g/m3 a aproximadamente 30 g/m3 En determinadas realizaciones, el funcionamiento del dispositivo de transferencia de calor comprende exponer el componente de transferencia de calor a un fluido acuoso durante aproximadamente 1.000 ciclos o más.

En otro aspecto de la presente divulgación, un procedimiento de uso de un material compuesto para adsorber humedad comprende: proporcionar un dispositivo que comprende un material compuesto, comprendiendo el material compuesto: una capa de imprimación que comprende una polialquilenimina; y una capa activa que comprende un aglutinante y una estructura organometálica (MOF). En determinadas realizaciones, el MOF comprende un compuesto orgánico al menos bidentado coordinado con un ión metálico. En ciertas realizaciones, la capa activa forma un recubrimiento sobre la capa de imprimación. En determinadas realizaciones, el procedimiento comprende además adsorber humedad de un entorno sobre material compuesto.

En determinadas realizaciones, el dispositivo es un contenedor de empaquetado. En determinadas realizaciones, el contenedor de empaquetado comprende al menos un material seleccionado de un grupo que consiste en un polímero, una lámina metálica, papel, cartón, un tejida, un no tejido, un plástico o metal moldeado y un plástico colado. En ciertas realizaciones, el contenedor de empaquetado comprende al menos uno de polipropileno, fibras de polipropileno, polietileno, poliestireno, tereftalato de polietileno, fibras de tereftalato de polietileno, poliéster, polietileno de alta densidad hilado instantáneamente, fibra moldeada, aluminio, poliamida de nailon, cartón prensado y versiones biodegradables de los mismos. En determinadas realizaciones, el contenedor de empaquetado es un contenedor de envío.

En determinadas realizaciones, el material compuesto se dispersa dentro del dispositivo. En determinadas realizaciones, el material compuesto está contenido en una bolsita dentro del dispositivo. En determinadas realizaciones, la bolsita está perforada. En determinadas realizaciones, el material compuesto se recubre sobre una superficie del dispositivo. En ciertas realizaciones, el material compuesto se forma o se extrude integralmente con al menos una superficie del dispositivo. En determinadas realizaciones, el material compuesto comprende una película de múltiples capas.

En determinadas realizaciones, la capa de imprimación tiene un grosor de aproximadamente 0,05 pm a aproximadamente 15 pm.

En ciertas realizaciones, la capa de imprimación tiene un grosor de aproximadamente 0,05 pm a aproximadamente 5 pm. En determinadas realizaciones, la capa activa tiene un grosor de aproximadamente 50 pm a aproximadamente 500 pm.

Descripción detallada

Los materiales de estructura organometálica (MOF) pueden mejorar el rendimiento de ciertos componentes y dispositivos de transferencia de calor. Tales dispositivos y componentes pueden incluir, pero no limitarse a, enfriadores, bombas de calor, sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), radiadores y refrigeradores.

De acuerdo con diversos aspectos de ejemplo de la divulgación, los materiales MOF pueden ser materiales compuestos y pueden ser cualquier estructura hecha de al menos dos materiales distintos, uno de los cuales incluye un MOF. La estructura puede ser, por ejemplo, una partícula, pella, película, capa, gel (incluyendo hidrogeles y aerogeles), material entrecruzado (incluyendo química o físicamente entrecruzado) o cualquier combinación adecuada de los mismos. La estructura puede tener una morfología adecuada, que incluye, pero no se limita a, una mezcla homogénea, una estructura laminar, una estructura de núcleo-carcasa, una estructura de material graduado, partículas esféricas o no esféricas incrustadas dentro de una matriz, fibras o barras incrustadas dentro una matriz, tejido de fibra tejida o no tejida, y una red interpenetrante.

De acuerdo con diversos aspectos de ejemplo de la divulgación, los materiales MOF se pueden formar de un material compuesto que tiene una capa de imprimación y una capa activa, donde la capa activa incluye un aglutinante y una estructura organometálica. La capa de imprimación puede incluir cualquier material adecuado, tal como una polialquilenimina. La polialquilenimina puede ser ramificada, lineal o una combinación de las mismas, por ejemplo, la capa de imprimación puede incluir una polialquilenimina ramificada. La polialquilenimina puede tener una densidad de carga de aproximadamente 1 a aproximadamente 35 meq/g y el peso molecular de la polialquilenimina puede ser de aproximadamente 20.000 Daltons a aproximadamente 3.000.000 Daltons o de aproximadamente 500.000 Daltons a aproximadamente 1.000.000 Daltons.

De acuerdo con ciertos aspectos de los ejemplos, el fragmento de alquileno de la polialquilenimina puede ser etilenimina, 1,2-propilenimina, I-2-butilenimina, 2,3-butilenimina o una combinación de los mismos. Por ejemplo, la polialquilenimina puede ser una polietilenimina, tal como una polietilenimina ramificada. En ciertos aspectos, la polietilenimina ramificada puede estar altamente ramificada. Cabe señalar que la polietilenimina es soluble en agua y, por lo tanto, no se esperaría que promueva una buena adhesión bajo las condiciones de alta humedad y temperatura presentes en los dispositivos de intercambio de calor tales como intercambiadores de calor y bombas de calor con desecantes absorbentes de agua. La capa de imprimación (con o sin aglutinante) es preferiblemente lo más fina posible. Por ejemplo, la capa de imprimación puede tener un grosor de aproximadamente 10 pm o menos. En ciertos aspectos, la capa de imprimación puede tener un grosor de aproximadamente 0,05 pm a aproximadamente 5 pm.

La capa activa puede formar un recubrimiento sobre la capa de imprimación. La capa activa puede incluir un MOF que comprende un compuesto orgánico al menos bidentado coordinado con un ión metálico. El compuesto orgánico al menos bidentado puede incluir uno o más ácidos carboxílicos que tienen, por ejemplo, dos o más átomos seleccionados independientemente entre oxígeno, azufre y nitrógeno a través de los cuales el compuesto orgánico al menos bidentado puede coordinarse con el metal. Estos átomos pueden ser parte de la estructura del compuesto orgánico al menos bidentado o pueden ser parte de grupos funcionales. El compuesto orgánico al menos bidentado puede incluir grupos funcionales a través de los cuales se pueden formar los enlaces coordinados mencionados anteriormente. Dichos grupos funcionales incluyen, pero no se limitan a, uno o más de -OH, -SH, -NH², -NH(-R-H), -N(R-H)², -CH²OH, -CH²SH, -CH²NH², -CH²NH(-R-H), -CH²N(-R-H)², -CO²H, COSH, -CS²H, -NO², -B(OH)², -SO³H, -Si(OH)a, -Ge(OH)3, -Sn(OH)3, -Si(SH)4, -Ge(SH)4, -Sn(SH)3, -PO³H², -AsO3H, -AsO4H, -P(SH)3, -As(SH)3, -CH(RSH)², -C(RSH)³, -CH(RNH²)², -C(RNH²)³, -CH(ROH)², -C(ROH)³, -CH(RCN)², o -C(RCN)³, donde R puede ser, por ejemplo, un grupo alquileno que tiene 1, 2, 3, 4 o 5 átomos de carbono, por ejemplo un metileno, etileno, n-propileno, isopropileno, n-butileno, isobutileno, tert-butileno o un grupo n-pentileno, o un grupo arilo con 1 o 2 anillos aromáticos, por ejemplo 2 anillos C6, que pueden, si es apropiado, estar condensados y pueden, independientemente entre sí, estar sustituidos con, en cada caso, al menos un sustituyente y/o pueden incluir, independientemente entre sí, en cada caso al menos un heteroátomo, por ejemplo N, O y/o S. Además, en determinados aspectos, el compuesto orgánico al menos bidentado puede tener dos o más grupos carboxi como grupos funcionales.

Los grupos funcionales pueden, en principio, estar unidos a cualquier compuesto orgánico adecuado siempre que el compuesto orgánico que incluye estos grupos funcionales sea capaz de formar el enlace coordinado y producir la estructura. El compuesto orgánico al menos bidentado que incluye los grupos funcionales puede derivarse de un compuesto alifático saturado o insaturado o de un compuesto aromático o de un compuesto alifático y aromático.

El compuesto alifático o la parte alifática del compuesto tanto alifático como aromático puede ser lineal, ramificado y/o cíclico, y/o puede tener múltiples anillos por compuesto. El compuesto alifático o la parte alifática del compuesto tanto alifático como aromático puede incluir de 1 a 18, 1 a 14, 1 a 13, 1 a 12, 1 a 11 o 1 a 10 átomos de carbono, por ejemplo 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10 átomos de carbono (por ejemplo, metano, adamantano, acetileno, etileno o butadieno).

En ciertos aspectos, el compuesto orgánico al menos bidentado puede derivar de un ácido dicarboxílico, ácido tricarboxílico, un ácido tetracarboxílico o un análogo de azufre del mismo. Los análogos de azufre incluyen los grupos funcionales -C(=O)SH y su tautómero y C(=S)SH, que se pueden usar en lugar de uno o más de los grupos de ácido carboxílico.

El término "derivado" puede indicar que el compuesto orgánico al menos bidentado está presente en forma parcialmente desprotonada o completamente desprotonada en el MOF y puede comprender otros sustituyentes tales como -OH, -NH², -OCH³, -CH³, -NH(CH³), -N(CH³)²y haluros. En ciertos aspectos, el compuesto orgánico al menos bidentado puede ser un hidrocarburo acíclico o cíclico alifático o aromático que tiene de 1 a 18 átomos de carbono y, además, puede tener al menos dos grupos carboxi como grupos funcionales.

El compuesto orgánico al menos bidentado puede derivarse de uno o más ácidos dicarboxílicos que incluyen, pero no se limitan a, ácido oxálico, ácido succínico, ácido tartárico, ácido 1,4-butanodicarboxílico, ácido 1,4-butenodicarboxílico, ácido 4-oxopiran-2,6-dicarboxílico, ácido 1,6-hexanodicarboxílico, ácido decanodicarboxílico, ácido 1,8-heptadecanodicarboxílico, ácido 1,9-heptadecanodicarboxílico, ácido heptadecanodicarboxílico, ácido acetilendicarboxílico, ácido 1,2-bencenodicarboxílico, ácido 1,3-bencenodicarboxílico, ácido 2,3-piridindicarboxílico, ácido piridin-2,3-dicarboxílico, ácido 1,3-butadieno-1,4-dicarboxílico, ácido 1,4-benceno-dicarboxílico, ácido pbencenodicarboxílico, imidazol-2, ácido 4-dicarboxílico, ácido 2-metilquinolina-3,4-dicarboxílico, ácido quinolin-2,4-dicarboxílico, ácido quinoxalin-2,3-dicarboxílico, ácido 6-cloroquinoxalin-2,3-dicarboxílico, ácido 4,4'-diaminofenilmetano-3,3'-dicarboxílico, ácido quinolin-3,4-dicarboxílico, ácido 7-cloro-4-hidroxiquinolin-2,8-dicarboxílico, ácido diimidedicarboxílico, ácido piridin-2,6-dicarboxílico, ácido 2-metilimidazol-4,5-dicarboxílico, ácido tiofeno-3,4-dicarboxílico, ácido 2-isopropilimidazol-4,5-dicarboxílico, ácido tetrahidropiran-4,4-dicarboxílico, ácido perilen-3,9-dicarboxílico, ácido perilendicarboxílico, ácido pluriol E 200-dicarboxílico, ácido 3,6-dioxaoctanodicarboxílico, ácido 3,5-ciclohexadien-1,2-dicarboxílico, ácido octadicarboxílico, pentano-3,3-ácido dicarboxílico, ácido 4,4'-diamino-1,1'-bifenil-3,3'-dicarboxílico, ácido 4,4'-diaminobifenil-3,3'-dicarboxílico, ácido bencidin-3,3'-dicarboxílico, ácido 1,4bis(fenilamino)benceno-2,5-dicarboxílico, ácido 1,1'-binaftildicarboxílico, ácido 7-cloro-8-metilquinolin-2,3-dicarboxílico, ácido 1-anilinoantraquinona-2,4'-dicarboxílico, ácido politetrahidrofuran-250-dicarboxílico, ácido 1,4-bis(carboximetil)piperazina-2,3-dicarboxílico , ácido 7-cloroquinolina-3,8-dicarboxílico, ácido 1-(4-carboxi)fenil-3-(4-cloro)fenilpirazolina-4,5-dicarboxílico, ácido 1,4,5,6, 7, 7-hexacloro -5-norborneno-2,3-dicarboxílico, ácido fenilindandicarboxílico, ácido 1,3-dibencil-2-oxoimidazolidin-4,5-dicarboxílico, ácido 1,4-ciclohexanodicarboxílico, ácido naftalen-1,8-dicarboxílico, ácido 2-benzoil-benceno-1,3-dicarboxílico, ácido 1,3-dibencil-2-oxoimidazolidin-4,5-cis-dicarboxílico, ácido 2,2'-biquinolin-4,4'-dicarboxílico, ácido piridina-3,4-dicarboxílico, ácido 3,6,9-trioxaundecanodicarboxílico, ácido hidroxibenzofenonedicarboxílico, Pluriol E 300- ácido dicarboxílico, Pluriol E 400-ácido dicarboxílico, Pluriol E 600-ácido dicarboxílico, pirazol-3,4-ácido dicarboxílico, ácido 2,3-pirazinodicarboxílico, ácido 5,6-dimetil-2,3-pirazinadicarboxílico, ácido (bis(4-aminofenil)éter)diimida-dicarboxílico, ácido 4,4'-diaminodifenilmetanodiimidedicarboxílico, ácido (bis(4-aminofenil)sulfona)diimidedicarboxílico, ácido 1,4-naftalendicarboxílico, ácido 2,6-naftalendicarboxílico, ácido 1,3-adamantodicarboxílico, ácido 8-naftalenodicarboxílico, ácido 2,3-naftalenodicarboxílico, ácido 8-metoxi-2,3-naftalen-dicarboxílico, ácido 8-nitro-2,3-naftalencarboxílico, acido 8-sulfo-2,3-naftalen-dicarboxílico, ácido antraceno-2,3-dicarboxílico, ácido 2',3'-difenil-p-terfenil-4,4"-dicarboxílico, ácido (difeniléter)-4,4dicarboxílico, ácido imidazol-4,5-dicarboxílico, ácido 4(1H)-oxotiocromeno-2,8-dicarboxílico, ácido 5-tert-butil-1,3-bencenodicarboxílico, ácido 7,8-quinolinindicarboxílico, ácido 4,5-imidazoldicarboxílico, ácido 4-ciclohexeno-1,2-dicarboxílico, ácido hexatriacontanodicarboxílico, ácido tetradecanodicarboxílico, ácido 1,7-heptadicarboxílico, ácido 5-hidroxi-1,3-bencenodicarboxílico, ácido 2,5-dihidroxi-1,4- dicarboxílico, ácido pirazin-2,3-dicarboxílico, ácido furan-2,5-dicarboxílico, ácido 1-nonen-6,9-dicarboxílico, ácido eicosanodicarboxílico, ácido 4,4'-dihidroxidifenilmetano-3,3'-dicarboxílico, ácido 1-amino-4-metil-9,10-dioxo-9,10-dihidroantraceno-2,3-dicarboxílico, ácido 2,5-piridindicarboxílico, ácido ciclohexeno-2,3-dicarboxílico, ácido 2,9-diclorofluorubin-4 , Ácido 11-dicarboxílico, ácido 7-cloro-3-metilquinolina-6,8-dicarboxílico, 2,4-diclorobenzofenona-2 ', 5'-dicarboxílico, ácido 1,3-bencenodicarboxílico, ácido 2,6-piridindicarboxílico, ácido 1-metilpirrol-3,4-dicarboxílico, ácido 1-bencil-1H-pirrol-3,4-dicarboxílico, antraquinona-1,5-ácido dicarboxílico, ácido 3,5-pirazoledicarboxílico, ácido 2-nitrobenceno-1,4-dicarboxílico, ácido heptano-1,7-dicarboxílico, ácido ciclobutano-1,1-dicarboxílico, ácido 1,14-tetradecanodicarboxílico, ácido 5,6-deshidronorbornan-2,3-dicarboxílico, ácido 5-etil-2,3-piridindicarboxílico y ácido canfordicarboxílico.

El compuesto orgánico al menos bidentado puede derivarse alternativa o adicionalmente de uno o más ácidos tricarboxílicos que incluyen, pero no se limitan a, ácido 2-hidroxi-1,2,3-propanotricarboxílico, ácido 7-cloro-2,3,8-quinolintricarboxílico, ácido 1,2,3-, 1,2,4-bencenotricarboxílico, ácido 1,2,4-butanotricarboxílico, ácido 2-fosfono-1,2,4-butanotricarboxílico, ácido 1,3,5-bencenotricarboxílico , ácido 1-hidroxi-1,2,3-propanotricarboxílico, ácido 4,5-dihidro-4,5-dioxo-1H-pirrolo[2,3-F]quinolina-2, 7,9-tricarboxílico, ácido 5-acetil-3-amino-6-metilbenceno-1,2,4-tricarboxílico, ácido 3-amino-5-benzoil-6-metilbenceno-1,2,4-tricarboxílico, ácido 1,2,3-propanotricarboxílico y ácido aurintricarboxílico .

Además, el compuesto orgánico al menos bidentado puede derivarse alternativa o adicionalmente de uno o más ácidos tetracarboxílicos que incluyen, pero no se limitan a, 1,1-dioxidoperil[1,12-BCD]tiofeno-3,4,9, ácido 10-tetracarboxílico, un ácido perileno-tetracarboxílico (por ejemplo, ácido perileno-3,4,9,10-tetracarboxílico y ácido (perileno 1,12-sulfona) -3,4,9,10-tetracarboxílico), un ácido butanotetracarboxílico (por ejemplo, ácido 1,2,3,4-butanotetracarboxílico y ácido meso-1,2,3,4-butanotetracarboxílico), ácido decano-2,4,6,8-tetracarboxílico, ácido 1,4,7,10,13,16-hexaoxaciclooctadecano-2,3,11,12-tetracarboxílico, ácido 1,2,4,5-bencenotetracarboxílico, ácido 1,2,11,12-dodecanotetracarboxílico, ácido 1,2,5,6-hexanotetracarboxílico, ácido 1,2,7,8-octanetetracarboxílico, ácido 1,4,5,8-naftalenotetracarboxílico, ácido 1,2,9,10-decanotetracarboxílico, ácido benzofenona-tetracarboxílico, ácido 3,3 ', 4,4'-benzofenonatetracarboxílico, ácido tetrahidrofuran-tetracarboxílico y un ácido ciclopentantetracarboxílico (por ejemplo, ácido ciclopentan-1,2,3,4-tetracarboxílico).

En ciertos aspectos de ejemplo, opcionalmente el compuesto orgánico al menos bidentado puede incluir uno o más ácido dicarboxílico, tricarboxílico o tetracarboxílico aromático monosustituido que tiene uno, dos, tres, cuatro o más anillos en los que cada uno de los anillos incluye al menos un heteroátomo, con dos o más anillos capaces de tener heteroátomos idénticos o diferentes. Por ejemplo, el compuesto orgánico al menos bidentado puede incluir uno o más ácidos dicarboxílicos de un anillo, ácidos tricarboxílicos de un anillo, ácidos tetracarboxílicos de un anillo, ácidos dicarboxílicos de dos anillos, ácidos tricarboxílicos de dos anillos, ácidos tetracarboxílicos de dos anillos, ácidos dicarboxílicos de tres anillos, ácidos tricarboxílicos de tres anillos, ácidos tetracarboxílicos de tres anillos, ácidos dicarboxílicos de cuatro anillos, ácidos tricarboxílicos de cuatro anillos y ácidos tetracarboxílicos de cuatro anillos. Los heteroátomos adecuados incluyen, pero no se limitan a, uno o más de N, O, S, B, P. En ciertos aspectos de ejemplo, los heteroátomos incluyen uno o más de N, S y O. Los sustituyentes adecuados pueden incluir, pero no están limitados a uno o más grupos -Oh , grupo nitro, grupo amino, grupo alquilo y alcoxi.

En ciertos aspectos de ejemplo, el compuesto orgánico al menos bidentado puede incluir uno o más de un ácido acetilendicarboxílico (ADC), ácido canfordicarboxílico, ácido fumárico, ácido succínico, ácidos bencenodicarboxílicos, ácidos naftalenodicarboxílicos, un ácido bifenildicarboxílico (por ejemplo, ácido 4,4'-bifenildicarboxílico (BPDC)), un ácido pirazindicarboxílico (por ejemplo, ácido 2,5-pirazinadicarboxílico), un ácido bipiridindicarboxílico (por ejemplo, un ácido 2,2'-bipiridindicarboxílico como 2,2'-bipiridin-5,5-ácido dicarboxílico), un ácido bencenotricarboxílico (por ejemplo, ácido 1,2,3-, 1,2,4-bencenotricarboxílico y ácido 1,3,5-bencenotricarboxílico (BTC)), ácido bencenotetracarboxílico, ácido adamantano-tetracarboxílico (ATC), adamantanodibenzoato (ADB), bencentribenzoato (BTB), metanotetrabenzoato (MTB), adamantanotetrabenzoato y un ácido dihidroxitereftálico (por ejemplo, ácido 2,5-dihidroxitereftálico (DHBDC)).

En aspectos de ejemplo adicionales, el compuesto orgánico al menos bidentado puede incluir uno o más de ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido 2,5-dihidroxitereftálico, ácido fumárico, ácido 1,2,3-bencenotricarboxílico, ácido 1,3,5-bencenotricarboxílico, ácido 2,6-naftalenodicarboxílico, ácido 1,4-naftalenodicarboxílico, ácido 1,2,3,4- y 1,2,4,5-bencenotetracarboxílico, ácido canfordicarboxílico y 2,2'-bipiridina-5,5'-ácido dicarboxílico. En aspectos de ejemplo adicionales, el compuesto orgánico al menos bidentado puede derivarse de uno o más de ácido fumárico, ácido tereftálico, ácido isoftálico, trimesato, ácido aminotereftálico y ácido bifenildicarboxílico.

Además de los compuestos orgánicos al menos bidentados enumerados anteriormente, el MOF puede incluir además

uno o más ligandos monodentados.

El componente de iones metálicos del MOF puede incluir, pero no se limita a, uno o más de los grupos la, IIa, IIIa, IVa

a VIIIa y Ib a Vlb en la Tabla Periódica de Elementos. En ciertos aspectos de ejemplo, el ion metálico puede incluir uno o más metales seleccionados entre Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ro, Os,

Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, B, Al, Ga, In, TI, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb y Bi. De acuerdo con ciertos aspectos de ejemplo, el ion metálico puede incluir uno o más metales seleccionados entre Zn, Al, Mg, Ca, Cu, Ni, Fe,

Pd, Pt, Ru, Rh, Co, Zr y Ti, y en otros aspectos, Zn, Al, Ni, Cu, Mg, Ca y Fe.

En ciertos aspectos, el ión metálico puede incluir uno o más metales seleccionados de aluminio (Al), hierro (Fe), cobre

(Cu), circonio (Zr), titanio (Ti) y cromo (Cr). Los iones metálicos particulares pueden incluir, pero no se limitan a, uno

o más de Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Sc3+, Y3+, Tr+, Zr4+, Hf4+, V4+, V3+, V2+, Nb3+, Ta3+, Cr3+, Mo3+, W *, Mn3+, Mn2+, Re3+,

Re2+, Fe3+, Fe2+, Ru3+, Ru2+, Os3+, Os2+, Co3+, Co2+, Rh2+, Rh+, Ir2+, Ir+, Ni2+, Ni+, Pd2+, Au+, Zn2+, Cd2+, Hg2+, Al3+, Ga3+, In3+, Tl3+, Sr+, Si2+, Ge4+, Ge2+, Sn4+, Sn2+, Pb4+, Pb2+, As5+, As3+, As+, Sb5+, Sb3+, Sb+,

Bi5+, Bi3+ y Bi+. En ciertos aspectos, el MOF puede incluir uno o más de fumarato de aluminio, isoftalato de aluminio, tereftalato de circonio, aminotereftalato de circonio, bifenildicarboxilato de circonio, trimesato de cobre, tereftalato de

titanio, trimesato de hierro, trimesato de aluminio y tereftalato de cromo.

El compuesto orgánico al menos bidentado puede incluir uno o más fragmentos seleccionados de un fragmento de

fenilo, un fragmento de imidazol, un fragmento de alcano, un fragmento de alquino, un fragmento de piridina, un fragmento de pirazol, un fragmento de oxol y una combinación de los mismos. En ciertos aspectos de ejemplo, el compuesto orgánico al menos bidentado puede incluir un fragmento seleccionado de uno o más de los fragmentos ilustrados en la Tabla 2.

Tabla 2

En ciertas composiciones de MOF, el ión metálico puede ser un ión de aluminio (Al) y el compuesto orgánico al menos bidentado puede derivarse de uno o más de los siguientes: ácido fumárico, ácido tereftálico o ácido isoftálico. En otras composiciones de MOF, el ión metálico puede ser un ión de hierro (Fe) y el compuesto orgánico al menos bidentado se puede derivar del ácido 1,3,5-bencentricarboxílico. En la Tabla 1 se enumeran ejemplos de materiales de MOF específicos útiles en la capa activa.

La superficie del material se puede determinar mediante el procedimiento BET (Brunauer-Emmett-Teller) de acuerdo con DIN ISO 9277: 2003-05 (que es una versión revisada de DIN 66131). El área de superficie específica se determina mediante una medición BET multipunto en el intervalo de presión relativa de 0.05-0.3 p/po.

La capa activa puede tener un área superficial de Langmuir de aproximadamente 500 m2/g o más, o aproximadamente 700 m2/g o más, o aproximadamente 900 m2/g o más, o aproximadamente 1.100 m2/g o más, o aproximadamente 1.500 m2/g o más, o aproximadamente 1.700 m2/g o más, o aproximadamente 2.000 m2/g o más, o aproximadamente 2.500 m2/g o más. El diámetro medio de poro del material de MOF en la capa activa puede ser de aproximadamente 0,30 nm o más, de aproximadamente 0,30 nm a aproximadamente 10 nm, o de aproximadamente 0,30 nm a aproximadamente 2,0 nm, o de aproximadamente 0,30 nm a aproximadamente 0,70 nm, o aproximadamente 0,90 nm.

nm hasta aproximadamente 1,5 nm.

La capa activa puede tener un espesor de aproximadamente 50 pm hasta aproximadamente 500 pm, o de aproximadamente 100 pm hasta aproximadamente 250 pm, o de aproximadamente 150 pm hasta aproximadamente 200 pm, o de aproximadamente 100 pm hasta aproximadamente 200 pm, o aproximadamente 150 pm hasta aproximadamente 250 pm. El grosor combinado del material compuesto que incluye tanto la capa de imprimación como la capa activa puede ser de aproximadamente 100 pm hasta aproximadamente 260 pm, o de aproximadamente 100 pm hasta aproximadamente 250 pm, o de aproximadamente 100 pm hasta aproximadamente 210 pm, o de aproximadamente 100 pm hasta aproximadamente 200 pm, o aproximadamente 100 pm hasta aproximadamente 160 pm o aproximadamente 100 pm hasta aproximadamente 150 pm.

El componente aglutinante de la capa activa puede ser un material con base en agua o solvente. Por ejemplo, el componente aglutinante puede incluir uno o más de una poliacrilamida, poliacrilato, politetrafluoroetileno, fluoruro de polivinilideno y una polialquilenimina (por ejemplo, polietilenimina). En ciertos aspectos de ejemplo, el componente aglutinante es un material con base en agua.

Como se discutirá con más detalle a continuación, la capa activa se puede formar dispersando un MOF en forma de polvo dentro del aglutinante. La capa activa puede incluir aproximadamente 2 % en peso hasta aproximadamente 25 % en peso, preferiblemente 2 % en peso hasta 20 % en peso, más preferiblemente 5 % en peso hasta 20 % en peso, incluso más preferiblemente 5 % en peso hasta 15 % en peso, del material aglutinante donde el porcentaje en peso es el porcentaje de masa sólida del aglutinante con respecto a la masa sólida total de la capa activa. En ciertos aspectos, la capa activa puede incluir aproximadamente 2 % en peso hasta aproximadamente 25 % en peso, preferiblemente 5 % en peso hasta 25 % en peso, más preferiblemente 5 % en peso hasta 20 % en peso, incluso más preferiblemente 7,5 % en peso hasta 20 % en peso, del aglutinante.

El material compuesto puede tener la forma de una película de múltiples capas. Por ejemplo, la película de múltiples capas puede incluir una capa de imprimación y 2 o más recubrimientos de la capa activa. En ciertos aspectos, la película de múltiples capas puede incluir de 2 a 10 recubrimientos de la capa activa. La película de múltiples capas también puede incluir una capa de imprimación entre cada capa activa. La capa de imprimación del material compuesto puede tener un espesor de aproximadamente 0.05 pm hasta aproximadamente 15 pm, o de aproximadamente 0.05 pm hasta aproximadamente 5 pm. La capa activa puede tener un espesor de aproximadamente 50 pm hasta aproximadamente 750 pm.

El material compuesto puede formarse para que tenga una variedad de propiedades que mejoran su rendimiento en ciertas aplicaciones, por ejemplo, aplicaciones de transferencia de calor, donde el material está sujeto a ciclos de variación de temperatura y humedad (por ejemplo, humedad). Por ejemplo, el material compuesto puede tener una capacidad de adsorción de agua de aproximadamente 0,3 g/g a aproximadamente 0,8 g/g y una densidad a granel de aproximadamente 0,2 g/cm3 a aproximadamente 2 g/cm3. El material compuesto puede tener una superficie Brunauer-Emmett-Teller (BET) de al menos 200 m2/g o una superficie BET de al menos 500 m2/g o una superficie BET de aproximadamente 200 m2/g a aproximadamente 3.000 m2/g. Incluso cuando se expone repetidamente a múltiples ciclos de variación de temperatura y humedad, la capa activa mantiene la adhesión a la capa de imprimación. Por ejemplo, la capa activa mantiene la adhesión a la capa de imprimación tras la exposición repetida a una temperatura de aproximadamente 20 °C a aproximadamente 150 °C a una humedad relativa de aproximadamente 5 % Hr a aproximadamente 100 % Hr. Los términos "humedad" y "humectación" pueden incluir el contenido de agua, así como el contenido de vapor de otros solventes.

El término "exposición repetida" puede incluir de aproximadamente 10 ciclos hasta aproximadamente 1.000.000 ciclos en un dispositivo de transferencia de calor. En ciertos aspectos, el término "exposición repetida" puede incluir de aproximadamente 500 ciclos hasta aproximadamente 1.000.000 de ciclos en un dispositivo de transferencia de calor. El dispositivo de transferencia de calor puede incluir, pero no se limita a, un enfriador, una bomba de calor, un sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), un radiador y un refrigerador.

De acuerdo con diversos aspectos de ejemplo, la divulgación se dirige además a un artículo que incluye un sustrato que tiene el material compuesto (descrito anteriormente) unido al mismo. La capa de imprimación puede formar un recubrimiento sobre, o puede unirse de otro modo a, el sustrato. La capa activa puede formar un recubrimiento sobre, o puede unirse de otro modo a, la capa de imprimación.

En ciertos aspectos de ejemplo, el sustrato puede incluir uno o más materiales seleccionados de un metal, polímero (incluyendo plásticos), papel, vidrio, cerámica, tejido, no tejido, material compuesto de fibra y materiales compuestos de cualquiera de los anteriores (por ejemplo, metal recubierto de polímero). El sustrato puede ser un objeto rígido tridimensional (por ejemplo, un componente de un dispositivo de transferencia de calor, un frasco, botella, lata, contenedor, cilindro, bolsa o contenedor intermedio a granel, espuma) hecho de metal o plástico, una lámina flexible (por ejemplo, polipropileno, fibras de polipropileno, polietileno, poliestireno, tereftalato de polietileno, fibras de tereftalato de polietileno, poliéster, polietileno de alta densidad hilado instantáneamente, fibra moldeada, aluminio, acero inoxidable, polímero recubierto con aluminio, poliamida de nailon, cartón prensado o versiones biodegradables del mismo o un tejido flexible (por ejemplo, materiales tejidos y no tejidos, tejido de algodón, papel, tisú, tejidos de polietileno, tejidos de tereftalato de polietileno, fibra de vidrio, fibra de carbono). En ciertos aspectos de ejemplo, el sustrato puede ser un elemento de transferencia de calor. Por ejemplo, el sustrato puede ser un componente enfriador, un componente de bomba de calor, un componente de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), un componente de empaquetado, un componente de eliminación de olores, un componente de radiador, una aleta de un dispositivo de transferencia de calor o un componente de refrigerador.

Entre otras propiedades, es importante que el material compuesto mantenga la adhesión al sustrato durante una aplicación, por ejemplo, una aplicación de transferencia de calor que incluye la exposición repetida del artículo a ciclos de variación de temperatura y humedad. Por ejemplo, el material compuesto puede tener una adherencia al sustrato de aproximadamente 7.5 N/m o más, medida mediante una prueba de pelado a 90° medida a 50 mm/min (estándar DIN 28510) a 25 °C y una humedad relativa de 40 %. En ciertos aspectos, el material compuesto puede mantener una adherencia al sustrato de aproximadamente 5 N/m o más después de la inmersión del artículo en agua hirviendo durante aproximadamente 3 min, medido por una prueba de pelado a 90° medido a 50 mm/min.

De acuerdo con aspectos de ejemplo adicionales, la divulgación se dirige a un procedimiento para formar un material compuesto como se describe anteriormente. El procedimiento puede incluir formar la capa de imprimación y formar la capa activa sobre la capa de imprimación. La formación de la capa activa sobre la capa de imprimación puede incluir recubrir la capa de imprimación con la capa activa. La formación de la capa activa sobre la capa de imprimación puede incluir recubrimiento por inmersión, recubrimiento por pulverización, recubrimiento por pulverización electrostática, recubrimiento con cuchillo, recubrimiento de cortina o recubrimiento de troquel con ranura, recubrimiento con rodillo o recubrimiento por rotación de la capa activa sobre la capa de imprimación. Por ejemplo, un componente de una bomba de calor puede recubrirse con la capa de imprimación y luego recubrirse por inmersión con la capa activa. En ciertos aspectos de ejemplo, el material MOF puede estar en forma de polvo y dispersarse en agua para formar una dispersión a la que se agrega el aglutinante -la combinación resultante MOF-agua-aglutinante se recubre sobre la capa de imprimación utilizando una o más de las técnicas mencionadas anteriormente.

La capa activa se puede formar para que tenga una densidad de MOF de aproximadamente 0,2 g/cm3 a aproximadamente 1 g/cm3 o de aproximadamente 0,2 g/cm3 hasta aproximadamente 0,6 g/cm3. Además, la formación de la capa activa sobre la capa de imprimación puede incluir el recubrimiento de aproximadamente 1 % hasta aproximadamente 100 %, o aproximadamente 10 % hasta aproximadamente 100 %, o aproximadamente 50 % hasta aproximadamente 100 %, o aproximadamente 75 % hasta aproximadamente 100 % de la capa de imprimación con la capa activa.

En ciertos aspectos, formar la capa activa sobre la capa de imprimación puede incluir preparar una pasta del aglutinante y el MOF, proporcionar la pasta y aplicar la pasta a la capa de imprimación. La pasta puede tener un contenido de sólidos de aproximadamente 35 % en peso o menos, preferiblemente 25 % en peso o menos. La pasta puede tener un contenido de sólidos de 5 % en peso a 25 % en peso, preferiblemente de 5 % en peso a 15 % en peso o de aproximadamente 2,5 % en peso a aproximadamente 15 % en peso. La pasta puede tener un contenido de sólidos de 5 % en peso a 25 % en peso, preferiblemente de 7,5 % en peso a 25 % en peso, más preferiblemente de 7,5 % en peso a 20 % en peso. La pasta puede incluir además uno o más de agua, un compuesto orgánico volátil y un tensioactivo. En ciertos aspectos, la pasta puede incluir agua y aproximadamente 5 % en peso o menos de compuestos orgánicos volátiles, tensioactivos o una combinación de los mismos, o aproximadamente 0.1 % en peso o menos de compuestos orgánicos volátiles, tensioactivos o una combinación de los mismos. La pasta se puede exponer a una tasa de cizallamiento de aproximadamente 1/s hasta aproximadamente 10.000/s y puede tener una viscosidad de aproximadamente 1 cP hasta aproximadamente 30.000 cP. La pasta puede estar a una temperatura de aproximadamente 10 °C hasta aproximadamente 60 °C y puede estar a una presión de aproximadamente 80 kPa hasta aproximadamente 120 kPa.

Después de formar la capa activa sobre la capa de imprimación, el procedimiento puede incluir además secar la capa activa. El secado puede incluir el secado por contacto de la capa activa con convección forzada para intercambiadores de calor rígidos o con un secador de chorro de impacto o un secador de infrarrojos para recubrimientos rodillo a rodillo. Este paso de secado puede tener lugar a una temperatura de aproximadamente 60 °C hasta aproximadamente 120 °C, una presión de aproximadamente ambiente hasta aproximadamente vacío y una humedad de aproximadamente 5 % de Hr hasta aproximadamente 40 % de Hr.

De acuerdo con aún otros aspectos de ejemplo, la divulgación se dirige a un procedimiento para formar un material compuesto de estructura organometálica (MOF) sobre un sustrato, que incluye formar la capa de imprimación sobre el sustrato (como se describe anteriormente) y formar la capa activa sobre la capa de imprimación. La formación de la capa de imprimación sobre el sustrato puede incluir recubrir el sustrato usando un recubrimiento por inmersión, recubrimiento por pulverización, recubrimiento con rodillo, recubrimiento con cuchillo, recubrimiento de cortina o procedimiento de recubrimiento con troquel de ranura. Por ejemplo, recubrir la capa de imprimación puede incluir recubrir con cuchillo la capa activa sobre la capa de imprimación. La formación de la capa de imprimación sobre el sustrato y la formación de la capa activa sobre la capa de imprimación puede incluir un procedimiento continuo de rodillo a rodillo para un sustrato flexible o un procedimiento de recubrimiento discontinuo para un sustrato rígido.

En aspectos de ejemplo adicionales, la divulgación proporciona un procedimiento de uso de un material compuesto para adsorber fluido, que incluye: proporcionar un dispositivo de transferencia de calor que tiene un material compuesto en un componente de transferencia de calor del mismo, incluyendo el material compuesto una capa de imprimación (como se describió anteriormente) y una capa activa (como se describió anteriormente), donde la capa activa se forma sobre la capa de imprimación. El procedimiento puede incluir además operar el dispositivo de transferencia de calor para adsorber o desorber un fluido de trabajo sobre o desde el material compuesto.

El funcionamiento del dispositivo de transferencia de calor puede incluir exponer el componente de transferencia de calor a calentamiento y enfriamiento a temperaturas de aproximadamente 20 °C hasta aproximadamente 140 °C durante aproximadamente 1.000 ciclos o más. En ciertos aspectos, el funcionamiento del dispositivo de transferencia de calor puede incluir exponer el componente de transferencia de calor a aire que tiene una concentración de humedad de aproximadamente 1 g/m3 hasta aproximadamente 30 g/m3 Adicional o alternativamente, operar el dispositivo de transferencia de calor puede incluir exponer el componente de transferencia de calor a un fluido acuoso durante aproximadamente 1.000 ciclos o más.

De acuerdo con diversos aspectos de ejemplo, la divulgación proporciona un procedimiento para usar un material compuesto para adsorber humedad, que incluye: proporcionar un dispositivo que tiene un material compuesto (como se describió anteriormente) y adsorber la humedad de un entorno sobre el material compuesto. En ciertos aspectos, el dispositivo puede ser un contenedor de empaquetado (por ejemplo, un contenedor de envío) compuesto por uno o más materiales seleccionados entre una lámina de metal, papel, cartón, un tejido, un no tejido, un plástico o metal moldeado y un plástico colado. El material del contenedor de empaquetado puede incluir al menos uno de polipropileno, fibras de polipropileno, polietileno, poliestireno, tereftalato de polietileno, fibras de tereftalato de polietileno, poliéster, polietileno de alta densidad hilado instantáneamente, fibra moldeada, aluminio, poliamida de nailon, cartón prensado y versiones biodegradables de los mismos.

El material compuesto se puede incluir dentro del dispositivo de diversas formas. Por ejemplo, el material compuesto puede dispersarse dentro del dispositivo o incluirse en una bolsita (por ejemplo, una bolsita perforada) dentro del dispositivo. Cuando está disperso o contenido en una bolsita dentro del dispositivo, el material compuesto puede estar en forma de partículas, por ejemplo, como pellas. Dichas pellas pueden ser pellas de múltiples capas que tienen un núcleo de sustrato, con la capa de imprimación recubierta sobre el mismo y la capa activa recubierta sobre la capa de imprimación. Adicional o alternativamente, el material compuesto puede recubrirse sobre una superficie del dispositivo (por ejemplo, una superficie interior del dispositivo). En ciertos aspectos, el material compuesto puede formarse o extrudirse integralmente con al menos una superficie del dispositivo. En uso, el material compuesto puede adsorber humedad y/o gases de la atmósfera dentro del dispositivo.

De acuerdo con diversos aspectos de ejemplo de la divulgación, los materiales compuestos descritos en el presente documento pueden tener una morfología seleccionada de una mezcla homogénea, una estructura laminar, una estructura de núcleo-carcasa, una estructura de material graduado, partículas esféricas o no esféricas incrustadas dentro una matriz, fibras o barras incrustadas dentro de una matriz, tejido de fibra tejida o no tejida y una red interpenetrante. En ciertos aspectos de ejemplo, la morfología del material compuesto es una estructura laminar, donde la capa activa se recubre sobre la capa de imprimación.

Procedimientos y materiales experimentales generales

Tipos de sustratos y preparación

Se utilizaron diversos materiales como sustratos. Los sustratos SUB3-SUB7 se enjuagaron con etanol antes del recubrimiento para eliminar el residuo. Se trató SUB2 con plasma utilizando un generador de plasma de oxígeno SLS-16 Amp; Pico Diener) durante 3 min al 100 % de potencia para mejorar el rendimiento de humectación. La siguiente tabla ofrece una descripción general de los sustratos y los respectivos procedimientos de recubrimiento utilizados en los ejemplos.

Tabla 1

(continuación)

Materiales y aditivos

Se usó fumarato de aluminio comercial (Basolite A520; BASF SE) como material activo y se usó polietilenimina (Lupasol PS; BASF SE) como pímero. Los materiales utilizados como aglutinantes y aditivos de procesamiento se enumeran en las siguientes tablas.

Tabla 2

Nota: el polvo de MOF contiene una cantidad significativa de agua en condiciones ambientales. Las cantidades dadas en esta descripción se refieren a la masa de MOF seco. Antes de mezclar, se determinó el contenido de solvente residual del polvo de MOF y la masa añadida se corrigió en consecuencia.

Preparación de la solución de imprimación.

Se diluyó la solución de polietilenimina (Lupaso PS; lote 44407588Q0; BASF SE) desde su contenido de sólidos original de 32,76 % en peso hasta 6,55 % en peso con agua desmineralizada.

Procedimientos utilizados para procesar muestras planas (Procedimientol)

Se recubrió la solución de imprimación (6,55 % en peso de Lupasol PS) sobre el sustrato usando un aplicador de barra de alambre de 25 pm que se ubicó sobre el sustrato a 30 mm/s y un volumen de deposición de 2 ml. Se secó la película de imprimación usando secado por contacto a 60 °C usando una placa de vacío con temperatura controlada eléctricamente

Se depositó agua en un contenedor de mezcla de polipropileno y se añadió polvo de basolita con agitación manual. A continuación, se dispersó el polvo usando un mezclador centrífugo durante 5 min a 2.000 rpm. Posteriormente se añadió la dispersión o solución de aglutinante y se volvió a dispersar durante 9 min a 2.000 rpm.

Esta pasta de MOF se recubrió sobre el sustrato usando un sistema de recubrimiento con cuchillo con una brecha de 200 pm ajustado a 150 mm/s y un volumen de deposición de 8 ml.

Se secó la capa activa mediante secado por contacto a 60 °C usando una placa de vacío con temperatura controlada eléctricamente.

Procedimientos utilizados para procesar geometrías complejas (Procedimiento2)

Se llenaron 1.000 ml de solución de imprimación (6,55 % en peso de Lupasol PS) en un cilindro de pie a 25 °C. Los sustratos se sumergieron en la solución durante 3 segundos y se retiraron manualmente a una velocidad de ~ 5 mm/seg.

Se secó la película de imprimación en un armario de secado (UN110Plus; Memmert) a 60 °C durante 1,5 horas. Se depositó agua en un contenedor de acero inoxidable de 1 litro y se añadió polvo de basolita mientras se agitaba. Posteriormente se añadió la dispersión o solución de aglutinante y se dispersó usando un agitador tipo solvente durante 4 horas a 1.200 rpm y 50 kPa de presión absoluta. El contenido de sólidos durante esta etapa fue del 22 % en peso y después la dispersión se diluyó hasta la viscosidad de recubrimiento deseada añadiendo agua seguido de dispersión a 50 rpm durante 2 horas mínimo a una presión absoluta de 50 kPa.

Recubrimiento de la capa activa: se llenaron 1.000 ml de la pasta de MOF en un vaso de precipitados a 40 °C y se agitó constantemente mediante un agitador magnético. Los sustratos se sumergieron en la solución durante 3 segundos y se retiraron a una velocidad de 150 mm/seg.

Se secó la capa activa en una cabina de secado (UN110Plus; Memmert) a 60 °C durante 1,5 horas.

Procedimientos analíticos

• Se midió el contenido de sólidos usando una escala de peso seco (ajuste 120 °C; HB43-S; Mettler Toledo).

• Se midió la adherencia sobre un sustrato de referencia mediante una prueba de pelado a 90° medido a 50 mm/min a 25 °C y una humedad relativa del 40 % de humedad relativa de acuerdo con DIN 28510. Se utilizó como sustrato de referencia una lámina de aluminio (lámina Nippon (1N30) 120 mm x 20 pm) para superficies metálicas y láminas de PET (Hostaphan GN 100pm) como sustrato de referencia para superficies plásticas.

• Se utilizó una prueba de cinta adhesiva para evaluar la adhesión después de la prueba de baño de agua. Se colocó una tira de 10 cm de cinta adhesiva (Scotch Crystal 600, 3M) sobre el recubrimiento y se presionó contra la superficie usando un rodillo de caucho de 2 kg. La cinta se retiró rápidamente en un ángulo de 90 ° del sustrato. Se determinó la cantidad de recubrimiento retirado mediante análisis gráfico utilizando la función de histograma de Corel Photo Paint X7.

• Se determinó la absorción de agua al 97 % de Hr midiendo el cambio de peso de la muestra que se ubicó en una humedad controlada a 25 ° C. Se secaron las muestras durante 16 ha 150 °C para determinar el peso seco.

Ejemplos

Muestra de referencia (EX1)

Como referencia, se preparó un recubrimiento de fumarato de aluminio (A1) sobre una placa de acero (SUB6) utilizando Poliacrilato como aglutinante (B5) y el procedimiento para procesar sustratos planos (Procedimiento 1). El contenido total de sólidos fue del 21,2 % en peso y el contenido de aglutinante en la película seca fue del 5 % en peso.

Recubrimiento con imprimación PEI (EX2)

De acuerdo con esta invención, se preparó una segunda muestra usando el mismo procedimiento (Procedimiento 1) pero aplicando una capa fina de Polietilenimina (P1) antes del recubrimiento del fumarato de aluminio (A1).

Se determinó que el espesor de película seca de ambos recubrimientos era de 55-60 pm.

Se sumergieron los recubrimientos en agua hirviendo durante 3 minutos. Durante el tiempo de inmersión, el agua del vaso de precipitados de 500 ml se agitó con un agitador magnético a 500 rpm. Después de retirarlo del baño, se secó el recubrimiento y se evaluó la adhesión usando una prueba de scotch.

Tabla 3

material retirado por prueba de cinta

adhesiva después de la prueba de

Ejemplo Descripción agua hirviendo.

Sin

EJ1 imprimación 80 %

Con

E12 imprimación <1 %

Sorprendentemente, se encontró que la adhesión del recubrimiento con imprimación PEI es muy buena con menos del 1 % de material eliminado y significativamente mejor en comparación con la muestra de referencia (80 % de revestimiento eliminado).

Para verificar este resultado, se preparó una dispersión con un 20 % en peso de contenido sólido y un 19,6 % en peso de aglutinante en masa sólida utilizando el Procedimiento 1. Esta formulación se recubrió con cuchillo sobre papel de aluminio (SUBI) con y sin imprimación de PEI produciendo una capa activa de 81 |jm. La adhesión se midió mediante una prueba de pelado a 90 ° estandarizada antes y después del tratamiento con baño de agua (ver Tabla 4). Como era de esperar antes del tratamiento, la adhesión es mayor para el recubrimiento con imprimación (EXP3 y EXP4). Mientras que el baño de agua provoca una disminución de 3 N/m para los recubrimientos de referencia, la adhesión del recubrimiento con la capa de imprimación no disminuye significativamente.

Tabla 4

Ejemplo Aglutinante Tratamiento Procedimiento Adhesión [N/m]

EJ3 B1 (Poliacrilo) ninguno ref 13,95

Con

EJ4 B1 (Poliacrilo) ninguno imprimación 24,21

Después

del baño

EJ5 B1 (Poliacrilo) con agua ref 11,06

Después

del baño Con

EJ6 B1 (Poliacrilo) con agua imprimación 23,81

La absorción de agua de los recubrimientos de EXP5 y EXP6 se midió al 97 % de Hr y no muestra diferencias significativas en comparación con el polvo de MOF crudo (véase la Tabla 5).

Tabla 5

Procedimiento de absorción de agua

Humedad Absorción de agua en % g de H²O/g Ejemplo Aglutinante relativa__________ Procedimiento MOF__________________________

Polvo ninguno 97 % ninguno 68,9

con

EJ5 B1 97 % imprimación 70,2

EJ6 B1 97 % ref 61,2

Dado que la polietilenimina es intrínsecamente soluble en agua, no es una elección obvia para la promoción de la adhesión de recubrimientos que están expuestos a condiciones adversas (como agua hirviendo o las condiciones en una bomba de calor de sorción).

Cribado de aglutinantes

En los siguientes experimentos, se utilizaron varios aglutinantes para recubrir papel de aluminio (SUBI) con y sin capa de imprimación de PEI. Las películas y dispersiones se prepararon usando el mismo procedimiento que antes (Procedimiento 1) con un contenido de sólidos de 20,4 % en peso y un contenido de aglutinante de 7,5 % en peso con respecto a los sólidos. Para el aglutinante PVDF (B4) con base en solvente, se añadió NMP como solvente en lugar de agua. La adhesión se determinó mediante una prueba de pelado a 90 ° estandarizada y se resume en la siguiente tabla:

Tabla 6

Sustrato = Aluminio

Adhesión

Ejemplo Aglutinante Procedimiento [N/m] Desviación estándar [N/m] EJ7 PVDF B4 con imprimación 8,07 0,4 EJ8 PVDF B4 ref 3,77 0,15 EJ9 Joncryl B1 con imprimación 12,11 0,7 EJ10 Joncryl B1 ref 2,46 0,15 EJ11 Lupasol B2 con imprimación 7,63 1,49 EJ12 Lupasol B2 ref 2,63 0 EJ13 PTFE B4 con imprimación 10,53 2,63 EJ14 PTFE B4 ref 3,95 1,32

El recubrimiento de imprimación detallado en esta invención muestra una adhesión incrementada para todos los aglutinantes probados.

El aumento global medio es ~ 300 %, lo que tiene un impacto significativo en la aplicabilidad de la formulación para una aplicación de recubrimiento industrial.

Material de sustrato

El aluminio es un material de sustrato común para la aplicación de intercambiadores de calor. Sin embargo, en algunas aplicaciones, la superficie de aluminio está cubierta con una fina película de polímero anticorrosión o el sustrato completo está hecho de un material polimérico. Para investigar la adhesión sobre superficies poliméricas, se prepararon recubrimientos de referencia (sin imprimación) y recubrimientos preparados de acuerdo con esta invención (con imprimación) sobre una lámina de tereftalato de polietileno (SUB2).

Tabla 7

Sustrato = PET (Hostaphan GN)

Desviación

Ejemplo Aglutinante Procedimiento Adhesión [N/m] estándar [N/m]

B4 con

EJ15 PVDF imprimación 20,26 0,7 EJ16 PVDF B4 ref 9,12 2,64

B1 con

EJ17 Joncryl imprimación 23,95 0,95 EJ18 Joncryl B1 ref 6,05 0,26

B2 con

EJ19 Lupasol imprimación 16,49 1,98 EJ20 Lupasol B2 ref 9,56 1

La adhesión del recubrimiento de MOF sobre las superficies de polímero se incrementa en un 245 % para todos los aglutinantes ensayados utilizando el procedimiento de recubrimiento de imprimación descrito en esta invención.

Por lo tanto, el procedimiento descrito en esta invención no solo es aplicable a superficies metálicas, sino que también se extiende a superficies poliméricas. La adhesión sobre superficies poliméricas es a menudo más crítica y se desea en muchas aplicaciones de aire acondicionado al aire libre (véase, es decir, [1]).

Recubrimiento de geometrías complejas

Mientras que el recubrimiento con cuchillo sobre láminas planas es útil para la caracterización, la tecnología utilizada en aplicaciones típicas será el recubrimiento por inmersión y las superficies serán onduladas y curvadas en lugar de planas. Para demostrar que el procedimiento descrito en esta invención se puede utilizar en un procedimiento de recubrimiento por inmersión para geometrías complejas, se procesaron dos aletas de intercambiador de calor (SUB3, SUB4) y una lámina de plástico de polipropileno ondulado (SUB5) utilizando el Procedimiento 2. Tanto la capa de imprimación como la capa activa se aplicaron mediante recubrimiento por inmersión. Debido a una adhesión insuficiente, SUB5 no se pudo recubrir con el procedimiento de referencia. El peso del recubrimiento específico del área para el recubrimiento de imprimación seca y la capa activa seca se presentan en la Tabla 8.

Debido a la forma irregular del sustrato, la adhesión no se puede cuantificar. Los recubrimientos con imprimación EX22, EX24 y EX25 mostraron una adhesión cualitativamente mejor que las muestras de referencia (EX21 y EX23) y demuestran que el procedimiento descrito en esta invención es aplicable a un procedimiento de recubrimiento por inmersión. El peso del recubrimiento de la capa activa es consistentemente más alto para los recubrimientos con imprimación en comparación con los recubrimientos de referencia, lo cual es una ventaja adicional ya que se desea un peso de recubrimiento alto en la mayoría de las aplicaciones.

Tabla 8

^{Imprimación de peso de}Capa activa de peso Ejemplo Sustrato Procedimiento _{recubrimiento [g/m2]}de recubrimiento [g/m2]

SUB3 (Aleta de

EJ21 intercambiador de calor de ref 61 aluminio en bruto)

(continuación)

Capa activa de peso Ejemplo Sustrato Procedimiento ^{Imprimación de peso de}de recubrimiento _{recubrimiento [g/m2]}

[g/m2]

SUB3 (Aleta de

EJ22 intercambiador de calor de con imprimación 6,5 61,3 aluminio en bruto)

EJ23 SUB4 (Aluminio ref - 59,8 recubierto de polímero hxfinn)

EJ24 ^{SUB4 (Aluminio recubierto de}

_{límero hx-finn)}con imprimación 5, _po5 65,9

EJ25 ^{SUB5 (Plástico corrugado de}

_{polipropileno)}con imprimación 6,1 90,4

Lista de referencia

[1] R. Macriss, W. Rush, S. Weil, "Desiccant system for an open cycle air-conditioning system", Google Patents, 1974.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un material compuesto que comprende:

una capa de imprimación que comprende una polialquilenimina; y

una capa activa que comprende un aglutinante y una estructura organometálica (MOF), en la que el MOF comprende un compuesto orgánico al menos bidentado coordinado con un ión metálico, preferiblemente el MOF está en forma de polvo y disperso dentro del aglutinante,

en el que la capa activa forma un recubrimiento sobre la capa de imprimación.

2. El material compuesto de la reivindicación 1, que comprende polialquilenimina ramificada, polialquilenimina lineal o una combinación de las mismas, preferiblemente una polialquilenimina ramificada.

3. El material compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que la polialquilenimina tiene una densidad de carga de aproximadamente 1 a aproximadamente 35 meq/g.

4. El material compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el fragmento de alquileno comprende etilenimina, 1,2-propilenimina, I-2-butilenimina, 2,3-butilenimina o una combinación de los mismos.

5. El material compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el peso molecular de la polialquilenimina es de 20.000 Daltons a 3.000.000 Daltons, preferiblemente de 500.000 Daltons a 1.000.000 Daltons.

6. El material compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la polialquilenimina es polietilenimina, preferiblemente una polietilenimina ramificada.

7. El material compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la capa de imprimación comprende además un componente aglutinante, que preferiblemente es con base en agua o solvente, preferiblemente al menos uno de poliacrilamida, poliacrilato, politetrafluoroetileno y fluoruro de polivinilideno.

8. El material compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la capa de imprimación tiene un espesor de 10 pm o menor, preferiblemente un espesor de 0,05 pm a 5 pm.

9. El material compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la capa activa tiene un espesor de 50 pm a 500 pm, preferiblemente un espesor de 100 pm a 250 pm.

10. El material compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el ion metálico comprende un metal seleccionado de un grupo que consiste en aluminio (Al), hierro (Fe), cobre (Cu), circonio (Zr), titanio (Ti) y cromo (Cr) y/o compuesto orgánico al menos bidentado se deriva de un compuesto seleccionado de un grupo que consiste en ácido fumárico, ácido tereftálico, ácido isoftálico, trimesato, ácido aminotereftálico y ácido bifenildicarboxílico, preferiblemente el ión metálico es aluminio (A1 ) y el compuesto orgánico al menos bidentado se selecciona de ácido fumárico, ácido tereftálico o ácido isoftálico y más preferiblemente el MOF comprende un material seleccionado de un grupo que consiste en fumarato de aluminio, isoftalato de aluminio, tereftalato de circonio, aminotereftalato de circonio, bifenildicarboxilato de circonio, trimesato de cobre, tereftalato de titanio, trimesato de hierro, trimesato de aluminio y tereftalato de cromo, más preferiblemente el ión metálico es un ión de hierro (Fe) y el compuesto orgánico al menos bidentado se deriva del ácido 1,3,5-bencentricarboxílico.

11. El material compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la capa activa comprende aproximadamente 2 % en peso hasta aproximadamente 25 % en peso del aglutinante, preferiblemente aproximadamente 5 % en peso hasta aproximadamente 25 % en peso del aglutinante.

12. El material compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la capa activa tiene una adhesión a la capa de imprimación de aproximadamente 7,5 N/m o más.

13. Un artículo que comprende:

un sustrato, preferiblemente seleccionado de un grupo que consiste en un metal, un polímero, un tejido, un no tejido y un material compuesto de fibra, más preferiblemente un componente enfriador, un componente de bomba de calor, un componente de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), un componente de empaquetado, un componente de eliminación de olores, un componente de radiador, una aleta de un dispositivo de transferencia de calor o un componente de refrigerador;

un material compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

14. Un procedimiento para formar un material compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende: formar una capa de imprimación que comprende una polialquilenimina; y

recubrir la capa de imprimación con una capa activa que comprende un aglutinante y una estructura organometálica (MOF), en el que la MOF comprende un compuesto orgánico bidentado coordinado con un ión metálico.

15. Uso de un material compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 para transferencia de calor o adsorción de humedad.