ITRM20070245A1 - RADIOOPAC ORGANIC INORGANIC HYBRID THAT INCLUDES AN INORGANIC BONE AND POLYMER - Google Patents
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Description
Descrizione dell'invenzione avente per titolo: Description of the invention entitled:
"Ibrido organico-inorganico radiopaco che comprende un ossido inorganico e un polimero" "Radiopaque organic-inorganic hybrid comprising an inorganic oxide and a polymer"
La presente invenzione si riferisce a materiali ibridi, noti anche con il nome di cerameri, a procedimenti per la loro preparazione, ai loro usi in diverse applicazioni e ai materiali che li comprendono. The present invention refers to hybrid materials, also known by the name of ceramers, to processes for their preparation, to their uses in various applications and to the materials that comprise them.
Sfondo dell'invenzione Background of the invention
Materiali ibridi formati da componenti organiche e inorganiche connesse da legami covalenti sono noti da tempo { YanO, S. , et al . , Mater. Sci . Eng. , C 1998, 6, 75-81 ) . Tali materiali sono noti nel settore anche con i nomi di "cerameri" (CERAmiche e poliMERI) e "ormoceri" (dall''inglese "ormocers": ORGanically MOdified CE-RamicS) . Hybrid materials formed by organic and inorganic components connected by covalent bonds have been known for some time {YanO, S., et al. , Mater. Ski. Eng., C 1998, 6, 75-81). These materials are also known in the sector with the names of "ceramers" (CERAmics and polymers) and "ormocers" (from the English "ormocers": ORGanically MODified CE-RamicS).
Tali materiali sono studiati e utilizzati per le loro pregevoli proprietà meccaniche, termiche, elettriche e magnetiche, risultanti dalla combinazione delle proprietà dei singoli componenti. These materials are studied and used for their valuable mechanical, thermal, electrical and magnetic properties, resulting from the combination of the properties of the individual components.
Le proprietà dell'ibrido sono particolarmente interessanti quando la dimensione della componente inorganica è nanometrica. Questa circostanza conferisce all'ibrido caratteristiche fisiche peculiari e appaiono nuove proprietà ottiche ( Caseri, W. , Macromol . Rapid Commun . The properties of the hybrid are particularly interesting when the size of the inorganic component is nanometric. This circumstance gives the hybrid peculiar physical characteristics and new optical properties appear (Caseri, W., Macromol. Rapid Commun.
2000, 21 , 705-722) . 2000, 21, 705-722).
Alcuni ossidi inorganici sono utilizzati per le loro proprietà di radiopacità nel settore medico e in tutti quei settori ove sia necessaria la protezione dalle radiazioni ambientali. Some inorganic oxides are used for their radiopacity properties in the medical sector and in all those sectors where protection from environmental radiation is necessary.
In particolare, nel settore sanitario, le caratteristiche di radiopacità di determinati materiali sono utilizzate sia per scopi di protezione del personale esposto alle radiazioni-X (personale medico e pazienti), sìa per rendere tracciabili alcuni materiali, ad esempio le endoprotesi. In particular, in the health sector, the radiopacity characteristics of certain materials are used both for the purposes of protecting personnel exposed to X-rays (medical personnel and patients), and to make certain materials traceable, for example endoprostheses.
Il problema della radioprotezione è particolarmente sentito, si veda in proposito US 2004/0041107AÌ. The problem of radiation protection is particularly acute, see in this regard US 2004 / 0041107AÌ.
Mentre la schermatura di ambienti dalle radiazioni è risolta con adeguate opere di ingegneria edile, il problema della schermatura delle persone richiede l'esame di diversi elementi. While the shielding of environments from radiation is solved with adequate building engineering works, the problem of shielding people requires the examination of several elements.
In particolare, le persone che si trovano a contatto con elementi radioattivi, ad esempio nel settore della medicina nucleare, o con sorgenti di Raggi-X, sia nel campo della diagnostica che in quello della cura, devono poter disporre di adeguati strumenti di protezione. In particular, people who are in contact with radioactive elements, for example in the field of nuclear medicine, or with X-ray sources, both in the field of diagnostics and in that of treatment, must have access to adequate protection tools.
Per ragioni immediatamente comprensibili, lo stesso vestiario di queste persone è la prima e più pratica barriera alle radiazioni. For immediately understandable reasons, these people's clothing itself is the first and most practical barrier to radiation.
Sono noti tessuti radiopachì ottenuti in diversi modi. Generalmente, il materiale radiopaco è impregnato sul tessuto con diverse tecniche di finissaggio. Non sempre però i risultati sono accettabili e diversi problemi si pongono all'esperto del settore con il compito di fornire un tessuto radiopaco che sia dotato di buone caratteristiche di vestibilità, ossia non sia troppo rigido dopo il finissaggio con il materiale radiopaco, conferisca una sensazione confortevole, in particolare per la traspirazione, mantenga le proprietà di radiopacità nel tempo e a seguito dei trattamenti di lavaggio e sterilizzazione. Tale problema è particolarmente sentito dai chirurghi che devono poter disporre della più ampia libertà di movimento e indossare indumenti confortevoli, come pure dal personale sanitario in generale, ma anche dai pazienti che sono sottoposti a terapie o tecniche diagnostiche basate su radiazioni ad alta energia. Radiopaque fabrics obtained in different ways are known. Generally, the radiopaque material is impregnated on the fabric with different finishing techniques. However, the results are not always acceptable and several problems arise for the expert in the sector with the task of providing a radiopaque fabric that has good wearability characteristics, i.e. that is not too rigid after finishing with the radiopaque material, gives a feeling comfortable, especially for transpiration, it maintains its radiopacity properties over time and following washing and sterilization treatments. This problem is particularly felt by surgeons who must be able to have the greatest freedom of movement and wear comfortable clothing, as well as by healthcare personnel in general, but also by patients who are subjected to therapies or diagnostic techniques based on high-energy radiation.
La summenzionata domanda di brevetto US 2004/0041107A1 descrive un sistema di attenuazione delle radiazioni, che comprende una resina polimerica e un materiale che attenua le radiazioni disperso nella resina. La dispersione del materiale radiopaco nel polimero avviene per coestrusione. In alternativa, il materiale radiopaco è miscelato nella matrice polimerica prima della estrusione. Analoga tecnica è descritta in W0 2004/021811, che descrive anche un finissaggio radiopaco del tessuto per impregnazione da soluzione di sale inorganico. The aforementioned patent application US 2004 / 0041107A1 discloses a radiation attenuation system, which comprises a polymeric resin and a radiation attenuating material dispersed in the resin. The dispersion of the radiopaque material in the polymer occurs by coextrusion. Alternatively, the radiopaque material is mixed into the polymer matrix prior to extrusion. A similar technique is described in WO 2004/021811, which also describes a radiopaque finishing of the fabric by impregnation with an inorganic salt solution.
II brevetto US 6.459.091 descrive indumenti dotati di caratteristiche di radioprotezione ottenuti per impregnazione del tessuto con un materiale inorganico radiopaco leggero (rispetto ai derivati del Piombo comunemente utilizzati). L'impregnazione avviene immergendo il tessuto in una soluzione del materiale radiopaco in presenza di un additivo (adesivo, fissativo, emulsionante). US patent 6,459,091 describes garments with radiation protection characteristics obtained by impregnating the fabric with a light radiopaque inorganic material (with respect to commonly used lead derivatives). Impregnation occurs by immersing the fabric in a solution of the radiopaque material in the presence of an additive (adhesive, fixative, emulsifier).
WO B9/00831 descrive la formatura di schermi protettivi resistenti alle radiazioni ionizzanti ottenuti per miscelazione di una matrice polimerica con un filler radiopaco e opportuni additivi. WO B9 / 00831 describes the forming of protective shields resistant to ionizing radiations obtained by mixing a polymeric matrix with a radiopaque filler and suitable additives.
US 7.083.644 descrive protesi tessili impiantabili resistenti alle radiazioni (per scopi di sterilizzazione) e caratterizzate da un particolare polimero di naftalen dicarbossilato . US 7,083,644 discloses radiation resistant implantable textile prostheses (for sterilization purposes) and characterized by a particular naphthalene dicarboxylate polymer.
WO 03/093357 descrive una composizione per rivestimento di diversi materiali medicali dotata di buone capacità di adesione al substrato. La miscela è piuttosto complessa e comprende un polimero idrofilo in soluzione acquosa, un ossido metallico colloidale e un agente reticolante. La radiopacità è ottenuta per addizione di opportuni agenti ausiliari alla miscela. Le diverse applicazioni di questa miscela non prevedono i capi di vestiario a scopi di radioprotezione. WO 03/093357 discloses a composition for coating of various medical materials having good adhesion to the substrate. The mixture is quite complex and comprises a hydrophilic polymer in aqueous solution, a colloidal metal oxide and a cross-linking agent. Radiopacity is obtained by adding suitable auxiliary agents to the mixture. The various applications of this mixture do not include clothing for radiation protection purposes.
Miscele di polimeri e materiale radiopaco sono descritte anche in US 7.196.023. Mixtures of polymers and radiopaque material are also described in US 7,196,023.
Infine, WO 2006/069007 descrive composizioni e procedimenti per formare articoli polimerici radiopachi, miscelando materiale radiopaco con un polimero in polvere, pellettizzato o una soluzione, emulsione o sospensione liquida del polimero in solvente o acqua. Sono descritti anche articoli di vestiario a scopo di radioprotezione. Migliori risultati si possono ottenere anche con l'uso di nanomateriali. Questo documento fornisce tre modi per incorporare il nanomateriale nella miscela polimerica: tramite miscelazione diretta del polimero e del nanomateriale, come fasi discrete o in soluzione; oppure mediante polimerizzazione in situ in presenza del nanomateriale; oppure formazione del nanomateriale in presenza del polimero, che ha funzione di tensioattivo nella formazione delle nanopartìcelle, senza tuttavia creare legami covalenti fra le due fasi. L'applicazione della miscela sui tessuti è effettuata per spruzzatura, adesione o applicazione per rivestimento. Finally, WO 2006/069007 describes compositions and processes for forming radiopaque polymeric articles by mixing radiopaque material with a powdered, pelletized polymer or a liquid solution, emulsion or suspension of the polymer in solvent or water. Articles of clothing for radiation protection purposes are also described. Better results can also be obtained with the use of nanomaterials. This paper provides three ways to incorporate the nanomaterial into the polymer blend: by direct mixing of the polymer and the nanomaterial, as discrete phases or in solution; or by in situ polymerization in the presence of the nanomaterial; or formation of the nanomaterial in the presence of the polymer, which acts as a surfactant in the formation of the nanoparticles, without however creating covalent bonds between the two phases. The application of the mixture on the fabrics is carried out by spraying, adhesion or application by coating.
Il materiale radìopaco ottimale dovrebbe essere fissato al tessuto in modo permanente, per evitare la sua dispersione nell'ambiente (effetto spolvero) e per resistere ai trattamenti di lavaggio e sterilizzazione ove necessari. Inoltre, per assicurare la traspirabilità dell'indumento, non dovrebbe costituire uno strato di ricoprimento continuo che chiuda i pori del tessuto. The optimal radio-opaque material should be permanently fixed to the fabric, to avoid its dispersion into the environment (dusting effect) and to withstand washing and sterilization treatments where necessary. Furthermore, to ensure the breathability of the garment, it should not constitute a continuous covering layer that closes the pores of the fabric.
Il brevetto EP 0 918 061 descrive polimeri ibridi organici-inorganici, in cui il polimero è scelto tra policarbonati aromatici e poliesteri aromatici con lo scopo di fornire ibridi la cui parte polimerica sia idrofoba e il materiale risultante abbia caratteristiche meccaniche adatte ai campi di applicazione cui è destinato. Le applicazioni degli ibridi riguardano il settore dei materiali plastici, in particolare articoli stampati, pellicole, agenti sigillanti e adesivi, leganti per ricopertura, materiali da costruzione, materiali ottici, materiale medicale, ma non vi è alcun cenno a una possibile applicazione ai tessuti. Inoltre, questo brevetto risolve anche alcuni problemi connessi al procedimento di preparazione degli ibridi derivanti dall'utilizzo di polimeri idrofobi. Patent EP 0 918 061 describes organic-inorganic hybrid polymers, in which the polymer is selected from aromatic polycarbonates and aromatic polyesters with the aim of providing hybrids whose polymeric part is hydrophobic and the resulting material has mechanical characteristics suitable for the fields of application which it is destined. Hybrid applications are in the plastics industry, particularly molded items, films, sealing agents and adhesives, overcoating binders, building materials, optical materials, medical materials, but there is no mention of a possible application to textiles. Furthermore, this patent also solves some problems connected to the process of preparation of hybrids deriving from the use of hydrophobic polymers.
Sommario dell'invenzione Summary of the invention
E stato ora trovato che un ìbrido organico-inorganico, detto anche ceramero, formato da una parte organica polimerica e da una parte inorganica soddisfa le necessità presentate nello stato dell'arte. In particolare, tale ibrido è costituito da una parte polimerica che conferisce caratteristiche meccaniche favorevoli, quale la flessibilità, e da una parte inorganica che conferisce le desiderate caratteristiche di radiopacità e, quando di dimensione nanometrica, conferisce trasparenza alla luce visibile. It has now been found that an organic-inorganic hybrid, also called ceramer, formed by a polymeric organic part and an inorganic part satisfies the needs presented in the state of the art. In particular, this hybrid consists of a polymeric part which confers favorable mechanical characteristics, such as flexibility, and an inorganic part which confers the desired radiopacity characteristics and, when nanometric in size, confers transparency to visible light.
In modo sorprendente, l'ibrido secondo la presente invenzione può essere utilizzato nel finissaggio di tessuti per il confezionamento di articoli tessili da utilizzarsi nei casi in cui è necessario fornire radioprotezione a soggetti viventi. L'ibrido secondo la presente invenzione conferisce al tessuto un rivestimento ottimale di ogni singola fibra, rispettando quindi la struttura del tessuto, che mantiene le sue caratteristiche di vestibilità e traspirazione. Inoltre le caratteristiche peculiari del ceramero lo rendono permanente ai trattamenti di lavaggio e sterilizzazione. Surprisingly, the hybrid according to the present invention can be used in the finishing of fabrics for the packaging of textile articles to be used in cases where it is necessary to provide radiation protection to living subjects. The hybrid according to the present invention gives the fabric an optimal covering of each single fiber, thus respecting the structure of the fabric, which maintains its wearability and transpiration characteristics. Furthermore, the peculiar characteristics of the ceramer make it permanent to washing and sterilization treatments.
La presente invenzione ha per oggetto un ibrido organico-inorganico che consiste di 1) un ossido inorganico e 2) un polimero scelto tra un poliestere alifatico, polietereestere alifatico, policarbonato alifatico, polìeterecarbonato alifatico e un suo copolimero. In detto ibrido, il polimero e l'ossido inorganico sono legati da legami covalenti. The present invention relates to an organic-inorganic hybrid consisting of 1) an inorganic oxide and 2) a polymer selected from an aliphatic polyester, aliphatic polyetherester, aliphatic polycarbonate, aliphatic polyetherecarbonate and a copolymer thereof. In said hybrid, the polymer and the inorganic oxide are linked by covalent bonds.
L'ibrido secondo la presente invenzione offre diversi vantaggi, che diventeranno evidenti nella descrizione dettagliata dell'invenzione. The hybrid according to the present invention offers several advantages, which will become evident in the detailed description of the invention.
Il materiale fornito dalla presente invenzione, è in grado di combinare la buona lavorabilità, flessibilità e bassa densità dei polimeri con la durezza, rigidità e la stabilità termica e chimica degli ossidi inorganici. Le proprietà nuove ed interessanti di questi materiali sono dovute alla presenza di domini inorganici di dimensioni nanometrica/micrometrica connessi alla fase organica da legami covalenti. The material provided by the present invention is able to combine the good workability, flexibility and low density of polymers with the hardness, rigidity and thermal and chemical stability of inorganic oxides. The new and interesting properties of these materials are due to the presence of inorganic domains of nanometric / micrometric dimensions connected to the organic phase by covalent bonds.
Convenientemente, l'ibrido della presente invenzione si presta ad essere utilizzato nei settori che richiedono materiali radiopachi, con lo scopo di fornire adeguata protezione dalle radiazioni, oppure di rendere radiopaco, quindi tracciabile in presenza di una sorgente radioattiva, l'oggetto che contiene l'ibrido. Conveniently, the hybrid of the present invention is suitable for use in sectors that require radiopaque materials, with the aim of providing adequate protection from radiation, or of making the object containing the object radiopaque, therefore traceable in the presence of a radioactive source. 'hybrid.
Gli ibridi della presente invenzione possiedono proprietà radiopache e UV-bloccanti (riconducibili alla fase inorganica), oltre a trasparenza alla luce visibile, quando la fase inorganica è nel dominio nanometrico. L'ibrido, come puntualizzato sopra, presenta proprietà meccaniche (flessibilità, duttilità), associate alla fase organica polimerica, del tutto differenti da quelle della pura fase inorganica e conferisce al materiale caratteristiche molto più adatte a utilizzi nel campo dei ricoprimenti (coating) di superfici, rispetto alle soluzioni attualmente disponibili. Le proprietà fisico-meccaniche dell'ibrido possono essere modulate non solo variando il rapporto tra la fase organica e quella inorganica, ma anche agendo sulla natura, microstruttura e grado di polimerizzazione del componente polimerico. The hybrids of the present invention possess radiopaque and UV-blocking properties (attributable to the inorganic phase), as well as transparency to visible light, when the inorganic phase is in the nanometric domain. The hybrid, as pointed out above, has mechanical properties (flexibility, ductility), associated with the organic polymeric phase, completely different from those of the pure inorganic phase and gives the material characteristics much more suitable for use in the field of coating. surfaces, compared to the solutions currently available. The physical-mechanical properties of the hybrid can be modulated not only by varying the ratio between the organic and inorganic phase, but also by acting on the nature, microstructure and degree of polymerization of the polymeric component.
La presenza di legame chimico covalente tra le fasi garantisce "ancoraggio" alle particelle inorganiche che ne impedisce un involontario rilascio. Questo può invece accadere ad esempio in dispositivi biomedicali la cui radiopacità è conferita da sali di metalli pesanti dispersi in matrice polimerica, o in tessuti trattati con sistemi di finissaggio tradizionali durante le fasi di lavaggio. The presence of a covalent chemical bond between the phases guarantees "anchoring" to the inorganic particles which prevents an involuntary release. On the other hand, this can happen for example in biomedical devices whose radiopacity is conferred by heavy metal salts dispersed in the polymeric matrix, or in fabrics treated with traditional finishing systems during the washing phases.
Un ulteriore vantaggio dell'ibrido della presente invenzione è dato dalla facilità di applicazione quando lo sì usi come ricopertura (coating). Inoltre tale coating ibrido ha maggiore elasticità e flessibilità rispetto a qualunque coating puramente inorganico. L'ottima adesione nei confronti sia di substrati metallici che polimerici associata alla facilità di applicazione rappresenta un ulteriore aspetto migliorativo, che ne permette l'applicazione nella copertura di superfici di varia natura. In formulazioni dove sia la fase organica che 1 ' inorganica presentano caratteristiche di biocompatibilità, l'ibrido può venire vantaggiosamente utilizzato per il coating di endoprotesi, come ad esempio gli stent. A further advantage of the hybrid of the present invention is given by the ease of application when it is used as a coating. Furthermore, this hybrid coating has greater elasticity and flexibility than any purely inorganic coating. The excellent adhesion towards both metal and polymeric substrates associated with the ease of application represents a further improvement aspect, which allows its application in the covering of surfaces of various kinds. In formulations where both the organic and the inorganic phase have characteristics of biocompatibility, the hybrid can be advantageously used for the coating of endoprostheses, such as for example stents.
Come sarà evidente nella descrizione dettagliata, il tipo di ibrido fornito dall'invenzione consente di ottenere un ancoraggio chimico stabile del rivestimento sul substrato, in caso di substrati che presentino gruppi reattivi, e ciò rappresenta un aspetto fortemente desiderato rispetto alla semplice deposizione. As will be evident in the detailed description, the type of hybrid provided by the invention allows to obtain a stable chemical anchoring of the coating on the substrate, in the case of substrates having reactive groups, and this is a highly desired aspect compared to simple deposition.
Un ulteriore vantaggio dell'ibrido della presente invenzione risiede nel basso costo dei suoi componenti e nei tempi di sintesi e di applicazione del rivestimento particolarmente brevi. A further advantage of the hybrid of the present invention lies in the low cost of its components and in the particularly short synthesis and application times of the coating.
Una applicazione riguarda il campo dei tessuti tecnici/intelligenti. L'invenzione può conferire le proprietà illustrate sopra (radiopacità, trasparenza, filtro UV) a tessuti e capi d'abbigliamento tramite una semplice procedura di 'finissaggio'. La presenza di fase polimerica nell'ibrido diminuisce l'effetto di irrigidimento del tessuto dovuto alla presenza della fase inorganica ceramica, che è tuttavia responsabile delle proprietà funzionali, garantendo flessibilità e gradevolezza al tatto. I tessuti così prodotti possono trovare applicazione in ambito ospedaliero per tutto il personale medico che si trova esposto a radiazioni ionizzanti (raggi X). Non solo, ad esempio, il personale che esegue operazioni di angioplastica, ma anche gli stessi pazienti che sono esposti alle radiazioni, sia a scopo diagnostico che terapeutico, trovano un beneficio nell'uso di indumenti protettivi confortevoli. L'invenzione permette infatti la produzione di indumenti protettivi di facile vestibilità e utilizzo. One application concerns the field of technical / smart fabrics. The invention can confer the properties illustrated above (radiopacity, transparency, UV filter) to fabrics and clothing by means of a simple 'finishing' procedure. The presence of the polymeric phase in the hybrid decreases the stiffening effect of the fabric due to the presence of the inorganic ceramic phase, which is however responsible for the functional properties, ensuring flexibility and pleasantness to the touch. The tissues produced in this way can be used in hospitals for all medical personnel who are exposed to ionizing radiation (X-rays). Not only, for example, staff who perform angioplasty operations, but also patients who are exposed to radiation, both for diagnostic and therapeutic purposes, find a benefit in wearing comfortable protective clothing. The invention in fact allows the production of protective clothing that is easy to fit and use.
Il materiale si propone anche come rivestimento per dispositivi per endoprotesi che necessitano di tracciabilìtà radiografica. Il coating in questione è costituito da polimeri e ossidi metallici notoriamente accettati per uso in ambito biomedicale e questo consente di proporne l'utilizzo per il rivestimento per es. di stent coronarci al posto dei rivestimenti di metalli nobili (Au o Ta) attualmente utilizzati. L'applicazione di questo coating superficiale non altera inoltre le proprietà massive del materiale, come succede quando il materiale è costituito da polimeri miscelati con additivi radiopacizzanti (Sali di Bario, ecc). The material is also proposed as a coating for endoprosthesis devices that require radiographic traceability. The coating in question is made up of polymers and metal oxides known to be accepted for use in the biomedical field and this allows us to propose their use for the coating, for example. to crown stents in place of the currently used noble metal (Au or Ta) coatings. Furthermore, the application of this surface coating does not alter the massive properties of the material, as happens when the material is made up of polymers mixed with radiopacifying additives (Barium salts, etc.).
I materiali oggetto del brevetto sono stati prodotti tramite tecnica sol-gel a partire da prodotti commerciali o producibili tramite metodi noti, e sono stati caratterizzati tramite DSC, TGA, Spettroscopia FT-IR e UV-Vis, SEM. The materials object of the patent have been produced by sol-gel technique starting from commercial products or producible by known methods, and have been characterized by DSC, TGA, FT-IR and UV-Vis spectroscopy, SEM.
I materiali, sia in forma di lastra (spessore 0,1-0,4 mm) che di rivestimento su tessuto di cotone, sono stati sottoposti a indagine radiografica (utilizzando uno strumento per mammografia), ottenendo chiare immagini radiografiche che ne dimostrano la radiopacità. The materials, both in the form of a plate (thickness 0.1-0.4 mm) and of coating on cotton fabric, were subjected to radiographic investigation (using a mammography instrument), obtaining clear radiographic images that demonstrate their radiopacity. .
La trasparenza a luce visibile dei materiali oggetto dell'invenzione è conseguenza delle dimensioni nanometriche delle particelle di ossido inorganico. The visible light transparency of the materials object of the invention is a consequence of the nanometric dimensions of the inorganic oxide particles.
I materiali, in forma di rivestimento sottile di un substrato polìolefinico, sono stati sottoposti a spettroscopia UV-Vis e hanno dimostrato la capacità dell'ibrido di assorbire completamente la radiazione ultravioletta al di sotto di valori soglia compresi fra 320nm e 340nm, agendo quindi da filtro UV. The materials, in the form of a thin coating of a polyolefin substrate, were subjected to UV-Vis spectroscopy and demonstrated the ability of the hybrid to completely absorb ultraviolet radiation below threshold values between 320nm and 340nm, thus acting as a UV filter.
Pertanto, è un oggetto della presente invenzione un ibrido organico-inorganico che consiste di 1) un ossido inorganico, 2) un polimero scelto tra poliestere alifatico, polietereestere alifatico, policarbonato alifa tico, polieterecarbonato alifatico e loro copolimeri, in cui 1'ossido e il polimero sono legati da legame covalente. Therefore, an object of the present invention is an organic-inorganic hybrid consisting of 1) an inorganic oxide, 2) a polymer selected from aliphatic polyester, aliphatic polyetherester, aliphatic polycarbonate, aliphatic polyetherecarbonate and their copolymers, in which the oxide is the polymer are linked by covalent bond.
In particolare, è un oggetto della presente invenzione un ibrido organico-inorganico, come definito sopra, in cui il polimero è rappresentato dalle seguenti formule: In particular, an organic-inorganic hybrid, as defined above, is an object of the present invention, in which the polymer is represented by the following formulas:
in cui: in which:
a è scelto tra 0,1,2,3,4 e 5; a is selected between 0,1,2,3,4 and 5;
b è scelto tra 0 e 1; b is chosen between 0 and 1;
c è scelto tra 0,1,2,3,4 e 5; c is selected between 0,1,2,3,4 and 5;
d è scelto tra 0,1,2,3,4 e 5; d is selected between 0,1,2,3,4 and 5;
e è scelto tra 0,1; and is selected from 0.1;
essendo i vari a, b, c, d ed e uguali o diversi nei due blocchi n e m; the various a, b, c, d and e being equal or different in the two blocks n and m;
Ri, R2, R3, R4, uguali o diversi fra loro, sono H, (CH2)kCH3, in cui k è scelto tra 0,1,2,3,4 e 5, oppure R1 e R2sono legati fra loro a formare un cicloalchilene; Ri, R2, R3, R4, equal or different from each other, are H, (CH2) kCH3, in which k is chosen between 0,1,2,3,4 and 5, or R1 and R2 are linked together to form a cycloalkylene;
R5è scelto tra un gruppo -(CR6R7)1-, dove 1 è un numero intero compreso fra 1 e 20,dove R6e R7, uguali o diversi fra loro, sono idrogeno o un gruppo alchile C1-C8, lineare o ramificato e un gruppo -[(CR8R9}P-X]r- dove R8 e R9, uguali o diversi fra loro, sono idrogeno o un gruppo alchile C1-C8, lineare o ramificato e un gruppo e X è scelto tra 0, S e NH, dove r è un numero intero compreso fra 1 e 100 e p è un numero intero compreso fra 1 e 10; R5 is selected from a group - (CR6R7) 1-, where 1 is an integer between 1 and 20, where R6 and R7, the same or different, are hydrogen or a C1-C8 alkyl group, linear or branched, and a group - [(CR8R9} P-X] r- where R8 and R9, equal or different from each other, are hydrogen or a C1-C8 alkyl group, linear or branched and a group e X is chosen from 0, S and NH, where r is an integer between 1 and 100 and p is an integer between 1 and 10;
oppure : or :
m cui m which
a è scelto tra 0, 1, 2 , 3, 4 e 5; a is selected from 0, 1, 2, 3, 4 and 5;
b è scelto tra 0 e 1; b is chosen between 0 and 1;
c è scelto tra 0, 1, 2, 3, 4 e 5; c is selected from 0, 1, 2, 3, 4 and 5;
d è scelto tra 0,1,2,3,4 e 5; d is selected between 0,1,2,3,4 and 5;
e è scelto tra 0 e 1; e is chosen between 0 and 1;
f è scelto tra 0,1,2,3,4 e 5; f is selected between 0,1,2,3,4 and 5;
essendo a e c uguali o diversi nelle due porzioni della molecola; a and c being equal or different in the two portions of the molecule;
R1, R2, R3, Ri4R5,R6, R7, R8 uguali o diversi fra loro, sono H, (CH2)kCH3, in cui k è scelto tra 0,1,2,3,4 e 5; R1, R2, R3, Ri4R5, R6, R7, R8 equal or different from each other, are H, (CH2) kCH3, where k is selected between 0,1,2,3,4 and 5;
Un altro oggetto della presente invenzione è un procedimento per la preparazione dell'ibrido, come pure 1'ibrido ottenibile da detto procedimento. Another object of the present invention is a process for the preparation of the hybrid, as well as the hybrid obtainable from said process.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione è un materiale comprendente detto ibrido, in particolare un materiale radiopaco e UV-assorbente. Gli utilizzi di detto materiale sono ulteriori oggetti dell'invenzione, come pure articoli che contengono detto materiale. A further object of the present invention is a material comprising said hybrid, in particular a radiopaque and UV-absorbing material. The uses of said material are further objects of the invention, as well as articles which contain said material.
Ancora una altro oggetto della presente invenzione è un composito che comprende l'ibrido di cui sopra in associazione con altre sostanze per usi specifici. Un esempio di tale composito è la combinazione dell'ibrido della presente invenzione con Sali di argento per conferire proprietà antibatteriche. Tale composito trova interessanti applicazioni nel campo sanitario, dove la combinazione di proprietà radiopache e antibatteriche può essere desiderabile, ad esempio nel caso di tessuti per uso medico o endoprotesi per uso diagnostico o terapeutico. Still another object of the present invention is a composite comprising the above hybrid in association with other substances for specific uses. An example of such a composite is the combination of the hybrid of the present invention with silver salts to impart antibacterial properties. This composite finds interesting applications in the health field, where the combination of radiopaque and antibacterial properties may be desirable, for example in the case of fabrics for medical use or endoprostheses for diagnostic or therapeutic use.
La presente invenzione sarà ora illustrata in dettagli anche per mezzo di esempi e figure. The present invention will now be illustrated in detail also by means of examples and figures.
Nelle figure: In the figures:
Figura 1: rappresenta gli spettri FT-IR del PBG (linea intera) e dell'ibrido El-b (linea tratteggiata), descritti nell'Esempio 1; Figure 1: represents the FT-IR spectra of the PBG (solid line) and of the hybrid El-b (dashed line), described in Example 1;
Figura 2: rappresenta gli spettri UV-Vis di: a) polipropilene (spessore film 31μm;); b) PP-E1-a (spessore rivestimento: 6μm); c) PP-El-b (spessore rivestimento: 5μm); d) PP-E1-c (spessore rivestimento: 4μm); e) soluzione di PBG in THF, come descritto nell'Esempio 1; Figure 2: represents the UV-Vis spectra of: a) polypropylene (film thickness 31μm;); b) PP-E1-a (coating thickness: 6μm); c) PP-El-b (coating thickness: 5μm); d) PP-E1-c (coating thickness: 4μm); e) solution of PBG in THF, as described in Example 1;
Figura 3: rappresenta immagini SEM a diverso ingrandimento (x100 e x1000, indicato sulla figura) del tessuto di cotone prima (a e c) e dopo trattamento con l'ibrido della presente invenzione (b e d, campione Cot-E2-b). Figure 3: shows SEM images at different magnification (x100 and x1000, indicated in the figure) of the cotton fabric before (a and c) and after treatment with the hybrid of the present invention (b and d, sample Cot-E2-b).
Descrizione dettagliata dell'invenzione Detailed description of the invention
Gli ossidi di metallo che costituiscono la parte inorganica dell'ibrido secondo la presente invenzione sono noti nel settore non solo degli ibridi ma anche come additivi radiopacizzanti, come ad esempio descritto nei riferimenti brevettuali citati sopra. The metal oxides which constitute the inorganic part of the hybrid according to the present invention are known in the field not only of hybrids but also as radiopacifying additives, as described for example in the patent references cited above.
In una prima realizzazione preferita dell'invenzione, detto ossido inorganico è scelto tra gli ossidi dei metalli di transizione della Tavola Periodica degli elementi e quelli del Gruppo IV A. Preferibilmente tale ossido è scelto tra ossido di ittrio, ossido di cerio, ossido di tantalio, ossido di afnio, ossido di molibdeno e ossido di niobio, più preferibilmente, lOossido è scelto tra ossido di zirconio (zirconìa) e ossido dì titanio (titania). In a first preferred embodiment of the invention, said inorganic oxide is selected from the transition metal oxides of the Periodic Table of the Elements and those of Group IV A. Preferably this oxide is selected from yttrium oxide, cerium oxide, tantalum oxide , hafnium oxide, molybdenum oxide and niobium oxide, more preferably, the oxide is selected from zirconium oxide (zirconia) and titanium oxide (titania).
Questi ossidi conferiscono all'ibrido che li contiene, le desiderate caratteristiche di radiopacità e la capacità di assorbire la radiazione UV, oltre alle caratteristiche meccaniche desiderabili nel caso di applicazioni diverse dalla radioprotezione o radiotracciabilità. These oxides give the hybrid containing them the desired radiopacity characteristics and the ability to absorb UV radiation, as well as the mechanical characteristics that are desirable in the case of applications other than radiation protection or radiotraceability.
Il polimero utilizzato nella presente invenzione è un poliestere alifatico, un polieterestere alifatico, un policarbonato alifatico, un polieterecarbonato alitati co e loro copolimeri come definiti nelle formule precedenti. The polymer used in the present invention is an aliphatic polyester, an aliphatic polyetherester, an aliphatic polycarbonate, an alithic polyetherecarbonate and their copolymers as defined in the previous formulas.
Il polimero o copolimero utilizzato ha peso molecolare Mn compreso tra 200 e 50000 Da ed è diidrossiterminato . The polymer or copolymer used has a molecular weight Mn between 200 and 50000 Da and is dihydroxy terminated.
In una realizzazione preferita dell'invenzione, detto poliestere o polieterestere alifatico è scelto nel gruppo che consiste di acido polilattico, acido poliglicolico, acido polìidrossibutirrico, policaprolattone, polidiossanone, polipivalolattone, polietilenadipato, polibutilenadipato, polibutilenglutarato, polietilenglutarato, polietilensebacato, polibutilensebacato, polidietilenglicoleadipato, polietilenglicoleglutarato, mentre detto policarbonato o polieterecarbonato alifatico è polietilencarbonato, politrimetilencarbonato, poliesametilencarbonato, poli(2,2-dimetil) propilencarbonato, policicloesancarbonato, poli (etilene eterecarbonato), poli(propilene etere-carbonato). In a preferred embodiment of the invention, said polyester or aliphatic polyether ester is selected from the group consisting of polylactic acid, polyglycolic acid, polyhydroxybutyric acid, polycaprolactone, polydioxanone, polypivalolactone, polyethylene adipate, polybutylenadipate, polybutylene butyl acetylene glycolate, polybutylene glycolate, polyethylene glycolate, polyethylene glycolate, polyethylene glycolate , while said polycarbonate or aliphatic polyetherecarbonate is polyethylene carbonate, polythrimethylene carbonate, polyhexamethylene carbonate, poly (2,2-dimethyl) propylene carbonate, polycyclohexanecarbonate, poly (ethylene etherecarbonate), poly (propylene ether-carbonate).
In una realizzazione maggiormente preferita dell'invenzione, l'ibrido è formato da uno dei polimeri sopra citati e ossido di titanio (titania). In a more preferred embodiment of the invention, the hybrid is formed by one of the aforementioned polymers and titanium oxide (titania).
Il procedimento per la preparazione dell'ibrido della presente invenzione comprende la preparazione di un ossido inorganico alla presenza del polimero scelto. The process for the preparation of the hybrid of the present invention comprises the preparation of an inorganic oxide in the presence of the selected polymer.
L'ossido inorganico è preparato secondo il metodo solgel. Tale metodo è ben noto agli esperti del settore e non richiede particolari descrizioni. A titolo esemplificativo, si rinvia a Sumio Sakka "Handbook of Sol-gel Science and Technology: Processing, Characterization, and Applications" Springler 2004 oppure al summenzionato EP 0918 061. The inorganic oxide is prepared according to the solgel method. This method is well known to those skilled in the art and does not require particular descriptions. By way of example, please refer to Sumio Sakka "Handbook of Sol-gel Science and Technology: Processing, Characterization, and Applications" Springler 2004 or the aforementioned EP 0918 061.
Generalmente, il procedimento per la preparazione dell'ibrido della presente invenzione è descritto nel seguente modo. Generally, the process for preparing the hybrid of the present invention is described as follows.
L'ibrido può essere rappresentato dallo schema sottostante The hybrid can be represented by the diagram below
Secondo il procedimento della presente invenzione, una abluzione del polimero è aggiunta a una soluzione di un precursore dell'ossido inorganico a dare una soluzione precursore dell'ibrido. According to the process of the present invention, an ablution of the polymer is added to a solution of an inorganic oxide precursor to give a hybrid precursor solution.
Preferibilmente, il solvente della soluzione del polimero è il medesimo solvente della soluzione del precursore dell'ossido inorganico. Preferably, the solvent of the polymer solution is the same solvent as the solution of the inorganic oxide precursor.
Convenientemente, la soluzione del precursore dell'ossido inorganico contiene preferibilmente un acido, preferibilmente un acido inorganico, ad esempio acido cloridrico o acido solforico. Conveniently, the solution of the precursor of the inorganic oxide preferably contains an acid, preferably an inorganic acid, for example hydrochloric acid or sulfuric acid.
In un'altra realizzazione, la soluzione del precursore dell'ibrido può contenere una certa quantità di acqua come impurezza. In another embodiment, the hybrid precursor solution may contain a certain amount of water as an impurity.
Il rapporto tra detto polimero e il precursore dell'ossido inorganico è preferibilmente da 1/99 p/p a 99/1 p/p, preferibilmente, proprietà migliori si ottengono quando detto rapporto è compreso tra 25/75 e 75/25. The ratio between said polymer and the precursor of the inorganic oxide is preferably from 1/99 w / w to 99/1 w / w, preferably, better properties are obtained when said ratio is between 25/75 and 75/25.
La concentrazione totale del polimero e del precursore dell'ossido inorganico nel solvente è compresa tra 0,01g/ml e lg/ml. The total concentration of the polymer and the precursor of the inorganic oxide in the solvent is between 0.01g / ml and lg / ml.
La soluzione finale può fornire l'ibrido nella forma desiderata, ad esempio può essere versata in uno stampo e lasciata indurire a temperatura ambiente, fino a ottenimento dell'ibrido massivo, oppure può essere uti lizzata per trattare altri materiali a temperatura ambiente, ad esempio tessuti. The final solution can provide the hybrid in the desired form, for example it can be poured into a mold and left to harden at room temperature, until the massive hybrid is obtained, or it can be used to treat other materials at room temperature, for example fabrics.
Può essere conveniente sottoporre successivamente l’ibrido a trattamento termico per portare a completamento la reazione. L'andamento della reazione può essere seguito tramite TGA e spettroscopia FT-IR, che consentono anche di verificarne il completamento. It may be convenient to subsequently subject the hybrid to heat treatment to complete the reaction. The progress of the reaction can be followed by TGA and FT-IR spectroscopy, which also allow to verify its completion.
È essenziale che il polimero sia terminato con due gruppi OH. It is essential that the polymer is terminated with two OH groups.
II procedimento per la preparazione è schematizzato come segue: The preparation procedure is outlined as follows:
L'ossido del metallo viene preparato a partire da un precursore adatto, ad esempio un alcossido del metallo. The metal oxide is prepared from a suitable precursor, for example a metal alkoxide.
Idrolisi: Hydrolysis:
M(0R)4+ H20 -> M(OR)3-OH ROH M (0R) 4+ H20 -> M (OR) 3-OH ROH
Condensazione : Condensation:
M(OR)3-OH M{OR)3-OH (RO)3M-M(OR)3+ H20 M (OR) 3-OH M {OR) 3-OH (RO) 3M-M (OR) 3+ H20
e/o and / or
M(OR)3-OH M{OR)3-OR -> (RO)3M-M (OR)3+ ROH M (OR) 3-OH M {OR) 3-OR -> (RO) 3M-M (OR) 3+ ROH
Se nella fase di condensazione si aggiunge un polimero terminato con due gruppi ossidrilici questo è in grado di legarsi covalentemente durante il processo di formazione del reticolo inorganico. If a polymer terminated with two hydroxyl groups is added in the condensation phase, it is able to bind covalently during the formation process of the inorganic lattice.
Una quantità appropriata di polimero è pesata e sciolta in un opportuno solvente, ad esempio THF, cloroformio, etanolo o 1-propanolo, a temperatura ambiente (Soluzione 1). An appropriate amount of polymer is weighed and dissolved in a suitable solvent, such as THF, chloroform, ethanol or 1-propanol, at room temperature (Solution 1).
In un secondo contenitore si pesa la quantità opportuna di precursore dell'ossido di metallo. In a second container the appropriate quantity of metal oxide precursor is weighed.
Nel secondo contenitore si aggiunge, sotto agitazione, prima il solvente, preferibilmente lo stesso del polimero o compatibile con esso, poi un acido, ad esempio HC1 (soluzione acquosa 37% p/v) e si attende la dissoluzione, verificando che la soluzione non intorbidisca (Soluzione 2). La miscela così ottenuta è il sol dell'ossido. Sempre sotto agitazione, si aggiunge lentamente la soluzione 1 al sol di ossido (soluzione 2). La miscela così ottenuta (soluzione 1+2) è lasciata in agitazione per un tempo adeguato. E' ora possibile prò cedere all'applicazione della soluzione 1+2 su opportuni supporti oppure alla sua formatura in uno stampo. Lo stampo sarà in un materiale che permetta il distacco dell'oggetto ottenuto, ad esempio PTFE. La soluzione 1+2 è lasciata indurire a temperatura ambiente, ad esempio per 12-24h. Il materiale ottenuto è trattato in stufa, per esempio a 100-130°C per 0,5-4h, per portare a compimento la reazione di reticolazione ed eliminare dall'ibrido i coprodotti di reazione e il solvente residuo. In the second container, first the solvent, preferably the same as the polymer or compatible with it, is added under stirring, then an acid, for example HCl (aqueous solution 37% w / v) and the dissolution is waited, verifying that the solution does not cloud (Solution 2). The mixture thus obtained is the sol of the oxide. Still stirring, solution 1 is slowly added to the oxide sol (solution 2). The mixture thus obtained (solution 1 + 2) is left under stirring for an adequate time. It is now possible to apply the 1 + 2 solution on suitable supports or to form it in a mold. The mold will be made of a material that allows the detachment of the object obtained, for example PTFE. Solution 1 + 2 is left to harden at room temperature, for example for 12-24h. The material obtained is treated in an oven, for example at 100-130 ° C for 0.5-4h, to complete the cross-linking reaction and eliminate the reaction co-products and residual solvent from the hybrid.
In una realizzazione preferita del procedimento secondo l'invenzione, il precursore dell'ossido di titanio è tetraisopropossititanio . In a preferred embodiment of the process according to the invention, the precursor of the titanium oxide is tetraisopropoxy titanium.
In un'altra realizzazione preferita del procedimento secondo l'invenzione, il precursore dell'ossido di zirconio è tetrapropossido di zirconio In another preferred embodiment of the process according to the invention, the precursor of the zirconium oxide is zirconium tetrapropoxide
I precursori degli ossidi sono commercialmente disponibili, o possono essere preparati con metodi noti. The oxide precursors are commercially available, or can be prepared by known methods.
L'ibrido ottenibile dal procedimento sopra descritto è un ulteriore oggetto dell'invenzione. The hybrid obtainable from the process described above is a further object of the invention.
Come già detto, rientra nell'ambito della presente invenzione un materiale comprendente l'ibrido sopra descritto. As already mentioned, a material comprising the above described hybrid falls within the scope of the present invention.
Preferibilmente, il materiale presenta caratteristiche di radiopacità. Una realizzazione opportuna è un rivestimento radiopaco, ad esempio sotto forma di pellicola (film). Rientra nella presente invenzione un materiale di uso medicale, ad esempio una endoprotesi rivestita con un materiale comprendente l'ibrido qui descritto. Esempio dì endoprotesi è uno stent coronarico, si veda EP 0824 900 e la letteratura relativa agli stent, un catetere, supporti cardiaci e ogni altro tipo di dispositivo impiantabile nel corpo di un soggetto vivente, uomo o animale, che necessiti di essere tracciato radiograficamente. Preferably, the material exhibits radiopacity characteristics. A suitable embodiment is a radiopaque coating, for example in the form of a film (film). The present invention includes a material for medical use, for example an endoprosthesis coated with a material comprising the hybrid described herein. An example of an endoprosthesis is a coronary stent, see EP 0824 900 and the literature relating to stents, a catheter, cardiac supports and any other type of implantable device in the body of a living subject, man or animal, which needs to be traced radiographically.
In una realizzazione particolarmente preferita dell'invenzione, il materiale comprendente l'ibrido è un tessuto, Tale tessuto è utilizzato per la confezione di articoli che devono presentare caratteristiche di radiopacità. Un ambito preferito è quello medicale, dove la presente invenzione trova applicazione per la confezione di tutti quegli articoli di vestiario che sono utilizzati in ambienti esposti a radiazioni. Esempi sono camici, grembiuli, traverse, coperte, mascherine, pigiami, camicie da notte, guanti, e ogni altro articolo tessile, ivi comprese bende, lenzuola, tende. Preferibilmente, il tessuto è costituito da fibre naturali vegetali o animali quali cotone, seta, lana, o da fibre sintetiche, quali poliesteri o poliammidi, oppure una fibra mista. In a particularly preferred embodiment of the invention, the material comprising the hybrid is a fabric. This fabric is used for the manufacture of articles which must have radiopacity characteristics. A preferred field is the medical one, where the present invention finds application for the packaging of all those articles of clothing that are used in environments exposed to radiation. Examples are gowns, aprons, sleepers, blankets, masks, pajamas, nightgowns, gloves, and any other textile article, including bandages, sheets, curtains. Preferably, the fabric consists of natural vegetable or animal fibers such as cotton, silk, wool, or synthetic fibers, such as polyesters or polyamides, or a mixed fiber.
Il tessuto è trattato con l'ibrido della presente invenzione con le note e comuni tecniche di finissaggio, ad esempio come descritto nei riferimenti brevettualì citati nella presente domanda. The fabric is treated with the hybrid of the present invention with the known and common finishing techniques, for example as described in the patent references cited in the present application.
Un modo semplice di applicazione dell'ibrido al tessuto, ad esempio è l'impregnazione con la soluzione da cui sì prepara l'ibrido (soluzione 1+2 descritta sopra). A simple way of applying the hybrid to the fabric, for example, is impregnation with the solution from which the hybrid is prepared (solution 1 + 2 described above).
Grazie alla capacità degli ibridi della presente invenzione di schermare le radiazioni ultraviolette, un'altra possibile applicazione pratica è nella fabbricazione di tessuti di ogni tipo con lo scopo di fornire una protezione dalle radiazioni ultraviolette. Due to the ability of the hybrids of the present invention to shield from ultraviolet radiation, another possible practical application is in the manufacture of fabrics of all kinds with the purpose of providing protection from ultraviolet radiation.
Vi sono determinate patologie, ad esempio la sindrome di Cockayne e lo xeroderma pigmentoso (Rapin, I, e al. Neurology, 2000, Nov 28; 55(10):1442-9), che richiedono una protezione quanto più possibile assoluta dalle radiazioni UV. In mancanza di adeguata protezione, i soggetti sono costretti a limitare al massimo la permanenza all'aria aperta, o addirittura sono costretti a stare lontano dalle finestre, se non opportunamente schermate o addirittura oscurate. There are certain pathologies, for example Cockayne syndrome and xeroderma pigmentosum (Rapin, I, et al. Neurology, 2000, Nov 28; 55 (10): 1442-9), which require as much protection as possible from radiation. UV. In the absence of adequate protection, subjects are forced to limit their stay in the open air as much as possible, or are even forced to stay away from windows, if not properly screened or even darkened.
La presente invenzione ha per ulteriore oggetto, il tessuto descritto sopra per la fabbricazione di articoli da vestiario e altri accessori per la protezione dalle radiazioni UV. The present invention relates to the fabric described above for the manufacture of clothing and other accessories for protection against UV radiation.
Questa realizzazione può essere adottata anche per oggetti di uso comune, per la protezione generale dalle radiazioni ultraviolette, specialmente per soggetti sensibili, in particolare i bambini. Esempi di tali applicazioni sono ombrelloni, tendoni, tende da sole, teli, tende da campo. This embodiment can also be adopted for objects of common use, for general protection from ultraviolet radiations, especially for sensitive subjects, in particular children. Examples of such applications are umbrellas, awnings, awnings, tarps, field tents.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione è rappresentato da oggetti con l'ibrido qui descritto, quindi trasparenti alla luce visibile, ma opachi alla radiazione UV. Esempi secondo l'invenzione sono lastre trasparenti, e i loro usi, ad esempio, tutti gli usi previsti nell'edilìzia, quali lastre per serramenti, come finestre, o aperture per far passare la luce all'interno di ambienti o coperture di edifici, oppure per la finestratura di veicoli. In tal modo, è possibile fornire adeguata protezione a quei soggetti che necessitano della massima protezione, o desiderano comunque protezione, senza per questo ridurre in modo drastico l'illuminazione naturale. A further object of the present invention is represented by objects with the hybrid described here, therefore transparent to visible light, but opaque to UV radiation. Examples according to the invention are transparent sheets, and their uses, for example, all the uses foreseen in construction, such as sheets for door and window frames, as windows, or openings to let light pass inside rooms or roofs of buildings, or for vehicle windows. In this way, it is possible to provide adequate protection to those subjects who need maximum protection, or otherwise want protection, without drastically reducing natural lighting.
Un'altra applicazione interessante è una lente per occhiali, correttiva o meno, per la protezione dai raggi ultravioletti . Another interesting application is an eyeglass lens, corrective or not, for protection from ultraviolet rays.
I seguenti esempi illustrano ulteriormente l'invenzione. The following examples further illustrate the invention.
Esempio 1: Ibrido polibutilenglutarato (PBG)/Ti02Example 1: Polybutylene glutarate (PBG) / Ti02 hybrid
Le quantità indicate si riferiscono a ibrido con alimentazione PBG/TIPT 25/75 (ibrido El-a); le quantità tra parentesi si riferiscono, nell'ordine, alle sintesi relative alle composizioni 50/50 e 75/25 (rispettivamente ibridi El-b e El-c). The quantities indicated refer to hybrid with PBG / TIPT 25/75 power supply (El-a hybrid); the quantities in brackets refer, in order, to the syntheses relating to compositions 50/50 and 75/25 (respectively El-b and El-c hybrids).
Si sciolgono 0,5g (l,0g; l,5g) di polibutilenglutarato diidrossi terminato (PBG) commerciale (Aldrich, N° Catalogo: 445991, Mn1000 Da) in 4ml di THF a temperatura ambiente (Soluzione 1). 0.5g (1.0g; 1.5g) of commercial polybutylenelutarate dihydroxy terminated (PBG) (Aldrich, Catalog No. 445991, Mn1000 Da) are dissolved in 4ml of THF at room temperature (Solution 1).
Separatamente si mescolano per 2min sotto forte agitazione l,5g (l,0g; 0,5g) di tetraisopropossititanio (TIPT) (Aldrich, 99%; N° Catalogo 205273) con l,0ml di THF e 120μ1 (80μ1; 40μl) di HCl {soluzione acquosa 37%p/p, Fluka), ottenendo la Soluzione 2. Sotto agitazione, si aggiunge lentamente la soluzione 1 alla soluzione 2. La miscela 1+2 così ottenuta è lasciata in agitazione per 2min. Separately, 1.5g (l, 0g; 0.5g) of tetraisopropoxy titanium (TIPT) (Aldrich, 99%; Catalog No. 205273) are mixed for 2min under strong stirring with 1.0ml of THF and 120μ1 (80μ1; 40μl) of HCl (37% w / w aqueous solution, Fluka), obtaining Solution 2. Under stirring, solution 1 is slowly added to solution 2. The mixture 1 + 2 thus obtained is left under stirring for 2min.
La miscela 1+2 è stata versata in uno stampo in PTFE e mantenuta a temperatura ambiente per 24h. Il materiale ottenuto è trattato in stufa a 110°C per 2h, al termine delle quali si ottengono campioni di ibrido indicati come El-a, El-b, El-c. The 1 + 2 mixture was poured into a PTFE mold and kept at room temperature for 24h. The material obtained is treated in an oven at 110 ° C for 2h, at the end of which hybrid samples indicated as El-a, El-b, El-c are obtained.
I tre ibridi El-a, El-b, El-c sono stati analizzati tramite analisi termogravimetrica (TGA). I risultati ottenuti sono riportati in Tabella 1. Il valore del peso residuo a 600°C dopo riscaldamento in aria è riconducibile al contenuto di titania nel campione analizzato ed è in ottimo accordo con i risultati calcolati a partire dalla composizione della miscela 1+2. The three hybrids El-a, El-b, El-c were analyzed by thermogravimetric analysis (TGA). The results obtained are reported in Table 1. The residual weight value at 600 ° C after heating in air is attributable to the titania content in the analyzed sample and is in excellent agreement with the results calculated starting from the composition of the mixture 1 + 2.
Tabella 1 Table 1
Proprietà termiche e spettroscopiche degli ibridi El-a, E1-b, E1-c . Thermal and spectroscopic properties of the El-a, E1-b, E1-c hybrids.
<a>Residuo determinato da misure TGA in aria condotte da temperatura ambiente a 600°C con riscaldamento 20°/min. <a> Residue determined by TGA measurements in air conducted from room temperature to 600 ° C with heating 20 ° / min.
<b>Calcolato sulla base della composizione della miscela 1+2 di partenza. Calculated on the basis of the composition of the starting 1 + 2 mixture.
<c>Valore della lunghezza d'onda alla quale l'intensità della radiazione trasmessa viene ridotta del 75%. <c> Value of the wavelength at which the intensity of the transmitted radiation is reduced by 75%.
<d>Misure effettuate su campioni di ibrido depositato su PP, cioè su PP-E1-a, PP-E1-b e PP-E1-c. <d> Measurements carried out on hybrid samples deposited on PP, i.e. on PP-E1-a, PP-E1-b and PP-E1-c.
In Figura 1 sono riportati gli spettri FT-IR dell'ibrido E1-b e del corrispondente polimero di partenza PBG. Dal confronto dei due spettri si osserva che nell'ibrido sono presenti i segnali del PBG, a conferma dell'inclusione del polimero nel ceramero, senza indicazioni di degradazione durante la produzione dell'ibrido. Inoltre, come atteso, appaiono nell'ibrido segnali attribuibili a modi vibrazionali tipici della titania. Figure 1 shows the FT-IR spectra of the E1-b hybrid and of the corresponding starting polymer PBG. From the comparison of the two spectra it is observed that the PBG signals are present in the hybrid, confirming the inclusion of the polymer in the ceramer, without any indication of degradation during the production of the hybrid. Furthermore, as expected, signals attributable to vibrational modes typical of Titania appear in the hybrid.
La miscela 1+2 è stata anche applicata su polipropilene (PP) per consentire l'analisi degli ibridi mediante spettrometria UV-Vis. Il PP è totalmente trasparente alla radiazione nel campo di frequenze di interesse. L'applicazione dell'ibrido su PP avviene per immersione (5 sec) dei campioni da ricoprire nella miscela 1+2. Dopo estrazione, i campioni di PP ricoperti sono stati mantenuti a temperatura ambiente per 24h, seguite da Ih in stufa a 110°C. Tali campioni sono indicati come PP-El-a, PP-El-b e PP-El-c. The 1 + 2 mixture was also applied on polypropylene (PP) to allow the analysis of the hybrids by UV-Vis spectrometry. PP is totally transparent to radiation in the frequency range of interest. The application of the hybrid on PP takes place by immersion (5 sec) of the samples to be covered in the 1 + 2 mixture. After extraction, the coated PP samples were kept at room temperature for 24h, followed by 1h in an oven at 110 ° C. Such samples are referred to as PP-El-a, PP-El-b and PP-El-c.
In figura 2 sono riportati gli spettri UV-Vis dei campioni PP-El-a, PP-El-b e PP-El-c. Per confronto, sono mostrati in Figura 2 sia lo spettro del PP di supporto, che quello di una soluzione di PBG in THF, poiché in questo caso non si è ottenuta una ricopertura omogenea di polimero su PP. Il grafico mostra che l'ibrido, anche se in strato sottile (mediamente 5μm), modifica fortemente l'assorbimento della radiazione ultravioletta impedendo la trasmissione delle radiazioni a lunghezze d'onda inferiori ai 320/340nm, comportandosi come ottimo filtro della radiazione UV. Tabella 1 riporta, a titolo di esempio, il valore della lunghezza d'onda (λ25) alla quale l'intensità trasmessa viene ridotta del 75%. Figure 2 shows the UV-Vis spectra of the PP-El-a, PP-El-b and PP-El-c samples. For comparison, both the spectrum of the support PP and that of a solution of PBG in THF are shown in Figure 2, since in this case a homogeneous coating of polymer on PP was not obtained. The graph shows that the hybrid, even if in a thin layer (on average 5μm), strongly modifies the absorption of ultraviolet radiation, preventing the transmission of radiation at wavelengths below 320 / 340nm, acting as an excellent filter of UV radiation. Table 1 shows, by way of example, the value of the wavelength (λ25) at which the transmitted intensity is reduced by 75%.
Esempio 2: trattamento di tessuto con ibrido. Example 2: treatment of fabric with hybrid.
La miscela 1+2 di cui all'Esempio 1 è applicata su tessuto di cotone. L'applicazione avviene per immersione dei campioni da ricoprire nella miscela 1+2 per 15 sec. I campioni di cotone ricoperti sono stati lasciati a temperatura ambiente per 24h, seguite da trattamento Ih in stufa a 110°C. Al termine del trattamento sì ottengono campioni di stoffa con rivestimento ibrido indicati come Cot-E2-a, Cot-E2-b, Cot-E2-c. The 1 + 2 mixture of Example 1 is applied on cotton fabric. The application takes place by immersion of the samples to be covered in the mixture 1 + 2 for 15 sec. The coated cotton samples were left at room temperature for 24h, followed by 1h treatment in an oven at 110 ° C. At the end of the treatment, fabric samples with hybrid coating indicated as Cot-E2-a, Cot-E2-b, Cot-E2-c are obtained.
I campioni Cot-E2-a, Cot-E2-b, Cot-E2-c sono stati analizzati tramite TGA. I risultati ottenuti sono riportati in Tabella 2. The Cot-E2-a, Cot-E2-b, Cot-E2-c samples were analyzed by TGA. The results obtained are reported in Table 2.
Tabella 2 Table 2
Risultati da termogravimetria dei campioni di tessuto trattato con ibrido Cot-E2-a, Cot-E2-b, Cot-E2-c. Results from thermogravimetry of tissue samples treated with Cot-E2-a, Cot-E2-b, Cot-E2-c hybrid.
<a>Residuo determinato da misure TGA in aria condotte da temperatura ambiente a 60.0°C con riscaldamento 20°/min. <a> Residue determined by TGA measurements in air conducted from room temperature to 60.0 ° C with heating 20 ° / min.
<b>Calcolato sulla base della composizione della miscela di partenza 1+2, e della quantità di ibrido depositato sul cotone. Calculated on the basis of the composition of the starting mix 1 + 2, and the amount of hybrid deposited on the cotton.
Come già discusso nell'Esempio 1 per gli ibridi El-a, El-b, El-c, anche in Cot-E2-a, Cot-E2-b, Cot-E2-c il valore del residuo a 600°C in aria è riconducibile al contenuto di titania del campione analizzato. Infatti, si ha buon accordo tra dato sperimentale e quello calcolato (tenendo conto della quantità di ibrido depositato sul cotone e della composizione della miscela 1+2 di partenza). Questo risultato dimostra che nella fase di deposizione su stoffa la composizione dell'ibrido rimane invariata e può essere controllata mutando la composizione della miscela 1+2. As already discussed in Example 1 for the hybrids El-a, El-b, El-c, also in Cot-E2-a, Cot-E2-b, Cot-E2-c the residue value at 600 ° C in air is attributable to the titania content of the analyzed sample. In fact, there is good agreement between the experimental data and the calculated one (taking into account the quantity of hybrid deposited on the cotton and the composition of the starting 1 + 2 mixture). This result demonstrates that in the phase of deposition on fabric the composition of the hybrid remains unchanged and can be controlled by changing the composition of the 1 + 2 mixture.
La Figura 3 confronta le immagini ottenute al microscopio elettronico a scansione (SEM) della stoffa prima (a e c, immagini a diverso ingrandimento, x100 e x1000) e dopo trattamento con ibrido (b e d, campione Cot-E2-b). Non si osservano differenze evidenti nell'aspetto dei due tessuti, nemmeno all'ingrandimento xlOOO (immagini c e d), dove le singole fibre che compongono il filo trattato con ibrido appaiono ben distinte e separate le une dalle altre, come nel campione non trattato. La presenza di fibre singolarmente ricoperte dall'ibrido è il risultato di un rivestimento che non include macroscopicamente e indistintamente l'intero filo, non ostruendo così le porosità del tessuto. Figure 3 compares the scanning electron microscope (SEM) images of the fabric before (a and c, images at different magnification, x100 and x1000) and after treatment with hybrid (b and d, sample Cot-E2-b). No evident differences are observed in the appearance of the two fabrics, not even at x100 magnification (images c and d), where the single fibers that make up the hybrid treated yarn appear distinct and separate from each other, as in the untreated sample. The presence of fibers individually covered by the hybrid is the result of a coating that does not macroscopically and indistinctly include the entire yarn, thus not obstructing the porosity of the fabric.
Esempio 3: Ibrido PBG/TiO2con acqua Example 3: PBG / TiO2 hybrid with water
Si scioglie l,0g di PBG commerciale in 5ml di THF a temperatura ambiente (Soluzione 3). 1.0g of commercial PBG is dissolved in 5ml of THF at room temperature (Solution 3).
Separatamente si mescolano per 2 min sotto forte agitazione l,0g di tetraisopropossititanio (TIPT) con l,0ml di THF e 80μl di HC137%p/p (Soluzione 4). Sotto agitazione si aggiunge lentamente la soluzione 3 alla soluzione 4. La miscela 3+4 così ottenuta è lasciata in agitazione per 5'. A parte si prepara una soluzione di Η20 (quantità variabile nell'intervallo 60-180 μl) in l,0ml di THF (soluzione 5). Si aggiunge lentamente sotto forte agitazione la soluzione 5 alla soluzione 3+4, ottenendo la soluzione 3+4+5. Separately, 1.0g of tetraisopropoxy titanium (TIPT) with 1.0ml of THF and 80μl of HC137% w / w (Solution 4) are mixed for 2 min under strong stirring. Under stirring, solution 3 is slowly added to solution 4. The mixture 3 + 4 thus obtained is left under stirring for 5 '. Separately, a solution of Η20 (variable quantity in the range 60-180 μl) in 1.0ml of THF (solution 5) is prepared. Solution 5 is slowly added to solution 3 + 4 under strong stirring, obtaining solution 3 + 4 + 5.
La miscela 3+4+5 è versata in uno stampo in PTFE e lasciata 'invecchiare' a temperatura ambiente per 24h. Il materiale ottenuto è trattato in stufa a 110°C per 2h, ottenendo così l'ibrido. The 3 + 4 + 5 mixture is poured into a PTFE mold and left to 'age' at room temperature for 24h. The material obtained is treated in an oven at 110 ° C for 2h, thus obtaining the hybrid.
Dal confronto degli spettri FT-IR degli ibridi ottenuti con lo spettro del polimero di partenza PBG emerge che i segnali del PBG sono mantenuti nell'ibrido, a conferma dell'inclusione del polimero nel ceramero senza degradazioni evidenti. Inoltre appaiono nuovi segnali attribuibili a modi vibrazionali tipici della titania. From the comparison of the FT-IR spectra of the obtained hybrids with the spectrum of the starting PBG polymer, it emerges that the PBG signals are maintained in the hybrid, confirming the inclusion of the polymer in the ceramer without evident degradation. Furthermore, new signals appear attributable to vibrational modes typical of Titania.
Esempio 4: Ibrido politrimetilencarbonato (PTMC)/Titania Example 4: Polytrimethylene carbonate (PTMC) / Titania hybrid
Seguendo la procedura dell'Esempio 1, salvo che per la preparazione della soluzione 1, sono stati preparati ibridi PTMC/Titania. Following the procedure of Example 1, except for the preparation of solution 1, PTMC / Titania hybrids were prepared.
Preparazione soluzione 1: 0,5g (l,0g; l,5g) di politrimetilencarbonato diidrossi terminato (PTMC; peso molecolare medio 2500Da valutato da spettri<l>H-NMR) sintetizzato secondo procedimenti noti in letteratura [M. Sepulchre, M. 0. Sepulchre, M. A. Dourges, and M. Neblai, Macromolecular Chemistry and Physics, 201, 1405 (2000)] è sciolto in 6ml di THF a temperatura ambiente. Preparation of solution 1: 0.5g (1.0g; 1.5g) dihydroxy-terminated polytrimethylene carbonate (PTMC; average molecular weight 2500Da evaluated from H-NMR spectra) synthesized according to procedures known in literature [M. Sepulcher, M. 0. Sepulcher, M. A. Dourges, and M. Neblai, Macromolecular Chemistry and Physics, 201, 1405 (2000)] is dissolved in 6ml of THF at room temperature.
Dal confronto degli spettri FT-IR degli ibridi ottenuti con lo spettro del polimero di partenza PTMC si osserva che nell'ibrido sono presentì i segnali del PTMC, a conferma dell'inclusione del polimero nel ceramero, senza indicazioni di degradazione durante la produzione dell'ibrido. Inoltre, come atteso, appaiono nell'ìbrido segnali attribuibili a modi vibrazionali tipici della titania . From the comparison of the FT-IR spectra of the hybrids obtained with the spectrum of the starting polymer PTMC it is observed that the PTMC signals are present in the hybrid, confirming the inclusion of the polymer in the ceramer, without indications of degradation during the production of the hybrid. Furthermore, as expected, signals attributable to vibrational modes typical of the Titania appear in the hybrid.
Esempio 5: Ibrido PTMC/Titania Example 5: PTMC / Titania hybrid
Seguendo la procedura dell'Esempio 1, salvo che per la preparazione della soluzione 1, sono stati preparati ibridi PTMC/Titania. Following the procedure of Example 1, except for the preparation of solution 1, PTMC / Titania hybrids were prepared.
Preparazione soluzione 1: 0,5g (l,0g; l,5g) di politrimetilencarbonato diidrossi terminato (PTMC; peso molecolare medio 3900Da valutato da spettri<1>H-NMR) sintetizzato secondo procedimenti noti in letteratura [M. Sepulchre, M. 0. Sepulchre, M. A. Dourges, and M. Neblai, Macromolecular Chemistry and Physics, 201, 1405 (2000}] è sciolto in 6ml di THF a temperatura ambiente. Preparation of solution 1: 0.5g (1.0g; 1.5g) dihydroxy terminated polytrimethylene carbonate (PTMC; average molecular weight 3900Da evaluated from <1> H-NMR spectra) synthesized according to procedures known in literature [M. Sepulcher, M. 0. Sepulcher, M. A. Dourges, and M. Neblai, Macromolecular Chemistry and Physics, 201, 1405 (2000}] is dissolved in 6ml of THF at room temperature.
Dal confronto degli spettri FT-IR degli ibridi ottenuti con lo spettro del polimero di partenza PTMC sì osserva che nell'ibrido sono presenti i segnali del PTMC, a conferma dell'inclusione del polimero nel ceramero, senza indicazioni di degradazione durante la produzione dell'ibrido. Inoltre, come atteso, appaiono nell'ibrido segnali attribuibili a modi vibrazionali tipici della titania. From the comparison of the FT-IR spectra of the hybrids obtained with the spectrum of the starting polymer PTMC it is possible to observe that the PTMC signals are present in the hybrid, confirming the inclusion of the polymer in the ceramer, without any indications of degradation during the production of the hybrid. Furthermore, as expected, signals attributable to vibrational modes typical of Titania appear in the hybrid.
Esempio 6: Ibrido PDEGA/Titania Example 6: PDEGA / Titania hybrid
Seguendo la procedura dell'Esempio 1 ad eccezione che per la preparazione della soluzione 1, sono stati preparati ibridi PDEGA/Titania. Following the procedure of Example 1 except for the preparation of solution 1, PDEGA / Titania hybrids were prepared.
Preparazione soluzione 1: 0,5g (l,0g; l,5g) di polidietilenglicoleadipato diidrossi terminato (PDEGA) commerciale (Aldrich, N° Catalogo: 458392, Mn2500Da} è sciolto in 6ml di THF a temperatura ambiente. Preparation of solution 1: 0.5g (1.0g; 1.5g) of commercial dihydroxy terminated polydethylene glycoleadipate (PDEGA) (Aldrich, Catalog No. 458392, Mn2500Da} is dissolved in 6ml of THF at room temperature.
Dal confronto degli spettri FT-IR degli ibridi ottenuti con lo spettro del polimero di partenza PDEGA si osserva che nell'ibrido sono presenti i segnali del PDEGA, a conferma dell'inclusione del polimero nel ceramero, senza indicazioni di degradazione durante la produzione dell'ibrido. Inoltre, come atteso, appaiono nell'ibrido segnali attribuibili a modi vibrazionali tipici della titania. From the comparison of the FT-IR spectra of the hybrids obtained with the spectrum of the starting polymer PDEGA it is observed that the PDEGA signals are present in the hybrid, confirming the inclusion of the polymer in the ceramer, without any indications of degradation during the production of the hybrid. Furthermore, as expected, signals attributable to vibrational modes typical of Titania appear in the hybrid.
Esempio 7: Ibrido polibutilenglutarato (PBG)/Zr02Example 7: Polybutylene glutarate (PBG) / Zr02 hybrid
Si sciolgono 0,5g (l,0g; l,5g) di polibutilenglutarato diidrossi terminato (PBG) commerciale (Aldrich, N° Catalogo: 445991, Mn1000 Da) in 6ml di THF a temperatura ambiente (Soluzione 1). 0.5g (1.0g; 1.5g) of commercial polybutylenelutarate dihydroxy terminated (PBG) (Aldrich, Catalog No. 445991, Mn1000 Da) are dissolved in 6ml of THF at room temperature (Solution 1).
Separatamente si pesano 2,15g (l,43g; 0,72g) di soluzione commerciale di tetrapropossido di zirconio (TPOZ) in 1-propanolo (Aldrich, soluzione 70% p/p, N° Catalogo 333972) (Soluzione 2). Sotto agitazione, si aggiunge lentamente la soluzione 1 alla soluzione 2 , La miscela 1+2 così ottenuta è lasciata in agitazione per 2min. Weigh separately 2.15g (l, 43g; 0.72g) of commercial solution of zirconium tetrapropoxide (TPOZ) in 1-propanol (Aldrich, 70% w / w solution, Catalog No. 333972) (Solution 2). Under stirring, solution 1 is slowly added to solution 2. The mixture 1 + 2 thus obtained is left under stirring for 2min.
La miscela 1+2 è stata versata in uno stampo in PTFE e mantenuta a temperatura ambiente per 24h. Il materiale ottenuto è stato trattato in stufa a 110°C per 2h ottenendo così l'ibrido. The 1 + 2 mixture was poured into a PTFE mold and kept at room temperature for 24h. The material obtained was treated in an oven at 110 ° C for 2h thus obtaining the hybrid.
Dal confronto degli spettri FT-IR degli ibridi ottenuti con lo spettro del polimero di partenza PBG si osserva che nell'ibrido sono presenti i segnali del PBG, a conferma dell'inclusione del polimero nel ceramero, senza indicazioni di degradazione durante la produzione dell'ibrido. Inoltre, come atteso, appaiono nell'ibrido segnali attribuibili a modi vibrazionali tipici della zirconia. From the comparison of the FT-IR spectra of the hybrids obtained with the spectrum of the starting PBG polymer, it is observed that the PBG signals are present in the hybrid, confirming the inclusion of the polymer in the ceramer, without any indications of degradation during the production of the hybrid. Furthermore, as expected, signals attributable to vibrational modes typical of zirconia appear in the hybrid.
Esempio 8: Ibrido polibutilenglutarato (PBG)/Zr02Example 8: Polybutylene glutarate (PBG) / Zr02 hybrid
Si sciolgono 0,5g (l,0g; l,5g) di polibutilenglutarato diidrossi terminato (PBG) commerciale (Aldrich, N° Catalogo: 445991, Mn1000 Da) in 6ml di THF a temperatura ambiente, quindi si aggiungono 92μ1 (61μ1; 30μ1) di HC1 (soluzione acquosa 37%wt, Fluka) (Soluzione 1). 0.5g (1.0g; 1.5g) of commercial polybutylenelutarate dihydroxy terminated (PBG) (Aldrich, Catalog No. 445991, Mn1000 Da) are dissolved in 6ml of THF at room temperature, then 92μ1 (61μ1; 30μ1) are added ) of HC1 (aqueous solution 37% wt, Fluka) (Solution 1).
Separatamente si pesano 2,15g (l,43g; 0,72g) di soluzione commerciale di tetrapropossido di zirconio (TPOZ) in 1-propanolo (Aldrich, soluzione 70% p/p, N° Catalogo 333972) (Soluzione 2). Sotto agitazione, si aggiunge lentamente la soluzione 1 alla soluzione 2. La miscela 1+2 così ottenuta è lasciata in agitazione per 2min. Weigh separately 2.15g (l, 43g; 0.72g) of commercial solution of zirconium tetrapropoxide (TPOZ) in 1-propanol (Aldrich, 70% w / w solution, Catalog No. 333972) (Solution 2). Under stirring, solution 1 is slowly added to solution 2. The mixture 1 + 2 thus obtained is left under stirring for 2min.
La miscela 1+2 è stata versata in uno stampo in PTFE e mantenuta a temperatura ambiente per 24h. Il materiale ottenuto è trattato in stufa a 110°C per 2h, ottenendo così 1'ibrido. The 1 + 2 mixture was poured into a PTFE mold and kept at room temperature for 24h. The material obtained is treated in an oven at 110 ° C for 2h, thus obtaining the hybrid.
Dal confronto degli spettri FT-IR degli ibridi ottenuti con lo spettro del polimero di partenza PBG si osserva che nell'ibrido sono presenti i segnali del PBG, a conferma dell'inclusione del polimero nel ceramero, senza indicazioni di degradazione durante la produzione dell'ibrido. Inoltre, come atteso, appaiono nell'ibrido segnali attribuibili a modi vibrazionali tipici della zirconia. From the comparison of the FT-IR spectra of the hybrids obtained with the spectrum of the starting PBG polymer, it is observed that the PBG signals are present in the hybrid, confirming the inclusion of the polymer in the ceramer, without any indications of degradation during the production of the hybrid. Furthermore, as expected, signals attributable to vibrational modes typical of zirconia appear in the hybrid.
Esempio 9: trattamento di tessuto con ibrido. Example 9: treatment of fabric with hybrid.
La miscela 1+2 di cui all'Esempio 8 è applicata su tessuto di cotone. L'applicazione avviene per immersione dei campioni da ricoprire nella miscela 1+2 per 15 sec. I campioni di cotone ricoperti sono stati lasciati a temperatura ambiente per 24h, seguite da trattamento Ih in stufa a 110°C. Al termine del trattamento si ottengono campioni dì stoffa con rivestimento ibrido indicati come Cot-E9-a, Cot-E9-b, Cot-E9-c. The 1 + 2 mixture of Example 8 is applied on cotton fabric. The application takes place by immersion of the samples to be covered in the mixture 1 + 2 for 15 sec. The coated cotton samples were left at room temperature for 24h, followed by 1h treatment in an oven at 110 ° C. At the end of the treatment, fabric samples with hybrid coating indicated as Cot-E9-a, Cot-E9-b, Cot-E9-c are obtained.
I campioni Cot-E9-a, Cot-E9-b, Cot-E9-c sono stati analizzati tramite TGA. I risultati ottenuti sono riportati in Tabella 3. The Cot-E9-a, Cot-E9-b, Cot-E9-c samples were analyzed by TGA. The results obtained are reported in Table 3.
Tabella 3: Risultati da termogravimetria dei campioni di tessuto trattato con ibrido Cot-E9-a, Cot-E9-b, Cot-E9-c. Table 3: Results from thermogravimetry of tissue samples treated with Cot-E9-a, Cot-E9-b, Cot-E9-c hybrid.
<a>Residuo determinato da misure TGA in aria condotte da temperatura ambiente a 600°C con riscaldamento 20°/min. <a> Residue determined by TGA measurements in air conducted from room temperature to 600 ° C with heating 20 ° / min.
<b>Calcolato sulla base della composizione della miscela di partenza 1+2, e della quantità di ibrido depositato sul cotone. Calculated on the basis of the composition of the starting mix 1 + 2, and the amount of hybrid deposited on the cotton.
Come già discusso nell'Esempio 2 per gli ibridi Cot-E2-a, Cot-E2-b, Cot-E2-c anche in Cot-E9-a, Cot-E9-b, Cot-E9-c il valore del residuo a 600°C in aria è riconducibile al contenuto di zirconia del campione analizzato. Infatti, si ha buon accordo tra dato sperimentale e quello calcolato (tenendo conto della quantità di ibrido depositato sul cotone e della composizione della miscela 1+2 di partenza). Questo risultato dimostra che nella fase di deposizione su stoffa la composizione dell'ibrido rimane invariata e può essere controllata mutando la composizione della miscela 1+2. As already discussed in Example 2 for the Cot-E2-a, Cot-E2-b, Cot-E2-c hybrids also in Cot-E9-a, Cot-E9-b, Cot-E9-c the residue value at 600 ° C in air it is due to the zirconia content of the analyzed sample. In fact, there is good agreement between the experimental data and the calculated one (taking into account the quantity of hybrid deposited on the cotton and the composition of the starting 1 + 2 mixture). This result demonstrates that in the phase of deposition on fabric the composition of the hybrid remains unchanged and can be controlled by changing the composition of the 1 + 2 mixture.
I tessuti ricoperti sono stati osservati al microscopio elettronico a scansione e confrontati con le immagini SEM del tessuto di cotone non rivestito con ibrido. Non si osservano differenze evidenti nell'aspetto dei due tessuti. Le singole fibre che compongono il filo trattato con ibrido appaiono ben distinte e separate le une dalle altre, come nel campione non trattato. La presenza di fibre singolarmente ricoperte dall'ibrido è il risultato di un rivestimento che non include macroscopicamente e indistintamente l'intero filo, non ostruendo così le porosità del tessuto. The coated fabrics were observed under a scanning electron microscope and compared to SEM images of the uncoated hybrid cotton fabric. There are no obvious differences in the appearance of the two fabrics. The single fibers that make up the hybrid treated yarn appear distinct and separate from each other, as in the untreated sample. The presence of fibers individually covered by the hybrid is the result of a coating that does not macroscopically and indistinctly include the entire yarn, thus not obstructing the porosity of the fabric.
Analogamente, sono stati trattati tessuti di seta, lana e poliestere. Similarly, silk, wool and polyester fabrics were treated.
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