MX2012013350A

MX2012013350A - Procesamiento de quimicos.

Info

Publication number: MX2012013350A
Application number: MX2012013350A
Authority: MX
Inventors: Marshall Medoff
Original assignee: Xyleco Inc
Priority date: 2010-05-24
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2013-02-11
Also published as: MX345526B; AP2012006533A0; JP2013534857A; IL251105A0; EA201290850A1; AU2017236027B2; SG184391A1; AU2017236027A1; KR20130086927A; ZA201209287B; NZ713881A; JP2018126730A; US20130078704A1; NZ701357A; NZ733237A; EP2576169A4; UA112744C2; CN102844164A; EA201790353A2; EA027916B1

Abstract

Métodos de procesamiento de químicos que cambian su estructura, y en particular incrementan su solubilidad y/o velocidad de disolución, para productos intermedios y productos hechos de materiales cambiados estructuralmente. Muchos de los métodos proporcionan materiales que pueden ser más fácilmente utilizados en reacciones u otros procesos para producir productos intermedios y productos, por ejemplo, energía, combustibles, alimentos o materiales. Los productos químicos que se tratan utilizando los procesos descritos en el presente pueden utilizarse para formar soluciones altamente concentradas. El tratamiento puede cambiar la funcionalidad del químico, y por consiguiente la polaridad del químico, que puede suministrar el químico tratado soluble en disolventes en los que el químico no tratado no es soluble o únicamente con moderación o soluble cierta parte. Los métodos pueden en algunos casos incrementar la solubilidad del químico en agua o medios acuosos. El químico puede ser, por ejemplo, un sólido, líquido o gel, o mezclas de los mismos.

Description

PROCESAMIENTO DE QUÍMICOS Solicitudes relacionadas Esta solicitud reclama prioridad a Solicitud Provisional de E.U. N° de serie 61/347,705, presentada el 24 de mayo 2010. La descripción completa de esta solicitud provisional se incorpora en el presente por referencia.

Antecedentes Los productos químicos se utilizan en una amplia variedad de reacciones y procesos, a menudo para producir otros productos intermedios y productos. La solubilidad y/o velocidad de disolución de un químico en un disolvente puede afectar a la velocidad y/o la eficiencia de un proceso o reacción química en el que se utiliza el químico. Por lo tanto, sería deseable controlar, por ejemplo, aumento de la solubilidad y/o velocidad de disolución de los productos químicos.

Breve Descripción En general, esta invención se refiere a métodos de procesamiento de productos químicos para cambiar su estructura, y en particular para aumentar su solubilidad y/o velocidad de disolución, y los productos intermedios y productos hechos de los materiales estructuralmente modificados. Muchos de los métodos proporcionan materiales que pueden ser utilizados más fácilmente en reacciones u otros procesos para producir productos intermedios y productos útiles, por ejemplo, energía, combustibles, alimentos o materiales.

En algunas implementaciones , los productos químicos que son tratados utilizando los procesos descritos en el presente se pueden utilizar para formar soluciones altamente concentradas, por ejemplo, soluciones que tienen una concentración mayor que la de una solución saturada de químico no tratado en el mismo disolvente en las mismas condiciones. En algunos casos, los cambios de tratamiento de la funcionalidad del químico, y así la polaridad del químico, que puede, por ejemplo, hacer que el químico tratado soluble en disolventes en los que el químico sin tratar es insoluble o escasamente soluble o sólo parcialmente. Por ejemplo, los métodos pueden en algunos casos aumentar la solubilidad del químico en agua o medios acuosos. El químico puede ser, por ejemplo, un sólido, líquido o gel, o mezclas de los mismos.

En un aspecto, la invención caracteriza un método para aumentar la solubilidad de un químico que comprende tratar el químico con un tratamiento físico seleccionado entre el grupo que consiste en un tratamiento mecánico, tratamiento químico, radiación, sonicación, la oxidación, la pirólisis y la explosión de vapor para aumentar la solubilidad del químico en relación con la solubilidad de la sustancia antes del tratamiento físico.

Algunas implementaciones incluyen una o más de las siguientes características. El químico puede ser seleccionado del grupo que consiste en sales, polímeros y monómeros. El tratamiento físico puede ser o incluir la irradiación, por ejemplo, con un haz de electrones. En algunos casos, el tratamiento físico cambia la funcionalidad del químico. En implementaciones en las que se irradia el químico, la irradiación puede comprender la aplicación de un químico a la dosis total de radiación de al menos 5 Mrads .

El químico tratado físicamente puede tener una cristalinidad que es al menos 10 por ciento menor que la cristalinidad del químico antes del tratamiento físico. En algunos casos, el químico tiene un índice de cristalinidad antes del tratamiento físico de desde aproximadamente 40 a aproximadamente 87.5 por ciento, y el químico físico tratado tiene un índice de cristalinidad de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 por ciento.

En otro aspecto, el método incluye un producto que comprende un químico que ha sido tratado con un tratamiento físico seleccionado entre el grupo que consiste en un tratamiento mecánico, tratamiento químico, radiación, sonicación, la oxidación, la pirólisis y la explosión de vapor, el producto tiene una solubilidad que es mayor que la solubilidad de la sustancia antes del tratamiento físico .

Algunas implementaciones incluyen una o más de las siguientes características. El químico puede ser seleccionado del grupo que consiste en sales, polímeros y monómeros. En algunos casos, el químico ha sido irradiado, por ejemplo, con un haz de electrones. El químico puede tener una funcionalidad que es diferente de la del químico antes del tratamiento físico. En implementaciones en las que se irradia al químico, el químico puede haber sido irradiado con una dosis total de radiación de al menos 30 rads . El químico tratado físicamente puede tener una cristalinidad que es al menos 10 por ciento menor que la cristalinidad del químico antes del tratamiento físico. En algunos casos, el químico tiene un índice de cristalinidad antes del tratamiento físico de desde aproximadamente 40 a aproximadamente 87.5 por ciento, y el químico física tratada tiene un índice de cristalinidad de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 por ciento.

El aumento de la solubilidad y/o velocidad de disolución puede ser consecuencia de una modificación estructural del material. "Estructuralmente modificar" un químico, ya que esta frase se utiliza en el presente, significa cambiar la estructura molecular del químico en cualquier forma, incluyendo la disposición de unión química, estructura cristalina, o la conformación del químico. El cambio puede ser, por ejemplo, un cambio en la integridad de la estructura cristalina, por ejemplo, por la microfractura dentro de la micro estructura, que no pueden ser reflejadas por las mediciones de difracción de la cristalinidad del material. Tales cambios en la integridad estructural del químico se pueden medir indirectamente midiendo el rendimiento de un producto en diferentes niveles de la estructura de tratamiento de modificación. Además, o alternativamente, el cambio en la estructura molecular puede incluir el cambio de la estructura supramolecular del químico, la oxidación del químico, cambiando un peso molecular medio, cambiando una cristalinidad media, el cambio de un área de la superficie, el cambio de un grado de polimerización, cambiando una porosidad, el cambio de un grado de ramificación, injerto sobre otros materiales, el cambio de un tamaño de dominio cristalino, o de cambiar un tamaño de dominio general. La modificación estructural puede en algunos casos aumentar la polaridad del químico, aumentar la capacidad del químico para formar enlaces de hidrógeno con el agua, y/o romper el químico en moléculas más pequeñas .

A menos que se defina lo contrario, todos los términos técnicos y científicos utilizados aquí tienen el mismo significado que el comúnmente entendido por un técnico normal en la técnica a la que pertenece esta invención. Aunque los métodos y materiales similares o equivalentes a los aquí descritos se pueden utilizar en la práctica o ensayo de la presente invención, los métodos y materiales adecuados se describen a continuación. Todas las publicaciones, solicitudes de patentes, patentes, y otras referencias mencionadas aquí se incorporan por referencia en su totalidad. En caso de conflicto, la presente descripción, incluyendo las definiciones, controlará. Además, los materiales, métodos y ejemplos son sólo ilustrativos y no pretenden ser limitantes.

Otras características y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la descripción detallada siguiente, y de las reivindicaciones.

Descripción de los dibujos La figura 1 es un diagrama de bloques que ilustra la conversión de un químico en los productos y co-productos .

Descripción detallada Utilizando los métodos descritos en el presente, los químicos (por ejemplo, sales, polímeros, monómeros, productos farmacéuticos, nutracéuticos, vitaminas, minerales, moléculas neutras, y mezclas de los mismos) pueden ser procesados para aumentar su solubilidad y/o velocidad de disolución. En algunos casos, el químico procesado es en sí mismo un producto acabado, mientras que en otros casos el químico procesado se puede utilizar para producir productos intermedios y productos útiles. Los químicos pueden ser tratados o procesados usando uno o más de cualquiera de los métodos descritos en el presente, tales como el tratamiento mecánico, tratamiento químico, radiación, sonicación, la oxidación, pirólisis o explosión de vapor. Los sistemas de tratamiento diferentes y métodos se pueden utilizar en combinaciones de dos, tres, o incluso cuatro o más de estas tecnologías u otros descritos en el presente y en otros lugares.

Estos tratamientos aumentan la solubilidad del químico tratada en un disolvente, que puede ser, por ejemplo, agua, un no acuoso por ejemplo, disolvente, un disolvente orgánico, o mezclas de los mismos.

SISTEMAS PARAL TRATAMIENTO DE PRODUCTOS QUÍMICOS La figura 1 muestra un proceso 10 para la conversión de un químico en productos intermedios y productos útiles. El proceso 10 incluye opcionalmente inicialmente mecánicamente el tratamiento del químico (12) , por ejemplo, por molienda o procesamiento mecánico. El químico se trata después con un tratamiento físico (14), tal como el tratamiento mecánico, tratamiento químico, radiación, sonicación, la oxidación, pirólisis o explosión de vapor, para modificar su estructura, por ejemplo mediante el debilitamiento o la microfracturación enlaces en la estructura cristalina de la material. A continuación, el químico modificado estructuralmente en algunos casos puede ser sometido a tratamiento mecánico adicional (16) . Este tratamiento mecánico puede ser el mismo que o diferente del tratamiento mecánico inicial.

El químico puede entonces ser sometido al tratamiento de modificación de estructura adicional y al tratamiento mecánico, si se desea cambio estructural adicional (por ejemplo, aumento de la solubilidad) antes del procesamiento adicional.

A continuación, el químico tratado se puede procesar con una etapa de procesamiento primario 18, por ejemplo, disuelto en un disolvente y, en algunos casos, se mezclan y/o reaccionar con otros productos químicos, para producir productos intermedios y productos. En algunos casos, la salida de la etapa de procesamiento primario es directamente útil pero, en otros casos, se requiere procesamiento adicional proporcionado por un paso de procesamiento posterior (20) . El post-procesamiento puede incluir, por ejemplo, purificación, separación, adición de aditivos, secado, curado, y otros procesos.

En algunos casos, los sistemas descritos en el presente, o sus componentes, pueden ser portátiles, de modo que el sistema puede ser transportado (por ejemplo, por ferrocarril, camión o embarcación marítima) de un lugar a otro. Las etapas del método descritas en este documento puede realizarse en uno o más lugares, y en algunos casos uno o más de los pasos pueden realizarse en tránsito. El procesamiento móvil tipo se describe en E.U. n° de serie 12/374,549 y la Solicitud Internacional N° O 2008/011598, cuyas descripciones completas de las cuales se incorporan aquí por referencia.

Cualquiera o todos los pasos del método aquí descritos se pueden realizar a temperatura ambiente. Si se desea, el enfriamiento y/o calentamiento se pueden emplear durante ciertos pasos. Por ejemplo, el químico puede ser enfriado durante el tratamiento mecánico para aumentar su fragilidad. En algunas modalidades, la refrigeración se emplea antes, durante o después del tratamiento inicial mecánico y/o el tratamiento mecánico posterior. El enfriamiento puede realizarse como se describe en 12/502,629, cuya descripción completa se incorpora aquí por referencia .

Las etapas individuales de los métodos descritos anteriormente, asi como los productos químicos utilizados, se describirán ahora con más detalle.

TRATAMIENTO FÍSICO Los procesos físicos de tratamiento pueden incluir uno o más de cualquiera de los descritos aquí, tales como el tratamiento mecánico, tratamiento químico, irradiación, sonicación, la oxidación, pirólisis o explosión de vapor. Los métodos de tratamiento se pueden utilizar en combinaciones de dos, tres, cuatro, o incluso la totalidad de estas tecnologías (en cualquier orden) . Cuando más de un método de tratamiento se utiliza, los métodos se pueden aplicar al mismo tiempo o en momentos diferentes. Otros procesos que cambian la estructura molecular de un químico para aumentar la solubilidad y/o velocidad de disolución del químico también se puede utilizar, solos o en combinación con los procesos descritos en este documento.

Muchos de los tratamientos descritos en este documento rompen la estructura cristalina del químico tratada, lo que aumenta la solubilidad del químico con el creciente grado de desorden de la estructura. Algunos de los tratamientos también aumentan el área superficial y/o porosidad del químico, que generalmente aumenta la velocidad de disolución del químico, así como aumentar su solubilidad.

Tratamientos mecánicos En algunos casos, los métodos pueden incluir el tratamiento mecánico al químico. Los tratamientos mecánicos incluyen, por ejemplo, corte, molienda, prensado, moledura, cizallamiento y picado. La molienda puede incluir, por ejemplo, molino de bolas, molino de martillos, molienda en seco o en húmedo del rotor/estator, o de otros tipos de molienda. Otros tratamientos mecánicos incluyen, por ejemplo, molino de piedra, grietas, rasgadura mecánica o el desgarro, trituración de espiga o molienda de atrición aire .

El tratamiento mecánico puede ser ventajoso para la "apertura", "estrés", rompimiento y destrucción del químico, por lo que el químico es más susceptible a la escisión de cadena y/o reducción de la cristalinidad, y en algunos casos más susceptibles a la oxidación cuando se irradia .

En algunos casos, el tratamiento mecánico puede incluir una preparación inicial del químico, tal como mediante corte, molienda, cizallamiento, pulverización o corte. Alternativamente, o además, el primer químico puede ser tratado físicamente por uno o más de los métodos de tratamiento físico, por ejemplo, tratamiento químico, radiación, sonicación, la oxidación, pirólisis o explosión de vapor, y luego tratada mecánicamente. Esta secuencia puede ser ventajosa ya que los productos químicos tratados por uno o más de los otros tratamientos, por ejemplo, irradiación o pirólisis, tienden a ser más frágiles y, por lo tanto, puede ser más fácil de cambiar aún más la estructura molecular del químico por tratamiento mecánico.

Los métodos de tratamiento mecánico del químico incluyen, por ejemplo, molienda o trituración. La molienda puede realizarse utilizando, por ejemplo, un molino de martillo, molino de bolas, molino coloidal, molino cónico o cono, molino de disco, molino de borde, molino Wiley o molino de molienda. La molienda puede realizarse utilizando, por ejemplo, un molino de piedra, molino de pines, molinillo de café, o amoladora de rebabas. La molienda puede ser proporcionada, por ejemplo, por un pasador de movimiento alternativo u otro elemento, como es el caso en un molino de púas. Otros métodos de tratamiento mecánico incluyen desgarramiento o rasgamiento mecánicos, otros métodos que aplican presión al químico, y molienda de atrición aire. Los tratamientos mecánicos adecuados incluyen además cualquier otra técnica que cambia la estructura molecular del químico.

Los sistemas mecánicos de tratamiento pueden estar configurados para proporcionar el químico se tratado con características morfológicas específicas, tales como, por ejemplo, la densidad de superficie, porosidad, y granel. El aumento del área superficial y porosidad del químico generalmente aumenta la solubilidad y velocidad de disolución del químico.

En algunas modalidades, un área superficial BET del químico mecánicamente tratada es mayor que 0.1 m2/g, por ejemplo, mayor que 0.25 m2/g, mayor que 0.5 m2/g, mayor que 1.0 m2/g, mayor que 1.5 m2/g, mayor que 1.75 m /g, mayor que 5.0 m2/g, superior a 10 m/g, superior a 25 m2/g, superior a 35 m2/g, superior a 50 m2/g, superior a 60 m2/g, una mayor de 75 m2/g, superior a 100 m2/g, superior a 150 m2/g, superior a 200 m2/g, o incluso mayor que 250 m2/g.

Una porosidad del químico puede ser tratada mecánicamente, por ejemplo, mayor que 20 por ciento, mayor que 25 por ciento, mayor que 35 por ciento, mayor que 50 por ciento, mayor que 60 por ciento, mayor que 70 por ciento, mayor que 80 por ciento, mayor que 85 por ciento, mayor que 90 por ciento, mayor que 92 por ciento, mayor que 94 por ciento, mayor que 95 por ciento, mayor que 97.5 por ciento, mayor que 99 por ciento, o incluso mayor que 99.5 por ciento.

En algunas modalidades, después del tratamiento mecánico del químico tiene una densidad aparente de menos de 0.25 g/cm3, por ejemplo, 0.20 g/cm3, 0.15 g/cm3, 0.10 g/cm3, 0.05 g/cm3 o menos, por ejemplo, 0.025 g/cm3. La densidad aparente se determina utilizando ASTM D1895B. Brevemente, el método consiste en llenar un cilindro de medición de volumen conocido con una muestra y la obtención de un peso de la muestra. La densidad aparente se calcula dividiendo el peso de la muestra en gramos por el volumen conocido del cilindro en centímetros cúbicos.

En algunas situaciones, puede ser deseable preparar un material de baja densidad aparente, densificar el material (por ejemplo, para hacer más fácil y menos costoso de transportar a otro sitio) , y luego revertir el material a un estado de densidad aparente inferior. Los materiales densificados se pueden procesar mediante cualquiera de los métodos descritos en el presente, o cualquier material procesado por cualquiera de los métodos descritos en el presente puede ser posteriormente densificado, por ejemplo, como se describe en E.U. N° de serie 12/429,045 y WO 2008/073186, cuyas descripciones completas de las cuales se incorporan aquí por referencia.

Tratamiento de radicación Una o más secuencias de procesamiento de la radiación se pueden usar para procesar el químico, y para proporcionar una química estructuralmente modificada, que ha aumentado la solubilidad y/o velocidad de disolución en relación con el químico antes de la irradiación- La irradiación puede, por ejemplo, reducir el peso molecular y/o cristalinidad del químico. La radiación también se puede esterilizar el químico, o cualquier medio de comunicación necesario para procesar el químico.

En algunas modalidades, la energía depositada en un material que libera un electrón de su orbital atómico se utiliza para irradiar los materiales. La radiación puede ser proporcionada por partículas pesadas cargadas (1), tales como las partículas alfa o protones, electrones (2), producidos, por ejemplo, en la desintegración beta o aceleradores de haces de electrones, o (3) radiación electromagnética, por ejemplo, rayos gamma , rayos X o rayos ultravioleta. En un método, la radiación producida por las sustancias radiactivas se puede usar para irradiar el químico. En otro enfoque, la radiación electromagnética (por ejemplo, producido usando emisores de haz de electrones) puede ser utilizada para irradiar el químico. En algunas modalidades, cualquier combinación en cualquier orden o simultáneamente de (1) a (3) se pueden utilizar. Las dosis utilizadas dependen del efecto deseado y del químico particular.

En algunos casos, cuando la escisión de cadena es deseable y/o funcionalización de cadena de polímero es deseable, las partículas más pesadas que los electrones, como los protones, los núcleos de helio, iones de argón, iones de silicio, iones de neón, los iones de carbono, iones de fósforo, iones de oxígeno o iones de nitrógeno puede ser utilizados. Cuando el anillo de apertura de la escisión de cadena se desea, las partículas de carga positiva pueden ser utilizadas por sus propiedades de ácido de Lewis para mejorar la escisión de la cadena de apertura de anillo. Por ejemplo, cuando se desea la máxima oxidación, los iones de oxígeno puede ser utilizado, y cuando se desea la máxima nitración, iones de nitrógeno pueden ser utilizados. El uso de partículas pesadas y las partículas cargadas positivamente se describen en la Serie de E.U. N° 12/417,699, cuya descripción completa se incorpora aquí por referencia.

En un método, un primer químico que tiene un peso molecular promedio de primer número (MNI) se irradia, por ejemplo, por tratamiento con radiación ionizante (por ejemplo, en forma de radiación gamma, radiación de rayos X, 100 nm a los rayos ultravioleta nm 280 (UV luz), un haz de electrones u otras partículas cargadas) para proporcionar un químico segundo que tiene un peso molecular promedio de segundo número (MN2) menor que el peso molecular promedio de primer número. El químico segundo (o el químico primero y segundo) puede ser utilizado como un producto final de procesado para producir un producto intermedio o producto.

Dado que el segundo químico tiene un peso molecular reducido en relación con el primer químico, y en algunos casos, una cristalinidad reducida, así, el segundo químico presenta una mayor solubilidad y/o una mayor tasa de disolución en relación con el primer químico. Estas propiedades pueden hacer que el segundo químico más fácil de proceso y en algunos casos más reactivos, que puede mejorar la tasa de producción y/o el nivel de producción de un producto deseado.

En algunas modalidades, el segundo número de peso molecular promedio (MN2) es menor que el peso molecular promedio en número primero (MNI) en más de aproximadamente 10 por ciento, por ejemplo, más de aproximadamente 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 por ciento, 60 por ciento, o incluso más de aproximadamente 75 por ciento.

En algunos casos, la irradiación disminuye la cristalinidad del químico, por ejemplo, en más de aproximadamente 10 por ciento, por ejemplo, más de aproximadamente 15, 20, 25, 30, 35, 40, o incluso más de aproximadamente 50 por ciento.

En algunas modalidades, el índice de cristalinidad de partida (antes de la irradiación) es de aproximadamente 40 a aproximadamente 87.5 por ciento, por ejemplo, de aproximadamente 50 a aproximadamente 75 por ciento, o desde aproximadamente 60 a aproximadamente 70 por ciento, y el índice de cristalinidad después de la irradiación es de alrededor de 10 a aproximadamente 50 por ciento, por ejemplo, de aproximadamente 15 a aproximadamente 45 por ciento, o desde aproximadamente 20 a aproximadamente 40 por ciento. Sin embargo, en algunas modalidades, por ejemplo, después de la irradiación extensa, es posible tener un índice de cristalinidad de más bajo que 5 por ciento. En algunas modalidades, el material después de la irradiación es sustancialmente amorfo.

En algunas modalidades, el número de partida de peso molecular promedio (antes de la irradiación) es de aproximadamente 200,000 a aproximadamente 3,200,000, por ejemplo, de aproximadamente 250,000 a aproximadamente 1,000,000, o desde aproximadamente 250,000 a aproximadamente 700,000, y es el número de peso molecular promedio después de la irradiación desde aproximadamente 50,000 a aproximadamente 200,000, por ejemplo, de aproximadamente 60,000 a aproximadamente 150,000, o desde aproximadamente 70,000 a aproximadamente 125,000. Sin embargo, en algunas modalidades, por ejemplo, después de la irradiación extensa, es posible tener un peso molecular de número promedio de de menos de aproximadamente 10,000 o incluso menos de aproximadamente 5,000.

En algunas modalidades, el segundo químico puede tener un nivel de oxidación (02) que es más alto que el nivel de oxidación (Oi) del primer químico. Un nivel más alto de oxidación del químico adicional puede aumentar su solubilidad y/o velocidad de disolución. En algunas modalidades, para aumentar el nivel de la oxidación se lleva a cabo la irradiación bajo un ambiente oxidante, por ejemplo, bajo una capa de aire o de oxígeno. En algunos casos, el segundo químico puede tener más grupos hidroxilo, grupos aldehido, grupos cetona, grupos éster o grupos de ácido carboxílico, que el primer químico, que puede aumentar la hidrofilicidad y por lo tanto la solubilidad en agua o medios acuosos.

Radiación Ionizante Cada forma de radiación ioniza el material que contiene carbono a través de interacciones particular, determinado por la energía de la radiación. Las partículas cargadas pesadas principalmente ionizan la materia a través de la dispersión de Coulomb, por otro lado, estas interacciones producen electrones energéticos que además puede ionizar la materia. Las partículas alfa son idénticas a las del núcleo de un átomo de helio y son producidos por la desintegración alfa de núcleos radiactivos diversos, tales como los isótopos de bismuto, polonio, astato, radón, francio, radio, actínidos varios, tales como el actinio, torio, el uranio, neptunio, curio, californio, el americio y el plutonio.

Cuando las partículas se utilizan, pueden ser neutras (no cargadas) , cargadas positivamente o cargadas negativamente. Cuando se cargan, las partículas cargadas pueden tener una sola carga positiva o negativa, o múltiples cargos, por ejemplo, uno, dos, tres o incluso cuatro o más cargos. En los casos en que se desea la escisión de la cadena, las partículas cargadas positivamente pueden ser deseables, en parte debido a su naturaleza ácida. Cuando las partículas se utilizan, las partículas pueden tener la masa de un electrón en reposo, o mayor, por ejemplo, 500, 1000, 1500, 2000, 10,000 o incluso 100,000 veces la masa de un electrón en reposo. Por ejemplo, las partículas pueden tener una masa de alrededor de 1 unidad atómica a aproximadamente 150 unidades atómicas, por ejemplo, desde aproximadamente 1 unidad atómica a aproximadamente 50 unidades atómicas, o de aproximadamente 1 a aproximadamente 25, por ejemplo, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 12 o 15 amus . Los aceleradores utilizados para acelerar las partículas pueden ser DC electrostática, DC electrodinámica, RF lineal, onda inducción magnética lineal o continua. Por ejemplo, los aceleradores de tipo ciclotrón están disponibles a partir de IBA, Bélgica, tales como el sistema Rhodotron®, mientras que los aceleradores tipo DC están disponibles a partir de RDI, ahora IBA Industrial, tales como la Dynamitron®. Los iones y aceleradores de iones se comentan en Introducción a la Física Nuclear, Kenneth S. Krane, John iley & Sons, Inc. (1988), Krsto Prelec, FIZIKA B 6 (1997) 4, 177-206, Chu, William T., "Resumen de la Terapia de Haz de Luz-Ion" Columbus-Ohio, ICRU-OIEA Reunión, 18-20 de marzo de 2006, Iwata, Y. et al, "IH-DTL Centrada de Fase Alterna para Aceleradores Médicos de Iones Pesados " Procedimientos de EPAC de 2006, Edimburgo, Escocia, y Leaner, C.M. et al, "Estado de Venus de Fuente Ion ECR de Superconducción" Procedimientos de EPAC 2000, Viena, Austria.

La radiación gamma tiene la ventaja de una profundidad de penetración significativa en una variedad de materiales. Las fuentes de rayos gamma incluyen núcleos radiactivos, tales como los isótopos de cobalto, calcio, Tecnicio, cromo, galio, indio, yodo, hierro, kriptón, samario, selenio, sodio, talio, y xenón.

Las fuentes de rayos X incluyen colisión del haz de electrones con los objetivos de metal, como tungsteno o molibdeno o aleaciones, o compactas fuentes de luz, tales como los producidos comercialmente por Lyncean.

Las fuentes de radiación ultravioleta incluyen deuterio o las lámparas de cadmio.

Las fuentes de radiación infrarroja son el zinc zafiro, o las lámparas de cerámica de ventana de seleniuro.

Las fuentes de microondas incluyen klistrones, fuentes RF tipo Slevin, o fuentes de haz que emplean átomo de hidrógeno, oxigeno, nitrógeno o gases.

En algunas modalidades, un haz de electrones se utiliza como la fuente de radiación. Un haz de electrones tiene la ventaja de tasas de dosis altas (por ejemplo, 1, 5, o incluso 10 rad por segundo), de alto rendimiento, menos de contención, y menos equipo confinamiento. Los electrones también pueden ser más eficientes a causar escisión de cadena. Además, los electrones tienen energías de 4-10 MeV pueden tener una profundidad de penetración de 5 a 30 mm o más, como 40 mm.

Los haces de electrones se puede generar, por ejemplo, por los generadores electrostáticos, generadores de cascada de transformadores, generadores y aceleradores de baja energía con un sistema de exploración, aceleradores de baja energía con un cátodo lineal, los aceleradores lineales, y los aceleradores de impulsos. Los electrones como una fuente de radiación ionizante puede ser útil, por ejemplo, para las secciones relativamente delgadas de material, por ejemplo, menos de 1.27 cm, por ejemplo, menos de 1.016 cm, 0.762 cm, 0.508 cm, o menos de 0.254 cm. En algunas modalidades, la energía de cada electrón del haz de electrones es de aproximadamente 0.3 MeV a aproximadamente 2.0 MeV (millones de electrón voltios), por ejemplo, de aproximadamente 0.5 MeV a aproximadamente 1.5 MeV, o de alrededor de 0.7 MeV a aproximadamente 1.25 MeV.

Los dispositivos de irradiación de haz de electrones pueden ser adquiridos comercialmente de Ion Beam Applications, Louvain-la-Neuve, Bélgica o la Titán Corporation, San Diego, CA. Las energías típicas de electrones puede ser de 1 MeV, 2 MeV, 4.5 MeV, 7.5 MeV, o 10 MeV. La energía del dispositivo de irradiación de haz de electrones típica puede ser de 1 kW, 5 k , 10 kW, 20 kW, 50 k , 100 kW, 250 kW o 500 kW. El nivel de la despolimerización del químico depende de la energía de los electrones y la dosis aplicada, mientras que el tiempo de exposición depende de la potencia y de la dosis. Las dosis típicas pueden tomar valores de 1 kGy, 5 kGy, 10 kGy, kGy 20 kGy 50 kGy 100, o 200 kGy.

Haces de partículas de iones Las partículas más pesadas que los electrones pueden ser utilizados. Por ejemplo, los protones, los núcleos de helio, iones de argón, iones de silicio, iones de neón, iones de carbono, iones de fósforo, iones de oxígeno o iones de nitrógeno pueden ser utilizados. En algunas modalidades, las partículas más pesadas que los electrones pueden inducir una mayor cantidad de escisión de la cadena (en relación a las partículas más ligeras) . En algunos casos, las partículas de carga positiva pueden inducir una mayor cantidad de escisión de la cadena de las partículas cargadas negativamente, debido a su acidez.

Los haces de partículas más pesadas se pueden generar, por ejemplo, utilizando aceleradores lineales o ciclotrones. En algunas modalidades, la energía de cada partícula del haz es de alrededor de 1.0 MeV/unidad atómica a aproximadamente 6,000 MeV/unidad atómica, por ejemplo, de aproximadamente 3 MeV/unidad atómica a aproximadamente 4,800 MeV/unidad atómica, o de aproximadamente 10 MeV/unidad atómica a aproximadamente 1,000 MeV/unidad atómica.

En ciertas modalidades, los haces de iones pueden incluir más de un tipo de ion. Por ejemplo, los haces de iones pueden incluir mezclas de dos o más (por ejemplo, tres, cuatro o más) diferentes tipos de iones. Los ejemplos de mezclas pueden incluir iones de carbono y protones, iones de carbono e iones de oxigeno, iones de nitrógeno y protones e iones de hierro y protones. Más en general, las mezclas de cualquiera de los iones descritos anteriormente (o cualquier otros iones) se pueden utilizar para formar la irradiación de haces de iones. En particular, las mezclas de iones relativamente ligeros y más pesados relativamente se pueden utilizar en un único haz de iones.

En algunas modalidades, los haces de iones para la irradiación de materiales incluyen iones cargados positivamente. Los iones cargados positivamente pueden incluir, por ejemplo, iones de hidrógeno cargados positivamente (por ejemplo, protones) , iones de gases nobles (por ejemplo, helio, neón, argón) , iones de carbono, iones de nitrógeno, iones de oxígeno, átomos de silicio, iones de fósforo y metales iones tales como iones sodio, iones calcio, y/o iones de hierro. Sin desear estar ligado por ninguna teoría, se cree que estos iones cargados positivamente se comportan químicamente como restos de ácidos de Lewis cuando se exponen a materiales, iniciar y mantener catiónicos de apertura de anillo de reacciones de escisión de la cadena en un entorno oxidativo.

En ciertas modalidades, los haces de iones para irradiar materiales incluyen iones cargados negativamente. Los iones con carga negativa pueden incluir, por ejemplo, iones cargados negativamente (por ejemplo, iones hidruro) , e iones negativamente cargados de diferentes núcleos relativamente electronegativo (por ejemplo, iones de oxigeno, iones de nitrógeno, iones de carbono, iones de silicio, y los iones de fósforo) . Sin desear estar ligado por ninguna teoría, se cree que estos iones cargados negativamente se comportan químicamente como restos de base de Lewis cuando se exponen a materiales, causando aniónicos de apertura de anillo reacciones de escisión de cadena en una reducción de ambiente.

En algunas modalidades, los haces para irradiar materiales pueden incluir átomos neutros. Por ejemplo, uno cualquiera o más de los átomos de hidrógeno, átomos de helio, átomos de carbono, átomos de nitrógeno, átomos de oxígeno, átomos de neón, los átomos de silicio, átomos de fósforo, átomos de argón, y los átomos de hierro se pueden incluir en los haces. En general, las mezclas de dos o más de los anteriores tipos de átomos (por ejemplo, tres o más, cuatro o más, o incluso más) pueden estar presentes en los haces .

En ciertas modalidades, los haces de iones utilizados para materiales de irradiación incluyen iones cargados individualmente tales como uno o más de H+, H", He\ Ne\ Ar\ C+, C", 0+, 0", N+, N", Si+, Si", P+, P", Na+, Ca+, y Fe+. En algunas modalidades, los haces de iones pueden incluir iones cargados multiplicados, tales como uno o más de C2+, C3+, C4+, N3+, N5+, N3", 02\ O2", 022", Si2+, Si4\ Si2", y Si4". En general, los haces de iones también pueden incluir iones polinucleares más complejos que llevan múltiples cargas positivas o negativas. En ciertas modalidades, en virtud de la estructura del ion polinuclear, las cargas positivas o negativas pueden ser eficazmente distribuidas sobre sustancialmente toda la estructura de los iones. En algunas modalidades, las cargas positivas o negativas pueden ser localizadas sobre porciones de la estructura de los iones.

Radiación Electromagnética En las modalidades en las que la irradiación se realiza con radiación electromagnética, la radiación electromagnética puede tener, por ejemplo, la energía por fotón (en electrón voltios) de más de 102 eV, por ejemplo, mayor que 103, 104, 105, 106, o incluso mayor que 107 eV. En algunas modalidades, la radiación electromagnética tiene energía por fotón de entre 104 y 107, por ejemplo, entre 105 y 106 eV. La radiación electromagnética puede tener una frecuencia de, por ejemplo, mayor que 1016 Hz, 1017 Hz superior a, 1018, 1019, 1020, o incluso mayor que 1021 ha. En algunas modalidades, la radiación electromagnética tiene una frecuencia de entre 1018 y 1022, por ejemplo, entre 1019 a 1021 ha.

Enfriamiento y Funcionalización Controlada de los Químicos Después del tratamiento con radiación ionizante, el químico tratado puede ionizarse, es decir, puede incluir los radicales en los niveles que son detectables con un espectrómetro de resonancia del espín del electrón. Si un químico ionizado permanece en la atmósfera, se oxida, tal como en una medida que los grupos de ácido carboxílico se generan por reacción con el oxígeno atmosférico. Tal oxidación es deseable, ya que puede ayudar en la descomposición adicional en el peso molecular del químico, y los grupos de oxidación, por ejemplo, grupos de ácido carboxílico, pueden ser útiles para la solubilidad. Sin embargo, puesto que los radicales pueden "vivir" durante algún tiempo después de la irradiación, por ejemplo, más de 1 día, 5 días, 30 días, 3 meses, 6 meses o incluso más de 1 año, las propiedades del material pueden seguir cambiando con el tiempo, lo que en algunos casos, puede no ser deseable .

Después de ionización, cualquier material que ha sido ionizado puede ser apagado para reducir el nivel de radicales en el material ionizado, por ejemplo, de tal manera que los radicales ya no son detectables con el espectrómetro de resonancia de espin de electrones. Por ejemplo, los radicales pueden ser apagados por la aplicación de una presión suficiente para el material ionizado y/o mediante la utilización de un fluido en contacto con el material ionizado, tal como un gas o liquido, que reacciona con (enfriamientos) los radicales. El uso de un gas o un liquido en por lo menos la ayuda en la extinción de los radicales se puede utilizar para funcionalizar el material ionizado con una cantidad deseada y el tipo de grupos funcionales, tales como grupos ácido carboxilico, grupos enol, grupos aldehido, grupos nitro, grupos nitrilo, grupos amino, alquil grupos amino, grupos alquilo, grupos cloroalquilo o grupos clorofluoroalquilo .

La funcionalización puede cambiar la polaridad del químico, que generalmente afecta a la solubilidad de la sustancia, por ejemplo, un aumento de la polaridad aumentará generalmente la solubilidad de la sustancia en disolventes polares. Por ejemplo, los diferentes grupos funcionales presentan diferentes grados de enlace de hidrógeno y momento dipolar neto, y el número de átomos electronegativos. Por ejemplo, los grupos aldehidos tienen un momento dipolar grande y por tanto son relativamente polares, como son aminas y alcoholes, que tienen la capacidad de enlace de hidrógeno. Los ácidos carboxilicos son el grupo funcional más polar porque pueden hidrogenar el enlace extensivamente, tener un momento dipolar, e incluyen dos átomos electronegativos.

En algunas modalidades, el enfriamiento incluye una aplicación de presión al material ionizado, por ejemplo, por compresión directa mecánicamente el material en una, dos o tres dimensiones, o la aplicación de presión a un fluido en el que se sumerge el material, por ejemplo, prensado isostático. En tales casos, la deformación del material en si mismo aporta radicales, que a menudo son atrapados en dominios cristalinos, en estrecha proximidad suficiente para que los radicales puedan recombinarse, o reaccionar con otro grupo. En algunos casos, la presión se aplica junto con la aplicación de calor, tal como una cantidad suficiente de calor para elevar la temperatura del material por encima de un punto de fusión o punto de reblandecimiento del material o de un componente del material. El calor puede mejorar la movilidad molecular en el material, que puede ayudar en el enfriamiento rápido de los radicales. Cuando la presión se utiliza para extinguir, la presión puede ser mayor que aproximadamente 6.894757 MPa, tales como mayor que aproximadamente 8.618446 MPa, 9.997398 MPa, 24.993495 MPa, 34.990893 MPa, 49.986990 MPa, 68.947572 MPa o incluso mayor que 103.421359 MPa.

En algunas modalidades, el enfriamiento incluye poner en contacto el material ionizado con un fluido, tal como un liquido o un gas, por ejemplo, un gas capaz de reaccionar con los radicales, como el acetileno o una mezcla de acetileno en nitrógeno, etileno, etilenos clorados o clorofluoroetilenos , de propileno o mezclas de estos gases. En otras modalidades particulares, el enfriamiento incluye poner en contacto el material ionizado con un liquido, por ejemplo, un liquido capaz de penetrar en el material y hacer reaccionar con los radicales, tales como un dieno, tales como 1 , 5-ciclooctadieno . En algunas modalidades especificas, el enfriamiento incluye poner en contacto el material ionizado con un antioxidante, tal como vitamina E. Si se desea, el químico puede incluir un antioxidante dispersado en el mismo.

La funcionalización puede ser mejorada mediante la utilización de iones pesados cargados, tales como cualquiera de los iones más pesados descritos en el presente. Por ejemplo, si se desea mejorar la oxidación, iones de oxígeno cargados pueden utilizarse para la irradiación. Si los grupos funcionales de nitrógeno se desean, los iones de nitrógeno o aniones que incluyen nitrógeno puede ser utilizados. Del mismo modo, si los grupos de azufre o de fósforo se desean, los iones de azufre o de fósforo se pueden utilizar en la irradiación.

Dosis En algunos casos, la irradiación se realiza a una tasa de dosificación de más de aproximadamente 0.25 Mrad por segundo, por ejemplo, mayor que aproximadamente 0.5, 0.75, 1.0, 1.5, 2.0, o incluso mayor que aproximadamente 2.5 Mrad por segundo. En algunas modalidades, la irradiación se realiza a una tasa de dosis de entre 5.0 y 1500.0 kilorads/hora, por ejemplo, entre 10.0 y 750.0 kilorads/hora o entre 50.0 y 350.0 kilorads/hora.

En algunas modalidades, la irradiación (con cualquier fuente de radiación o una combinación de fuentes) se realiza hasta que el material recibe una dosis de al menos 0.1 Mrad, al menos 0.25 Mrad, por ejemplo, al menos 1.0 Mrad, al menos 2.5 Mrad, al menos 5.0 Mrad, al menos 10.0 Mrad, al menos 60 Mrad o al menos 100 Mrad. En algunas modalidades, la irradiación se lleva a cabo hasta que el material recibe una dosis de aproximadamente 0.1 Mrad y aproximadamente 500 Mrad, desde aproximadamente 0.5 Mrad a aproximadamente 200 Mrad, de aproximadamente 1 Mrad a aproximadamente 100 Mrad, o de aproximadamente 5 Mrad a aproximadamente 60 Mrad. En algunas modalidades, una dosis relativamente baja de radiación se aplica, por ejemplo, menos de 60 Mrad.

Sonicación La sonicación puede reducir el peso molecular y/o cristalinidad de un químico y por lo tanto aumentar la solubilidad y/o velocidad de disolución del químico. La sonicación también se puede utilizar para esterilizar el químico y/o cualquier medio de comunicación utilizado para procesar el químico.

En un método, un químico primero que tiene un peso molecular promedio en número primero (MNi) se dispersa en un medio, tal como agua, y se realiza la sonicación y/o de otra manera se cavitó, para proporcionar un segundo químico que tiene un peso molecular promedio en número segundo (MN2) menor que el peso molecular promedio de número primero.

En algunas modalidades, el segundo número de peso molecular promedio (MN2) es menor que el peso molecular promedio en número primero ( NI) en más de aproximadamente 10 por ciento, por ejemplo, más de aproximadamente 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 por ciento, 60 por ciento, o incluso más de aproximadamente 75 por ciento.

En algunos casos, el segundo químico tiene una cristalinidad (C2) que es inferior a la cristalinidad (Ci) del primer químico. Por ejemplo, (C2) puede ser menor que (Ci) en más de aproximadamente 10 por ciento, por ejemplo, más de aproximadamente 15, 20, 25, 30, 35, 40, o incluso más de aproximadamente 50 por ciento.

En algunas modalidades, el índice de cristalinidad de partida (antes de la sonicación) es de aproximadamente 40 a aproximadamente 87.5 por ciento, por ejemplo, de aproximadamente 50 a aproximadamente 75 por ciento, o desde aproximadamente 60 a aproximadamente 70 por ciento, y el índice de cristalinidad después de la sonicación es de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 por ciento, por ejemplo, de aproximadamente 15 a aproximadamente 45 por ciento, o desde aproximadamente 20 a aproximadamente 40 por ciento. Sin embargo, en ciertas modalidades, por ejemplo, después de la sonicación extensa, es posible tener un índice de cristalinidad de más bajo que 5 por ciento. En algunas modalidades, el material después de la sonicación es sustancialmente amorfo.

En algunas modalidades, el número de partida de peso molecular promedio (antes de la sonicación) es de aproximadamente 200,000 a aproximadamente 3,200.000, por ejemplo, de aproximadamente 250,000 a aproximadamente 1,000,000 o de aproximadamente 250,000 a aproximadamente 700,000, y el número de peso molecular promedio después de la sonicación es de aproximadamente 50,000 a aproximadamente 200,000, por ejemplo, de aproximadamente 60,000 a aproximadamente 150,000, o desde aproximadamente 70,000 a aproximadamente 125,000. Sin embargo, en algunas modalidades, por ejemplo, después de la sonicación extensa, es posible tener un número promedio de peso molecular de menos de aproximadamente 10,000 o incluso menos de aproximadamente 5.000.

En algunas modalidades, el segundo químico puede tener un nivel de oxidación (O2) que es más alto que el nivel de oxidación (Oí) del primer químico. En algunas modalidades, para aumentar el nivel de oxidación del segundo químico en relación con el primer químico, la sonicación se lleva a cabo en un medio oxidante. En algunos casos, el segundo químico puede tener más grupos hidroxilo, grupos aldehido, grupos cetona, grupos éster o grupos de ácido carboxílico, que pueden aumentar su hidrofilia.

En algunas modalidades, el medio de sonicación es un medio acuoso. Si se desea, el medio puede incluir un oxidante, tal como un peróxido (por ejemplo, peróxido de hidrógeno), un agente dispersante y/o un tampón. Los ejemplos de agentes dispersantes incluyen agentes dispersantes iónicos, por ejemplo, laurilsulfato de sodio, y no iónicos agentes dispersantes, por ejemplo, poli (etilenglicol) .

En otras modalidades, el medio de sonicación es no acuosa. Por ejemplo, la sonicación se puede realizar en un hidrocarburo, por ejemplo, tolueno o heptano, un éter, por ejemplo éter de dietilo o tetrahidrofurano, o incluso en un gas licuado, tal como argón, xenón, o nitrógeno.

En general se prefiere que el químico sea insoluble en el medio de sonicación, por lo menos antes de la sonicación.

Pirólisis Una o más secuencias de procesamiento de pirólisis se pueden utilizar para aumentar la solubilidad y/o velocidad de disolución de un químico. La pirólisis también puede ser utilizada para esterilizar el químico y/o cualquier medio de comunicación utilizados para procesar el químico .

En un ejemplo, un primer químico que tiene un peso molecular promedio en número primero (MNi) es pirolizado, por ejemplo, por calentamiento del primer químico en un horno de tubo (en presencia o ausencia de oxígeno) , para proporcionar un segundo químico que tiene un peso molecular promedio en número segunda (MN2) menor que el peso molecular medio del primer número.

En algunas modalidades, el peso molecular promedio del segundo número (MN2) es menor que el peso molecular promedio del número primero (MNi) en más de aproximadamente 10 por ciento, por ejemplo, más de aproximadamente 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 por ciento, 60 por ciento, o incluso más de aproximadamente 75 por ciento.

En algunas modalidades, la cristalinidad de partida (antes de la pirólisis) es de aproximadamente 40 a aproximadamente 87.5 por ciento, por ejemplo, de aproximadamente 50 a aproximadamente 75 por ciento, o desde aproximadamente 60 a aproximadamente 70 por ciento, y el índice de cristalinidad después de la pirólisis es de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 por ciento, por ejemplo, de aproximadamente 15 a aproximadamente 45 por ciento, o desde aproximadamente 20 a aproximadamente 40 por ciento. Sin embargo, en ciertas modalidades, por ejemplo, después de la pirólisis extensa, es posible tener un índice de cristalinidad de más bajo que 5 por ciento. En algunas modalidades, el material después de la pirólisis es sustancialmente amorfo.

En algunas modalidades, el número de partida de peso molecular promedio (antes de la pirólisis) es de aproximadamente 200,000 a aproximadamente 3,200,000, por ejemplo, de aproximadamente 250,000 a aproximadamente 1,000,000, o desde aproximadamente 250,000 a aproximadamente 700,000, y el peso molecular de número promedio después de la pirólisis es de aproximadamente 50,000 a aproximadamente 200,000, por ejemplo, de aproximadamente 60,000 a aproximadamente 150,000, o desde aproximadamente 70,000 a aproximadamente 125,000. Sin embargo, en algunas modalidades, por ejemplo, después de la pirólisis extensa, es posible tener un número promedio de peso molecular de menos de aproximadamente 10,000 o incluso menos de aproximadamente 5,000.

En algunas modalidades, el segundo químico puede tener un nivel de oxidación (02) que es más alto que el nivel de oxidación (Oí) del primer químico. En algunas modalidades, para aumentar el nivel de la oxidación de la pirólisis se lleva a cabo en un oxidante ambiente. En algunos casos, el segundo material puede tener más grupos hidroxilo, grupos aldehido, grupos cetona, grupos éster o grupos de ácido carboxílico, que el primer material, lo que aumenta la hidrofilicidad del material.

En algunas modalidades, la pirólisis es continua.

En otras modalidades, el químico es pirolizado durante un tiempo predeterminado, y después se dejó enfriar durante un segundo tiempo predeterminado antes pirolizar de nuevo.

Oxidación Una o más secuencias de procesamiento de oxidantes pueden utilizarse para aumentar la solubilidad y/o velocidad de disolución del químico.

En un método, un químico primero que tiene un peso molecular promedio de número primero (MNi) y que tiene un contenido de oxígeno primero (Oí) se oxida, por ejemplo, por calentamiento del primer químico en una corriente de aire o aire enriquecido con oxígeno, para proporcionar una químico segunda que tiene un peso molecular promedio de número segunda (MN2) y que tiene un contenido de oxígeno segunda (02) más alto que el contenido de oxígeno primero (Oí) .

El peso molecular promedio en número segundo del segundo químico es generalmente menor que el peso molecular promedio en número primero del primer químico. Por ejemplo, el peso molecular se puede reducir en la misma medida como se discutió anteriormente con respecto a los otros tratamientos físicos. La cristalinidad del segundo material también se puede reducir en la misma medida como se discutió anteriormente con respecto a los otros tratamientos físicos.

En algunas modalidades, el contenido de oxígeno segunda es al menos aproximadamente el cinco por ciento más alto que el contenido de oxígeno primero, por ejemplo, 7.5 por ciento más alto, 10.0 por ciento más alto, 12.5 por ciento más alto, 15.0 por ciento más alto o más alto 17.5 por ciento. En algunas modalidades preferidas, el contenido de oxígeno segundo es al menos aproximadamente 20.0 por ciento más alto que el contenido de oxígeno primero. El contenido de oxígeno se mide por análisis elemental por pirólisis de una muestra en un horno que opera a 1300°C o superior. Un analizador elemental CHNS adecuado es el analizador LECO-932 con un horno de pirólisis de alta temperatura VTF-900.

En general, la oxidación de un material se produce en un ambiente oxidante. Por ejemplo, la oxidación puede efectuarse o ayudado por pirólisis en un ambiente oxidante, tal como en el aire o en aire enriquecido en argón. Para facilitar la oxidación, diversos agentes químicos, tales como oxidantes, ácidos o bases se pueden añadir al químico antes de o durante la oxidación. Por ejemplo, un peróxido (por ejemplo, peróxido de benzoilo) puede ser añadido antes de la oxidación.

Algunos métodos emplean oxidantes de tipo Fenton química. Dichos métodos se describen, por ejemplo, en E.U. N° de serie 12/639,289, cuya descripción completa se incorpora en el presente por referencia.

Los oxidantes ilustrativos incluyen peróxidos, tales como peróxido de hidrógeno y peróxido de benzoilo, persulfatos, tales como persulfato de amonio, las formas activadas de oxígeno, tales como ozono, permanganatos, tales como permanganato de potasio, percloratos, tales como perclorato de sodio, e hipocloritos , como hipoclorito de sodio (le ía) .

En algunas situaciones, el pH se mantiene o por debajo de aproximadamente 5.5 durante el contacto, tal como entre 1 y 5, entre 2 y 5, entre 2.5 y 5 o entre aproximadamente 3 y 5. Las condiciones de oxidación también pueden incluir un período de contacto de entre 2 y 12 horas, por ejemplo, entre 4 y 10 horas o entre 5 horas y 8. En algunos casos, la temperatura se mantiene o por debajo de 300°C, por ejemplo, o por debajo de 250, 200, 150, 100 o 50°C. En algunos casos, la temperatura se mantiene sustancialmente ambiente, por ejemplo, en o alrededor de 20-25°C.

En algunas modalidades, el uno o más oxidantes se aplica como un gas, tal como mediante la generación de ozono in situ mediante irradiación del material a través del aire con un haz de partículas, tales como electrones.

En algunas modalidades, la mezcla incluye además uno o más hidroquinonas, tales como 2,5-dimetoxihidroquinona (DMHQ) y benzoquinonas/o uno o más, tales como 2, 5-dimetoxi-l, -benzoquinona (DMBQ) , que puede ayudar en las reacciones de transferencia de electrones.

En algunas modalidades, el uno o más oxidantes se electroquímicamente generado in situ. Por ejemplo, el peróxido de hidrógeno y/u ozono puede ser electroquímicamente producido en un contacto o un recipiente de reacción .

Otros Procesos para Solubilizar o Funcionalizar Cualquiera de los procesos de este párrafo puede ser utilizado solo, sin cualquiera de los procesos descritos en el presente, o en combinación con cualquiera de los procesos descritos en este documento (en cualquier orden) : explosión de vapor, tratamiento químico (por ejemplo, tratamiento con ácido (incluyendo concentrada y diluida tratamiento ácido con ácidos minerales, tales como ácido sulfúrico, ácido clorhídrico y ácidos orgánicos, tales como ácido trifluoroacético) y/o base de tratamiento (por ejemplo, tratamiento con hidróxido sódico o cal) ) , tratamiento UV, tratamiento de extrusión de tornillo (véase, por ejemplo, solicitud de patente E.U. N° de serie 61/115,398, presentada el 17 de noviembre 2008, tratamiento con disolvente (por ejemplo, el tratamiento con líquidos iónicos) y la molienda de congelación (véase, por ejemplo, de E.U. N° de serie 12/502629).

PRODUCTOS INTERMEDIOS Y PRODUCTOS En algunos casos, el tratamiento químico es en sí mismo un producto acabado, por ejemplo, una sal o un polímero que tiene una mejor solubilidad y/o velocidad de disolución. En otros casos, usando procesos primarios y/o post-procesado, el químico tratado se puede convertir en uno o más productos, tales como energía, combustibles, alimentos y materiales. Una amplia variedad de productos se pueden hacer y/o se utilizar de manera más eficiente si la solubilidad de un componente químico se aumenta. Sólo unos pocos ejemplos incluyen aglutinantes y/o pigmentos utilizados en pinturas, tintas y revestimientos, los ingredientes utilizados en los productos alimenticios, y los ingredientes utilizados en los productos farmacéuticos.

Los ejemplos específicos de productos que pueden ser fabricados por una reacción o proceso que utiliza el químico físicamente tratado incluyen, pero no se limitan a, hidrógeno, alcoholes (por ejemplo, alcoholes monohídricos o alcoholes dihídricos, tales como etanol, n-propanol o n-butanol) , hidratados o hidroso, por ejemplo, que contienen más de 10%, 20%>, 30%> o incluso mayor que 40%> agua, azúcares, biodiesel, ácidos orgánicos (por ejemplo, ácido acético y/o ácido láctico), los hidrocarburos, co-productos (por ejemplo, proteínas, tales como proteínas (enzimas celulolíticas) o proteínas de células individuales) , y mezclas de cualquiera de estos en cualquier combinación o concentración relativa, y opcionalmente en combinación con cualesquiera aditivos, por ejemplo, aditivos de combustible. Otros ejemplos incluyen ácidos carboxílicos, tales como el ácido acético o el ácido butírico, sales de un ácido carboxílico, una mezcla de ácidos carboxílicos y sales de ácidos carboxílicos y ásteres de ácidos carboxílicos (por ejemplo, metilo, etilo y ésteres de n-propilo) , cetonas, aldehidos, ácidos alfa, beta no saturados, tales como ácido acrílico y olefinas, tales como etileno. Otros alcoholes y derivados de alcohol incluyen propanol, propilenglicol, 1 , -butanodiol, 1, 3-propanodiol, ésteres metílicos o etílicos de cualquiera de estos alcoholes. Otros productos que incluyen acrilato de metilo, metacrilato de metilo, ácido láctico, ácido propiónico, ácido butírico, ácido succínico, ácido 3-hidroxipropiónico, una sal de cualquiera de los ácidos y una mezcla de cualquiera de los ácidos y las sales respectivas.

Otros productos intermedios y productos, incluyendo alimentos y productos farmacéuticos, se describen en la E.U. N° de serie 12/417,900, la descripción completa de la cual se incorpora aquí por referencia.

QUÍMICOS El químico a tratar puede ser, por ejemplo, uno o más de cualquiera de los siguientes: sales, polímeros, monómeros, productos farmacéuticos, nutracéuticos , vitaminas, minerales, moléculas neutras, o mezclas de cualquiera de estos.

Las sales pueden incluir, por ejemplo, cualquiera de los siguientes cationes: amonio, calcio, hierro, magnesio, potasio, piridinio, amonio cuaternario, y de sodio, y cualquiera de los aniones siguientes: acetato, carbonato, cloruro, citrato, hidróxido de cianuro, nitrato, nitrito, óxido, fosfato y sulfato. La sal puede ser, por ejemplo, un electrolito.

Los polímeros incluyen polímeros naturales y sintéticos. El polímero puede ser una macromolécula polar, por ejemplo, poli (ácido acrílico) , poli (acrilamida) o alcohol polivinílico, que es soluble en agua antes del tratamiento físico, o un polímero o polímero no polar que muestra una baja polaridad, por ejemplo, poliestireno, poli (metacrilato de metilo) , poli (cloruro de vinilo) o poli ( isobutileno) , que es soluble en disolventes no polares antes del tratamiento físico. Los ejemplos de polímeros incluyen látex, acrílicos, poliuretanos , poliésteres, polietilenos, poliestirenos, polibutadienos , y poliamidas.

OTRAS MODALIDADES Un número de modalidades de la invención se han descrito. No obstante, se entenderá que diversas modificaciones pueden hacerse sin alejarse del objeto y alcance de la invención.

Por ejemplo, mientras que es posible llevar a cabo todos los procesos descritos en el presente en un solo lugar físico, en algunas modalidades, los procesos se completaron en múltiples sitios, y/o pueden realizarse durante el transporte.

Por consiguiente, otras modalidades están dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para incrementar la solubilidad de un químico que comprende tratar productos químicos con un tratamiento físico seleccionado del grupo que consiste de tratamiento mecánico, tratamiento químico, radiación, sonicación, oxidación, pirólisis y explosión de vapor para incrementar la solubilidad del químico relativo a la solubilidad del químico previo al tratamiento físico.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, el químico se selecciona del grupo que consiste de sales, polímeros y monómeros .

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tratamiento físico comprende irradiación.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tratamiento físico cambia la funcionalidad del químico.

5. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la irradiación comprende la exposición del químico a un haz de electrones.

6. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la irradiación comprende la aplicación al químico una dosis total de radiación de al menos 5 Mrads .

7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el químico tratado físicamente tiene una cristalinidad que es al menos 10 por ciento inferior que la cristalinidad del químico previo al tratamiento físico.

8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el químico tiene un índice de cristalinidad previo al tratamiento físico de aproximadamente 40 a aproximadamente 87.5 por ciento, y el químico tratado físicamente tiene un índice de cristalinidad de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 por ciento.

9. Un producto que comprende un químico que se ha tratado con un tratamiento físico seleccionado del grupo que consiste de tratamiento mecánico, tratamiento químico, radiación, sonicación, oxidación, pirólisis y explosión de vapor, el producto que tiene una solubilidad que es mayor que la solubilidad del químico previo al tratamiento físico .

10. El producto de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el químico se selecciona del grupo que consiste de sales, polímeros y monómeros .

11. El producto de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el químico ha sido irradiado .

12. El producto de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el producto tiene una funcionalidad que es diferente de la del químico previo al tratamiento físico.

13. El producto de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el químico ha sido irradiado mediante la exposición del químico a un haz de electrones .

14. El producto de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el químico ha sido irradiado con una dosis total de radiación de al menos 5 Mrads .

15. El producto de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el químico tratado físicamente tiene una cristalinidad que es al menos 10 por ciento inferior que la cristalinidad del químico antes del tratamiento físico.

16. El producto de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el químico tiene un índice de cristalinidad previo al tratamiento físico de aproximadamente 40 a aproximadamente 87.5 por ciento, y el químico tratado físicamente tiene un índice de cristalinidad de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 por ciento.