MX2014008681A - Suspensiones acuosas espesas de particulas pequeñas, que fluyen libremente, de un borohidruro de un metal alcalino o alcolinoterreo. - Google Patents

Abstract

Un método para dispersar un borohidruro de metal alcalino o alcalinotérreo que tiene un tamaño mediano de la partícula menor que 30 micras en un solvente orgánico. El método comprende combinar el borohidruro de metal alcalino o alcalinotérreo, el solvente orgánico y un agente tensoactivo.

Description

SUSPENSIONES ACUOSAS ESPESAS DE PARTÍCULAS PEQUEÑAS , QUE FLUYEN LIBREMENTE, DE UN BOROHIDRURO DE UN METAL ALCALINO O ALCALINOTÉRREO Esta invención se relaciona con una suspensión acuosa espesa que fluye libremente, que contiene partículas pequeñas de un borohidruro de metal alcalino o alcalinotérreo .

Se conocen las suspensiones de borohidruro de sodio en solventes. Por ejemplo, el documento US2010/0196242 , describe las suspensiones de borohidruro de sodio en solventes, típicamente hidrocarburos o aceites o grasas naturales. Sin embargo, esta referencia no describe nada con respecto a las partículas pequeñas de borohidruro de sodio utilizadas en la presente invención.

El problema tratado por esta invención, es producir una suspensión acuosa espesa que fluye libremente, que contiene partículas pequeñas de un borohidruro de metal alcalino o alcalinotérreo.

DECLARACIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un método para dispersar un borohidruro de un metal alcalino o alcalinotérreo que tiene un tamaño mediano de la partícula menor que 30 mieras en un solvente. El método comprende combinar: (i) el borohidruro de metal alcalino, (ii) el solvente y (iii) un agente tensoactivo que comprende un agente tensoactivo aniónico, un agente tensoactivo de alquil pirrolidona polimerizado, o una combinación de los mismos.

La presente invención está dirigida además, a una composición que comprende un borohidruro de un metal alcalino o alcalinotérreo, que tiene un tamaño mediano de la partícula menor que 30 mieras, un solvente y al menos uno de un agente tensoactivo aniónico y un agente tensoactivo de alquil pirrolidona polimerizado.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Los porcentajes son porcentajes en peso (¾% en peso") y las temperaturas están en °C, a menos que se especifique de otra manera. "Temperatura ambiente", es la temperatura ambiente interior, típicamente 20-25°C. El tamaño mediano de la partícula se determina utilizando un MALVERN MASTERSIZER 2000 con un Módulo de 2000 µ?. Las muestras se manipulan en atmósferas de nitrógeno seco, y se mezclan con un solvente, por ejemplo, p-xileno, que contiene un agente tensoactivo no iónico, por ejemplo, NINATE 60L, a aproximadamente 0.15% en peso, con una concentración del borohidruro de metal alcalino de aproximadamente 1% en peso, y se sometieron a sonicación durante cuatro minutos . Un "solvente orgánico" es un compuesto o mezcla de compuestos que contienen átomos de carbono, que es líquido a 20-25 °C a presión atmosférica normal (101 kPa) . Los solventes orgánicos preferidos incluyen hidrocarburos y éteres, de manera preferida, hidrocarburos y éteres alifáticos, de manera preferida hidrocarburos . Los solventes orgánicos especialmente preferidos incluyen, por ejemplo, mezclas de xileno y p-xileno.

De manera preferida, el agente tensoactivo es un agente tensoactivo aniónico, de manera preferida, uno que tiene un grupo funcional de sulfonato o carboxilato. Los agentes tensoactivos aniónicos preferidos incluyen, por ejemplo, alquilbencensulfonatos de sodio (lineales o ramificados) , sulfonatos de sodio de alfa olefina lineales, alcansulfonatos de sodio, lauroil lactilatos de sodio, alquilbencen carboxilatos de sodio, alquil carboxilatos de sodio y sales de potasio o calcio de los compuestos mencionados anteriormente. De manera preferida, el agente tensoactivo tiene un grupo alquilo que tiene al menos ocho átomos de carbono, de manera preferida, al menos diez átomos de carbono, de manera preferida, al menos doce átomos de carbono. De manera preferida, el agente tensoactivo se agrega en una cantidad de 0.01% en peso a 0.5% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa espesa; de manera preferida, al menos 0.03% en peso, de manera preferida, al menos 0.05% en peso, de manera preferida, al menos 0.07% en peso, de manera preferida, al menos 0.09% en peso, de manera preferida, no más que 0.4% en peso, de manera preferida no más que 0.3% en peso, de manera preferida no más que 0.2% en peso.

De manera preferida, el borohidruro de metal alcalino o alcalinotérreo está presente en la composición en una cantidad de 0.1% en peso a 5% en peso, de manera preferida al menos 0.3% en peso, de manera preferida al menos 0.5% en peso, de manera preferida no más que 4% en peso, de manera preferida no más que 4% en peso, de manera preferida no más que 3% en peso, de manera preferida no más que 2% en peso, de manera preferida no más que 1.5% en peso. De manera preferida, el borohidruro de metal alcalino se tritura en la presencia de tanto el solvente orgánico como del agente tensoactivo .

De manera preferida, el borohidruro de metal alcalino o alcalinotérreo contiene sílice fumante y/o carbonato de magnesio, de manera preferida, antes de la trituración. "Sílice fumante" es sílice producida mediante la pirólisis de compuestos de silicio a altas temperaturas. Las especificaciones típicas son como sigue: el tamaño de la partícula promedio es 5-50 nm; el área superficial es 50-600 m2/g; la densidad es 160-190 kg/m3. De manera preferida, el tamaño de la partícula promedio es 10-40 nm; el área superficial es 75-500 m2/g. De manera preferida, se utiliza carbonato de magnesio en el método de esta invención, que tiene un contenido de agua de no más que 1% en peso, de manera preferida no más que 0.5% en peso, de manera preferida no más que 0.2% en peso, de manera preferida no más que 0.1% en peso. De manera preferida, el carbonato de magnesio tiene un tamaño de la partxcula promedio antes del triturado de 1 miera a 50 mieras, de manera preferida de 10 mieras a 40 mieras.

De manera preferida, se agrega sílice fumante, carbonato de magnesio o una combinación de los mismos al borohidruro de metal alcalino o alcalinotérreo, en una cantidad total de 0.5% en peso a 7% en peso, basándose en el peso total de la composición; de manera preferida al menos 0.7% en peso, de manera preferida al menos 0.8% en peso, de manera preferida al menos 0.9% en peso, de manera preferida al menos 1% en peso; de manera preferida no más que 6% en peso, de manera preferida no más que 5.5% en peso, de manera preferida no más que 5% en peso, de manera preferida no más que 4.5% en peso, de manera preferida no más que 4% en peso, de manera preferida no más que 3.5% en peso. De manera preferida, la composición sólida que comprende un borohidruro de metal alcalino o alcalinotérreo se tritura a un tamaño mediano de la partícula de menos que 25 mieras, de manera preferida menos que 20 mieras, de manera preferida menos que 15 mieras, de manera preferida menos que 12 mieras. De manera preferida, la composición sólida se tritura a un tamaño mediano de la partícula no menor que 2 mieras, de manera preferida no menor que 3 mieras, de manera preferida no menor que 4 mieras. De manera preferida, el borohidruro de metal alcalino o alcalinotérreo no contiene aditivos .

De manera preferida, el borohidruro de metal alcalino o alcalinotérreo es un borohidruro de metal alcalino o borohidruro de calcio; de manera preferida, borohidruro de sodio, borohidruro de potasio, borohidruro de calcio o borohidruro de litio; de manera preferida, borohidruro de sodio, borohidruro de potasio o borohidruro de litio; de manera preferida, borohidruro de sodio o borohidruro de potasio; de manera preferida, borohidruro de sodio. De manera preferida, el borohidruro de metal alcalino o alcalinotérreo tiene un tamaño de la partícula promedio antes del triturado, de 50 mieras a 1000 mieras, de manera preferida de 100 mieras a 300 mieras. De manera preferida, el borohidruro de metal alcalino o alcalinotérreo antes del triturado tiene no más que 1% en peso de agua, de manera preferida no más que 0.5% en peso, de manera preferida no más que 0.2% en peso, de manera preferida no más que 0.1% en peso .

De manera preferida, el contenido de agua de la composición que comprende un borohidruro de metal alcalino o alcalínotérreo es no más que 0.5%, de manera preferida no más que 0.2%, de manera preferida no más que 0.1%. De manera preferida, la composición contiene menos que 5% de cualquier otra cosa aparte del borohidruro de metal alcalino, el solvente orgánico, agente tensoactivo, sílice y carbonato de magnesio, de manera preferida menos que 3%, de manera preferida menos que 2%, de manera preferida menos que 1%, de manera preferida menos que 0.5%.

De manera preferida, la composición sólida se tritura en un molino capaz de producir partículas que tengan un tamaño mediano de la partícula menor que 50 mieras, por ejemplo, molinos de energía fluida (molino de chorro fluidizado, molino de chorro en espiral) , molinos de bolas (vibración, centrífugo, gravedad) , molinos con medio húmedo (molino con medio agitado) . De manera preferida, las partes de los molinos que entran en contacto con la composición sólida se hacen de acero inoxidable. De manera preferida, la molienda se realiza a una temperatura de 0°C a 100°C, de manera preferida de 10°C a 40°C. De manera preferida, la molienda se enfría mediante una camisa de enfriamiento para mantener la temperatura en los intervalos mencionados anteriormente. De manera preferida, el tiempo de la molienda en el molino de bolas es de 1 minuto a 2 horas; de manera preferida, al menos 2 minutos, de manera preferida al menos 5 minutos, de manera preferida al menos 10 minutos; y de manera preferida, el tiempo de la molienda es no más que 1.5 horas, de manera preferida no más que 1 hora, de manera preferida no más que 50 minutos, de manera preferida no más que 40 minutos. El número y tamaño de las bolas y la velocidad de rotación pueden determinarse fácilmente por aquellos con experiencia en la técnica, dependiendo del tamaño de la partícula objetivo. De manera preferida, el triturado en el molino de chorro se realiza mediante presión. En un molino de chorro en espiral, la presión es de manera preferida de al menos 30 psig (300 kPa) , de manera preferida al menos 50 psig (440 kPa) , de manera preferida, no más que 250 psig (1800 kPa) . En un molino de chorro de lecho fluidizado, de manera preferida, la presión es de 2-18 atmósferas (200-1800 kPa) , de manera preferida de 4-15 atmósferas (400-1500 kPa) . Las velocidades de alimentación y el número de pasos a través de los molinos de chorro pueden determinarse fácilmente por aquellos con experiencia en la técnica, dependiendo del tamaño de la partícula objetivo.

EJEMPLOS E emplo 1 : El método tradicional de análisis del tamaño de la partícula del borohidruro de sodio (SBH) , es el uso de un método con dispersión de luz láser utilizando aceite mineral como el solvente dispersante. Este método es inadecuado para medir partículas ultrapequeñas de borohidruro de sodio (< 40 um) , debido a la tendencia de este material a aglomerarse en un medio líquido. Por lo tanto, agregamos dispersantes a nuestro sistema de solvente, con los siguientes resultados.

Una dispersión del borohidruro de sodio en p-xileno anhidro con 0.05% en peso de Éter Monodecílico de Hexaetilenglicol , contenía sólo el material agregado. Ocurrió un comportamiento similar con xileños húmedos y en aceite mineral.

Se preparó una dispersión de borohidruro de sodio en p-xileno anhidro con 15% en peso (basándose en el peso de SBH) del agente tensoactivo NINATE™ 60 L (60% de sólidos no acuosos lineales de alquilbencensulfonato de calcio, disponible de Stepan Co.). Se obtuvieron resultados similares con los xilenos húmedos con 15% en peso del agente tensoactivo NINATE™ 60 L.

Tabla 1 : Análisis del Tamaño de la Partícula del Material Molido con Chorro Hosokawa.

Parámetros de análisis: Las muestras se manipularon en atmósferas de nitrógeno inerte seco hasta que se mezclaron bien con el solvente que contiene el dispersante.

Malvern Mastersizer 2000 con Módulo de 2000 µ? Solvente: p-xileno anhidro con xileno húmedo Concentración de SBH: -1% en peso Dispersante 0.15% en peso de NINATE 60 L 4 minutos de sonicación Las muestras se analizaron mientras se bombeaban a 1800 RPM sin sonicación.

El borohidruro de sodio molido se dispersó en xilenos al 1% en peso de borohidruro de sodio con combinaciones de NINATE™ 60 L y AGRIMER™ AL-22 (poli (vinilpirrolidona) con alquilación C-16 al 80%, disponible de ISP Corp.).

NINATE™ 60 L 0.05% parcialmente disperso AGRIMER™ AL -22 0. 05% muchos agregados pequeños NINATE™ 60 L 0 .1% bien disperso (cuando mucho AGRIMER™ AL -22 0. 05% unos pocos agregados pequeños) NINATE™ 60 L 0. 15% bien disperso (cuando mucho AGRIMER™ AL -22 0. 05% unos pocos agregados pequeños) AGRIMER™ AL -22 0. 05% parcialmente disperso muchos agregados pequeños Ejemplo 2 (comparativo) La factibilidad de la molienda de la suspensión acuosa espesa se evaluó a través de un experimento de exploración en un molino de bolas Eiger utilizando polvo VENPURE™ SF pretriturado (D50 de 45 m) . Bajo atmósfera de N2 ambiental, se agregaron 92.0 gramos de perlas ZIRMIL CE de 0.9 a 1.1 mm (perlas cerámicas, disponibles de Saint-Gobain) , y 26.2 gramos de polvo y 152.6 g de xileno puro, sin agente tensoactivo, al molino. Las muestras se molieron a 4000 rpm (diámetro exterior del agitador = 8.89 centímetros (3.5 pulgadas) ) . Dos muestras de 10 mL se retiraron del sistema a intervalos de 10 minutos vía una jeringa. Después de 20 minutos, la muestra se tomó y la velocidad del molino se incrementó para continuar la molienda, el molino se detuvo debido a la aglomeración del SBH y las perlas. Esta clase de aglomeración durante la molienda con un molino con medio agitado no es poco común. Se piensa que ocurre a través de una combinación del alto nivel de sólidos de la suspensión acuosa espesa, la acción espesante del cizallamiento y la temperatura. Con frecuencia puede superarse formulando la suspensión acuosa espesa con la combinación correcta de agentes tensoactivos y dispersantes. Los resultados de este experimento se reportan a continuación.

Tabla 2 Análisis del tamaño de la partícula (um) del borohidruro de sodio molido con Eiger.

*Datos del tamaño de partícula obtenidos utilizando el método de tamaño de la partícula con láser utilizando xileno y NINATE 60L como el solvente.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un método para dispersar un borohidruro de metal alcalino o alcalinotérreo que tiene un tamaño mediano de la partícula menor que 30 mieras en un solvente orgánico; el método comprende combinar: (i) el borohidruro de metal alcalino o alcalinotérreo, (ii) el solvente orgánico y (iii) un agente tensoactivo que comprende un agente tensoactivo aniónico, un agente tensoactivo de alquil pirrolidona polimerizado, o una combinación de los mismos.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el solvente orgánico es un solvente de hidrocarburo .

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, en donde el agente tensoactivo es un agente tensoactivo aniónico.

4. El método de conformidad con la reivindicación 3, en donde el borohidruro de metal alcalino o alcalinotérreo es borohidruro de sodio.

5. El método de conformidad con la reivindicación 4, en donde el tamaño mediano de la partícula de la composición es de 2 mieras a 25 mieras.

6. El método de conformidad con la reivindicación 5, en donde el borohidruro de sodio se tritura en un molino de chorro fluidazado o un molino de chorro plano.

7. Una composición que comprende un borohidruro de metal alcalino o alcalinotérreo que tiene un tamaño mediano de la partícula menor que 30 mieras, un solvente y al menos uno de un agente tensoactivo aniónico y un agente tensoactivo de alquil pirrolidona polimerizado.

8. La composición de conformidad con la reivindicación 7, en donde el solvente orgánico es un solvente de hidrocarburo.

9. La composición de conformidad con la reivindicación 8, en donde el agente tensoactivo es un agente tensoactivo aniónico .

10. La composición de conformidad con la reivindicación 9, en donde el tamaño mediano de la partícula de la composición es de 2 mieras a 25 mieras.