MXPA04001370A

MXPA04001370A - Sustancias quimicas de la tecnologia de los polimeros cristales liquidos y sus aplicaciones.

Info

Publication number: MXPA04001370A
Application number: MXPA04001370A
Authority: MX
Inventors: Govind Rakesh
Original assignee: Lcp Tech Holdings Llc
Priority date: 2001-08-13
Filing date: 2002-08-12
Publication date: 2005-06-06
Also published as: CA2456536A1; JP2005500430A; WO2003016433A1; EP1417281A1; US20050072960A1; US7125499B2

Abstract

Se describen los, polimeros de cristales liquidos (LCP). en fase liquida que tienen la composicion y estructura que se puede modificar para obtener las propiedades deseadas. Los LCP en fase liquida tienen las moleculas esqueleto de los polimeros poliiminoborano, poliaminoborano y/o borozina, con moleculas cadenas laterales de silicio y/o fosforo ligadas a un esqueleto que proporciona un grado de alineamiento al que se le asigna un Parametro de Orden (s) definido como S=1/3 [3cos2F-1], en donde, F es el angulo entre el eje de una molecula LCP y la direccion vertical. Los LCP en fase liquida inventivos tienen un Parametro de Orden promedio en el intervalo desde aproximadamente 0.2 hasta aproximadamente 0.99 y se pueden aplicar a diversos procesos de enjuague, refrigerantes, lubricantes para estabilizacion y otros procesos protectores.

Description

SUSTANCIAS QUÍMICAS DE LA TECNOLOGÍA DE LOS POLÍMEROS CRISTALES LÍQUIDOS Y SUS APLICACIONES Esta invención se hizo como parte de las responsabilidades del co-inventor Ferguson como empleado del Gobierno de los Estados Unidos. El gobierno tiene ciertos derechos en la invención.

Solicitudes relacionadas Esta solicitud reclama prioridad ante la Solicitud Estadounidense Serie No. 607311,383 que se incorpora expresamente como referencia en la presente en su totalidad.

Campo de la invención La invención se refiere, en general, a los polímeros de cristales líquidos en fase líquida que tienen cadenas esqueletos imino- y amino-borano con cadenas laterales que imparten propiedades y aplicaciones deseables.

Antecedente Los polímeros cristalinos son moléculas lineales de cadena larga que tienen una orientación preferida. La mayoría de los polímeros cristalinos son sólidos bajo condiciones ambientales. Sin embargo, éstos se conocen tradicionalmente como polímeros de cristales líquidos por que tienen características inmediatas entre las fases sólida y líquida. Tales polímeros han encontrado uso extenso en el sector del mercado electrónico, y se utilizan ampliamente en pantallas para productos como relojes digitales, aparatos de televisión, etcétera.

Más modificaciones estructurales y químicas de estos polímeros serian útiles para determinar otras propiedades y aplicaciones .

Compendio de la invención Una clase de polímeros de cristales está en fase líquida, antes que en fase sólida, y se conocen como polímeros de cristal líquido en fase líquida (LCP) .- Las moléculas de LCP en fase líquida están ordenadas en menor grado que el ordenamiento de las moléculas de los polímeros de cristal líquido en fase sólida, pero en mayor grado que las moléculas orientadas al azar en los líquidos.

Las composiciones y estructuras de los polímeros de cristal líquido en fase líquida (LCP) se modifican para obtener las propiedades deseadas. Los LCP en fase líquida de la invención tienen un esqueleto poliiminoborano [BNH2]X y/o poliaminoborano [B H ]X, con algunos enlaces de cadenas laterales estructurales y composicionales de silicio y/o de fósforo al esqueleto. Ejemplo, en una modalidad, la relación de la longitud de la cadena lateral a la longitud de la cadena principal es variable. Los enlaces proporcionan un grado de ordenamiento a las moléculas LCP en fase liquida que se cuantifica por un Parámetro de Orden. Los LCP en fase liquida de la invención tienen un parámetro de orden (s) promedio en el intervalo de aproximadamente 0.2 hasta cerca de 0.99, ya que existen en fase liquida, antes que en sólida. De esta manera, aunque los compuestos aislados pueden tener un parámetro de orden mayor que 0.99, el promedio de los parámetros de orden será menor que el de una composición en fase sólida, que es menor que 1.0.

Los LCP en fase liquida de la invención se pueden aplicar a un número de usos que incluyen, pero no están limitados a: composiciones y métodos para enjuague, lubricación, enfriamiento y protección de agentes como la humedad, luz, plagas, bacterias, etcétera. En una modalidad, los LCP en fase liquida que tienen parámetros de orden relativamente menores dentro del intervalo de 0.2 hasta 0.99 se utilizan para procesos de enjuague, y los LCP en fase liquida que tiene parámetros de orden relativamente mayor dentro de este intervalo se utilizan para procesos de protección de superficies, por ejemplo, en esterilización superficial. Los LCP en fase líquida que tienen un Parámetro de Orden dentro de este intervalo también pueden usarse para lubricantes, refrigerantes y otros procesos de protección. Además, como apreciarán los expertos en la técnica, los valores de Parámetros de Orden pueden traslaparse, y los compuestos pueden usarse para más de una aplicación.

Una modalidad de la invención es una composición y el método que emplea los LCP en fase líquida de la invención para procesos químicos de enjuague, por ejemplo, soluciones de enjuague ácidas o alcalinas de productos metálicos procesados, hasta aproximarse a una descarga cero del agente de enjuague. En esta modalidad, los LCP en fase líquida se preparan con una densidad/gravedad específica que sea muy diferente de los químicos del proceso que serán removidos, de modo que se formen dos distintas capas inmiscibles, lo mismo que la separación de aceite y agua. Los químicos del proceso que se enjuagan del producto, por tanto, pueden recuperarse con su concentración total y pueden regresarse en un estado no contaminado al proceso original. Los LCP del mismo modo pueden recuperarse del proceso de enjuague.

Este método reduce el volumen de agua de enjuague que se requiere, y puede acercarse o alcanzar una descarga cero del agua de los procesos químicos comunes.

Otra modalidad de la invención es una composición y el método que emplea los LCP en fase líquida de la inventiva como lubricante y/o refrigerante, incluidos los fluidos para corte para procesos de torneado, rectificación, barrenado, trituración, troquelado etcétera. Los LCP en fase líquida pueden usarse como un fluido hidráulico y/o un fluido de motor.

Otras modalidades de la invención son las composiciones y métodos de los LCP en fase líquida de la inventiva, como protectores seguros para el ambiente. Éstos pueden, por ejemplo, aplicarse a superficies inertes para protección contra bacterias (por ejemplo, superficies en hospitales) , aplicarse a vegetación para mantener la humedad y para retardar el fuego (por ejemplo, fuego forestal), aplicarse a madera y otro material de construcción para proteger contra termitas, moho, hongos, etcétera, aplicarse a superficies biológicas y no biológicas para proteger contra daño por luz ultravioleta, así como otros numerosos usos.

Esta y otras modalidades de la invención serán evidentes en vista de las siguientes figuras y la descripción detallada.

Breve descripción de las figuras La FIGURA 1 ilustra esquemáticamente el ordenamiento molecular en los sólidos (FIGURA 1A) , polímeros de cristales líquidos en fase líquida (LCP) , y líquidos (FIG. 1C) .

La FIGURA 2 ilustra una configuración de una aplicación de enjuague para el LCP en fase líquida.

La FIGURA 3A y 3B son gráficas que muestran, respectivamente, mediciones de fuerza y mediciones de desgaste del inserto de una aplicación como lubricante/refrigerante para los LCP en fase líquida de la invención.

La FIGURA 4 ilustra esquemáticamente un posible mecanismo de los LCP en fase líquida inventivos como protectores contra microorganismos.

La FIGURA 5 es una gráfica de viscosidad a diferentes temperaturas para un LCP en fase líquida y fluidos hidráulicos basados en aceite mineral.

Descripción detallada La estructura de un sólido es generalmente bien ordenada, con las moléculas estrechamente empacadas y ordenadas en posiciones fijas para dar un tamaño y forma. Las moléculas de un liquido se empacan estrechamente, pero no están unidas en posiciones fijas. Un liquido es fluido, y su estructura es menos ordenada que la de un sólido. Un liquido también tiene un volumen definido y sin forma, siendo capaz de tomar la forma de su envase.

La FIGURA 1 ilustra esquemáticamente el ordenamiento molecular en las composiciones sólidas (FIGURA 1A) , liquidas (FIGURA 1C) , y los polímeros de cristales líquidos en fase líquida (LCP) (FIGURA IB) . En un sólido, las moléculas están ordenadas y están perfectamente alineadas, mientras en un líquido las moléculas están alineadas u ordenadas al azar. En un LCP en fase líquida, las moléculas están alineadas y en consecuencia orientadas no al azar, pero su alineamiento es menor que el de un sólido.

El grado de alineamiento de las moléculas en los LCP en fase líquida puede ser medido por un Parámetro de Orden (S) . S se define como 1/3 [3 eos T - 1] , donde T es el ángulo entre los ejes de una molécula LCP en fase liquida y la dirección vertical. En un sólido, el Parámetro de Orden tiene un valor de 1.0, porque todas las moléculas están perfectamente alineadas. En un liquido, el Parámetro de Orden tiene un valor de 0 porque las moléculas están orientadas al azar. En un LCP en fase liquida, el Parámetro de Orden promedio varia en el intervalo entre aproximadamente 0.2 y cerca de 0.99.

El valor del Parámetro de Orden para un LCP en fase liquida particular depende de factores tales como su química, su estructura molecular, el número y composición de las unidades que se repiten del polímero, etc. Los LCP en fase líquida inventivos tienen un Parámetro de Orden que está, en promedio, en el intervalo de casi 0.2 hasta cerca de 0.99, de modo que existen en fase líquida, no en fase sólida. De esta manera, aunque los compuestos aislados pueden tener un Parámetro de Orden mayor que 0.99, en promedio y con una desviación estándar de ± 0.01, el Parámetro de Orden para cualquier LCP en fase líquida es menor que el de una composición en fase sólida que es menor que 1.0, cuando se mide en condiciones ambientales (por ejemplo, PTN) .

La estructura tiene una cadena esqueleto polimérica de poliiminoborano-BH-NH-BH-NH- [BNH2] x, poliaminoborano -BH2-NH2-BH2-NH2- [BNH4]K, (abreviado como B-N) , y/o borozina [B3N3H5]X (BZ) . La cadena esqueleto se modifica por enlaces de cadenas laterales con silicio (Si-N-B) y/o fósforo (B-N-P) . X (el esqueleto) es en el intervalo de casi 10 hasta cerca de 90.

Con las cadenas laterales, las estructuras son (-BH-NR-BH-NR'-)X (PIB) (-BH2-NHR-BH-NHR'-)x (PAB), y (abreviado como ???) , donde R y R' son polímeros polidimetilsiloxano lineales (CH3) 3SiO [SiO (CH3) 2] nSi (CH3) 3, y n es en el intervalo desde aproximadamente 1-130. Los polímeros esqueleto están disponibles · en el comercio (por ejemplo, Sigma, St. Louis MO) , y las cadenas laterales se adicionan por polimerización en emulsión a temperatura ambiente combinando el polímero dimetilsiloxano y B-N y/o BZ, usando tricloruro de fósforo (1% en peso) como catalizador. La reacción de polimerización en emulsión se lleva a cabo en fase acuosa.

Los enlaces de las cadenas laterales alteran la estructura de la cadena polimérica básica B-N y/o BZ para modificar sus propiedades, según se desee, alterando el valor del Parámetro de Orden. Al modificar el número y tipo de enlace, puede conseguirse cualquier valor de Parámetro de Orden. Tales estructuras y propiedades resultantes fueron determinadas usando el programa SPARTAN, disponible en el comercio de Wavefunction, Inc. (Irving CA) . El programa SPARTAN se utiliza para analizar la estructura de los LCP en fase liquida y para calcular algunas propiedades. La estructura y propiedades de los LCP en fase liquida pueden también ser evaluadas por otros métodos analíticos conocidos para los expertos en la técnica, como difracción cristalina de rayos X, RMN, IR, etcétera.

Las aplicaciones para las estructuras que proporcionan diferentes usos o propiedades se logran variando la longitud de la cadena polimérica B-N ó BZ y/o variando los tipos de enlaces, como se describió antes para formar PIB, PAB, y/o PBZ. Los LCP en fase liquida inventivos, de esta manera, pueden ser aplicados a diversos y únicos procesos modificando los valores de los Parámetros de Orden. Los compuestos inventivos tienen una variedad de propiedades deseables. Son no tóxicos, fisiológicamente inertes, insolubles en agua, y no susceptibles al ataque o biodegradacion por organismos como bacterias, hongos, termitas, etcétera. Una vez que los LCP en fase liquida se aplican a una superficie, esta "se cura" en una fase sólida.

La evaluación de la biodegradabilidad fue por el Método de Respirometria Manométrica (Organización para la Cooperación y Desarrollo Económicos (OECD) 301F, usando un respirómetro normal. El método usa un sistema cerrado para evaluar la biodegradacion midiendo la cantidad de oxigeno consumida por microorganismos debido a la degradación biológica aeróbica del material de prueba, en este caso el LCP en fase liquida. El bióxido de carbono desprendido se elimina y se reemplaza el oxigeno consumido. El método requiere el uso de microorganismos no aclimatados al material de prueba; es decir, microorganismos que no fueron previamente expuestos a los LCP en fase liquida inventivos. El método también requiere que los microorganismos incluyan una concentración mínima de 75% del afluente doméstico; dirigiéndose a su habilidad para evaluar los sistemas de tratamiento municipales (POTW) para biodegradar materiales que puedan usarse en, y después ser desechados de, los hogares, escuelas, edificios de oficinas, etcétera.

Como norma, un material "fácilmente biodegradable" es aquel que > 60% del material es degrado en el transcurso de 28 dias . Esto indica que el material tiene una propensión a biodegradarse rápida y completamente en un intervalo de entornos aeróbicos naturales. Un material "inherentemente biodegradable" es aquel que >20% del material se degrada en 28 dias. Esto indica que el material tiene un potencial para la biodegradacion.

Los LCP en fase liquida (B-N y BZ) fueron adicionados directamente al medio acuoso que contenia microorganismos, con agitación continua. Se recopilaron datos durante un periodo de 28 dias, y cada muestra se probó por triplicado. Los LCP en fase liquida no muestran ninguna captación de oxigeno en sistemas acuosos durante los 28 dias del periodo de evaluación. En comparación, los materiales control que no contenían LCP en fase líquida exhibieron captación de oxígeno, como se muestra en la siguiente tabla.

Captación de oxigeno usando el Método 501F (OECD) Los LCP en fase liquida fueron no tóxicos para los microorganismos usados en el sistema de prueba, y no se degradaron por estos organismos. Se evaluó la inactividad fisiológica por el método OECD previamente descrito, y no mostró ataque bacteriano usando organismos de fango activados .

Se realizó un procedimiento de prueba ASTM E686 modificado (Método Normalizado para la Evaluación de Agente Antimicrobianos en fluidos acuosos para remover metal) . Se obtuvo una muestra de fluido para remover metal biológicamente deteriorado y su nivel bacteriano se determinó usando un portaobjetos sumergido. La cuenta bacteriana fue no menor y [sic] 107 bacterias/mL [sic] . El fluido diluido para remover metal (600 mL) fue vaciado en un tarro de vidrio claro de boca ancha de 1 litro. Se adicionaron 10 gramos de virutas de aluminio y 60 mL de un fluido rancio para remover metal. La tapa fue enroscada y el tarro sellado se invirtió varias veces para el mezclado completo. Se evaluó el fluido para nivel bacteriano y generación de olor.

Las muestras fueron colocadas en un ambiente de temperatura constante (90°F ± 5°F) (32°) y el fluido se aireó durante 5 días usando una bomba de aire para tanque de peces o acuario, tubo de caucho o plástico, y piedras para la aireación del acuario colocadas tan cerca del fondo como fue posible del recipiente de fluido no tapado. La aireación se detuvo después de 5 días, y se evaluó la muestra para el nivel bacteriano y generación de olor. La aireación se suspendió por casi 2.5 días y la muestra de nuevo se evaluó para nivel bacteriano y generación de olor. Se repitieron dos ciclos más (cinco dias de aireación, 2.5 días sin aireación) con mediciones apropiadas. Se obtuvieron los siguientes resultados.

Dia O Los LCP fase liquida (clara, inodoro) ; sin bacterias presentes, virutas de aluminio y fluido contaminado adicionado; 10 bacterias/mL y mezcla de olor rancio; fluido parduzco espeso con olor rancio, aireación encendida Día 5 10 bacterias/mL (límite menor dip slide) , aireación apagada.

Día 8 Fluido separado en dos capas distintas; no se detectaron bacterias ni olor rancio, aireación encendida .

Día 12 Fluido continuo capa café; 10 bacterias/mL (portaobjetos sumergido límite inferior) , olor rancio, aireación apagada.

Día 15 Fluido separado en dos distintas capas; sin bacterias ni olor rancio, aireación encendida.

Día 19 Fluido continuo capa café; 10 bacterias/mL (portaobjetos sumergido límite inferior) Día 22 Fluido separado en dos distintas capas; sin bacterias ni olor rancio.

Estos datos indican que los LCP en fase liquida son fisiológicamente inertes cuando se mezclan con el fluido contaminante deteriorado biológicamente, no soportaron el crecimiento bacteriano. Cuando una solución bien mezclada de aceite contaminado se mezcló con el LCP en fase liquida, como durante la aireación, el portaobjetos sumergido mostró cantidades a nivel bajo de bacterias presentes en la mezcla. Sin embargo, cuando la mezcla estuvo inalterada y el aceite y los LCP en fase liquida se separaron en dos capas, las bacterias estuvieron presentes únicamente en la capa oleosa y no en la capa de los LCP. Estos resultados indicaron que los LCP en fase liquida no son adsorbidos por organismos vivos, volviéndolos aplicables para usos biológicos como en las industrias médica y alimenticia.

Los LCP en fase liquida son inflamables y tienen un punto de ebullición alto (mayor que casi 550 °F (288 °C) de acuerdo con los métodos ASTM) . Cuando se somete a una temperatura de 875°F (469°C), los LCP en fase liquida comienzan a hervir, entonces se evapora hasta una fase sólida .

Los LCP en fase liquida son estables en presencia de agentes oxidantes. No son reactivos con ácidos (por ejemplo, ácido crómico), álcalis, soluciones para galvanoplastia, como soluciones de zinc alcalinas y ácidas, ácido nítrico, etcétera. Los LCP en fase líquida que se mezclan con ácido crómico, por ejemplo, en sistemas para galvanoplastia, forman una cubierta protectora sobre el ácido crómico. Cuando se mezclan y calientan a temperaturas hasta 200°F (93.5°C),los LCP en fase líquida son estables por más de 2 años con ácido crómico, y más de uno y medio años con un agente oxidante comercial que tenga un pH<2 (Piclek®) , y una solución de ácida de zinc para galvanoplastia, una solución alcalina de zinc para galvanoplastia, y ácido nítrico.

Los LCP en fase líquida tienen una presión de vapor muy baja a temperatura ambiente y cercana a la ambiente. Las pérdidas por evaporación de los LCP en fase líquida inventivos fueron supervisadas usando los métodos de prueba de presión de vapor ASTM normales. A temperaturas de 150°F (82°C), la presión de vapor de los LCP en fase líquida fue menor que 0.5 mm Hg.

Los LCP en fase líquida son transparentes a simple vista. Son inmiscibles con agua y mezclas acuosas, y son menos densos que el agua ya que estos flotan como una capa separada en sistemas acuosos.

Los LCP en fase liquida lubrican la superficie a la que son aplicados, produciendo una superficie resbalosa. Por tanto, las partes cubiertas con los LCP en fase liquida deberán ser manejadas con cuidado y usarse medidas precautorias, como dispositivos de fijación, guantes acanalados, etcétera. Las superficies sobre las que se haya derramado los LCP en fase liquida deberán ser restregadas para reducir el peligro de resbalarse (pisos etcétera) . Los LCP en fase liquida provocan hinchamiento a las partes de nailon, de esta manera, aplicados a juntas de nailon, etc., los revestimientos de LCP en fase liquida pueden debilitar estas estructuras.

Se describen algunas aplicaciones de las composiciones anteriores.

APLICACIÓN EN ENJUAGUE En muchos procesos de producción, un producto químico que se ha usado en el proceso debe retirarse del producto resultante. Por lo regular, tal lavado o enjuague utiliza agua, a menudo en cantidades abundantes, que entonces se vuelve impura y/o contaminada con el proceso químico que se esta quitando. El agua, un recurso valioso, por tanto se consume en el proceso de enjuague.

Además, el agua de enjuague impura y/o contaminada causa problemas o preocupaciones ambientales.

Los LCP en fase liquida inventivos enfrentan estos problemas reduciendo el uso de agua, y además, permitiendo recuperar los químicos del proceso. Los LCP en fase líquida pueden usarse para enjuagar productos químicos/o contaminantes de productos usando volúmenes reducidos de agua y/u otros disolventes. Estos pueden prepararse en forma de baño, pulverización, etcétera y pueden ser sumergidos, cepillado, laminados, nebulizados, revestidos o, de otra forma, aplicados cumpliendo una función de enjuague.

En una modalidad, los LCP en fase líquida para procesos de enjuague se preparan para conseguir un Parámetro de Orden en el intervalo entre casi 0.2 hasta cerca de 0.99. En otra modalidad, los LCP en fase líquida para procesos de enjuague se preparan para obtener un Parámetro de Orden en el intervalo entre casi 0.5 hasta cerca de 0.8. Las composiciones que resultan en estos Parámetros de Orden incluyen la estructura química previamente descrita, donde n esta en el intervalo de 20-100.

Los LCP en fase liquida inventivos son benignos a los químicos o contaminantes que se retiran del producto. Los LCP en fase líquida tienen una densidad/gravedad específica que es suficientemente diferente de los químicos del proceso que se retiran, de modo que forma dos distintas capas inmiscibles. El (los) químico (s) del proceso enjuagues del producto, por tanto, pueden ser recuperados con su concentración completa, y pueden ser regresados al proceso original en un estado no contaminado. Los LCP pueden similarmente recuperarse del proceso de enjuague, por ejemplo, por decantación. Este método reduce significativamente el volumen de agua necesario para enjuagar, y puede acercarse o alcanzar descarga cero del agua desde los procesos químicos comunes.

Entre las numerosas industrias en las que pueden usarse los LCP en fase líquida de la inventiva, se describe la industria de terminado metálico para propósitos ilustrativos únicamente, pero la invención no esta limitada a eso. En los procesos de acabado metálico, a menudo son necesarios varios tanques de enjuague para retirar los químicos del proceso. Los químicos del proceso que deben enjuagarse del producto metálico pueden ser un limpiador, un desengrasante, u otro químico de proceso o contaminante/solución no deseados, tal como ácido crómico que está frecuentemente contenido en un tanque de galvanoplastia. El LCP en fase liquida de enjuague es benigno a la solución química, ácido crómico en este ejemplo, que será enjuagada del producto. La solución química fácilmente se separa del agente de enjuague LCP en fase líquida, formando dos capas. Puede ser usado un enjuague final con agua, de el cual el agente de enjuague LCP en fase líquida también pueda ser fácilmente recuperado. Para un producto final que requiera lubricación, no se necesita enjuagar porque el LCP en fase líquida también proporciona una función lubricante.

En un proceso común, un producto o parte es tratado en un baño que contiene uno o más productos químicos, luego se enjuaga en uno o más tanques de enjuague que contienen agua. Después que los tanques de enjuague se contaminan por el producto químico, el agua finalmente debe ser reemplazada. En el proceso de la inventiva, las partes se enjuagan en un LCP en fase líquida que es benigno al medio ambiente. El enjuague puede acelerarse por agitación y, en algunos casos, por calor. La temperatura de operación para el enjuague puede ser la misma que la del baño químico que, en muchos procesos de galvanoplastia, varia desde casi 65°F (18°C) hasta cerca de 190°F (88°C) . Puede ser necesario disminuir o elevar la temperatura del baño de enjuague con base en el proceso químico individual, el tiempo de enjuague deseado para la producción, costos de energía, y/o otros factores .

La FIGURA 2 ilustra una de las muchas posibles configuraciones de tanques para el proceso de enjuague de la inventiva. Los tanques pueden ser colocados directamente uno cerca de otro para evitar fugas o goteos de ácido crómico u otros químicos del proceso. La parte se trata en el baño químico y entonces se enjuaga en el primer tanque de enjuague, que contiene LCP en fase líquida de la inventiva. El primer tanque de enjuague puede ser agitado para facilitar el enjuague, y dependiendo del químico en el primer baño, puede ser calentado ventajosamente. En el primer tanque de enjuague el químico del proceso (C ) se separa del LCP en fase líquida y se hunde hasta el fondo del tanque, en forma similar a la separación de aceite y agua. Si la separación periódica del químico del proceso es necesaria o deseada, puede ser detenida la agitación y ocurrirá la separación en pocos minutos , entonces el químico del proceso puede ser drenado, bombeado, o de otra forma volverse a transferir hacia el primer tanque. Éste también puede ser filtrado para remover polvo o partículas metálicas suspendidas. Ocurre un proceso similar con un segundo tanque de enjuague, si es necesario un segundo tanque de enjuague. La agitación óptima con mamparas adecuadas para favorecer la separación del químico del proceso y LCP en fase líquida deseablemente disminuye el tiempo de producción en la fase de enjuague. El siguiente tanque de enjuague usa agua para separar LCP en fase líquida, que puede ser desnatado de la parte superior o de otra forma removido desde el tanque y colocado de regreso en el primer tanque de enjuague. El agua de enjuague en el tercer tanque, que eventualmente será contaminada con pequeñas cantidades de químico del proceso desde el primer tanque, puede ser usada en el baño para suplir la pérdida de agua en el proceso que requiere agua, tal como la mayoría de los procesos de galvanoplastia donde ocurre pérdida de agua desde los baños de galvanoplastia debido a la evaporación y conversión hasta gases hidrógeno y oxígeno de la electrólisis del agua durante la operación de plaqueo. Esto convenientemente crea un proceso de cero descarga de agua. Alternativamente, el agua puede ser tratada (si es necesario) y descargada. Ya que los LCP en fase líquida de la inventiva son benignos para el ambiente, un enjuague acuoso puede no ser necesario si el producto no requiere otro procesamiento. En este caso, será suficiente la simple inmersión, y/o poner en contacto la parte por ser procesada con el LCP en fase liquida.

En otra modalidad del proceso anterior, la aplicación del enjuague puede ser incorporada en otras aplicaciones, tales como el uso de LCP en fase liquida como supresores de humo, etc. El LCP se adiciona para una aplicación, y luego puede regresarse al tanque de proceso para el enjuague subsecuente de la parte.

Los LCP en fase liquida de la inventiva no interfieren con el proceso químico. Si el enjuague está en el proceso final, la interferencia no importa, pero si el enjuague está en un proceso intermedio, la interferencia con uno o más procesos químicos puede ser un problema. En la modalidad anterior, la posible interferencia de un LCP en fase líquida que tiene la estructura previamente descrita, donde n = 70, fue evaluada usándolo en un baño de cromo para galvanoplastia. Sin embargo, no hubo efectos adversos del LCP en fase líquida en los fuertes baños de plaqueo de cromo. El LCP en fase líquida fue benigno para el ambiente y no se mezcló con ácido crómico, ni con Picklex®, que es un ácido orgánico con un pH < 2, ni con soluciones altamente alcalinas. Basado en estos datos, el LCP en fase liquida fue pronosticado para ser benigno con respecto a la mayoría de los procesos químicos. Los ejemplos de procesos químicos en los cuales pueden usarse los LCP en fase líquida para aplicaciones de enjuague incluyen, pero no están limitados a plaqueo de cromo hexavalente, plaqueo de níquel, capa niqueladora, cobrizado, cadmiado, electrosincado, cromado trivalente, cobre y níquel no electrolítico, baños anodizantes de ácido sulfúrico, baños desoxidantes de ácido clorhídrico o sulfúrico y soluciones para desgalvanoplastiar o removedoras, ácido nítrico o sulfúrico desoxidante, mordentes, baños de abrillantado para cobre o bronce, baños desoxidantes de ácido clorhídrico/nítrico y soluciones para desgalvanoplastiar, baños de ácido sulfúrico y/o fosfórico, soluciones mordentes, soluciones de ácido metan sulfónico (MSA) , soluciones de cianuro, soluciones basadas en ácido crómico, soluciones anodizantes de ácido crómico, soluciones de cromado y mordentes, terminados orgánicos, soluciones de zinc, soluciones de plomo/estaño y estaño, y otros proceso de terminado no metálico.

EJEMPLO 1 Se usó como el químico de proceso en un ensayo a escala para probar ambos sistemas de enjuague convencional y el método de enjuague de la inventiva, una solución de níquel no electrolítica. La solución contenía altos niveles de níquel, así como otros químicos usados como abrillantadores.

En el sistema de enjuague convencional, una preocupación es la cantidad de níquel que se debe tratar y descargar. El primer tanque de enjuague con el sistema tradicional tenía un nivel de níquel de 1800 mg/L. El proceso de la inventiva, usando la estructura previamente descrita donde n = 70, fue capaz de regresar todo el baño de niquelado de vuelta al tanque de proceso original, que no incluía contaminación de ninguna agua de enjuague. El segundo tanque de enjuague tuvo un nivel de níquel de 265 mg/L. El segundo tanque de enjuague en el proceso de la inventiva fue el enjuague acuoso final que enjuagó los LCP en fase líquida para recuperación, y tuvo un nivel de níquel de 63 mg/L. Un tercer tanque de enjuague fue requerido utilizando el sistema tradicional para reducir los niveles de níquel a 16 mg/L. El sistema tradicional tampoco recuperó el baño químico, y contaminó una cantidad significativamente mayor de agua, comparada con el método de enjuague de la inventiva.

EJEMPLO 2 Una pieza de hoja metálica doblada en ángulo recto fue sumergida en una solución de níquel no electrolítica, luego en una solución LCP en fase líquida usando la estructura previamente descrita donde n = 35. Este LCP en fase líquida tuvo una viscosidad menor que la usada en el ejemplo 1. La inmersión fue repetida 200 veces. Esto permitió que la suficiente solución química fuera llevada hasta el recipiente de líquido de enjuague LCP en fase líquida, y suficiente líquido de enjuague LCP en fase líquida así como la solución química fuera llevada hacia el recipiente de enjuague con agua.

La solución química que fue llevada al recipiente con líquido de enjuague LCP en fase líquida formó una capa separada en la parte inferior del recipiente. El LCP en fase líquida que fue llevada al recipiente de enjuague con agua flotó como una capa separada sobre la superficie del agua.

APLICACIONES LUBRICANTE/REFRIGERANTE Una pieza de trabajo o parte que esté siendo fabricada comúnmente requiere un acabado final para protección permanente contra la corrosión. Los productos que contienen aceite se utilizan para el acabado, asi como para lubricación y enfriamiento. Estos productos dificultan las operaciones de maquinado y estampado para cumplir con los niveles regulatorios de aceite y grasa en los efluentes. Los acabadores de metales en operaciones subsecuentes, que proporcionan el acabado final a la pieza, también tienen que tratar con los aceites que se quedan en la pieza. Estos aceites pueden afectar adversamente el acabado final causando problemas con adhesión de la capa final. Los aceites de troquelado y corte tradicionales que se utilizan se quitan con disolventes o limpiadores alcalinos fuertes, que se adicionan significativamente a la contaminación generada por estas operaciones. Los aceites de troqulado y corte también son una fuente de contaminación.

Las estructuras LCP en fase liquida de la inventiva y sus aplicaciones se utilizan para procesos en que se requiere o es deseable un lubricante y/o refrigerante. Las aplicaciones incluyen, pero no están limitadas a, fluidos de corte para maquinado, rectificación, barrenado, molienda, y estampado, usos como fluidos hidráulicos y/o de motor, y refrigerantes. Los LCP en fase liquida como fluidos para remover metal, como fluidos de corte y/o fluidos de troquelado reducen significativamente la contaminación generada por estos procesos. Además, a diferencia de los aceites y fluidos de corte, los LCP en fase liquida, pueden ser fácilmente removidos y reutilizados .

Los LCP en fase liquida pueden ser formulados para aplicaciones lubricante/refrigerante en cualquier forma que resulte en un parámetro de orden en el intervalo de aproximadamente 0.2 hasta cerca de 0.99. Para las aplicaciones lubricante/refrigerante, puede ocurrir una amplia variedad de ángulos. Como un fluido de corte, las moléculas delgadas y largas son ordenadas extremo a extremo con un ángulo en el intervalo de casi 10° hasta cerca de 15°. Con los fluidos hidráulicos bajo presiones mayores de 2000 psi, las largas cadenas delgadas son comprimidas, lo cual puede causar mayor desgaste en el sistema hidráulico. Un ángulo más pequeño, menor que aproximadamente 5o, es más adecuado para fluidos hidráulicos, y este ángulo puede lograrse preparando los LCP en fase liquida con la estructura previamente mostrada con cadenas laterales más pequeñas, en una modalidad, donde n está en el intervalo entre 1 y 10.

Los LCP en fase líquida lubricaron y enfriaron la interfaz pieza metálica/herramienta/ pieza de trabajo. Esto permitió prolongar la vida de la maquinaria, la operación de una máquina a mayor velocidad y alimentación, mejor calidad de la pieza, y nivelación de los trozos metálicas lejos de la zona de corte. También se proporciona protección temporal a la corrosión. Además a diferencia de los aceites que se utilizan comúnmente, los LCP en fase líquida, se retiran fácilmente de una pieza y se recuperan y reutilizan. Simplemente enjuagando las partes en agua, antes del procesamiento final de la capa final, permite al LCP en fase líquida flotar hasta a la superficie del tanque y ser fácilmente removido y usado .

También pueden utilizarse otras formas de remover los LCP en fase líquida lo cual proporcionará mayor tiempo de resistencia a la corrosión a la pieza. Una posibilidad es el uso de Picklex®, por medio del cual las piezas simplemente se colocan en el baño Picklex® por aproximadamente 1 minuto, luego los LCP en fase líquida flotan en la superficie del baño y se retiran para reutilizarlos utilizando cualquier método de separación deseada, como drenando, desnatando, etc. Las partes, ahora protegidas, están listas para un acabado final sin ninguna grasa ni aceite residual que a menudo causa falla en el acabado final. Además, las partes que serán enviadas para el acabado acabado metálico están libres de grasa y aceite, que elimina un problema importante de contaminación para los talleres de acabado metálico.

EJEMPLO 3 Un . LCP en fase liquida, que tiene la estructura previamente mostrada donde n = 70, fue evaluado para utilizarlo como aceite de motor, comparando un aceite de motor estándar en el comportamiento de un motor en ambos un camión y una máquina cortadora de césped.

Se evaluó el motor de un camión a diesel de 24 años de uso, gastado pero en buenas condiciones de operación. La temperatura de la máquina y presión del aceite fueron tomados cada 30 minutos, con el regulador fijo en posición a 1500 rpm al comienzo de cada prueba. Con el aceite estándar para motor, el camión arrojó una cantidad importante de humo negro. Al siguiente día, después de que el motor se hubo enfriado, se adicionó LCP en fase liquida. El camión no arrojó más humo negro. El humo fue blanco con un tinte azul gris muy ligero, muy parecido a una motor a diesel menos gastado. Estas observaciones sugieren que el LCP en fase liquida no "se quema" a temperaturas normales del motor, ni tampoco causa detrimento ambiental en relación a las emisiones de aire. La temperatura del motor tomó 4 minutos más para alcanzar la temperatura de operación normal de 185°F (85°C) . Esto sugiere que fue reducida la fricción, causando un calentamiento más lento, pero la temperatura exterior también era casi 5-10 °F más fria. Las rpm se incrementaron hasta 1600 rpm cuando se utilizó el LCP en fase liquida y tuvo que bajarse hasta 1500 rpm, sugiriendo que se la mayor lubricación del LCP en fase liquida permitió que el motor corriera más rápido. A 1500 rpm la presión del aceite descendió desde 50 psi hasta 38 psi cuando el motor se calentó. Con el LCP en fase liquida, la presión del aceite descendió desde 50 psi hasta 44 psi. Esto indicó que la viscosidad del LCP en fase liquida no se rompió tan fácilmente como la del aceite estándar para motor.

En las pruebas de comparación de una máquina cortadora de césped, el motor con LCP en fase liquida corrió a 5°F más frió que el motor con aceite para motor SAE 30. El motor con LCP en fase liquida también corrió 30 minutos más que el motor con aceite de motor SAE 30 con un tanque lleno de gasolina bajo condiciones sin carga. Estos resultados sugieren que fue reducida la pérdida por fricción, y de esta manera se aumento el utillaje de la gasolina.

Los LCP en fase liquida pueden ser formulados para hacer más o menos viscoso el fluido, según se desee, variando el valor de n en la estructura polimérica. La viscosidad, que es la resistencia interna a fluir que muestra un fluido, de la estructura resultante puede predecirse utilizando el programa de software previamente descrito, donde un LCP en fase liquida con un mayor valor de n tiene una viscosidad mayor que un LCP en fase liquida con menor valor de n (por ejemplo un compuesto que tiene la estructura previamente descrita donde n = 70 es más viscoso que un compuesto que tiene la estructura previamente descrita donde n = 35) . La viscosidad también puede ser determinada usando métodos experimentales, como un viscosimetro, como se conoce por un experto en la técnica. Diferentes viscosidades permiten a los compuestos tener propiedades deseadas para diferentes operaciones de maquinado, trituración, estampado, etc., asi como para diferentes aplicaciones lubricantes, refrigerantes, y de fluido hidráulico.

La práctica actual de maquinado por lo regular incluye una máquina con fluido hidráulico y fluido lubricante para la caja de velocidades u otras partes de la máquina. Estos fluidos a menudo contaminan los fluidos de corte o sintéticos usados en los procesos de maquinado. Los LCP cristalinos líquidos pueden usarse como un fluido de corte, o para beneficio extra también pueden usarse para lubricar la máquina, que resuelve los problemas de incompatibilidad con los diferentes fluidos. Así mismo, un problema común con los fluidos de corte es el crecimiento de bacterias, en donde los LCP en fase líquida de la inventiva no soportan el crecimiento bacteriano y no son consumidos por organismos vivos.

EJEMPLO 4 Los LCP en fase líquida son alternativas seguras para el ambiente para aceites de corte a base de petróleo, fluidos de corte y aceites hidráulicos. Pruebas de trituración del International Working Industry Group (IWIG) realizadas sobre un LCP en fase líquida que tenía la estructura previamente descrita, donde n = 70, demostraron desempeño superior durante la trituración de acero. Redujo la fuerza de maquinado resultante, medida en libras, en comparación con un fluido línea base y un aceite de corte común.

La FIGURA 3A proporciona datos comparativos para la fuerza de maquinado resultante, en libras, de una máquina herramienta lubricada con un fluido de linea base, un aceite en corte común, y el LCP en fase liquida antes descrito. La fuerza de maquinado para una máquina herramienta lubricada con fluido linea base comenzó a casi 32 libras, pero luego se aumentó después a casi 30 pases hasta más de 80 libras, que excedió el limite de fuerza de aproximadamente 75 libras. La fuerza de maquinado para una máquina herramienta lubricada con un fluido base común comenzó a casi 32 libras, pero luego aumentó después de aproximadamente 40 pasos hasta casi 70 libras. Por el contrario, la fuerza de maquinado para una máquina herramienta lubricada con el LCP en fase liquida comienza hasta casi 28 libras y mantiene esta fuerza por aproximadamente 150 pases. La FIG. 3B proporciona datos comparativos para el desgaste del inserto, medido en pulgadas, de la máquina herramienta lubricada con los fluidos descritos en la FIG. 3?. El desgaste del inserto de la máquina herramienta lubricada con un fluido base excedió el limite de desgaste de 0.01 pulgadas después de aproximadamente 25 pases. El desgaste del inserto de la máquina herramienta lubricada con un aceite de corte común mostró un desgaste de 0.008 pulgadas después de casi 60 pases. Por el contrario, el desgaste del inserto de la máquina herramienta lubricada con el LCP en fase liquida mostró 0.006 pulgadas de desgaste después de casi 150 pases.

Estos datos demostraron que el LCP en fase liquida ofreció casi tres veces la vida de inserto del aceite de corte común en las condiciones de la prueba; es decir, prolongan la vida de la máquina herramienta por aproximadamente 3 veces. La baja fuerza de maquinado demostrada por los insertos que cuando se enfriaron y lubricaron con el LCP en fase liquida indicaron la diferencia de comportamiento entre el aceite de corte común y el LCP en fase liquida que puede ser aún mayor.

Los datos de las pruebas también indican que el LCP en fase liquida no soportan el crecimiento de bacterias que se encontró en la mezcla de fluido contaminante deteriorado biológicamente y el LCP en fase liquida, pero no matan las bacterias, como se describirá posteriormente para aplicaciones de protección. Cuando los dos componentes fueron bien mezclados, como durante la aireación, las pruebas de los portaobjetos mostraron la presencia de cantidades a bajo nivel de bacterias en la mezcla. Cuando los dos componentes se separaron en diferentes capas, las pruebas del portaobjetos no mostraron bacterias en la capa del LCP.

EJEMPLO 5 Se realizaron pruebas de viscosidad de los LCP en fase liquida inventivos a -40 °F. Las pruebas se realizaron usando los métodos ASTM D-2161 y D-450, comparando la viscosidad de un LCP en fase liquida que tenia la estructura previamente descrita, donde n = 70, con un ISO 32 e ISO 46 común, a base de aceite mineral, grado fluidos hidráulicos. Los resultados se muestran en la FIG. 5, donde se gráfico la viscosidad (cst) contra temperatura (°C) .

El LCP en fase liquida (triángulos) tuvo una mejor relación viscosidad-temperatura en comparación con los dos fluidos a base de aceite mineral (cuadros, ISO 46; diamantes, ISO 32) . Esto indicó que el LCP en fase liquida proporciona películas lubricantes gruesas, y de esta manera, mayor lubricación a mayores temperaturas que los productos a base de aceite mineral de la contraparte. El LCP en fase líquida tuvo una curva plana, que además indica que la viscosidad no cambia tan drásticamente como en otros fluidos. Los LCP en fase líquida inventivos son de esta manera prometedoramente adecuados para especialmente refrigerantes/lubricantes en ambientes extremos, como un artefacto espacial, donde por un lado el artefacto se expone al frió severo mientras por otro lado se expone a calor extremo por exposición al sol. Otros procesos incluyen el uso en aeronaves por las frias temperaturas que se experimentan a grandes altitudes y a cualquier proceso industrial o maquinaria en medios ambientes de temperatura extrema, sea fría o caliente.

APLICACIONES DE PROTECCIÓN Procesos de esterilización superficial La esterilización es un nivel de descontaminación que representa la eliminación o destrucción completa de todas las formas de vida microbiana, incluyendo hongos y esporas bacterianas. Los métodos tradicionales para la esterilización superficial incluyen el uso de agentes químicos que se pulverizan o de otra forma se aplican a una superficie. Por lo regular, estos agentes contienen insecticidas, que matan organismos activos como virus, bacterias, hongos, etc. Hay algunos problemas con el uso de estos agentes químicos. El problema es que la esterilización es sólo temporal, y se requiere la pulverización periódica del agente químico para mantener su efectividad contra la contaminación biológica. Otro problema es el alto costo del agente químico. Otro problema es la eventual resistencia celular hacia el agente, necesitando el uso de nuevos agentes a los cuales la población de organismo no está aclimatada. Todavía otro problema es el efecto perjudicial de los agentes químicos sobre el medio ambiente y, en alguna medida, sobre la salud humana.

Los LCP en fase liquida protegen una superficie contra la contaminación por bacterias u otros microorganismos. Un mecanismo posible para la acción de los LCP en fase liquida es que los enlaces de las cadenas laterales, cuando se polimerizan sobre una superficie, destruyen físicamente el organismo. Esto puede ser en efecto, creando "agujas" moleculares como se ilustra en el esquema de la FIG. 4, donde la estructura de forma irregular representa una célula perforada por una "aguja" como estas. Para las células activas, esporas y virus fue imposible existir sobre una superficie tratada con LCP, posiblemente porque las paredes celulares o membranas fueron perforadas por estas "agujas" moleculares, interfiriendo con esto en el proceso celular e impartiendo un efecto de esterilización.

Para los procesos de esterilización superficial, el LCP en fase líquida tiene un Parámetro de Orden que, en promedio, se acerca a aproximadamente 1. En una modalidad, el LCP en fase liquida fue preparado para que resultara en un Parámetro de Orden promedio en el intervalo entre casi 0.2 hasta cerca de 0.99. En otra modalidad, el LCP en fase liquida fue preparado para que resultara en un Parámetro de Orden promedio en el intervalo entre casi 0.97 hasta cerca de 0.99. En otra modalidad, el LCP en fase liquida fue preparado para obtenerlo en un Parámetro de Orden promedio de casi 0.98. En todavía otra modalidad, los LCP en fase líquida fueron preparados para obtenerlos con un Parámetro de Orden promedio · 0.97. Las composiciones que presentaron estos Parámetros de Orden son las de la estructura previamente descrita, donde n es cuando menos 100. En una modalidad, n es en el intervalo de entre 100 hasta 130.

EJEMPLO 6 Superficies de madera y poli cloruro de vinilo (PVC) fueron revestidas usando un pulverizador de líquidos a baja presión, con una delgada capa de LCP en fase líquida que tenia la estructura previamente descrita, con cadenas laterales poliméricas de borano de 10 unidades de longitud. Después de que las superficies fueron incubadas en cámaras de temperatura controlada por casi 2 semanas, se realizó el conteo normal de células para cuantificar el crecimiento de microorganismos. El conteo celular en la superficie fue generalmente menor que un ciclo log. Además, algodones tomados de las superficies recubiertas y posteriormente cultivados no mostraron ningún crecimiento, indicando que las células presentes en la superficie habían sido físicamente destruidas o dañadas para prevenir su posterior crecimiento. Los estudios con controles usando las mismas superficies de madera y PVC, no recubiertas con LCP en fase líquida, mostraron un crecimiento de una variedad de virus, hongos y poblaciones bacterianas.

EJEMPLO 7 Los LCP en fase líquida, que tenían la estructura y composición como se describió para los procesos de esterilización superficial, pueden ser aplicados a superficies dentales. Tal tratamiento puede proteger al diente contra la permeacion de subproductos bacterianos, por ejemplo por obstrucción, retrasando o reduciendo el grado de penetración. Subproductos como estos de otra forma pueden causar efectos dañinos (caries, cavidades) , particularmente en el medio ambiente de baja acidez de la cavidad oral de adultos, que tienen disminuidos sus mecanismos de protección natural. El LCP en fase líquida puede ser cepillado sobre el diente, y puede formularse como parte de un dentífrico, como una pasta dental. De otro modo, el LCP en fase liquida puede ser formulado como parte de un agente de enjuague oral, como lavado bucal o tratamiento de flúor, para hacer contacto con el diente. Otras alternativas incluyen formulaciones en separadores, geles, polvos, hilo dental, etc., conteniendo los LCP en fase líquida inventivos.

Protección de la deshidratación Los LCP en fase líquida se utilizan para el tratamiento de la vegetación, incluidas las plantas, árboles, cultivos, etc., para sellar humedad y proteger contra marchitamiento. Esto puede ser útil, por ejemplo, durante periodos cuando la vegetación se expone a condiciones secas o fuego, o cuando no es posible el riego .

En una modalidad, se preparó un LCP en fase líquida como protector contra la deshidratación para conseguir un Parámetro de Orden en el intervalo entre casi 0.2 hasta aproximadamente 0.99, es decir, los polímeros poliiminoborano (PIB) [BNH2]n/ poliaminoborano (PAB) [BNH4]n y/o borozina [B3N3H6]n fueron modificados para proporcionar un Parámetro de Orden en el intervalo entre 0.2 hasta 0.99. Las composiciones que resultaron en este Parámetro de Orden son aquellas de la estructura previamente descrita, donde n es en el intervalo entre casi 5 hasta cerca de 100.

EJEMPLO 8 Piezas de madera seca fueron atomizadas con un LCP en fase liquida que tenia la estructura previamente descrita, donde n = 70, usando un atomizador manual. La cantidad de formulación pulverizada fue menor de 1 litro de formulación/kg de madera seca pulverizada sobre un área de 100 pies cuadrados. Esto aseguró que el espesor de la formulación liquida fuera pequeño sobre la superficie y que la cantidad pulverizada penetrara los poros de la madera y corteza de madera en algún grado. Como control, cantidades iguales de piezas de madera seca fueron ensambladas sobre un área de 100 pies, pero no se pulverizó la formulación.

Las áreas control y de prueba de las piezas de madera seca fueron encendidas con una llama encendida. El área control inmediatamente agarró el fuego, y el fuego se extendió a todas las piezas de madera seca en el área de 100 pies cuadrados. Sin embargo, en el área de prueba la madera seca no prendió el fuego en su totalidad, aún después de haber repetidos intentos para encender las piezas de madera con una llama encendida.

EJEMPLO 9 Un LCP en fase liquida, que tenia la estructura previamente descrita, donde n = 70, fue atomizado sobre plantas (rosas) en el exterior de una casa usando un atomizador manual. Se evaluaron dos especies idénticas de rosales, cada una de tres pies de alto. Un rosal sirvió como la planta testigo y fue atomizada con el liquido de la formulación. El otro rosal sirvió como la planta control y no fue atomizada con la formulación liquida ni con otro liquido. Después de la atomización, la formulación formó una película delgada en la superficie de las hojas y tallo, y fue parcialmente absorbida en las hojas y tallos a través de los poros. La formulación fue pulverizada cada tercer día para asegurar que cualquier hoja nueva emergente fuera también tratada.

Después de casi tres semanas, el rosal control fue atacado por insectos. Esto fue evidenciado por pequeños hoyos escombrando las hojas del rosal. Durante este mismo periodo de tiempo, sin embargo, el rosal de prueba no fue atacado por insectos en su totalidad, lo que se hizo evidente por las hojas sanas sin hoyos. La planta tratada continuó creciendo y manteniendo su salud.

Hubo una marcada diferencia en el crecimiento entre las plantas tratada y el control; el rosal control no creció en la misma medida que el rosal tratado. Después de tres semanas, el rosal tratado tuvo alrededor de tres rosas completamente crecidas, mientras que el rosal control no floreó en su totalidad, tal vez por el ataque de los insectos. El rosal tratado fue aproximadamente 6 pulgadas mayor que el rosal control, y también mostró hojas y tallos más grandes que el rosal control.

Debido a que los LCP inventivos no están clasificados como insecticidas, herbicidas ni fertilizantes, el mecanismo por el cual ataca a insectos y plagas es reducido, puede ser debido al revestimiento del LCP en fase liquida expuesto en las partes de la planta (por ejemplo, hojas, tallos, flores, etc.). Un recubrimiento de LCP en fase liquida de estas estructuras expuestas permite mayor retención de agua, por su parte, esto facilita sin obstáculos las funciones normales de la planta, como el crecimiento y el intercambio de oxigeno y bióxido de carbono de las hojas. Una superficie recubierta con LCP en fase liquida inventivo sobre las estructuras expuestas de la planta, la protege de insectos y ataques de plagas, mientras las plantas no tratadas carecen de esta protección y por tanto pueden ser más susceptibles al ataque .

Protección de micro- y microorganismos [sic] El LCP en fase líquida inventivo se utiliza para el tratamiento de superficies inertes como madera y/o para el tratamiento de superficies biológicas, como vegetación, para prevenir daño por plagas y enfermedades.

En una modalidad, el LCP en fase líquida se utiliza para el tratamiento de una variedad de superficies porosas y no porosas, inertes. En esta modalidad, el ángulo de alineamiento de las moléculas en el LCP en fase líquida puede variar en el intervalo entre casi 5 hasta 25°. Los LCP en fase líquida, de esta manera, se preparan, para que tengan un Parámetro de Orden en el intervalo entre casi 0.2 hasta cerca de 0.99, es decir, los polímeros poliiminoborano ( PIB ) [ B H2] n , poliaminoborano (PAB) [B H4]n y/o borozina [?3?3?6]? se modificaron para proporcionar un Parámetro de Orden en el intervalo entre 0.2 hasta 0.99. Las composiciones que mostraron estos Parámetros de Orden son aquellas de la estructura previamente descrita, donde n está en el intervalo entre casi 5 y aproximadamente 100.

Los LCP en fase liquida pueden aplicarse a superficies inertes como protectores de condiciones que comúnmente afectan estas superficies. Las superficies incluyen aquellas asociadas con la industria de la construcción, como madera, muros construidos de piedra, fibra de vidrio, concreto, etc., las asociados con la industria de la transportación, como los interiores de vehículos, interiores de aviones, interiores de ferrocarriles, etc., y las asociadas con y que se encuentran en instalaciones residenciales, comerciales, hospitalarias, servicios de alimentos y/u otras industrias. Los ejemplos de superficies como estas son las que se encuentran en cuartos de baño, cocinas, salas de espera y además incluyen, pero no se limitan a, los tratamientos de perillas de puertas, mesas, computadoras, superficies de procesamiento, aparatos, ropa de cama, muebles, ventanas, etc. Las condiciones incluyen el ataque por bacterias, moho, hongos, virus y plagas, y la susceptibilidad de los baños a las manchas, exposición al agua y sus efectos indeseables asociados como daño físico, incluyendo el desgaste y los olores.

Los LCP en fase líquida de la invención que se aplican a la superficie proporcionan a la superficie resistencia al agua y las manchas y además protegen contra los efectos dañinos de la radiación ultravioleta (UV) . De esta manera, el tratamiento con los LCP en fase líquida se contempla para telas, alfombras y otros materiales porosos. La disposición de un LCP en fase .líquida que tenga un parámetro de orden · 0.97 podría además proporcionar esterilización superficial de estas superficies y además eliminar olores desagradables.

Como se demostró previamente, las pruebas de los LCP en fase líquida inventivos demostró ninguna captación bacteriana. Del mismo modo, es muy probable que tampoco sean captados por otros organismos vivos, dándoles la capacidad de uso en, por ejemplo, aplicaciones médicas y en servicios alimenticios.

Protección de la luz ultravioleta La radiación ultravioleta (UV) que alcanza la superficie de la tierra puede ser dividida en radiación UV-B, que se absorbe a 290-320 nm, y radiación ÜV-A, que se absorbe a 320-400 nm. La radiación UV-A además puede ser dividida en UV-AI ó UV-A lejana, que absorbe a 340-400 nm y UV-An ó UV-A cercana que absorbe a 320-340 nm. Los cálculos y consideraciones teóricas, como los resultados obtenidos con los LCP en fase líquida candidatos, usando el programa de cómputo SPARTAN, previamente descrito, indica que una película delgada de revestimiento de LCP en fase líquida sobre una superficie protege la superficie contra los efectos dañinos de la radiación UV, UV-B y ÜV-A.

En una modalidad se prepararon LCP en fase liquida como protectores UV para presentar un Parámetro de Orden en el intervalo entre casi 0.2 hasta cerca de 0.99, es decir, los polímeros poliiminoborano (PIB) [BNE^.nf poliaminoborano (PAB) [BNH ]n y/o borozina [B3 3H6]n fueron modificados para proporcionar un Parámetro de Orden en el intervalo entre 0.2 hasta 0.99. Las composiciones que resultaron en estos Parámetros de Orden son las de la estructura previamente descrita, donde n está en el intervalo entre casi 5 y aproximadamente 100.

Los aspectos funcional y estructural arriba descritos de los LCP en fase líquida inventivos pueden resumirse como sigue: Aplicación Valor de n Valor de S En uague 20-100 0.2-0.99 Lubricante/refrigerante 1-10 0.2-0.99 Protector esterilizante 100-130 0.97-0.99 Protector no esterilizante 5-100 0.2-0.99 Otras aplicaciones Muchos cosméticos disponibles actualmente contienen como ingredientes silicones, que son compuestos de silice y carbono. En los procesos de formulación y elaboración de cosméticos, la silice y óxidos de sílice son subproductos que finalmente entran a los vertederos públicos, y se instalan tuberías en los vertederos para eliminar biogases que resultan de la descomposición de estos ingredientes. Con el tiempo estos subproductos se reducen en condiciones anaeróbicas a algunos sólidos de oxígeno-sílice que se acumulan y finalmente tapan las tuberías .

Sin embargo, los LCP en fase líquida inventivos son resistentes a la descomposición bajo las condiciones anaeróbicas que normalmente se encuentran en los vertederos públicos. Además, debido a que forman una capa de cadenas poliméricas que están estrechamente alineadas, los LCP en fase líquida forman una barrera protectora contra ataque por radicales de oxígeno como los radicales hidroxilo (OH-), ozono (03) y la luz ultravioleta. Más aún, los LCP en fase líquida son insolubles en agua, fisiológicamente inertes y no son absorbidos por células vivas, de esta manera son convenientes para su utilizarlos como una base en un amplio intervalo de cosméticos como blo-queadores para el sol, bases, humectantes, cremas, lociones, colorantes, geles, aerosoles, etcétera.

Otras variaciones o modalidades de la invención también son evidentes para quienes tiene los conocimientos ordinarios en la técnica a partir de las figuras, descripción y ejemplos anteriores. Por ejemplo, una mezcla de dos o más LCP en fase liquida que tengan diferente Parámetro de Orden promedio y/o diferentes valores de n, pueden prepararse y utilizarse para aplicaciones combinadas. Las composiciones especificas y porcentajes de volúmenes en cada una las mezclas pueden adaptarse para la aplicación deseada. Únicamente como ejemplo, los LCP en fase liquida que tengan la estructura previamente descrita pueden ser preparados para formar una mezcla que tenga 50% de LCP en fase líquida con un Parámetro de Orden promedio •0.97 para procesos de esterilización superficial, y 50% de LCP en fase líquida que tenga un Parámetro de Orden promedio en el intervalo de casi 0.5 hasta cerca de 0.8 para procesos de enjuague. Esta mezcla puede utilizarse, por ejemplo, para procesamiento y esterilización superficial de partes metálicas ó cerámicas. De esta manera, las modalidades anteriores no se consideran como limitantes del alcance de esta invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un compuesto polimérico de cristal liquido en fase liquida (LCP) que consiste en un esqueleto del polímero poliiminoborano [BNH2]X, poliaminoborano [BNH4]X y/o borozína [B3N3Hg]x y cuando menos una cadena lateral de silicio y/o fósforo unida al esqueleto, el compuesto muestra un Parámetro de Orden promedio (S) en el intervalo entre casi 0.2 hasta cerca de 0.99 calculado por: S = 1/3 [3 eos é - 1] , donde é es el ángulo entre el eje de una molécula LCP en fase líquida y la dirección vertical .

2. Un polímero de cristal líquido en fase líquida (LCP) que comprende un compuesto seleccionado del grupo que consiste en: (-BH-NR-BH-NR' -) x, (-BH2-NHR-BH-HNR' ) x, R R' HB- -N HB- -N / \ / \ -N N N N- -N- H \ / \ / H HB- HB- y combinaciones de éstos, donde x es en el intervalo de casi 10 hasta cerca de 90, R y R' son (CH3)3SiO[SiO(CH3)2]nSi(CH3)3 y n es en el intervalo de 1 hasta 130.

3. Un proceso de enjuague, lubricante, refrigerante y/o protector para una parte, o pieza,, que consiste en tratar la parte con un polímero de cristal líquido en fase líquida (LCP) que consta de una cadena esqueleto de compuestos seleccionados del grupo que consiste en [BN¾]X, [BNH ]X, [B3N3Hg]x y combinaciones de éstos, y cuando menos una cadena lateral que comprende un compuesto seleccionado del grupo que consiste en silicio, fósforo, y combinaciones de éstos, unida al esqueleto para formar PIB, PAB y/o PBZ, donde R y R' son (CH3) 3SiO[SiO (CH3) 2]nSi (CH3) 3 y n es en el intervalo de 20-100 para procesos de enjuague, n es en el intervalo de 1-10 para procesos de lubricación/refrigeración, n es en el intervalo de 100-130 para procesos de esterilización superficial, y n es en el intervalo de 5-100 para procesos de protección.

4. Un método para enjuagar los químicos del proceso de un aparato que consiste en: poner en contacto el aparato procesado bajo condiciones suficientes para reducir el químico del proceso del aparato con un polímero de cristales líquidos en fase líquida (LCP) que tiene moléculas de un esqueleto del polímero poliiminoborano [B H2]X, poliaminoborano [BNH4]X y/o borozina [B3N3H6]X, y cuando menos una cadena lateral de silicio y/o fósforo unida al esqueleto para formar PIB, PAB y/o PBZ para mostrar un Parámetro de Orden promedio (S) en el intervalo de desde casi 0.2 hasta aproximadamente 0.99 calculado por: S = 1/3 [3 eos2 é - 1] , donde é es el ángulo entre el eje de una molécula LCP en fase liquida y la dirección vertical .

5. El método de la reivindicación 4, en donde el Parámetro de Orden promedio es en el intervalo de casi 0.5 hasta cerca de 0.8.

6. Un método para lubricar y/o refrigerar partes maquinadas que consiste en: poner contacto la parte bajo condiciones suficientes para lubricar y/o enfriar la parte con un polímero de cristal liquido en fase liquida (LCP) que tenga un esqueleto del polímero poliiminoborano [???2]?, poliaminoborano [BNH4]X y/o borozina [B3 3H6]X, y cuando menos una cadena lateral de silicio y/o fósforo unida al esqueleto para producir un Parámetro de Orden promedio (S) en el intervalo entre casi 0.2 hasta aproximadamente 0.99 calculado por: S = 1/3 [3 eos é - 1] , donde é es el ángulo entre el eje de una molécula LCP en fase líquida y la dirección vertical.

7. El método de la reivindicación 5, en donde la parte se selecciona del grupo que consiste en: una parte metálica, una parte cerámica, y una combinación de éstas.

8. Un fluido para motor que consiste en un polímero de cristal líquido en fase líquida (LCP) que tiene un esqueleto del polímero poliiminoborano [BNH2]X/ poliaminoborano [BNH4]X y/o borozina [B3N3H6]X, y cuando menos una cadena lateral de silicio y/o fósforo unida al esqueleto para producir un Parámetro de Orden promedio en el intervalo entre casi 0.2 hasta aproximadamente 0.99 calculado por S = 1/3 [3 eos2 é - 1] , donde é es el ángulo entre el eje de una molécula LCP en fase líquida y la dirección vertical.

9. El fluido para motor de la reivindicación 8 se selecciona del grupo que consiste en: aceite para motor, líquido de transmisión, líquido para frenos, líquido para la dirección asistida, un fluido hidráulico, y combinaciones de éstos.

10. Un método para esterilización de una superficie que consiste en: poner en contacto la superficie bajo condiciones suficientes para cubrir la superficie con una película de polímero de cristal líquido en fase líquida (LCP) que tiene un esqueleto del polímero poliiminoborano [B H ] x, poliaminoborano [ BNH4 ] X y/o borozina [ ?3?3?6] ? , y al menos una cadena lateral de silicio y/o fósforo unida al esqueleto para producir un Parámetro de Orden promedio (S) en el intervalo entre casi 0.2 hasta aproximadamente 0.99 calculado por: S = 1/3 [3 eos2 é - 1] , donde é es el ángulo entre el eje de una molécula LCP en fase líquida y la dirección vertical.

11. Un método para proteger una superficie que consiste en: poner en contacto la superficie bajo condiciones suficiente para cubrir la superficie con una película de polímero de cristales líquidos en fase líquida (LCP) que tiene un esqueleto del polímero poliiminoborano [BNí^ l x , poliaminoborano [BNH4 ] X y/o borozina [ B3N3H6]X, y al menos una cadena lateral de silicio y/o fósforo unida al esqueleto para producir un Parámetro de Orden promedio (S) en el intervalo entre casi 0.2 hasta cerca de 0.99 calculado por S = 1/3 [3 eos é - 1] , donde é es el ángulo entre el eje de una molécula LCP en fase líquida y la dirección vertical.

12. El método de la reivindicación 11, caracterizado porque el LCP en fase líquida protege contra un riesgo seleccionado del grupo que consiste en deshidratación, humedad, microorganismos, macroorganismos, luz ultravioleta y combinaciones de los mismos .

13. Un método para seleccionar un polímero de cristales líquidos en fase líquida (LCP) ¦ para un uso indicado consiste en: disponer de un LCP en fase líquida que tenga moléculas de un esqueleto del polímero poliiminoborano [BNH2]X, poliaminoborano [BNH4]X y/o borozina [B3N3H6]X, y unida al esqueleto al menos una cadena lateral que contenga moléculas seleccionadas del grupo que consiste e: silicio, fósforo, y combinaciones de éstos, para producir un LCP en fase líquida que tenga un Parámetro de Orden promedio deseado menor que una fase sólida y calculado por: S = 1/3 [3 eos é - 1], donde é es el ángulo entre el eje de una molécula LCP en fase líquida y la dirección vertical.

14. El método de la reivindicación 13 además comprende usar después el LCP en fase líquida resultante para el uso indicado, seleccionado del grupo que consiste en: agente para enjuague, lubricante/refrigerante, protector, y combinaciones de éstos.

15. El método de la reivindicación 13 en donde el LCP en fase liquida se utiliza como agente de enjuague con un Parámetro de Orden promedio en el intervalo de casi 0.2 hasta cerca de 0.99, más particularmente en el intervalo de casi 0.5 hasta cerca de 0.8.

16. El método de la reivindicación 13, en donde el LCP en fase liquida se utiliza como lubricante/refrigerante con un Parámetro de Orden promedio en el intervalo de 0.2 hasta cerca de 0.99.

17. El método de la reivindicación 13, en donde el LCP en fase liquida se utiliza como protector para esterilizar una superficie con un Parámetro de Orden promedio en el intervalo de casi 0.97 hasta cerca de 0.99.

18. El método de la reivindicación 13 en donde el LCP en fase liquida se utiliza como protector de superficie con un Parámetro de Orden promedio en el intervalo de casi 0.2 hasta cerca de 0.99.