MXPA99007302A - Composicion disipadora electrostatica - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a composiciones termoplásticas que tienen propiedades de disipación electrost tica. La composición termopl stica se preparócombinando por lo menos los siguientes ingredientes iniciales:(i) un poliuretano termopl stico, el cual se preparóhaciendo reaccionar un glicol de polialquileno, un diisocianato y un extendedor de cadena que tiene por lo menos dos grupos hidroxilo, (ii) un poliéster termopl stico, en donde el poliéster es una polilactona y (iii) un compuesto de amonio cuaternario. La composición puede incluir adicionalmente un polímero org nico en el cual se incluyen propiedades disipadoras electrostáticas como resultado de laincorporación de los tres ingredientes iniciales.

Description

COMPOSICIÓN DISIPADORA ELECTROSTÁTICA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a composiciones termoplásticas útiles como agentes o composiciones disipadores electrostáticos. ANTECEDENTE La estructura electrónica de un polímero es la razón principal , pero no la única para su carga eléctrica inherente. Se conoce bien la formación y retención de cargas de electricidad estática sobre la superficie de la mayoría de los plásticos. Los electrones libres localizados sobre la superficie de los polímeros, que son el resultado de uniones de valencia no satisfechas responsables de ligaduras químicas, producen la carga eléctrica inherente del polímero. Los materiales de plástico tienen una tendencia significativa a acumular las cargas eléctricas estáticas debido a la baja conductividad eléctrica. La fricción entre los aislantes eléctricos disimilares puede producir carga estática significativa en un corto tiempo. La fuerza de fricción generada por los movimientos mecánicos durante el procesamiento de polímeros (v. gr. , mezclado, extrusión, molido, etc.), no solo convierte la energía mecánica a calor, sino también es responsable de la separación de electrones de la superficie, lo cual da como resultado la carga estática. Esta carga estática no es conveniente por una variedad de razones: atracción de polvo, interferencia con el procesamiento durante la formación de compuestos o fabricación del producto final , y la generación de chispas de la acumulación estática, que puede producir serios accidentes tales como incendio o explosión. La presencia de cargas eléctricas estáticas sobre láminas de película termoplástica, por ejemplo, puede ocasionar que las láminas se adhieran una a otra haciendo así más difícil su separación para el procesamiento adicional. Además, la presencia de cargas eléctricas estáticas ocasiona, por ejemplo, que el polvo se adhiera a artículos empacados en una bolsa de plástico, lo cual puede anular cualquier venta. La complejidad y sensibilidad crecientes de dispositivos microeléctrónicos hacen que el control de la descarga estática sea una preocupación particular de la industria electrónica. Aún una descarga de voltaje baja puede ocasionar daño severo para los dispositivos sensibles. La necesidad de controlar la acumulación de carga estática y disipación requiere con frecuencia el ambiente de ensamble total que será construido de parcialmente de materiales conductores. También puede requerirse que el empaque protector electrostático, cajas de carga, sujetadores, alojamientos, empaques y cubiertas se hagan de materiales poliméricos conductores para almacenar, embarcar, proteger o soportar dispositivos y equipo eléctrico. La disipación de carga eléctrica de las superficies poliméricas se ha logrado hasta ahora por la adición de varios materiales disipadores electrostáticos (DES) , v. gr. , químicos de agentes tensoactivos, o rellenos conductores par el polímero. Los materiales de DES o rellenos conductores pueden estar compuestos con, e incorporados en, el polímero huésped durante el procesamiento como un antiestátíco interno. Alternativamente, los materiales de DES pueden aplicarse tópicamente, v.gr. , rociando o por revestimiento de sumersión, al artículo que contiene el polímero después de la anufactura aunque este método usualmente da como resultado una solución temporal . Estas tecnologías tienen varias limitaciones de manufactura y desempeño. Por ejemplo, los niveles de aditivos y relleno que se requieren para proveer conductividad suficiente para disipar la carga eléctrica son muy altos. Aunque el uso de rellenos conductores (grafito, metales, semiconductores orgánicos) para incrementar la conductividad de polímeros, produce una solución altamente disipadora, las partes terminadas carecen de coloración y sufren de una reducción en resistencia física y desempeño inconsistente. La migración de los químicos a la superficie del polímero podría interferir con los procesos de impresión y sellado. Las limitaciones de vida de almacenamiento y de almacenamiento en anaquel , corrosividad de químicos y, finalmente pero no menos, las dependencias de humedad del ambiente para el desempeño satisfactorio son ejemplos adicionales de limitaciones de tecnologías. Hay cinco grupos diferentes de químicos usados como antiestáticos tópicos o internos. Estos químicos pertenecen al grupo de la familia química de los agentes tensoactivos y realizan su función por DES alterando la energía de la superficie de la parte de plástico. Estos químicos con sus estructuras químicas respectivas se ilustran enseguida: 1. Amidas 2. Amidas ?• , CH£HpH R-C-N x CH2CHpH 3. Esteres de Alquilo CH¿-COOR CH H CH2OH 4. Sulfatos de Alquilo C^ iSOáNa- 5. Compuesto de Amonio cuaternario x = Cl, N03, CH3S04, S04 Todos estos químicos siguen el mismo mecanismo para disipar la carga estática: formando una ligadura de hidrógeno con humedad atmosférica. Esta unión es extremadamente débil y no es una unión química. Esta unión sólo es lo suficientemente fuerte para formar una capa microscópica de agua sobre la superficie del polímero para disipar la carga eléctrica que sigue los principios de conductividad iónica. _ yCHiCHíOHv. M R-N< HÍOH>0 H R= Cadena de Alquilo Carga Eléctrica Como se mencionó previamente, con el fin de que estos químicos se desempeñen como un antiestático, primero deben migrar a la superficie en suficiente cantidad y velocidad (que depende de la compatibilidad de estos químicos con los polímeros huéspedes así como la temperatura del ambiente) . En segundo lugar, debe haber suficiente humedad presente en el ambiente para formar la unión de hidrógeno y la capa de agua sobre la superficie. Sin embargo, la incorporación de estos materiales de peso de DES de peso molecular inferior (agentes antiestáticos) en los diferentes polímeros tiene sus propias limitaciones . Por ejemplo, durante las temperaturas calientes que se requieren durante el procesamiento convencional , muchos de dichos agentes antiestáticos no pueden soportar altas temperaturas y se dañan o destruyen , volviéndose así inútiles con respecto a sus propiedades de DES. También, muchos de los agentes de DES de peso molecular superior no son compatibles con los polímeros de base empleados, y si los índices refractivos difieren por más de aproximadamente 0.02, puede haber una reducción substancial en la transparencia de la composición . Estas composiciones pueden ser inaceptables para aplicaciones transparentes. Por ejemplo, en una mezcla polimérica en donde el tamaño de partícula de fase dispersa es mayor que 0.1 mieras, mientras más pequeña es la diferencia en los índices refractivos entre los aditivos y el polímero de base, es mayor la claridad del artículo formado de dicha mezcla. Un número más grande de agentes antiestáticos no son catiónicos ni aniónicos. Estos tienden a ocasionar la degradación de plásticos, particularmente PVC, y dan como resultado la decoloración o pérdida de propiedades físicas. Otros agentes antiestáticos tienen pesos moleculares significativamente inferiores que los propios polímeros de base. Con frecuencia, los agentes antiestáticos de peso molecular inferior tienen propiedades de lubricación indeseables y son difíciles de incorporar en el polímero. La incorporación de los agentes antiestáticos de peso molecular inferior en los polímeros con frecuencia reducirá la moldeabilidad del plástico de base debido a que los agentes antiestáticos pueden cambiar a la superficie del plástico durante el proceso y depositar frecuentemente un revestimiento sobre la superficie de los moldes, destruyendo posiblemente la superficie terminada sobre los artículos de manufactura. En varios casos, la superficie del artículo de manufactura se vuelve muy oleoso y amarmolado. Adicionalmente, los agentes de DES de peso molecular inferior con frecuencia tienden a perder su capacidad de DES debido a la evaporación , desarrolla olores indeseables y puede promover agrietamiento o formación de fisuras sobre la superficie de un artículo en contacto con ei artículo de manufactura. Uno de los agentes antiestáticos de peso molecular inferior conocidos es un oligómero homopol ímero o copol ímero de óxido de etileno. Generalmente, el uso de polímeros de peso molecular inferior de óxido de etileno o poliéteres como agentes antiestáticos se limitan por los problemas mencionados antes en relación con lubricidad, problemas de superficie o propiedades de DES menos efectivas. Además, estos pol ímeros de peso molecular bajo pueden extraerse o gastarse fácilmente del polímero de base despojándose de cualesquiera propiedades disipadoras electrostáticas. Hay varios ejemplos de agentes disipadores electrostáticos de peso molecular alto en la técnica anterior. En general, estos aditivos tienen polímeros de peso molecular alto de óxido de etileno o un derivado del mismo como óxido de propileno, epiclorohidrina, éteres de glicidilo y similares. Ha sido un requerimiento que estos aditivos sean materiales de peso molecular alto para superar los problemas mencionados antes. Sin embargo, estos aditivos de DES de la técnica anterior dan como resultado artículos que tienen altos valores de riesgo y por lo tanto no son lo suficientemente transparentes para algunos usos finales. Antes de la presente invención , el uso de oligomeros de poliéter de peso molecular bajo como agentes antiestáticos no fue práctico dado que estos oligomeros de peso molecular bajo sufren de problemas tales como florescencia. Otros polímeros de poliuretano que incluyen poliuretanos basados en poliéteres, se describen en las siguientes patentes: E. U .A. 2,871 ,218, que describe láminas de plástico extruidas resistentes a solventes de hidrocarburo pero solubles en solventes polares: E. U .A. 4,400,498, que pertenece a poliuretanos entrelazados resistentes al calor y a solventes adaptados particularmente a rellenos y pigmentos dispersos y útiles para adhesivos; E. U .A. 4, 191 ,818 dirigida a poliuretanos cristalinos entrelazados, resistentes al calor, usados en moldeo de colado elastoméricos; E. U .A. 3,214,41 1 , que sugiere polímeros de poliuretano de poliéster para ser entrelazados por calor en procesos de moldeo por inyección de calor alto; y la E. U .A. 3,012, 992, que describe cajas y plásticos de poliuretano entrelazados que llevan la carga. La E. U .A. 4,439, 552, describe espumas de poliuretano celulares, mientras que la E. U .A. 4,762,884, describe poliuretanos entrelazados activados por radiación .

Recientemente, las industrias de polímeros han estado buscando la manera de desarrollar un Polímero Inherentemente Disipador (PI D) para reducir o eliminar los problemas asociados con la adición de químicos a polímeros para usarse como materiales de DES, es decir, antiestáticos. En algunas áreas, la industria ha tenido éxito en desarrollar un PID para polímeros específicos o aplicaciones específicas; ejemplos de dichos productos incluyen STAT-RITE de B. F. Goodrich y VERSICON de Allied Signal . Ambos productos han se han limitado a la falta de éxito cuando se usan en polímeros no polares, v.gr. , poliolefinas. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Esta nueva tecnología está basada en el desarrollo de material unió a hidrógeno, para estar presente en la superficie y dentro de la matriz del polímero, para permitir la transferencia de carga electrónica sin la migración de iones para disipar la carga. El material unido a hidrógeno eliminará los problemas de dependencia de humedad y de estabilidad de calor asociados con tecnología de la técnica anterior. Dado que ningún químico migra a la superficie, los problemas de impresión , sellado y vida de almacenamiento también se reducen o eliminan. Además, se elimina la floración. Consecuentemente, se provee una composición, en donde la composición se preparó combinando por lómenos los siguientes ingredientes iniciales: un poliuretano termoplástico, que se preparó haciendo reaccionar un giicol de polialquileno, un diisocianato y un extendedor de cadena que tiene por lo menos dos grupos hidroxilo, un poliéster termoplástico, en donde el poliéster es polilactona; y un compuesto de amonio cuaternario que tiene la fórmula (CnH2N+1-N + (CH3)2(A-OH))-Y- en donde n es un número entero que varía de 6 a 22. A es el residuo de hidrocarburo de un óxido de alquileno que tiene de 2 a alrededor de 5 átomos de carbón, y Y es CH3SO3, CH3SO4, SO4. Un compuesto de amonio cuaternario particularmente preferido que tiene la estructura anterior es uno en el cual n = 8, A = CH2CH2 y Y=CH3SOs. Preferiblemente, el poliuretano termoplástico y poliéster de termoplástico tienen temperaturas de fusión compatibles, preferiblemente dentro de 100°C entre ellos. La composición de la presente invención se puede modificar variando los ingredientes iniciales para hacerla compatible con una amplia variedad de polímeros, incluyendo sorprendentemente polímeros no polares tales como poliolefinas. Con esta composición, se han resuelto los problemas asociados con la compatibilidad de PID, o los problemas de dependencia de humedad y migración. Esta composición exhibe buenas propiedades disipadoras electrostáticas para usarse como un agente de ESD mezclado con otros polímeros o por sí mismo. En particular, cuando se usan solos, también pueden exhibir excelente transparencia. El polímero de poliuretano tiene un peso molecular promedio de aproximadamente 60,000 a alrededor de 500,000 y comprende un intermediario de glicol de oligómero de éter de etileno terminado en hidroxilo que tiene un peso molecular promedio de aproximadamente 500 a 5,000, hecho reaccionar con un poliuretano termoplástico de peso molecular no oculto. El intermediario de glicol de oligómero de éter de etileno es un glicol de polietileno. El polímero de poliéster tiene un peso molecular promedio de aproximadamente 5,000 a alrededor de 100,000, preferiblemente de 14,000 a alrededor de 50,000. Un poliéster particularmente preferido es poli(e-caprolactona). Estas y otras ventajas de la presente invención serán más evidentes haciendo referencia a la descripción detallada de la invención y a los ejemplos ilustrativos. LA DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los aspectos novedosos de la invención se exhiben con particularidad en las reivindicaciones anexas, pero la invención será entendida más completa y claramente a partir de la siguiente descripción detallada de la invención y los dibujos anexos, en los cuales: La FIGURA 1: es la curva de absorbancia Macro-IRTF de un Concentrado A.

La FIG U RA 2: es la curva de absorbancia Macro-I RTF de una composición polimérica que contiene un antiestático convencional. La FIGURA 3, es el análisis de Macro-I RTF del Concentrado A y el antiestático convencional en dos ángulos diferentes: 45° para la estructura de interpolímeros y 60° para el análisis de superficie. La FIGU RA 4, es una gráfica velocidad de desintegración estática (en segundos) contra días en un horno que desde los resultados de una prueba de longevidad comparando una composición polimérica (también denominado coo PM 1 1205E) que contiene LDPE más 30% de Concentrado A y una composición polimérica que contiene LDPE más 0.5% de dietanolamida (un antiestático convencional) . La FIG U RA 5, es una gráfica de velocidad de desintegración (en segundos) contra el tiempo en meses, describiendo los resultados de una prueba de envejecimiento en almacén de una composición polimérica (también denominada como PM 1 1205E) que contiene LDPE más 30% de Concentrado A. La FIG U RA 6, es una gráfica de velocidad de desintegración (en segundos) contra porcentaje de humedad relativa de composiciones de LDPE que contienen 30% de Concentrado A y de LDPE que contiene 0.5% de dietanolamida (un antiestático convencional). La FIG U RA 7, es una gráfica de resistividad de superficie contra porcentaje de crecimiento de humedad sobre composiciones que contienen LDPE y 30% de Concentrado A y que contiene LDPE y 0.5% de dietanolamida (un antiestático convencional). La FIGURA 8, es una gráfica de velocidad de desintegración (en segundos) contra días en un horno que describe los resultados de una prueba de longevidad comparando una composición polimérica designada Muestra H (PM 22305E) y una composición polimérica que contiene LDPE más 0.5% dietanolamida. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Consecuentemente, se provee una composición, en donde la composición se preparó combinando por lo menos los siguientes ingredientes iniciales: un poliuretano termoplástico, que se preparó haciendo reaccionar un glicol de polialquileno, un diisocianato y un extendedor de cadena que tiene por lo menos dos grupos hidroxilo; un poliéster termoplástico, en donde el poliéster es polilactona; y un compuesto de amonio cuaternario que tiene la fórmula (C„H2N + 1-N + (CH3)2(A-OH))-Y- en donde n es un número entero que varía de 6 a 22, preferiblemente de 7 a 16, A es el residuo de hidrocarburo de un óxido de alquileno que tiene de 2 a alrededor de 5 átomos de carbón, y Y es CH3SO3, CH3SO4, S04.

El poliuretano y poliéster termoplástico, tienen temperaturas de fusión compatibles, preferiblemente dentro de 100°C entre ellos. De acuerdo con esta invención , se preparó una composición de plástico disipadora electrostática por la mezcla de un material polimérico orgánico y una composición inherentemente disipadora. Alternativamente, el material polimérico orgánico puede omitirse y la composición inherentemente disipadora usada sola como la composición de plástico. Materiales Poliméricos Orgánicos Los materiales Poliméricos orgánicos normles incluyen polímeros y copolímeros orgánicos sintéticos, especialmente (i) polímeros no polares incluyendo polietileno, prolipropileno, pol i ( 1 -buteno), poli(4-metil-1 -penteno) , copolímeros de etileno-propileno, copolímeros de etileno- 1 -buteno y copolímeros de etileno-1 -hexeno y homopolímeros y copolímeros de monómeros de dienos conjugados, copolímeros de dos o más dienos conjugados y copolímeros de un dieno conjugado y ortomonómero de vinilo, en donde los dienos conjugados preferiblemente son los que contienen de 4 a 8 átomos de carbón, v.gr. , butadieno, isopreno y similares, y (ii) polímeros que contienen grupos polares que incluyen copolímeros de etileno-acetato de vinilo, copolímeros de etileno-acrilato de etilo, copolímeros de etileno-ácido acrílico y sus sales, poliestireno, poliestireno modificado con hule, copolímeros de estireno-butadieno, copolímeros de estireno-isopreno, cloruro de polivinilo, poli(cloruro de vinilideno), fluoruro de polivinilo, poli(fluoruro de vinilideno), polioximetileno, poli(óxido de etileno), poli(óxido de propileno), alcohol polivinilico, acetato de polivinilo, formal polivinilo, butiral polivinilo, poli(acrilato de metilo), poli(acrilato de etilo), poli(tereftalato de etileno), copolímeros de cloruro de vinilo-acetato de vinilo, acetato de celulosa, propionato de celulosa, butirato de acetato de celulosa, celulosa de etilo, celulosa de metilo, celulosa de hidroxietilo, celulosa de hidroxipropilo, polímeros y copolímeros de acilonitrilo y, polímeros y copolímeros de metacrilonitrilo. También se pueden usar poliamidas. Las poliamidas pueden ser a-poliamidas, a,?-poliamidas y mezclas y/o copolímeros de estos. Un ejempo de una a-poliamida es policaprolactama (nilón 6) y un ejemplo de una a,?-poliamida es polihexametileno adipamida (nilón 6:6). Ver E.U.A. 4, 906,.687, expedida a Modic, que se incorpora aquí por referencia. Los polímeros preferidos incluyen polímeros de hidrocarburo orgánicos tales como polietileno, polipropileno, poli(4-metil-1-penteno) y poliestireno. Poliuretano El poliuretano termoplástico útil en la presente invención se preparó haciendo reaccionar un glicol de polialquileno, un diisocianato y un extendedor de cadena que tiene por lo menos dos grupos hidroxilo. Dichos poliuretanos se describrieron en E.U.A. 5,159,053, que se incorpora aquí por referencia. En la primera modalidad de la invención, el polímero de poliuretano termoplástico de la presente invención, útil como una fusión elastomérica o un aglutinante en un tanque de combustible flexible reforzado de tela, comprende la reacción de un intermediario de oligómero de éter de etileno terminado en hidroxilo con un diisocianato no oculto y un glicol extendedor de cadena en donde el oligómero puede ser un poliéster glicoalifático de dietileno, o un glicol de polietileno. Para la segunda modalidad, el oligómero es estrictamente un glicol de polietileno. Haciendo referencia primero al intermediario de poliéster, se sintetizó un polímero de poliéster saturado, termiando en hidroxilo haciendo reaccionar equivalentes en exceso de glicol de dietileno con equivalentes considerablemente inferiores de un ácido alifático, preferiblemente un alifático, preferiblemente un alquilo, el ácido dicarboxílico teniendo de cuatro a diez átomos de carbón en donde el más preferido es el ácido ad ípico. Otros ácidos dicarboxílicos útiles incluyen los ácidos succínico, glutárico, pimélico, suberico, azelaico y sebacico. El intermediario de poliéster más preferido es adipato de glicol de pol idieti leño . De acuerdo con este aspecto de la presente invención, las moles en exceso de glicol de dietileno se hicieron reaccionar con menos moles de ácido dicarboxílico a niveles de exceso de aproximadamente 5 por ciento molar a alrededor de 50 por ciento molar de glicol para proveer una cadena de oligómero de poliéster terminado en hidroxílo teniendo un peso molecular promedio entre aproximadamente 500 a 5,000 y de preferencia entre aproximadamente 700 y 2,500. El oligómero de poliéster de cadena corta contiene estructuras de éter de dietileno de repetición y comprende sobre una base equivalente de aproximadamente 1 .05 a 1 .5 equivalentes de glicol de dietileno hecho co-reaccionar con un equivalente de ácido dicarboxílico para producir el intermediario de oligómero de poliéster de peso molecular bajo. Los equivalentes con alto exceso de glicol de dietileno controla el peso molecular del oligómero de poliéster preferiblemente 2,500 y además asegura un oligómero de poliéster lineal terminado en hidroxilo. Los oligómeros de poliéster sintetizados haciendo reaccionar el glicol de dietileno con equivalentes inferiores de ácido dicarboxílico a temperaturas de aproximadamente 148.8°C a 232.2°C en ausencia o presencia de un catalizador de esterificación tal como cloruro estanoso durante un tiempo suficiente para reducir el No. de ácido a cero. El intermediario de oligómero de poliéster terminado en hidroxilo se hace reaccionar además con equivalentes considerablemente en exceso de diisocianato no oculto junto con el glicol de extendedor de cadena en una tirada, así llamada, o en co-reacción simultánea de oligómero, diisocianato y glicol extendedor de cadena para producir el poliuretano lineal de peso molecular muy alto que tiene un peso molecular promedio ampliamente de aproximadamente 60, 000 a alrededor de 500, 000, preferiblemente de aproximadamente 80, 000 a alrededor de 180,000. El poliuretano lineal de peso molecular m uy alto basado en el oligómero de poliéster de acuerdo con este aspecto de la invención es único en cuanto a que se produce un polímero de poliuretano de peso molecular extraordinariamente alto a partir de un prepolímero de oligómero de poliéster de peso molecular bajo.

De acuerdo con un aspecto preferido de esta invención, se puede hacer co-reaccionar un intermediario de glicol de oligómero de éter de etileno que comprende un glicol de polietileno con un diisocianato no oculto y un glicol extendedor para producir el polímero de poliuretano de peso molecular alto. Los glicoles de polietileno útiles son polímeros lineales de la fórmula general H-(OCH2CH2)p-OH en donde n es el número de unidades de éter de etileno de repetición y n es por lo menos 11, preferiblemente de 11 a alrededor de 115. Sobre una base de peso molecular, los glicoles de polietileno tienen un peso molecular promedio de por lo menos aproximadamente 500, preferiblemente de alrededor de 500 a aproximadamente 5,000 y más preferiblemente de aproximadamente 700 a alrededor de 2,500. Los glicoles de polietileno comercialmente disponibles útiles en esta invención normalmente son designados como glicol de polietileno 600, glicol de polietileno 1500 y glicol de polietileno 4000 con el número representando el peso molecular promedio del mismo. Estos poliuretanos termoplásticos de peso molecular alto se produjeron reaccionando juntos en un proceso de una tirada de intermediario de glicol de oligómero de éter de etileno, un diisocianato no oculto aromático o alifático y un glicol extendedor. Sobre una base molar, la cantidad de glicol extendedor de cadena para cada mol de intermediario de glicol de oligómero es de aproximadamente 0.1 a alrededor de 3.0 moles, poreferiblemente de aproximadamente 0.2 a alrededor de 2.1 moles y más preferiblemente de aproximadamente 0.5 a alrededor de 1.5 moles. Sobre una base molar, el polímero de poliuretano de peso molecular alto comprende de aproximadamente 0.97 a alrededor de 0.02 moles y preferiblemente de aproximadamente 1.0 moles de diisocianato, preferiblemente diisocianato no oculto para cada 1.0 moles totales del glicol extendedor y el glicol de oligómero (es decir, moles de glicol extendedor de cadena + glicol de oligómero = 1.0). Los diisocianatos no ocultos útiles comprenden diisocianatos no ocultos aromáticos e incluyen, por ejemplo, 1,4-diisocianatobenceno (PPDI), 4,4'-metileno-bis isocianato de fenilo) MDI), diisocianato de 1 ,5-naftaleno (NDl), diisocianato de tolueno (TDI), disiocianato de m-xileno (XDI) así como diisocianatos alifáticos cíclicos no ocultos tales como diisocianato de 1,4-ciclohexilo (CHDI) y 4,4'-metileno bis (¡socianato de ciciohexilo) (H12 MDI). El diisocianato más preferido es MDI. Los glicoles extendedores de cadena adecuados son glicoles de cadena corta alifáticos que tienen de dos a alrededor de seis átomos de carbón y que contienen por lo menos dos grupos de alcohol primarios. Los glicoles preferidos incluyen glicol de dietileno, 1,3-propanodiol, 1 ,4-butanodiol, 1 ,5-pentanodiol, y 1 ,6-hexanodiol con el glicol más preferido siendo 1 ,4-butanodiol. De acuerdo con la presente invención, el intermediario de oligómero de éter de etileno terminado en hidroxilo, diisocianato no oculto y el glicol extendedor de cadena so hicieron co-reaccionar simultáneamente en un proceso de polimerización de una tirada a una temperatura por arriba de aproximadamente 100°C y usualmente alededor de 120°C, por lo que la reacción es exotérmica y la temperatura de reacción se incrementó a aproximadamente 200°C a alrededor de 250°C. Pol iéster Los poliésteres termoplásticos empleados en la presente invención son poliésteres que tienen una ligadura de éster recurrente en ia molécula, por ejemplo, polilactonas. Los poliésteres tienen una estructura generalmente cristalina con un punto de fusión sobre 120°C o generalmente son amorfos con una temperatura de transición de vidrio por arriba de 25°C, y son termoplásticos opuesta al termofraguado. El peso molecular promedio en número de los poliésteres generalmente es de aproximadamente 5,000 a alrededor de 100, 000 y preferiblemente de aproximadamente 10, 000 a alrededor de 50, 000. Las polilactonas tienen unidades estructurales de éster recurrentes tales como aquellas que obtienen por la polimerización de abertura de anillos de una lactona cíclica tal como polilactona, ß-propiolactona y e-caprolactona, o combinaciones de lactonas cíclicas. Consecuentemente, los ejemplos de polilactonas adecuadas son poli(pivalolactona) , poli(ß-propiolactona) y poli(e-caprolactona) .

La polipivalolactona es un polímero lineal que tiene unidades estructurales de éster recurrentes principalmente de la fórmula: f O - CH2 - C(CH3)2C(O) es decir, las unidades derivadas de pivalolactona. Preferiblemente, el poliéster es un homopol ímero de pivalolactona. Sin embargo, también se incluyen los copolímeros de pivalolactona con no más del 50 por ciento molar, preferiblemente no más de 10 por ciento molar de otras ß-propiolactonas, tales como ß-propiolactona; a,a-dietil-ß-propiolactonas; y a-metil-a-etil-ß-propiolactona. El término "ß-propiolactonas" se refiere a ß-propiolactona (2-oxetanona) y a derivados de los mismos que no tienen substituyentes en el átomo de carbón ß del anillo de lactona. Las ß-propiolactonas preferidas son aquellas que contienen un átomo de carbón terciario o cuaternario en la posición a en relación con el grupo carbonilo. Especialmente, se prefieren las a,a-dialquil-ß-propiolactonas en donde cada uno de los grupos alquilo independientemente tiene de uno a cuatro átomos de carbón . Ejemplos de monómeros útiles son: a-etil-a-metil-ß-propiolactona, a-metil-a-isopropil-ß-propiolactona, a-etil-a-n-butil-ß-propiolactona, a-clorometil-a-metil-ß-propiolactona, a, a- bis (cloro meti l)-ß-propiolacto na, y a,a-dimetil-ß-propiolactona, (pivalolactona) . Ver generalmente, la E. U .A. 3,259,607; 3,299, 171 ; y 3,579,489 que se incorporan aqu í por referencia. Estas polipivalolactonas tienen un peso molecular en exceso de 20, 000 y un punto de fusión en exceso de 120°C.

Otro poliéster útil que puede obtenerse de una lactona cíclica es policarpolactona. Las poli(e-caprolactonas) normales son polímeros substancialmente lineales en los cuales la unidad de repetición es (-O-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-C(O)-) . Estos polímeros tienen propiedades similares a las polipivalolactonas y se pueden preparar por un mecanismo similar de polimerización . Ver generalmente E. U .A. 3,259,607. Compuesto de Amonio Cuaternario Los compuestos de amonio cuaternarios útiles en la presente invención tienen la fórmula (CnH2 N+ 1-N+(CH3)2(A-X))-?- en donde n es un número entero que varía de 6 a 22 , preferiblemente de 7 a 16, A es el residuo de hidrocarburo de un óxido de alquileno que tiene de 2 a alrededor de 5 átomos de carbón, preferiblemente de 2 a 3 átomos de carbón, X son grupos hidrógeno (H-) o hidroxilo (-OH) , y Y es CH3SO3, CH3SO4, SO4, preferiblemente CH3SOs. Dichos compuestos están comercialmente disponibles, por ejemplo, HTS905 de LAROSTAT® disponible de PPG Industries y que tienen la estructura química CsH17-N + (CH3)2(CH2CH2-OH))-CH3S?3". U n nombre para HTS905 de LAROSTAT® es 3-(N , N-dimetil-N-octi!-amonio)-2-hidroxi propano-1 -sulfonato. Otro compuesto comercialmente disponible es Monaquat P-TC disponible de Mona Industries, Inc., St. Paterson, NJ. El compuesto de amonio cuaternario útil en la presente invención preferiblemente tiene la fórmula general X o en donde Ri representa un grupo alquilo que tiene de aproximadamente 6 a alrededor de 22 átomos de carbón, R2 y R3 son cada uno seleccionado del grupo que consiste de los grupos metilo, etilo, propilo, butilo e hidroxietilo, R3 es un grupo de alquileno que tiene de 1 a alrededor de 3 átomos de carbón, y X se selecciona del grupo que consiste de hidrógeno (H-) y grupos hidroxilo. Los grupos alquileno de cadena ramificada, v.gr., CH. CH. CH - CH, - C CH. se pueden substituir por el CH2 - 5 X grupo en la fórmula anterior. Los compuestos que conforman la fórmula general anterior son caracterizados por la presencia de cargas tanto positivas como negativas se neutralizaron que internamente (es decir, zuiterionicas). En donde R2 y R3 son grupos metilo y R5 es un grupo etileno, el nombre químico es propano-1-sulfonato de 3-(N,N-dimetil-N-hexadecilamonio). En donde R2 es de 16 átomos de carbón, R2 y R3 son grupos metilo y R3 es un grupo etileno con un grupo hidroxilo unido al segundo átomo de carbón, el compuesto puede describirse como 2-hidroxipropano-1-sulfonato de 3-(N, N-dimetil-N- hexadecilamonio) . Estos compuestos se pueden preparar en la forma descrita en la Patente de E. U .A. No. 2 , 129,264 y en la Patente Alemana No. 1 , 018,421 , que se incorpora aquí por referencia. Ver también, Parris y otros; "Surface Active Sulfobetaines", J . Of the American Oil Chemist' Society, págs. 60-63, febrero 1976, que se incorpora aquí por referencia. Más preferiblemente, los compuestos de amonio cuaternarios útiles en la presente invención se pueden representar convencionalmente por la siguiente estructura general: I I . - N®- - CH2 - - CH - CH2- S - Q ! I I! o en donde Ri es un grupo alquilo de C6-C22; R2 y R3 son un grupo metilo, un grupo 2-hidroxietilo, o un grupo 2-hidroxi propilo; y R4 es H o OH . Dentro de la escala del grupo alquilo de aproximadamente C6-C 12 , es decir, que tienen de 6 a 2 átomos de carbón, estos compuestos tienen solubilidad en agua. A longitudes de cadena por arriba de C12, la solubilidad de agua de estos compuestos a pH altos (niveles de pH por arriba de 13) normalmente se pierde (es decir, el compuesto se vuelve insoluble en agua altamente alcalina) . Mientras que pueden proveerse varios esquemas de reacción para la síntesis de dichos compuestos que contienen alquilo útiles en la presente invención, el siguiente esquema de reacción en dos pasos descrito en la Patente de E. U .A. No. 5,015,412 , que se incorpora aquí por referencia, se puede usar cuando R es OH . El paso inicial implica la formación de un intermediario de epiclorohidrina/bisulfito. Esta reacción se lleva a cabo convenientemente en agua en presencia de una base (por ejemplo, hidróxido de sodio) a temperaturas de reacción relativamente moderadas (v.gr. , 48.8-93.3°C) y preferiblemente bajo atmósfera inerte. Después de la formación del intermediario de epiclorohidrina/bisulfito, dicho intermediario se hizo reaccionar con la amina apropiada formando el producto deseado. Este segundo paso de reacción se llevó a cabo a temperaturas de reacción que varían de aproximadamente 37.7° a 93.3°C. El material sin reaccionar entones se puede neutralizar y/o remover y el pH y el porcentaje de sólidos no volátiles del producto de reacción se ajustó conforme fue necesario, deseable o conveniente en la forma convencional . Para un compuesto de amonio cuaternario en donde R6 es H , una sultona de propilo, se puede hacer reaccionar con la amina apropiada. Es sorprendente que estos compuestos sean útiles en la presente invención . En el pasado, dichos compuestos se había usado en una variedad de aplicaciones no análogas. Dichas aplicaciones incluyen, por ejemplo, compuestos para lavar botellas, compuestos calientes para lavar tinas, formación de pulpa de papel, removedores de pintura, limpiadores de vías de ferrocarriles y aeronaves, limpiadores de plantas lecheras y de alimentos, sanitizadores detergentes, removedores de cera basados en polímeros y similares. Ver por ejemplo, Patentes de E. U .A. Nos. 3, 351 ,557, 3,539, 521 , 3,6189, 1 15 y 5, 015,412. Las composiciones de plástico novedosas que emplean la presente invención se prepararon por cierto número de métodos. Las composiciones de plásticos novedosas pueden formarse en compuestos de acuerdo con cualquiera de varias técnicas conocidas tales como la adición directa de todos los componentes, formación de lotes maestros en donde cualquier lote maestro solo contiene la composición de aditivos inherentemente disipadora en una proporción más grande en relación con la composición final, o cualquier otro procedimiento correspondiente. La formación de lotes maestros implica la preparación de uno o más "paquetes" o composiciones que se combinan subsecuentemente en una sola mezcla homogénea con el material polimérico orgánico. En el procedimiento de formación de lotes maestro, la composición de aditivos inherentemente disipadora inicialmente está presente a una concentración mayor que en la composición final. La composición en lotes maestra separada después se combina o se mezcla en proporciones apropiadas para producir una composición polimérica que modaliza la presente invención . Esta técnica de formación de lotes maestros es un método preferido dado que podría mejorar la dispersabilidad de la composición de aditivos inherentemente disipadora a través de la composición polimérica final. Otro método preferido, consiste esencialmente de calentar el polímero a una temperatura por debajo de su temperatura de descomposición , incorporando los ingredientes iniciales de la composición de aditivos inherentemente disipadora y mezclando de manera que se obtenga una composición de plástico substancialmente uniforme. La composición puede moldearse y enfriarse para formar un artículo moldeado sólido. En la alternativa, la composición de plástico se puede extruir y enfriar para formar un extrudado sólido. El equipo de procesamiento de plástico convencional se puede usar para fundir al polímero, mezclando el polímero con los ingredientes iniciales de la composición aditiva inherentemente disipadora y el moldeo o extrusión de la composición de plástico resultante. La composición de plástico resultante o la propia composición de aditivos inherentemente disipadora puede laminarse sobre un substrato para formar artículos cuya superficie disipa cargas eléctricas estáticas Dichos procesos de laminación puede producir el compuesto de amonio cuaternario. Se piensa que solo facilita la unión de los compuestos de poliéster y poliuretano. Las condiciones de procesamiento, tales como temperatura, tiempo y presión , serán obvias para los expertos en la materia. Aún otro proceso preferido para preparar las composiciones de plástico novedosas de esta invención consisten esencialmente del mezclado de los ingredientes iniciales de la composición de aditivos inherentemente disipadora, opcionalmente, con un polímero sólido para obtener una composición de plástico substancialmente uniforme. El polímero y la composición de aditivos inherentemente disipadores, preferiblemente tienen cada uno la forma de pellas, granulos o polvo. Las condiciones de procesamiento serán obvias para los expertos en la materia. La composición de plástico resultante puede fundirse a una temperatura por debajo de la temperatura de descomposición del polímero y los ingredientes iniciales de la composición de aditivos inherentemente disipadoras. La fusión resultante puede extruirse o moldearse y enfriarse para formar un extrudado sólido o un artículo moldeado o laminado.

Un proceso preferido para preparar la composición de plástico novedosa de esta invención consiste esencialmente de colar una película de la composición de aditivos inherentemente disipadora y, opcionalmente, el polímero en combinación con la misma, en un solvente inerte o diluyente. Por "solvente inherte" se entiende que el solvente no reacciona con el pol ímero o la composición de aditivos o los ingredientes iniciales del mismo. El uso de este método es paticojamente atractivo para preparar los revestimientos o materiales de adhesivos. En otra modalidad preferida de la presente invención, se formó un material termoplástico celular de una composición que contiene un polímero, la composición de aditivos inherentemente disipadora, y un agente de soplado. El agente de soplado es una substancia que libera un volumen substancial de gas bajo condiciones apropiadas, ya sea por descomposición química a productos gaseosos (agentes de soplado químicos) o por vaporización física (agentes de soplado físicos). Los agentes de soplado químicos adecuados incluyen azodicarbonamida, azobisisobutironitrilo, 4,4'-oxibis(benceno sulfonil hidrazida) , y bicarbonato de sodio, preferiblemente bicarbonato de sodio junto con ácido ascórbico o ácido cítrico. Los agentes de soplado físicos adecuados incluyen nitrógeno, dióxido de carbón, triclorofluorometano y diclorodifluorometano. Como un ejemplo, un material de plástico celular (espumado) puede prepararse fundiéndose y extruyendo una combinación de una poliolefina, composición de aditivos inherentemente disipadora y un agente de soplado físico. Se pueden usar las condiciones de procesamiento similares a aquellas empleadas para la fabricación de espumas de poliolefina extruidas que carecen del aditivo de las mismas. Si se desea, se puede preparar un material mixto coextruyendo un material de plástico celular con una composición no celular del mismo o un polímero diferente. Cualquier capa o ambas capas pueden modificarse por la incorporación del aditivo del mismo, es decir, la composición de aditivos inherentemente disipadora. La espuma o material mixto puede orientarse, uniaxialmente o biaxialmente, en el curso de extrusión . Las composiciones poliméricas novedosas de la presente invención también pueden contener aditivos no reactivos. Por el término "aditivos no reactivos", se entiende un aditivo de modificación, relleno o refuerzo usado comúnmente en la formulación de composiciones pl 'stics que no interfieren materialmente con las propiedades disipadoras electrostáticas de la composición de aditivos inherentemente disipadoras. Por ejemplo, las composiciones de la invención pueden contener, además de la composición de aditivos inherentemente disipadora esencial y el polímero opcional , dichos aditivos como lubricantes, plastificantes, colorantes, pigmentos, agentes antibloqueo, agentes de deslizamiento, auxiliares de procesamiento, promotores de adhesión , retardadores de flama, rellenos de partículas y refuerzos fibrosos. En particular, se contempla el uso de dichos rellenos y refuerzos en partículas tales como carbonato de calcio, talco, arcillas, vidrio y mica.

También se pueden utilizar antioxidantes y estabilizantes en las composiciones poliméricas que modalizan la presente invención. En algunos casos, puede ser necesario ayudar a un antioxidante o estabilizante a permitir el procesamiento a altas temperaturas, aunque dicho aditivo puede tener algunos efectos adversos sobre las propiedades disipadoras electrostáticas de la composición polimérica. El antioxidante preferido para este fin es tetraquis(metileno(3, 5-di-ter-butil-4-h id roxi-h id rocin amato)] metano. Esta composición se vende como IRGANOX 1010 por Ciba-Geigy y se describen por las Pat. de E. U .A. Nos. 3,285,855 y 3,644,482, que se incorporan aquí por referencia. Los antioxidantes se usan en una cantidad total de aproximadamente 0.001 a alrededor de 0.05 por ciento en peso de la composición de plástico. Se contempla que la composición de plástico de esta invención ordinariamente contendrá de 0 a 99.9 por ciento en peso del polímero orgánico y de 0.01 por ciento a 100 por ciento en peso de la composición de aditivos inherentemente disipadora. La composición de aditivos inherentemente disipadora ordinariamente contendrá de aproximadamente 20 a alrededor de 25% en peso, preferiblemente de aproximadamente 23 a alrededor de 27% en peso, del poliuretano, de aproximadamente 2 a alrededor de 8% en peso, preferiblemente de aproximadmandete 4 a alrededor de 6% en peso, del poliéster y de aproximadmaente 0.1 a alrededor de 1 % en peso, preferiblemente de aproximadamente 0.3 a alrededor de 0.5% en peso, del compuesto de sulfonato de amonio cuaternario. En una modalidad preferida, la composición es de aproximadamente 98 a alrededor de 60 por ciento en peso del polímero orgánico y de aproximadamente 2 a alrededor del 40 por ciento en peso de la composición de aditivos inherentemente disipadora. La práctica de esta invención es particularmente adecuada para preparar o usar como una composición para formar materiales de barrera flexibles, protectores electrostáticos, que se sellan con calor, para empacar artículos tales como microcircuitos, dispositivos semiconductores sensibles, resistores sensibles y conjuntos su periores asociados . Estos materiales son transparentes o traslúcidos, a prueba de agua, protectores electrostáticos y disipadores estáticos. Los méritos de la presente invención serán entendidos mejor haciendo referencia a los siguientes Ejemplos I lustrativos . EJEMPLOS En los siguientes Ejemplos, las películas de soplado de polietileno de baja densidad (LDPE, por sus siglas en inglés) que contienen varios materiales se prepararon con el fin de probar y evaluar dichos materiales en antiestáticos. Las varias películas se probaron para la carga inicial (volts), resistividad de superficie (Ohms por cuadro), velocidad de desintegración (segundos) y compatibilidad de los componentes de la mezcla: Los materiales de polietileno de baja densidad utilizados fueron: LDPE: polietileno de baja densidad de grado de película especificado como resina de índice de fusión 2 en la forma de pellas sólidas disponible de Rexene, Dallas, TX. 2. Stat-Rite® C-2300: un Uretano de Poliéter Segmentado (SEU por sus siglas en inglés) en forma de pellas sólidas disponibles de B.F. Goodrich Company, Specialty Polymers and Chemicals División, Akron, OH. Se piensa que dichos Uretanos de Poliéter Segmentados (SEU) tienen la siguiente estructura: y se piensa que se preparan de acuerdo con la Patente de E.U.A. No. 5,159,053, incorporada previamente en la presente por referencia. 3. Polímero Tone® P767E: una policaprolactona (PCL) en forma de pellas sólidas disponible de Union Carbide Chemicals and Plastics Company Inc., 39 Oíd Ridgebury Road, Danbury, CT, 06817-0001. Las policaprolactonas tienen la siguiente estructura: HOR-O-(-C(0)-(CH2)s-0-)n-H en donde R es un segmento alifático. 4. Agente antiestático Larostat® HTS 905: un sulfonato de amonio disponible como un líquido transparente viscoso de Mazer Chemicals, Inc. , Gurnee, I L. Este material se piensa que tiene la siguiente estructura química: (C8H17-N+(CH3)2-CH(OH)-CH2SO3') con el nitrógeno que tiene una carga positiva y el sulfonato que tiene una carga negativa. La prueba de resistividad de superficie se llevó a cabo de acuerdo con ASTM D 257. Esta prueba se usó para determinar la resistividad de superficie midiendo la resistencia de superficie entre dos electrodos formando los lados opuestos de un cuadro. La resistencia luego se convirtió a resistividad de superficie y se reportó en Ohms por cuadro (Ohms/cdo.). Específicamente, en esta prueba, un adaptador comprime un electrodo superior y un electrodo circular inferior encerrado en un círculo con un electrodo resonante. Una muestra de lámina (8.89 cm de diámetro y de 0.31 a 0.049 cm de grosor) se coloca entre los electrodos superior e inferior y un voltaje de 500 volts se aplicó entre los electrodos. Después de sesenta (60) segundos, la resistencia se registró usando un medidor de ohms y se convirtió en resistividad superficial en Ohms por cuadro. La prueba velocidad de desintegración estática se llevó a cabo de acuerdo con la especificación Militar MI L-B-81705C, "Barrier Materials, Flexible, Electrostatic Protective, Heat Sealable" con fecha del 25 de enero de 1989, con un Medidor de Desintegración Estática, modelo 406C obtenido de Electro-Tech Systems, Inc. La desintegración estática es una medida de la capacidad de un material, cuando se tritura, para disipar una carga conocida que se ha inducido sobre la superficie del material . Una lámina de muestra (de 7.62 por 15.24 centímetros) con 0.31 a 0.049 cm de grosor se colocó entre los electrodos de sujeción contenidos en una jaula Faraday. Una carga de 5000 volts positiva y negativa, respectivamente, se aplicó a la superficie del espécimen y el tiempo en segundos requirió disipar la carga a 0 volts después de que se provee el molido, luego se midió. Para fines de los siguientes ejemplos, esta prueba se operó sobre las muestras condicionadas durante 48 horas a 15% de humedad relativa (HR). EJEMPLO 1 En este ejemplo, se investigaron las propiedades disipadoras electrostáticas de una composición dentro del alcance de la presente invención. La muestra A se preparó usando un concentrado (lote maestro) . El concentrado para la Muestra A se formuló como se muestra en la Tabla 1 . Tabla 1 El equipo de mezclado utilizado para preparar el Concentrado A fue un reometro de par de torsión Rheocord System 40 con una mezcladora Tipo 600 Rheomix. En este ejemplo, Stat-Rite® C2300P se mezcló manualmente con y el Polímero Tone® P767E. La mezcla de Stat-Rite® C-2300P y el Polímero Tone® P767E se alimentó entonces en la cámara de mezclado de la mezcladora y luego se calentó a reflujo. Durante el calentamiento a reflujo, se agregó Larostat® HTS905 al lote y las tres zonas del equipo se fijaron a 140°C. La mezcladora se programó para 50 RPM durante tres (3) minutos, luego se incrementó a 75 RPM durante dos minutos para completar el calentamiento a reflujo de la mezcla. Consecuentemente, la duración del tiempo de proceso se programó durante cinco (5) minutos. Al final de los cinco (5) minutos, el motor que impulsó el Rheomix 600, se detuvo automáticamente. El concentrado A se recuperó de la cámara de mezclado de la mezcladora Tipo 600 Rheomix. El concentrado A estaba en forma voluminosa y tuvo un color amarillo claro. El concentrado A luego se prensó en una lámina delgada de material conocida como "prensado". El prensado respectivo luego se cortó en pequeños cuadros (0.31 cm por 0.31 cm de tamaño) llamados "pellas". La prensadora usada para hacer ios prensados fue una prensa Carver Lab, Modelo #2731 , Serie # 2731 -17.

El polietileno de baja densidad (LDPE) y las pellas del Concentrado A se combinaron en una bolsa de plástico y se mezclaron físicamente. Alrededor de 280 gramos (70% en peso) de LDPE y alrededor de 120 gramos (30% en peso) del Concentrado A se combinaron con el fin de preparar la Muestra A (también denominada como PM 11205E). Los ingredientes mezclador físicamente para la Muestra A se alimentaron en la tolva de una máquina de película soplada para preparar películas sopladas de la Muestra A. La máquina de película soplada fue una Máquina de Película Soplada HPDE, Modelo MNE-42 de San Chih Machinery, Inc. El extrusor de la misma tuvo un diámetro de tornillo de 42 mm, una relación de tornillo de 30:1 L/D, velocidad del extrusor de 120 RPM y un diámetro de dado de 50 mm. La graduación de temperatura para las cuatro zonas del extrusor de la misma fue de 150°C. Otras graduaciones para la máquina de película soplada fueron una velocidad de rodillo para rebajado de aproximadamente 400 RPM (lectura de marcado), grosor de aproximadamente 0.12 kg/cm2 a alrededor de 0.16 kg/cm2 y una relación de soplado de aproximadamente 2.5:1. Los resultados de la prueba de resistividad de superficie y prueba de velocidad de desintegración se registraron en la Tabla 2 para la Muestra A. EJEMPLO II Las muestras B a F se prepararon usando el Concentrado A junto con polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de alta densidad (H DPE) , polipropileno (PP) , copolímero de acrilonitrilo- butadieno-estireno (ABS) y poliestireno (PS). La cantidad de cada uno de estos materiales (en por ciento en peso) se muestra en la Tabla 2, junto con las pruebas de la resistividad de superficie y los resultados de velocidad de desintegración . Los diferentes polímeros se combinaron con pellas del Concentrado A en una bolsa de plástico y se mezclaron físicamente, y las películas de soplado se prepararon en la misma forma que en el Ejemplo 1 . Tabla 2 El uso del compuesto de sulfonato de amonio en combinación con el poliuretano y poliéster en la preparación de esta composición novedosa ha probado ser altamente efectiva para formar uniones iónicas aún en polímeros no polares, tales como poliolefinas. Con el fin de demostrar que la combinación de los tres materiales (materiales 2, 3, y 4 anteriores) con un polímero no polar; v. gr. , LDPE, proveyó resultados sorprendentes, se llevaron a cabo una serie de ejemplos comparativos con varias combinaciones de los ingredientes con LDPE. Los siguientes ejemplos comparativos se prepararon mezclando primero los componentes y después calentándolos a reflujo para formar las palículas de la composición del ejemplo comparativo respectivo. EJEMPLO COMPARATIVO NO. 1 El primer experimento fue incorporar el SEU en polietileno usando las siguientes fórmulas y procesos: 1 . I ngrediente % en Peso Proveedor Stat-Rite® C-2300 10 B. F. Goodrich LDPE 90 Rexene Total 100 Ingrediente % en P eso Proveedor Stat-Rite® C-2300 20 B. F. Goodrich LDPE 80 Rexene Total 1 00 Ingrediente % en P eso Proveedor Stat-Rite® C-2300 30 B. F. Goodrich LDPE 70 Rexene Total 1 00 Resultados: La fórmula No. 1 produjo una mezcla semi-uniforme. que es una indicación de compatibilidad limitada con polietileno. Sin embargo, la película producida con la Fórmula No. 1 tuvo una carga eléctrica inherente de 300 volts. La fórmula No. 2 produjo una mezcla completamente no uniforme, con película de calidad pobre con alta carga inherente. La Fórmula No. 3 produjo una mezcla completamente no uniforme, con película de calidad pobre con carga inherente alta.

EJEMPLO COMPARATIVO NO. 2 En este experimento, se realizó un intento para incorporar policaprolactona (PCL) en polietileno (LDPE) para producir polímero antiestático, usando las siguientes fórmulas: Ingrediente % en Peso Proveedor Polímero Tone® 767E 10 Union Carbide LDPE 90 Rexene Total 100 Ingrediente % en Peso Proveedor Polímero Tone® 767E 20 Union Carbide LDPE 80 Rexene Total 100 Ingrediente % en Peso Proveedor Polímero Tone® 767E 30 Union Carbide LDPE Z0 Rexene Total 100 Resultados: Los resultados del Ejemplo Comparativo No. 2 se muestran en la siguiente Tabla.

EJEMPLO COMPARATIVO NO. 3 Se sabe que el 2-hidroxipropano-1-sulfonato de 3-(N,N-dimetil- N-hexadecilamonio), también denominado como sulfonato de dimetiloctil-amonio metilo etoxilado, disponible de PPF LAROSTAT HTS 905, es un antiestático efectivo en polímeros no olefínicos. Este estudio intentó incorporar este químico en el polímero de polietileno como un antiestático. El resultado no fue una mezcla compatible a ningún nivel, con propiedades no antiestáticas. La muestra de LDPE fue una película de 0.14 kg/cm2; HDPE y PP se moldearon en lacas de 4.2 kg/cm2.

El sulfonato de dimetiloctilo-metilo de amonio etoxilado se seleccionó para las composiciones de la presente invención basadas en varios factores: 1. Su estructura bien balanceada eléctricamente contribuirá a la ionización de la composición resultante. 2. El ¡on sulfonato (S03") con una conductancia iónica de 79.9 ohm-cm2/eq. es altamente efectiva para formar un puente iónico. Varios compuestos iónicos orgánicos e inorgánicos se probaron en lugar del químico anterior para observar si la ionización de la composición también se podría mejorar. Los materiales probados fueron: a. Zirconio (óxido y sales de) - sin efecto. b. Silicato de sodio y zirconio (alta capacidad de transferencia de protones) sin efecto. c. Compuesto orgánico polietoxilado (en combinación con silicato de zirconio de sodio) - no se observó reacción durante el proceso y no hubo efecto sobre el desempeño final . EJEMPLO COMPARATIVO NO. 4 Este experimento evaluó el desempeño antiestático de composiciones que usan una combinación de PCL, Larostat 905, y LDPE. INGREDIENTE % PESO 1 . Polímero Tone® (PCL) 5 2. Larostat® HTS 905 1 2* LDPE Total 100 Esta mezcla se procesó muy bien y produjo una calidad de película aceptable con un grosor de 0.14 kg/cm2. Sin embargo, la película no tiene ninguna propiedad antiestática. Resultados del Ejemplo Comparativo No. 4: EJEMPLO COMPARATIVO NO. 5 Este experimento se llevó a cabo para evaluar compuestos hechos con Stat-Rite® 2300 y Larostat® HTS 905 como antiestáticos. INGREDI ENTE % PESO 1 . Larostat 905 5 2. Stat-Rite® 2300 24 2. LDPE 75 Total 1 00 La calidad de película producida a apartir de esta mezcla fue pobre y difícil de procesar. Resultados del Ejemplo Comparativo No. 5: El incremento del nivel de ingredientes 1 ó 2 hizo imposible el proceso de formación de compuestos. EJEMPLO lll Se llevaron a cabo varias pruebas para verificar la presencia de estructuras unidas a hidrógeno en las composiciones de la presente invención. El análisis de las muestras para este estudio particular implicó el uso de Reflectancia Total Atenuada (RTA) y Espectroscopia de Infrarrojo de Transformación Fourier (I RTF) . La espectroscopia de infrarrojo es un método para examinar vibraciones entre los átomos en las moléculas. La frecuencia de una vibración depende de la naturaleza electrónica de la banda así como la masa de los átomos unidos. La radiación de infrarrojo se absorbió cuando la frecuencia de la radiación es igual que la vibración molecular y hay un cambio asociado en el momento dipolar de la unión molecular. RTA es una técnica útil para proveer la información relacionada con el material de superficie (ángulo de 60°) así como la información que se refiere a la parte inferior de la superficie o dentro del polímero (ángulo de 45°) . El espectrómetro de I RTF usado para recopilar el espectro de infrarrojo fue un espectrómetro Digilab FTS-40 equipado con un alcance de infrarrojo UMA 300. El espectrómetro de IORTF también tuvo un láser de He-Ne para permitir que el interferograma fuera digitalizado a intervalos iguales de retardo. El interferometro referenciado con láser proveyó una precisión muy alta (a aproximadamente 0.005 cm"1) . Un total de 1024 barridos y una resolución de 4 cm" 1 se usó para recopilar cada uno del espectro. Se usó una unión de RTA de Ángulo Variable Veermax para estudiar muestras de película. Los espectros de RTA se recopilaron en ángulos de incidencia de 45° y 60°. Estos análisis se llevaron a cabo en una composición de acuerdo con el Ejemplo 1 y en una composición denominada por tener la fórmula para antiestáticos de tipo de amida identificados en la sección de antecedente de la presente cuando R es un alquilo de C12 (denominada como "Dietanolamida" o "DEA", en la presente) con el fin de compararla con la composición antiestática de la presente invención. La dietanolamida es un antiestático interno típico de un grupo químico de amida considerado por ser un aditivo migratorio. El análisis se llevó a cabo sobre muestras de películas y concentrados. Con el fin de penetrar el polímero debajo de la superficie, las muestras de concentrados primero se colocaron en microondas, después se analizaron a diferentes ángulos de 60° y 45°. La Figura 1 , es la curva de absorbancia Macro-I RTF de PM-1990E (composición de acuerdo con el Ejemplo 1 ) , que muestra la estructura unida a hidrógeno (alargamiento N-H) que forma pico en la escala de 3320-3370 cm"1 , y cuando se comparó con la curva de absorbancia de dietanolamida, falta el pico a la misma longitud de onda (ver Figura 2) . La Figura 3, es un análisis Micro-I RTF de PM-1990E (nuevo antiestático) y Dietanolamida (antiestático convencional) a dos ángulos diferentes: 45° para la estructura de polímero interna y 60° para el análisis de superficie. Compara estos dos antiestáticos e indica sus diferencias. El análisis adicional de las Figuras 1 y 3 también revela la formación de nube de electrones en forma del grupo funcional C=O que muestra longitud de onda de 1731 cm" 1. La significancia de esta nube de electrones es la ionización del polímero para el propósito de lograr su propiedad de disipación eléctrica. Para el nuevo antiestático, el pico de 1731 cm"1 puede observarse sobre la superficie a 60° y bajo la superficie a un ángulo de 45°, mientras que la nube de electrones no existe en la muestra de dietanolamida. Los análisis que se llevaron a cabo sobe las muestras del Ejemplo 1 usando RTA, I RTF y Micro-I RTF indicaron la producción de un polímero altamente ionizado que formó puentes eléctricos dentro de la matriz del polímero, con el fin de disipar las cargas estáticas. Con el fin de probar la permanencia de este polímero, se produjo una película de LDPE de 0.14 kg/cm2 de acuerdo con el Ejemplo 1 se produjo y se probó de acuerdo con la Especificación Militar M I L-B-81705C. Estos datos se muestran en la Tabla 3 y Figura 5. La misma pieza de película se colocó entonces en un horno a 71 .1 °C y doce (12) días después se probó de acuerdo con la misma especificación . Además, una muestra de película hecha con antiestático convencional se probó bajo las mismas condiciones después de 12 días, y los resultados se muestran en la Figura 4. Los resultados de prueba de desempeño indicaron que la permanencia bajo condiciones de almacenamiento del nuevo antiestático.

El antiestático de dietanolamina convencional está presente a una concentración inferior en la composición polimérica que la composición que usa el aditivo de la presente invención debido a que el aditivo convencional florece la superficie muy rápidamente a concentraciones superiores. Además, con el fin de cumplir la resistividad superficial y velocidad de desintegración de la Especificación Militar ML-B-81705C, se necesita 30% en peso del PM-1990. Las Figuras 6 y 7, comparan el desempeño de una muestra preparada de acuerdo con el Ejemplo 1 que tiene un grosor de aproximadamente 0.14 kg/cm2 y una muestra usando el antiestático anterior convencional. ?\3 Oí O CJl Oí O Ejemplo IV En este ejemplo, el propio agente inherentemente disipador es como se usa como la composición termoplástica para el artículo final (observar que el equilibrio de las formulaciones para la Muestra G y H es LDPE) . La muestra H (también denominada como "PM 1 1205E" en la presente) corresponde al Concentrado A del Ejemplo 1 . La muestra G se preparó en una manera similar a la dei Ejemplo I usando la formulación mostrada en la Tabla 4. Estas composiciones probaron ser altamente efectivas para disipar la carga eléctrica. Tabla 4 a" El equilibrio de la composición es LDPE Además, la Figura 8 describe los resultados de una prueba de maduración en horno fueron la superioridad de una composición de acuerdo con la presente invención sobre un antiestático convencional (el antiestático se denomina como "A/S"), es decir, 0.5% de dietanolamida. Ver también las Tablas 4 y 5.

Tabla 5 A/S CONVENCIONAL VS. A/S PERMANENTE PROBADO DESPUÉS DE 24 HORAS DE PELÍCULA DE SOPLADO 0.5% DEA* 100%P 11205E Orientación de Máquina Transversal Máquina Transversal película Resistividad de 1.2x1010 2.0x1010 6.0x1010 1.2x1011 superficie Carga inicial 0 0 0 0 Velocidad de 0.51 0.52 0.22 0.59 desintegración @ +5000 volts (seg) Velocidad de 0.53 0.53 0.33 0.63 desintegración @ - 5000 volts (segundos) *DietanoIamida Tabla 6 COMPARACIÓN DEL USO DE A/S PERMANENTE VS. A/S CONVENCIONAL 0.5% DEA* 100% PM 11205E • Permanencia NO SI • Coloreable SI SI • Migrador SI NO • Superficie grasa SI NO • Vida de anaquel SI NO (almacenamiento) • Dependencia de SI NO humedad • Corrosividád SI NO *Dietanolamida

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES 1. Una composición termoplástica adaptada para usarse como un agente disipador estático electrostático, en donde la composición se preparó combinando por lo menos los siguientes ingredientes iniciales: un poliuretano termoplástico, que se preparó haciendo reaccionar un glicol de polialquileno, un diisocianato y un extendedor de cadena que tiene por lo menos dos grupos hidroxilo; un poliéster termoplástico, en donde el poliéster es polilactona; y un compuesto de amonio cuaternario que tiene la fórmula (CnH2N+1-N+(CH3)2(A-X))-Y" en donde n es un número entero que varía de 6 a 22, A es el residuo de hidrocarburo de un óxido de alquileno que tiene de 2 a alrededor de 5 átomos de carbón, X es hidrógeno (-H) o un grupo hidroxilo (-OH), y Y es CH3SO3, CH3SO4, SO4.
2. 2. Una composición termoplástica de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho poliuretano tiene un peso molecular promedio de aproximadamente 60,000 a 500,000, un intermediario de oligómero de éter de etileno terminado en hidroxilo que tiene un peso molecular promedio de aproximadamente 500 a 5,000 hecho reaccionar con un diisocianato no oculto y dicho extendedor de cadena es un glicol extendedor alifático para producir dicho poliuretano termoplástico, dicho intermediario de oligómeros siendo glicol de polietileno; en donde el glicol de polietileno consiste de repetir unidades de éter de etileno n en donde n es de aproximadamente 1 1 a alrededor de 1 15, en donde dicho diisocianato no oculto es un diisocianato alifático aromático o cíclico, en donde dicho extendedor de cadena consiste de glicol sin éter que tiene de 2 a 6 átomos de carbón y que contiene grupos de alcohol solamente primarios.
3. 3. Una composición termoplástica de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde dicha composición termoplástica tiene una resistividad de superficie menor que aproximadamente 1 x1013 Ohms/cdo. , como se midió de acuerdo con la Especificación Militar MIL-B-81705C.
4. 4. Una composición termoplástica de acuerdo con la reivindicación 2, en donde dicho oligómero de poliéster terminado en hidroxilo (a) contiene en promedio de 4 a 8 unidades de éster de repetición y tiene un peso molecular promedio de aproximadamente 700 a 2,500.
5. 5. Una composición termoplástica de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el polímero de poliéster tiene un peso molecular promedio de aproximadamente 5, 000 a alrededor de 100,000.
6. 6. U na composición termoplástica de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el polímero de poliéster es poli(e-caprolactona) .
7. 7. Una composición termoplástica de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde las temperaturas de fusión del poliuretano termoplástico y el poliéster termoplástico están dentro de 100°C uno del otro.
8. 8. Una composición termoplástica de acuerdo con la reivindicación 1 , que comprende además un material polimérico orgánico.
9. 9. Una composición termoplástica de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el compuesto de amonio cuaternario tiene la fórmula: R, O II • R . - lß- CH, R . - s - o? I II R. o en donde R-. representa un grupo alquilo que tiene de aproximadamente 6 a alrededor de 22 átomos de carbón, R2 y R3 son cada uno seleccionado del grupo que consiste de los grupos metilo, etilo, propilo, butilo e hidroxietilo, R5 es un grupo alquileno que tiene de 1 a alrededor de 3 átomos de carbón y X se selecciona del grupo que consiste de hidrógeno (H-) y grupos hidroxilo.
10. 10. Una composición termoplástica de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el compuesto de amonio cuaternario tiene la fórmula: R. O - N N<^±>-- CH, CH - CH2- - O© en donde Ri es un grupo alquilo de C6-C22; R2 y R3 son un grupo metilo, un grupo 2-hidroxi etilo, o un grupo 2-hidroxi propilo; y R4 es H o OH . 1 1 . Una composición termoplástica de acuerdo con la reivindicación 9, en donde A es CH y X es OH . 12. U na composición termoplástica adaptada para usarse en las aplicaciones de disipación electrostática, en donde la composición se preparó combinando por lo menos los siguientes ingredientes iniciales: un poliuretano termoplástico, que se preparó haciendo reaccionar de glicol de polialquileno, un diisocianato y un extendedor de cadena que tiene por lo menos dos grupos hidroxilo; un poliéster termoplástico, en donde el poliéster es una polilactona; y un compuesto de amonio cuaternario que tienen la fórmula: (CnH2N+?-N+(CH3)2(A-X))-?- en donde n es un número entero que varía de 6 a 22, A es el residuo de hidrocarburo de un óxido de alquileno que tiene de 2 a alrededor de 5 átomos de carbón, X es hidrógeno (-H) o un grupo hidroxilo (-OH), y Y es CH3SO3, CH3SO4, S04. 13. Una composición termoplástica de acuerdo con la reivindicación 12, en donde dicha composición tiene una resistividad de superficie de menos de aproximadamente 1x1013 Ohms/cdo. 14. Una composición termoplástica de acuerdo con la reivindicación 12, en donde dicha composición comprende además un material polimérico orgánico. 15. Una composición termoplástica de acuerdo con la reivindicación 12, en donde el compuesto de amonio cuaternario tiene la fórmula O II R. - N' T CH. CH - CH - S - 0O R. en donde R, representa un grupo alquilo que tiene de aproximadamente 6 a 22 átomos de carbón, R2 y R3 se selecciona cada uno del grupo que consiste de grupos metilo, etilo, propilo, butilo e hidroxietilo, R5 es un grupo alquileno que tienen de 1 a alrededor de 3 átomos de carbón y X se selecciona del grupo que consiste de hidrógeno (H-) y grupos hidroxilo. 16. Una composición termoplástica de acuerdo con la reivindicación 15, en donde el compuesto de amonio cuaternario tiene la fórmula 0 II R. - NT - CH, CH CH2- s - o© II o en donde R-i es un grupo alquilo de C6-C22; R2 y R3 son un grupo metilo, un grupo 2-hidroxietilo, o un grupo 2-hidroxi propilo; y R4 es H o OH. 17. En una composición termoplástica que tiene un material polimérico orgánico, un agente de disipación electrostático en donde el agente se prepara combinando por lo menos los siguientes ingredientes iniciales: un poliuretano termoplástico, que se prepara haciendo reaccionar un glicol de polialquileno, un diisocianato y un extendedor de cadena que tiene por lo menos dos grupos hidroxilo; un poliéster termoplástico en donde el poliéster es una polilactona; y un compuesto de amonio cuaternario que tiene la fórmula (C„H2N+1-N+(CH3)2(A-X))-Y" en donde n es un número entero que varía de 6 a 22, A es e' residuo de hidrocarburo de un óxido de alquileno que tiene de 2 a alrededor de 5 átomos de carbón, X es hidrógeno (-H) o un grupo hidroxilo (-OH), y Y es CH3SO3, CH3SO4, SO4. 18. Un artículo configurado que tiene propiedades disipadoras electrostáticas, en donde el artículo comprende una composición termoplástica que ser preparó combinando por lo menos los siguientes ingredientes iniciales un poliuretano termoplástico, que se prepara haciendo reaccionar un glicol de polialquileno, un diisocianato y un extendedor de cadena que tiene por lo menos dos grupos hidroxilo; un poliéster termoplástico en donde el poliéster es una polilactona; y un compuesto de amonio cuaternario que tiene la fórmula (CnH2N+1-N + (CH3)2(A-X))-Y- en donde n es un número entero que varía de 6 a 22, A es el residuo de hidrocarburo de un óxido de alquileno que tiene de 2 a alrededor de 5 átomos de carbón, X es hidrógeno (-H) o un grupo hidroxilo (-OH), y Y es CH3SO3, CH3S04, S04. 19. El artículo configurado de la reivindicación 18, que comprende además un material polimérico orgánico.