Nanopigmentos & Tintes Industriales

1,396 views

Published on

Conference in Spanish about the hybrid pigments (based on nano-clays and organic dyes) and its industrial challenges and applications

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
1,396
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
52
Actions
Shares
0
Downloads
22
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Nanopigmentos & Tintes Industriales

  1. 1. Feria del Conocimiento. Materiales Avanzados y su aplicación industrial. Nanopigmentos y tintes industriales Francisco Miguel Martínez Verdú Grupo de Visión y Color, Universidad de Alicante verdu@ua.esAlicante, 22 Noviembre 2011 http://web.ua.es/gvc
  2. 2. Sumario Contexto y Misión  GVC-UA: grupo, intereses y oferta tecnológica  Colorantes naturales reforzados para aplicaciones industriales Nanopigmentos naturales  Diseño y síntesis  Listado de colorantes naturales  Caracterización físico-química y colorimétrica Debate  Aplicaciones industriales y sus retos Conclusiones
  3. 3. GVC-UADescrip. El Grupo de Visión y Color  Ciencia y Tecnología del Color:  Luz,Materia, Ojo y Cerebro  Medida, apariencia y reproducción del color  5 doctores  4 Física  1 Ing. Industrial  3 doctorandos  1 Ing. Quím. (UA)  1 Ing. Textil (UPV)  1 Ing. Materiales (UdA-Colombia)
  4. 4. GVC-UAMisión Misión  Descripción:  Grupo joven inter y multidisciplinar  Involucrado en la búsqueda de soluciones científico-tecnológicas donde la visión humana juegue un papel importante en:  Optimización y desarrollo de procesos industriales, incluso prototipos  Seguridad y confort visual en actividades laborales y de ocio  Líneas básicas de investigación:  Cienciay Tecnología del Color  Percepción y Ergonomía Visual
  5. 5. Ciencia y Tecnología del Color Tecnología del Color:  Estudio de las teorías y técnicas que sirven para diseñar, fabricar y medir objetos coloreados Sectores industriales implicados:  Química de colorantes para fibras textiles, plásticos, pinturas, cosmética, etc  Artes Gráficas  Impresión tradicional y digital  Multimedia  Displays, videojuegos, etc
  6. 6. GVC-UA Oferta Nuestra capacidad y oferta (I)  Equipamiento:  Tele-espectro-radiómetro  Medidas radiométricas, fotométricas y colorimétricas sin contacto, y ajustable al tamaño de la muestra  Espectrofluorímetro  Multi-gonio-espectrofotómetros  Medida de la apariencia del color de objetos metalizados y perlados (cambio de color según la dirección de mirada)
  7. 7. GVC-UA Oferta Nuestra capacidad y oferta (II)  Ofertas:  Caracterización espectral y colorimétrica de:  Objetos metalizados, iridiscentes y fluorescentes  Fuentes de luz (wLED, OLED, etc)  Formulación óptica de colorantes y pigmentos  Software a medida para control de calidad de color  Coloración de materiales  Nuevos materiales, nano-pigmentos, etc  Tecnología multimedia del color  Reproducción digital del color: captura, visualización  Apariencia de color: diferencias imágenes, objetos 3D  Psicología de la iluminación y el color, etc
  8. 8. Enfoques Escalado nano ↔ macroTop-down y de las propiedades del colorviceversa Parámetros de colorantes, Colorimetría diferencias-color, gamas-colores, etc Reflexión ρ(λ) Transmisión τ(λ) ENFOQUE EXPERIMENTAL Teoría ENFOQUE TEÓRICO Kubelka-Munk Coeficientes: Absorción K Scattering S Interacción entre partículas Secciones eficaces: Propiedades físicas QA(D, λ) partículas: Modelos QS(D, λ) tamaño (D), forma, corpusculares D tamaño índice refracción, coef. extinción, interacción polarizabilidad, etc luz-materia
  9. 9. Contexto & Misión Contexto y Misión  ISEND 2011: 3ª ola de biotecnología  Biotecnología industrial: explota los sistemas biológicos para la producción industrial de productos químicos, materiales y energía  Objetivo: reforzar los colorantes naturales para que sean nanomateriales colorantes  Nano Today (2010) 5, 165-168 , VSSA ≥ 60 m2/cm3  Requiere coordinación y esfuerzo inter y multidisciplinar  Universidad & Empresa, Gobierno de España, etc
  10. 10. Nano-PigmentosNaturales Nanopigmentos naturales  Nano-pigmentos  Materialeshíbridos de un colorante orgánico absorbido en un material “huésped” inorgánico  Variaciones del “huésped” inorgánico:  Tipos:nanoarcillas, zeolitas, hidrotalcitas, etc  Origen: sintético o natural  Morfología: laminar, acicular, no cristalina  Variaciones del colorante:  Origen: sintético o natural (vegetal o animal)  Tipo: aniónico o catiónico  Comportamiento especial: electrocrómico, etc.
  11. 11. DiseñoSíntesis Diseño y síntesis ControlVariables Intercambio iónico entre colorante orgánico y huésped inorgánico (arcilla)
  12. 12. DiseñoSíntesis Lista de componentes ControlVariables  Colorantes:  Tipos aniónicos y catiónicos (Colour Index )  Nano-arcillas  Seguras para uso humano  Applied Clay Science 36 (2007) 51-63  Capacidad de intercambio iónico (CEC)  Laminar: esmectitas  Natural: Montmorillonita, Clinoptilolita (zeolita), etc  Sintética: Laponita  Acicular:  Sepiolita, etc
  13. 13. DiseñoSíntesis Nano-arcillas ControlVariables
  14. 14. DiseñoSíntesis Colorantes naturales ControlVariables  Ejemplos de nano-pigmentos naturales hechos en nuestro laboratorio:  Hidrotalcita(laminar) o zeolita (acicular), ambas de tipo aniónico  Primario Cian: índigo? Azul Maya?  Soluble en agua o en base solvente  Magenta o Rojo: Natural Red 4, CI 75470  Amarillo Natural Yellow 3, CI 75300  Gris o Negro?
  15. 15. Caracteriz. físico Caracterización de química y nano-pigmentoscolorimétrica  Interacción colorante – nanoarcilla  Influencia de los factores de síntesis  Concentración relativa de componentes, CEC, temperatura, pH, etc  Colorimetría y reproducibilidad  Rendimiento  Resistencia físico-química, estabilidad color
  16. 16. Aplicac. Aplicaciones industrialesindustr. de los nanopigmentos  Nuevas oportunidades estratégicas para los colorantes naturales reforzados con nanotecnologías  Plásticos: nanocompuestos  Pinturas  Tintas impresión  Cosméticos  Textiles  Tintes funcionales
  17. 17. Aplicac. Debate:industr. Ventajas competitivas iniciales  A partir de nanocompuestos poliméricos  Bio-nanocompuestos  Varias propiedades térmicas y mecánicas  Biodegradabilidad, reciclabilidad  Impacto ambiental reducido  Baja presencia de impurezas metálicas  Seguras en uso humano, biocompatibilidad  Estabilidad: UV-VIS-IR, oxígeno, etc  Coloración uniforme en diversos sustratos  Gamas amplias de colores
  18. 18. Aplicac. Debate:industr. aplicabilidad industrial  Aplicaciones potenciales  Balance del rendimiento técnico – coste  Viabilidad técnica  Reciclabilidad + Biocompatibilidad  Estímulo para un crecimiento económico sostenible  Proveedores de arcillas y colorantes naturales  Reproducibilidad de los lotes de producción  Retos a superar  Escalado industrial, producción  Rendimiento  Coste, incluso a lo largo de todo el ciclo de vida
  19. 19. Aplicac.industr. Debate: NA2COLOR  Empresa de base tecnológica – UA:  Gestión integral I+D+i de nanopigmentos naturales y sus aplicaciones industriales  Clientes/ Socios: fabricantes de pigmentos y/o colorantes, y aplicadores finales de color  Servicios: inteligencia competitiva, análisis de viabilidad, apertura de mercados, propiedad intelectual, etc  Producción a escala industrial??  Buscamos colaboraciones I+D+i
  20. 20. Conclusiones Nanopigmento = colorante + nano-arcilla  Nanomaterial colorante que mejora características físico-químicas del sustrato y el rendimiento colorimétrico  Primeras muestras de nanopigmentos naturales Nanopigmentos y sus retos  Mercado emergente para las próximas décadas  Demandas sobre su competitividad real  Reproducibilidad de lotes colorantes naturales  Escalado industrial  Impacto medioambiental, biodegradabilidad  Rendimiento  Coste, incluso a lo largo de todo el ciclo de vida
  21. 21. Agradecimientos Esta línea de investigación está financiada por el Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN) a través del proyecto DPI2008-06455-C02-02, y, más recientemente con el nuevo proyecto de investigación fundamental DPI2011-30090-C02-02, para el periodo 2012-2014 .
  22. 22. Referencias M. Calabi Floody, et al., “Natural nanoclays: applications and future trends – a Chilean perspective”, Clay Minerals, 44, 161-176 (2009). M.I. Carretero, C.S.F. Gomes and F. Tateo, “Clays and human health”, in F. Bergaya, B.K.G. Theng and G. Lagaly (eds.) Handbook of Clay Science, chap. 11.5, Amsterdam: Elsevier, 2006. L. A. Polette-Niewold, et al., “Organic/inorganic complex pigments: Ancient colors Maya Blue”, Journal of Inorganic Biochemistry, 101, 1958-1973 (2007). S. Pavlidou, C.D. Papaspyrides, “A review on polymer-layered silicate nanocomposites”, Progress in Polymer Science, 33, 1119-1198 (2008). J. Bujdák, “Effect of the layer charge of clay minerals on optical properties of organic dyes. A review”. Applied Clay Science, 34, 1-4, 58-73 (2006). Y. El Mouzdahir, et al., “Equilibrium modeling for the adsorption of methylene blue from aqueous solutions on activated clay minerals”. Desalination, 250, 1, 335-338 (2010).
  23. 23. Referencias A. Roquero, Tintes y tintoreros de América. Catálogo de materias primas y registro etnográfico de México, Centroamérica, Andes Centrales y Selva Amazónica. Ministerio de Cultura, Madrid, 2006. R. Siva, “Status of natural dyes and dye-yielding plants in India”, Current Science, 92, 7, 916-925 (2007). P.S. Vankar, Handbook on Natural Dyes for Industrial Applications, New Delhi: National Institute of Industrial Research, 2007. T. Bechtold, R. Mussak (eds.), Handbook of Natural Colorants, New York: John Wiley & Sons, 2009. A. R. Lang (ed.), Dyes and Pigments: new research, New York: Nova Science Publishers, 2009. F. Delgado-Vargas, O. Paredes-López, Natural Colorants for Food and Nutraceutical Uses, Boca Raton: CRC Press, 2003. R.W. Sabnis, Handbook of biological dyes and stains, New York: John Wiley & Sons, 2010. W. Soetaert & E.J. Vandamme, Industrial Biotechnology, Wienheim: Wiley-VCH, 2010.
  24. 24. ¡¡ Contad con nosotros!! verdu@ua.es http://web.ua.es/gvc 24

×