[發明專利]制造纖維加強材料的方法

無效

• 申請號: 00809606.6
• 申請日: 2000-06-27
• 公開（公告）號: CN1358211A
• 公開（公告）日: 2002-07-10
• 發明（設計）人: 邁克爾·斯威克茨;多麗絲·埃伯菲爾德;弗蘭克·羅斯納;伯恩哈德·古奇
• 申請（專利權）人: 考格尼斯德國有限責任公司
• 主分類號: C08J5/04
• 分類號: C08J5/04;//C08L9100
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 范明娥,張平元

本申請涉及纖維加強材料和制造纖維加強材料的方法以及這些材料在制造日用品中的應用。

纖維加強材料至少由纖維和一種基質材料組成。其中，纖維有助于加強材料。同時，纖維特別在材料上起拉力作用，而基料則填充在纖維之間的空隙，并包裹纖維。因此基料是傳遞影響加強材料的剪切力。除此以外，基料還保護所包裹的纖維不受外界的影響，例如水或潮濕的侵入、氧化或光致氧化的影響。已知的纖維加強材料的實例有由玻璃纖維、金屬纖維或碳纖維加強的塑料。這些加強材料本身在過去由于它們的高承載性、持久性和可重復性在許多應用領域都證明是可靠的。但由于長期可持續性的發展，往往對加強材料的這些產品提出更高要求，要用生物物質和/或農產品作為可再生原料來進行生產。可再生原料與石油化學和礦物的原料不同，它們不會耗盡，而且還可由適當栽培植物通過光合作用隨時再生。

天然纖維增強的塑料也是已知的，與玻璃纖維增強塑料相比，其優點涉及原料基礎、生態平衡、勞動保護、重量或熱的散發。這些已有描述，請參閱Kohler，R、Wedler，M.和Kessler，R.的“我們要利用天然纖維的能力？”，載于Gulzower的專業報告：“天然纖維加強的塑料”(專業事務所出版的“續生原料”，Gulzow著，1995)，第95～100頁。或“重新生長的原料、栽培、加工和產品手冊”，第1版，海德堡，Muller，1998，尤其是第8章。優先應用的基質可以有熱塑性和熱固性兩類。眾所周知，熱塑基料類以重新生長原料為主。英國專利EP-A-687711描述一種纖維加強材料，該材料是由生物可分解的纖維和生物可分解的材料做的基質制成的。有人建議適合作基質的熱塑性材料是：醋酸纖維素、木質素、淀粉及淀粉的衍生物。在重要用途和價格方面，這些產品的加工性、機械性質都有不足之處。

德國專利DE-A-196?47?671描述了一種用纖維材料加強的，以及一種基于蟲膠的基質物質的纖維加強材料，其中基質材料可含交聯劑。這種熱固性基質材料的主要缺點是蟲膠來源十分有限。

作為其他熱固性系統而在目前可使用的主要是聚合物，其原料絕大部分來自石油化學(聚氨酯、環氧樹脂、聚酯等等)。在聚氨酯的范圍內，有人建議發展以天然基的原料，英國專利EP-A-634?433也這樣建議，它認為用一種聚酯作粘合劑來制造加強材料的反應產物，這種聚酯是有芳香族聚異氰酸酯的蓖麻酸通過自縮合作用而獲得的。

德國專利DE-A-41?19?295還提出過一種由聚氨酯-聚酯和/或聚氨酯-聚酰胺類型的天然纖維和塑料制成的環保型強化材料，這些材料都含有帶羥基的長度固定的天然脂肪酸及其衍生物。

R.Mulhaupt、D.Haffmanm、S.Lawson和H.?Warth在“應用大分子化學”249(1997)第79～92頁中描述一種撓性、半撓性和剛性的聚酯網狀物，它基于馬來酸化的來自植物油的油，如豆油、菜子油和亞麻油，用基于二酚-A-二環氧甘油醚或環氧化植物油的環氧樹脂作酐功能性的固化劑。此外，他們還描寫了基于馬來酸酐、環氧化植物油和苯乙烯的不飽和的聚酯樹脂，它們也可用天然的短纖維，如亞麻或大麻進行強化。但有關其在現有的加工機上的加工性能都未提及。

當然在發展加強材料時除了選擇生態上無害的，盡可能是再生長的原料這個問題以外，還應考慮到這些材料的機械性質。在這方面，特別要求具有良好的抗拉強度。

本發明的基本任務是制備加強材料，其中，也作為基質材料的加強劑基本上是以再生長原料為主。與已知的材料相比具有良好的機械性能。

令人驚奇的發現是，基于再生長原料的材料，通過基于基質物料，限制纖維量就能獲得在機械性能上有利的材料。

本發明的第一個主題是以天然纖維和基質材料為基礎制造纖維加強材料的方法，其中基質材料是通過由單體a)和至少一種共聚單體b)通過游離基聚合而制成，而單體a)是選自帶有烯烴不飽和羧酸的環氧化脂肪物質的開環產物，而共聚單體b)則是選自烯烴不飽和的羧酸類，其中聚合反應是在有基于基質材料重量的25～45(重量)％的纖維材料存在下并在100至200℃溫度下進行的。