[發(fā)明專利]由含纖維素的材料和塑料制成的復(fù)合材料

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180031353.2
• 申請日: 2011-06-01
• 公開（公告）號: CN103003354A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: C·施烏特茲;C·羅特;R·卡爾洛夫;K·施烏特斯;V·克倫諾夫;E·萊恩赫梅爾
• 申請（專利權(quán)）人: 贏創(chuàng)羅姆有限公司
• 主分類號: C08L33/12
• 分類號: C08L33/12;C08L97/02
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 宓霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及由至少一種含纖維素的材料，優(yōu)選木材，和至少一種塑料制成的具有改進的機械性能和改進的耐候性的新型復(fù)合材料，它們的制備方法以及它們的應(yīng)用。

背景技術(shù)

由至少一種含纖維素的材料和至少一種塑料制成的復(fù)合材料當(dāng)前特別以木材-塑料復(fù)合材料（所謂WPC或木材塑料復(fù)合材料）形式在工業(yè)上制備。在下文中描述的本發(fā)明范圍內(nèi)，表述“木材-塑料復(fù)合材料”和“WPC”作為同義詞使用。

歷史上，實心木料和傳統(tǒng)的木質(zhì)材料一般用作構(gòu)造材料和家具材料。WPC材料已經(jīng)依靠改進的成形方法將這些傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域擴大到涵蓋重要的新的可能的應(yīng)用。

WPC材料涉及使木材顆粒（例如木材碎片、鋸屑、木纖維或木粉）與塑料基體粘接。熱塑性塑料一般充當(dāng)塑料基體。

當(dāng)最初在北美洲開發(fā)WPC時，木材主要用作廉價填料。木屑的成本是用作其替換物的塑料的成本的一小部分，木材內(nèi)容物因此降低產(chǎn)品中的材料成本。木材具有比所使用的塑料更高的彈性模量，使得優(yōu)化的木材-塑料組合的情況下得到比純的塑料更好的機械性能。

三種塑料在世界范圍內(nèi)在商業(yè)上制備的幾乎所有的WPC材料中占據(jù)主要地位。在美國，主要使用聚乙烯（PE），但是在歐洲主要使用聚丙烯（PP）。在亞洲，聚氯乙烯（PVC）經(jīng)常用作WPC塑料。所有三種塑料的共同之處是，它們都是大量生產(chǎn)的塑料和因此可以按較低成本獲得。這種商業(yè)觀點是WPC研究決定性地僅采用所提及的熱塑性塑料進行的原因之一。

另一方面，一如既往地要求將天然纖維（例如纖維素）與聚合物持久連接。在所提及的塑料，PE、PP和PVC的情況下，由于數(shù)十年之久的開發(fā)已經(jīng)通過使用粘合促進劑充分好地解決與木纖維連接的問題。

WPC材料的當(dāng)前的進一步開發(fā)不但集中于優(yōu)化工藝技術(shù)而且在很大程度上集中于改進產(chǎn)品性能或為特定預(yù)計的使用定制的性能。

WPC材料當(dāng)前主要用于戶外使用。WPC的主要應(yīng)用是陽臺嵌板，所謂“裝飾”。在此，WPC材料主要與來自亞熱帶的貴重木材競爭。在構(gòu)造應(yīng)用中預(yù)期，WPC材料不但提供材料強度而且具有最高的耐久性，或至少與堅固的天然木料相當(dāng)?shù)哪途眯浴?/p>

WPC材料由于使用的用料而一般在戶外經(jīng)歷由于氣候影響而改變，只要它們沒有受表面整飾層的保護。老化程度一方面取決于所使用的木纖維的耐性，另一方面還取決于所使用的塑料的長期性能。

眾所周知，塑料具有非常寬的產(chǎn)品性能范圍。這不但涉及熱性能而且涉及機械和長期性能。在開發(fā)用于戶外領(lǐng)域的持久WPC材料的背景下，因此一如既往地需求比基于聚烯烴的WPC具有更好的耐候性的復(fù)合材料。

WPC材料經(jīng)常經(jīng)由注塑方法或擠出方法制備，并且該制備方法因此通過在塑料組分的熔融溫度下的塑化過程進行。使用濕化學(xué)的與木材顆粒的聚合方法也被使用，但是不太普遍。

聚甲基丙烯酸甲酯（縮寫為PMMA）以極其好的耐候性和高的機械強度值而已知。性能分布因此非常適合于構(gòu)造應(yīng)用。然而，至今還不能將這種材料用于WPC應(yīng)用，因為在擠出過程中所要求的加工溫度太高并由此導(dǎo)致對木材顆粒的損害。將PMMA與木材顆粒連接的問題至今也沒有令人滿意地解決。

發(fā)明內(nèi)容

從上述現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的因此是提供由至少一種含纖維素的材料，優(yōu)選木材，和至少一種塑料制成的具有改進的耐候性和改進的機械性能的復(fù)合材料，以及它們的制備方法。

另一個目的是提供沒有附加的表面整飾的耐候性WPC材料。

沒有明確提及的其它目的從以下說明書、實施例和權(quán)利要求書的總體關(guān)聯(lián)得出。

本發(fā)明基于的構(gòu)思是，通過使用聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯，具有優(yōu)異耐候性的熱塑性塑料，而制備新型復(fù)合材料。在此成功實現(xiàn)將這種塑料的強度與含纖維素的組分的優(yōu)點結(jié)合而獲得定制的復(fù)合材料。

這里的關(guān)鍵任務(wù)是將含纖維素的材料，尤其是天然纖維或木纖維與聚合物足夠好地粘附、偶聯(lián)或連接。這通過如下達到：根據(jù)本發(fā)明使用包含至少一種聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯和至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物。發(fā)明人還成功發(fā)現(xiàn)尤其適合的聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯，以及尤其適合的附加材料。

本發(fā)明因此提供由至少一種含纖維素的組分，優(yōu)選木材，和至少一種塑料制成的復(fù)合材料，其特征在于至少一種塑料由包含至少一種聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯和至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物組成，或包含含至少一種聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯和至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物，優(yōu)選連同其它聚合物和/或添加劑和/或助劑。