專利名稱：由含纖維素的材料與作為塑料基體的pmma借助不同偶聯(lián)組分制成的復(fù)合材料的制作方法
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(jìn)的機(jī)械性能和改進(jìn)的耐候性的新型復(fù)合材料，以及它們的制備方法和它們的應(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(shí)心木料和傳統(tǒng)的木質(zhì)材料一般用作構(gòu)造和家具的材料。WPC材料已經(jīng)基于改進(jìn)的成形方法將這些傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)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)采用塑料基體的接合。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(shí)，木材主要用作廉價(jià)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，由此木材內(nèi)容物使得產(chǎn)品中的材料成本降低。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-塑料組合產(chǎn)生比純塑料更好的機(jī)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材料中占主要地位。盡管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，它們是大量生產(chǎn)的塑料和因此可以較低成本獲得。這種商業(yè)觀點(diǎn)是WPC研究決定性地僅采用所提及的熱塑性塑料進(jìn)行的一個(gè)原因。另一方面，一如既往地尋求將天然纖維(例如纖維素)持久連接到聚合物上。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(jìn)劑充分好地解決了與木纖維連接的問題。WPC材料的當(dāng)前的進(jìn)一步開發(fā)不但涉及優(yōu)化工藝技術(shù)，而且在很大程度上涉及改進(jìn)產(chǎn)品性能或?yàn)樘囟A(yù)計(jì)的目的定制的性能。WPC材料當(dāng)前主要用于戶外。WPC的很大應(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。構(gòu)造應(yīng)用中預(yù)期WPC材料不但提供材料強(qiáng)度而且具有最高的耐久性，但至少與堅(jiān)固的天然木料相當(dāng)?shù)哪途眯?。由于使用的用料，WPC材料一般在戶外由于氣候影響而經(jīng)歷改變，只要它們沒有受到表面整飾層保護(hù)。老化程度一方面取決于所使用的木纖維的堅(jiān)固度，另一方面也取決于所使用的塑料的長期性能。眾所周知，塑料具有非常寬范圍的產(chǎn)品性能。這不但涉及熱性能而且涉及機(jī)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，并且該制備因此通過在塑料組分的熔融溫度下的塑化過程進(jìn)行。還有采用木材顆粒的濕化學(xué)聚合方法，但是不太普遍。
聚甲基丙烯酸甲酯(簡稱PMMA)以極其好的耐候性和高的機(jī)械強(qiáng)度而已知。其因此在性能分布方面非常適合于構(gòu)造應(yīng)用。然而，至今還不能將這種材料用于WPC應(yīng)用，因?yàn)樵跀D出過程中所要求的加工溫度太高并由此造成對木材顆粒的損害。此外,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(jìn)的耐候性和改進(jìn)的機(jī)械性能的復(fù)合材料，以及它們的制備方法。 另一個(gè)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(shí)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，制備新型復(fù)合材料。在此成功實(shí)現(xiàn)這種塑料的強(qiáng)度與含纖維素的組分的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合而獲得定制的復(fù)合材料。這里的關(guān)鍵任務(wù)是，含纖維素的材料、尤其是天然纖維或木纖維與聚合物的足夠好的粘附、偶聯(lián)或連接，和降低加工溫度以使得可以防止木材顆粒碳化。這通過使用特定聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯連同與纖維素相容性的粘合促進(jìn)劑以及潤滑劑一起達(dá)到。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，其特征在于所述塑料包含a)聚(甲基)丙稀酸(燒基)酷基體材料，該基體材料具有al)0. 5-30ml/10min，尤其優(yōu)選 l_20ml/10min，非常尤其優(yōu)選 l-10ml/10min 的MVR熔體指數(shù)[230。。，3. 8kg]，和b)與纖維素相容性的粘合促進(jìn)劑，和所述復(fù)合材料包含潤滑劑。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種方法，其中將上面更詳細(xì)描述的至少一種塑料與至少一種含纖維素的材料，潤滑劑，和任選的其它組分混合，然后將其加工而獲得復(fù)合材料。本發(fā)明同樣提供本發(fā)明復(fù)合材料，尤其是作為具有提高的濕氣暴露的領(lǐng)域中的材料，尤其是戶外領(lǐng)域中的材料，例如作為地板覆層，例如陽臺嵌板等，作為構(gòu)造材料，例如作為構(gòu)造木材、擱板、梁、樓梯和樓梯階、支柱、殼子板、花園棚屋、攀登高臺、游戲設(shè)備、沙箱、車棚、亭子、門框、門頁、窗臺等，作為壁元件，作為壁包層，隔音元件，欄桿，作為天花板包層，作為屋頂蓋板，在造船中，或用于建造港口設(shè)施，例如橋形碼頭、船的轉(zhuǎn)向器、船甲板等，作為戶內(nèi)和戶外領(lǐng)域中不需維護(hù)的家具材料，例如椅子、床、框架、柜臺、花園長椅、廚房家具、工作板、浴室家具等，作為容器或邊飾，例如草地邊飾，花壇邊飾、輥?zhàn)舆吘壔▔?、花盆、植物槽等，作為游戲積木塊，和用于汽車內(nèi)部裝飾物中，和用于汽車外殼中，以及作為移動房屋安裝件的用途。本發(fā)明復(fù)合材料極其適合于戶外的實(shí)際使用，因?yàn)樗哂械偷奈?、由于低溶脹行為?dǎo)致的高的形狀穩(wěn)定性、和高的機(jī)械強(qiáng)度。通過在小于或等于225°C，優(yōu)選小于或等于220°C的溫度下加工的可能性，可以避免對含纖維素的材料的損害，尤其是當(dāng)使用木材時(shí)，并降低能量成本。
特別地，當(dāng)本發(fā)明塑料與潤滑劑一起使用時(shí)，可以制備如下的復(fù)合材料令人驚訝地可以在大約205°C下以70重量％木材含量良好擠出。此外，以此方式還能甚至獲得具有高達(dá)80重量％木材含量的WPC。本發(fā)明擠出物顯示的濕行為與基于聚烯烴的WPC相同或比其更好。本發(fā)明塑料基體與聚烯烴相比附加有更好的機(jī)械性能和優(yōu)異的耐候性。實(shí)際試驗(yàn)中已經(jīng)表明本發(fā)明WPC的吸水性與由純的PMMA制成的WPC相比較可以從大約30重量％減小到小于6重量％，因此在對于戶外領(lǐng)域中的WPC產(chǎn)品的相應(yīng)的要求范圍內(nèi)。因此成功制備基于聚(甲基)丙稀酸(燒基)酷的聞品質(zhì)WPC。下文中將詳細(xì)描述本發(fā)明。
WPC材料的品質(zhì)在很大程度上取決于各種參數(shù)的保持。例如，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)聚合物的流動性能與木材顆粒開始遭受損害時(shí)的特定溫度上限的保持一樣重要。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在WPC材料的制備中，這種溫度應(yīng)該小于225°C，優(yōu)選小于220°C，以便提供對木材顆粒碳化的顯著排除。在所述溫度下，聚合物同時(shí)應(yīng)該熔融并具有足夠的可流動性。這種事實(shí)本身迄今是歸因于避免使用PMMA，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)PMMA在230°C以上才顯現(xiàn)粘彈性流動行為。另外對于使用WPC材料決定性的是結(jié)合實(shí)際的產(chǎn)物性能具有最小值或不超過上限。這些的實(shí)例是由水引起的重量增加，由于濕度導(dǎo)致的溶脹行為，和材料強(qiáng)度，例如彎曲強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度。具有纖維素作為主要成分的材料，例如木纖維，是高度極性和親水性的。直至大的材料深度的吸濕度決定性地由含纖維素的材料的親水性導(dǎo)致。本發(fā)明中通過使用對于纖維素相容性的粘合促進(jìn)劑連同特定聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯基體材料和潤滑劑成功實(shí)現(xiàn)木材顆粒被聚合物非常好地至完全地"包圍"或"包覆"。這顯著地減小吸水性。對于本發(fā)明目的，聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯基體材料是指僅僅包含聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯作為聚合物組分的基體材料，或包含由各種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯或聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和其它聚合物制成的共混物的基體材料，或是由至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和其它共聚單體，優(yōu)選苯乙烯、α -甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酸和/或丙烯酸(烷基)酯、戊二酸酐、(烷基)(甲基)丙烯酰基胺、(烷基)(甲基)丙烯酰亞胺、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸乙烯酯、乙烯或丙烯形成的共聚物的基體材料。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯基體材料的流動行為是重要的指標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明用作基體材料的聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯的MVR熔體指數(shù)[230°C，3.8kg]因此在
O.5-30ml/10min,優(yōu)選 l-20ml/10min,尤其優(yōu)選 l-10ml/10min 的范圍內(nèi)。用各種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)顯示如下品質(zhì)如果聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯熔體的分子量太高，則僅很難能達(dá)到與例如木材顆粒的混合，因?yàn)楫?dāng)進(jìn)行必要的溫升時(shí)，發(fā)現(xiàn)對木材顆粒的損害開始發(fā)生。如果聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯的分子量太低，則可能會出現(xiàn)木纖維在塑化設(shè)備中"漂浮"的問題，并因此可能出現(xiàn)與組分混合的困難。聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯基體材料中"烷基"的定義可以與上面對于共聚物給出的定義相同。尤其優(yōu)選使用聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯或聚(甲基)丙烯酸丁酯。
對于本發(fā)明目的，術(shù)語"(甲基)丙烯酸酯"一般并且非常普遍地不但是指甲基丙烯酸酯而且是指丙烯酸酯，以及這兩者的混合物。本發(fā)明的塑料不但包含聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯基體材料而且包含至少一種與纖維素相容性的粘合促進(jìn)劑。"與纖維素相容性的粘合促進(jìn)劑"是指包含能與纖維素的OH基形成氫鍵、離子鍵或化學(xué)鍵的官能團(tuán)的粘合促進(jìn)劑。在本發(fā)明第一優(yōu)選的實(shí)施方案中，除基體材料(組分a)之外還將粘合促進(jìn)劑作為獨(dú)立的組分添加到復(fù)合材料的配方中。這是指，雖然基體材料可以是共聚物，但是在這個(gè)實(shí)施方案中粘合促進(jìn)劑不與基體聚合物形成共聚物，或不是基體共聚物的成分。這里優(yōu)選使 用的粘合促進(jìn)劑優(yōu)選是這樣的共聚物，其包含一種或多種選自環(huán)狀羧酸酐衍生物，例如戊二酸酐，(甲基)丙烯酸衍生物，例如甲基丙烯酸或丙烯酸，氨基單體，酰亞胺單體的單體，和包含環(huán)氧基的單體，優(yōu)選(烷基)(甲基)丙烯?；?，(烷基)(甲基)丙烯酰亞胺、N-乙烯基吡咯烷酮。還可能的是，存在一種或多種選自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙酸乙烯酯、乙烯或丙烯的單體?？梢允褂镁哂袉误w單元的無規(guī)分布或作為接枝共聚物使用的粘合促進(jìn)劑的共聚物。所使用的環(huán)狀羧酸酐衍生物優(yōu)選是具有5-、6_或7-元環(huán)的那些，尤其優(yōu)選馬來酸酐和
戊二酸酐。粘合促進(jìn)劑共聚物中的"烷基"是指含1-20，優(yōu)選1-8，尤其優(yōu)選1-4個(gè)碳原子的可以被官能團(tuán)取代或可以包含雜原子，例如O、S或N的支化或未支化、環(huán)狀或直鏈的烷基。優(yōu)選涉及甲基、乙基、丁基或環(huán)己基。根據(jù)本發(fā)明使用的粘合促進(jìn)劑優(yōu)選是低分子量共聚物，尤其優(yōu)選是苯乙烯-馬來酸酐共聚物，非常尤其優(yōu)選以商標(biāo)XIRAN SMA從荷蘭公司Polyscope Polymers B. V.商購的聚合物。粘合促進(jìn)劑共聚物的MVR熔體指數(shù)[230°C，3.8kg]優(yōu)選在l_30ml/10min，優(yōu)選2-20ml/10min,非常尤其優(yōu)選3_15ml/10min的范圍內(nèi)?；诒景l(fā)明復(fù)合材料的總重量，粘合促進(jìn)劑的比例取決于能夠與纖維素橋聯(lián)的官能團(tuán)在粘合促進(jìn)劑內(nèi)的濃度。所述粘合促進(jìn)劑的比例可以為O. 5-70重量％，優(yōu)選I重量％-50重量％，尤其優(yōu)選I重量％_40重量％，非常尤其優(yōu)選2重量％-30重量％，特別優(yōu)選3重量％-25重量％，非常特別優(yōu)選3重量％-15重量％。在一個(gè)非常尤其優(yōu)選的實(shí)施方案中使用苯乙烯-馬來酸酐共聚物，即是具有大約20-22重量％的有效馬來酸酐基團(tuán)的Xiran SZ 22065。該第一優(yōu)選的實(shí)施方案允許復(fù)合材料的制備和組成方面的最大靈活性。在本發(fā)明第二優(yōu)選的實(shí)施方案中，使粘合促進(jìn)劑(組分b)和基體聚合物(組分a)彼此"熔合"，即由粘合促進(jìn)劑和基體聚合物形成共聚物，以致該"粘合促進(jìn)劑改性的"基體聚合物可以直接地用于制備復(fù)合材料。在這種情況下，不必添加粘合促進(jìn)劑作為獨(dú)立的另外的組分，但是這完全是可能的。在這個(gè)實(shí)施方案中，優(yōu)選使用由如下物質(zhì)形成的共聚物聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和粘合促進(jìn)劑，該粘合促進(jìn)劑優(yōu)選選自單體(甲基)丙烯酸，環(huán)狀羧酸酐衍生物，戊二酸酐，(甲基)丙烯酸衍生物，優(yōu)選(甲基)丙烯酸，氨基單體，酰亞胺單體和含環(huán)氧基的單體，與苯乙烯、α -苯乙烯、丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯，其實(shí)例是Al tuglas ΗΤ121。
粘合促進(jìn)劑共聚物，優(yōu)選由聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和(甲基)丙烯酸形成的那種共聚物的MVR[230°C，3. 8kg]優(yōu)選在O. 5-30ml/10min,尤其優(yōu)選l_20ml/10min，非常尤其優(yōu)選1-lOml/lOmin的范圍內(nèi)，并且這種共聚物因此確保加工溫度足夠低且足夠好地引入纖維素組分的能力。該第二優(yōu)選的實(shí)施方案具有特定的優(yōu)點(diǎn)在于，組分a)和b)在復(fù)合材料的制備期間不必彼此分開地添加，并因此制備復(fù)合材料的成本更低。在本發(fā)明一個(gè)尤其優(yōu)選的實(shí)施方案中，其也包括上述兩個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，粘合促進(jìn)劑包括環(huán)狀羧酸酐衍生物，其比例在O. 1-5重量％,尤其優(yōu)選O. 4-3重量％的范圍內(nèi)，基于本發(fā)明復(fù)合材料的總重量。除粘合促進(jìn)劑和聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯基體聚合物之外 ，本發(fā)明復(fù)合材料還包含含纖維素的組分，尤其是木材顆粒。含纖維素的組分在復(fù)合材料中的比例極大地影響產(chǎn)物的性能。例如，一方面，改進(jìn)柔性和機(jī)械性能，并還達(dá)到經(jīng)濟(jì)優(yōu)點(diǎn)；另一方面，高的比例導(dǎo)致增加的吸濕性，使得難以實(shí)現(xiàn)非常高比例的含纖維素的組分。已經(jīng)用本發(fā)明復(fù)合材料成功實(shí)現(xiàn)的木材填料的比例尤其是最高至80重量％，優(yōu)選40-80重量％，尤其優(yōu)選50-80重量％，非常尤其優(yōu)選60-75重量％，在每種情況下基于復(fù)合材料的總重量。根據(jù)本發(fā)明使用的含纖維素的組分優(yōu)選是木材或紙張或紙板，或其它含纖維素的材料。含纖維素的組分的纖維素含量優(yōu)選是至少20重量％，尤其優(yōu)選至少30重量％，非常尤其優(yōu)選至少40重量％。尤其優(yōu)選使用木材。對于木材顆粒而言，本發(fā)明復(fù)合材料中沒有特別的限制。例如，可以使用木材碎片、鋸屑、木纖維或木粉。對于本發(fā)明目的已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料包含潤滑劑是有利的。潤滑劑對于可能達(dá)到模塑組合物的好的可加工性和低加工溫度是重要的?？梢允褂玫臐櫥瑒┯绕涫蔷巯N、極性酯蠟、聚乙烯蠟、羧酸和脂肪酸，以及它們的酯(例如硬脂酸酯)，或長鏈脂肪醇和脂肪醇酯。潤滑劑基于復(fù)合材料總質(zhì)量的比例優(yōu)選是O. 1-5重量％，尤其優(yōu)選O. 1-4重量％，非常尤其優(yōu)選O. 5-4重量％，特別優(yōu)選1-3重量％。本發(fā)明復(fù)合材料可以包含其它常規(guī)助劑和/或添加劑，例如染料、光穩(wěn)定劑、IR吸收劑、抗微生物活性成分、阻燃劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、交聯(lián)性聚合物、有機(jī)或無機(jī)類型的纖維增強(qiáng)性添加劑、聚硅氧烷、聚硅氧烷胺和/或聚硅氧烷亞胺。在一個(gè)尤其優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明復(fù)合材料在塑料中包含抗沖改性劑，尤其以O(shè). 1-15重量％，優(yōu)選O. 5-10重量％，非常尤其優(yōu)選1-6重量％的比例，在每種情況下基于復(fù)合材料中存在的塑料組分的質(zhì)量。可以使用任何商購的抗沖改性劑，尤其是具有10-300nm的平均粒子直徑(例如通過超離心法測量)的彈性體顆粒。彈性體顆粒優(yōu)選具有這樣的芯，該芯具有軟彈性體相和至少一個(gè)鍵接于其上的硬相。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)尤其有利的木材-塑料復(fù)合材料是包含最多至80重量％的木材顆粒，以及至少15重量％的聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯的那些，在每種情況下基于復(fù)合材料的總重量。在本發(fā)明的一個(gè)尤其優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明復(fù)合材料包含以下組分a)聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯基體聚合物1-59重量％，優(yōu)選1_57. 5重量％b)粘合促進(jìn)劑1-50重量％c)含纖維素的組分，優(yōu)選木纖維40-80重量％
d)潤滑劑(λ 1-5重量％，優(yōu)選(λ 5-4重量％，尤其優(yōu)選O. 5-3重量％e)著色劑0-5重量％f)光穩(wěn)定劑0-0. 5重量％，優(yōu)選O. 01-0. 2重量％，其中組分a)和b) —起占上述六種組分總重量的9. 5重量％_59. 9重量％,并且上述六種組分的比例合計(jì)100重量％。在這種情況下，100重量％是指上述組分的總重量。這可以與復(fù)合材料的總重量相同，但是如果復(fù)合材料還包含除上述六種組分以外的其它組分，則其也可以小于復(fù)合材料的100重量％。如上面優(yōu)選的實(shí)施方案中那樣，組分a)和b)可以合并為一種組分的形式。本發(fā)明復(fù)合材料可以如下制備將至少一種含纖維素的材料與至少一種上述塑 料、潤滑劑和任選的一種和/或一種其它的上述助劑和/或添加劑混合，并加工而獲得復(fù)合材料。所述加工優(yōu)選通過擠出或注塑進(jìn)行。這里優(yōu)選在小于230°C，尤其優(yōu)選小于225°C，非常尤其優(yōu)選170-220°C，特別優(yōu)選190-215°C，非常特別優(yōu)選190-210°C的熔融溫度下塑化。本發(fā)明復(fù)合材料可以用于對于WPC已知的任何應(yīng)用，尤其是用作具有提高的濕氣暴露的領(lǐng)域中的材料，尤其是戶外領(lǐng)域中的材料，例如作為地板覆層，例如陽臺嵌板等，作為構(gòu)造材料，例如作為構(gòu)造木材、擱板、梁、樓梯和樓梯階、支柱、殼子板、花園棚屋、攀登高臺、游戲設(shè)備、沙箱、車棚、亭子、門框、門頁、窗臺等，作為壁元件，作為壁包層，隔音元件，欄桿，作為天花板包層，作為屋頂蓋板，在造船中，或用于建造港口設(shè)施，例如橋形碼頭、船的轉(zhuǎn)向器、船甲板等，作為戶內(nèi)和戶外領(lǐng)域中不需維護(hù)的家具材料，例如椅子、床、框架、柜臺、花園長椅、廚房家具、工作板、浴室家具等，作為容器或邊飾，例如草地邊飾，花壇邊飾、輥?zhàn)舆吘壔▔?、花盆、植物槽等。本發(fā)明組件的隔音效果可以基于對聲音的反射，或基于吸收。盡管為了反射，組件的光滑表面也是足夠的，但是為了用作具有吸音效果的隔音元件優(yōu)選制備由本發(fā)明復(fù)合材料制成的且其表面經(jīng)結(jié)構(gòu)化以使得通過該結(jié)構(gòu)化達(dá)到吸音效果的組件。另外尤其優(yōu)選由本發(fā)明復(fù)合材料制備具有中空腔室的板材，或異型材，其具有合適的允許聲波穿透入該組件的開口或穿孔。因此可以達(dá)到顯著的吸音效果。本發(fā)明同樣涵蓋對所述隔音元件所提及的兩種變型的組合或改進(jìn)型。測量方法MVR熔體指數(shù)根據(jù)ISO 1133 測定 MVR[230°C，3. 8kg]。吸水性(煮沸試驗(yàn))基于標(biāo)準(zhǔn)EN 1087-1以煮沸試驗(yàn)測定吸水性。為此，將具有生產(chǎn)規(guī)模的厚度和寬度的長度IOOmm的樣品段浸潰在沸水中5h并在冷水中冷卻大約60min后，測試溶脹度和重量分析法吸水性。斷裂強(qiáng)度和撓曲通過基于DIN EN 310 ("木質(zhì)材料-彎曲彈性模量和抗彎強(qiáng)度的測定")測定本發(fā)明復(fù)合材料的在500N負(fù)荷下的斷裂強(qiáng)度和撓曲。下面實(shí)施例用于本發(fā)明的進(jìn)一步說明和更好地理解本發(fā)明，但是無論如何也不限制本發(fā)明或其范圍。
具體實(shí)施例方式對比實(shí)施例I將適中分子量的PMMA模塑組合物(得自Evonik Rohm GmbH, Darmstadt的PLEXIGLAS FM 6N或PLEXIGLAS FM 7N)與70重量％的比例的木纖維混合并擠出。由高溫(233°C和更高)和在擠出模具上的劇烈粘附導(dǎo)致發(fā)生木材顆粒的分解(碳化)。僅可能非常不充分地達(dá)到這兩種組分的塑化。對比實(shí)施例2 借助于得自Clariant, Sulzbach公司的極性酯臘LICOffAX E作為潤滑劑重復(fù)根據(jù)對比實(shí)施例I的擠出。因此可以在生產(chǎn)過程中保持溫度在大約200-205°C并防止金屬粘附。 木材顆粒的分解得到避免。然而，這樣制得的PMMA-木材復(fù)合材料的缺點(diǎn)是在100°C下的煮沸試驗(yàn)中的吸水率是20-40重量％。由于水分引起的溶脹行為因此是不令人滿意的。采用根據(jù)對比實(shí)施例2的組成的WPC產(chǎn)物在所有尺寸(長度、寬度、厚度)上顯示與原始尺寸的極大偏差，該產(chǎn)物因此不適合戶外使用。實(shí)施例I一般說明在對比實(shí)施例2的配方中，在根據(jù)第一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案的混合物中將苯乙烯-馬來酸酐共聚物單獨(dú)作為粘合促進(jìn)劑添加到聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯基體材料中。實(shí)驗(yàn)表明，這種類型的含高達(dá)75%木材含量的混合物可以非常好地在210°C +/-IOK的范圍中塑化，并提供具有非常低吸水性、尺寸對水分的高穩(wěn)定性、和高機(jī)械穩(wěn)定性的WPC擠出物。實(shí)施例Ia如一般說明中那樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。使用具有大約20-22重量％的引入的馬來酸酐的苯乙烯-馬來酸酐共聚物作為粘合促進(jìn)劑。用于擠出的用量組成如下木纖維320μ m 70%粘合促進(jìn)劑XIRAN SZ 220656. 0%潤滑劑LIC0WAX E3. 0%PMMA: PLEXIGLAS 7N21%對所得WPC的應(yīng)用技術(shù)試驗(yàn)給出以下結(jié)果在100°C下煮沸試驗(yàn)中的吸水率4· 5%斷裂強(qiáng)度3. 3kN接曲，500N:2. 3mm
權(quán)利要求
1.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， 其特征在于所述塑料包含 a)聚(甲基)丙稀酸(燒基)酷基體材料，該基體材料具有 al) O. 5-30ml/10min,尤其優(yōu)選 l_20ml/10min，非常尤其優(yōu)選 l-10ml/10min 的 MVR熔體指數(shù)[230。。，3. 8kg]，和 b)與纖維素相容性的粘合促進(jìn)劑， 并且所述復(fù)合材料包含潤滑劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的復(fù)合材料，其特征在于 所述粘合促進(jìn)劑是這樣的共聚物，該共聚物包含一種或多種選自如下的單體環(huán)狀羧 酸酐衍生物，例如戊二酸酐，(甲基)丙烯酸衍生物，例如甲基丙烯酸或丙烯酸，氨基單體，酰亞胺單體，和包含環(huán)氧基的單體，優(yōu)選(烷基)(甲基)丙烯?；?、(烷基)(甲基)丙烯酰亞胺、N-乙烯基吡咯烷酮，以及任選的一種或多種選自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙酸乙烯酯、乙烯或丙烯的單體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的復(fù)合材料，其特征在于 所述環(huán)狀羧酸酐衍生物是具有5-、6_或7-元環(huán)的衍生物，優(yōu)選馬來酸酐或戊二酸酐。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的復(fù)合材料，其特征在于 組分a)和b)合并為一種組分的形式，即聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和粘合促進(jìn)劑單體的共聚物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的復(fù)合材料，其特征在于 將聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯與作為粘合促進(jìn)劑單體的環(huán)狀羧酸酐衍生物、戊二酸酐、(甲基)丙烯酸衍生物、(甲基)丙烯酸氨基單體、酰亞胺單體和包含環(huán)氧基的單體，與苯乙烯、α -苯乙烯、丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯共聚合。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)的復(fù)合材料，其特征在于 所述粘合促進(jìn)劑共聚物的MVR熔體指數(shù)[230 V，3. 8kg]在l_30ml/10min，優(yōu)選3_15ml/10min 的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的復(fù)合材料,其特征在于 基于本發(fā)明的復(fù)合材料的總重量，所述粘合促進(jìn)劑的比例是O. 5-70重量％，優(yōu)選I重量％-50重量％，尤其優(yōu)選I重量％_40重量％，非常尤其優(yōu)選2重量％-30重量％，特別優(yōu)選3重量％-25重量％，非常特別優(yōu)選3重量％-15重量％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的復(fù)合材料，其特征在于 所述含纖維素的材料是木材或紙張或紙板，優(yōu)選具有至少20重量％，尤其優(yōu)選至少30重量％，非常尤其優(yōu)選至少40重量％的纖維素比例。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的復(fù)合材料，其特征在于 在每種情況下基于復(fù)合材料的總重量，它包含最高至80重量％的木材顆粒，以及至少15重量％的聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的復(fù)合材料，其特征在于 所使用的潤滑劑包含選自聚烯烴、極性酯蠟、聚乙烯蠟、羧酸和脂肪酸，以及它們的酯(例如硬脂酸酯)的潤滑劑，或長鏈脂肪醇和脂肪醇酯。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)的復(fù)合材料，其特征在于它包含以下組分 a)聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯基體聚合物1-59重量％，優(yōu)選1-57.5重量％ b)粘合促進(jìn)劑1-50重量％ c)含纖維素的組分，優(yōu)選木纖維40-80重量％ d)潤滑劑0.1-5重量％，優(yōu)選O. 5-4重量％，尤其優(yōu)選1-3重量% e)著色劑0-5重量％ f)光穩(wěn)定劑0-0.5重量％，優(yōu)選O. 01-0. 2重量％， 其中組分a)和b) —起占組分a) -f)的總重量的9. 5重量％_59. 9重量％，并且組分a) -f)的總量為100重量％。
12.制備由至少一種含纖維素的材料和至少一種基于聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯的塑料制成的復(fù)合材料的方法，其特征在于 將根據(jù)權(quán)利要求I的至少一種塑料與至少一種含纖維素的組分和潤滑劑混合，并將其加工而獲得復(fù)合材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的制備復(fù)合材料的方法，其特征在于 將根據(jù)權(quán)利要求I的至少一種塑料與至少一種含纖維素的組分和任選的另一種上述附加材料混合，并將其加工而獲得復(fù)合材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的制備復(fù)合材料的方法，其特征在于 通過擠出或注塑，優(yōu)選在小于230°C，尤其優(yōu)選小于225°C，非常尤其優(yōu)選170-220°C，特別優(yōu)選190-215°C，非常特別優(yōu)選190-210°C的溫度下加工所述混合物而獲得復(fù)合材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的復(fù)合材料作為具有提高的濕氣暴露的領(lǐng)域中的材料，尤其是戶外領(lǐng)域中的材料，例如作為地板覆層，例如陽臺嵌板等，作為構(gòu)造材料，例如作為構(gòu)造木材、擱板、梁、樓梯和樓梯階、支柱、殼子板、花園棚屋、攀登高臺、游戲設(shè)備、沙箱、車棚、亭子、門框、門頁、窗臺等，作為壁元件，作為壁包層，隔音元件，欄桿，作為天花板包層，作為屋頂蓋板，在造船中，或用于建造港口設(shè)施，例如橋形碼頭、船的轉(zhuǎn)向器、船甲板等，作為戶內(nèi)和戶外領(lǐng)域中不需維護(hù)的家具材料，例如椅子、床、框架、柜臺、花園長椅、廚房家具、工作板、浴室家具等，作為容器或邊飾，例如草地邊飾，花壇邊飾、輥?zhàn)舆吘壔▔?、花盆、植物槽等，作為游戲積木塊，和用于汽車內(nèi)部裝飾物中，和用于汽車外殼中，以及作為移動房屋安裝件的用途。
全文摘要
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(jìn)的機(jī)械性能和改進(jìn)的耐候性的新型復(fù)合材料，以及它們的制備方法和它們的應(yīng)用。
文檔編號C08L33/12GK102959001SQ201180030376
公開日2013年3月6日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月5日
發(fā)明者C·許茨, C·羅斯, R·卡洛夫, K·舒爾特斯, V·赫列諾夫, E·賴因海默 申請人:贏創(chuàng)羅姆有限公司