填入纤维素的热塑性复合材料制造技术

本发明专利技术涉及一种热塑性复合材料包含：一聚烯烃；一纤维素填料；一酸值大于１５ｍｇＫＯＨ／ｇ的羧酸及／或羧酸酐接枝聚烯烃；以及以复合材料重量为基础５－２５ｗｔ％的量存在的基本反应填料。此复合材料可使用在结构及非结构应用并表现出改善的机械性质、热性质及／或抗生物降解作用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术关于一种使用在结构及非结构应用的填入纤维素的热塑性复合材料。
技术介绍
包含纤维素填料及颗粒烯烃系热塑性材料混合物的复合材料由压缩成型、旋转成型、挤压成型或射出成型法来成型，这种复合性材料产物被广泛地用在各种结构应用上，如部件、镶板、梁、板、薄板。这些复合材料的机械性质如挠曲性质、张力性质及冲击强度对其在结构应用中的使用是重要的参考指数。需要在技术中持续改进这种复合物的机械性质，以及其使用温度、抗火性及抗生物性。美国专利第6,066,278号揭示一种由木材纤维素填料及一种烯烃系塑料组成的复合材料，其具有由顺丁烯二酐(maleic anhydride)改得的丙烯及精密计算计量的氧化钙(CaO)组成的刚性改良剂，因此木材纤维素填料的水份含量最后变成2-5％重量比。因湿度根据位置改变，因而此专利揭示的方法很难实现，因为并不是总能轻易测定木材的正确湿度，另外此专利还要使用CaO，需要表面处理CaO。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种填入纤维素的热塑性复合材料，其可增强热变形温度(heat deflection temperature)、抗火性及/或抗生物降解作用(如昆虫、蛀虫、白蚁等)，且可较不依赖纤维素填料中的湿度。本专利技术的另一目的在于提供一种包含填入纤维素的热塑性复合材料的制品。本专利技术的再一目的在于提供一种填入纤维素的热塑性复合材料的方法，本方法包含混合聚烯烃、纤维素填料、酸值大于15mgKOH/g的羧酸及/或羧酸酐接枝聚烯烃、及以复合材料重量为基础5-25wt％的基本反应填料以形成混合物；并，塑型该混合物。为达到上述目的，本专利技术所提供的一种填入纤维素的热塑性复合材料，包含一聚烯烃、一纤维素填料、一酸值大于15mgKOH/g的羧酸(carboxylic acid)及/羧酸酐(carboxylic acid anhydride)接枝聚烯烃、及依5-25wt％存在(以复合材料重量为基础)的基本反应填料。采用上述技术方案，在本专利技术的纤维素填入热塑性复合材料中约5-25wt％的基本反应填料与酸值大于15mgKOH/g的羧酸及/或羧酸酐接枝聚烯烃的组合与习用技术的纤维素填入热塑性复合材料相较，例如美国专利号6,066,278所述的复合材料，致使复合材料增加效能。本专利技术的复合材料亦导致增强的热变形温度(heatdeflection temperature)、抗火性及/或抗生物降解作用(如昆虫、蛀虫、白蚁等)。此外，发现可使用在本专利技术复合材料的基本反应填料数量较不依赖纤维素填料中的湿度，不像美国专利号6,066,278中揭示的习用复合材料。另外，本专利技术的复合材料显示了较先前技术改善的挠曲、强度及/或冲击性质。又，本专利技术的复合材料中比先前技术的复合材料可使用更多种的基本反应填料。又，基本反应填料在使用前不需表面处理。具体实施例方式本专利技术说明书及权利要求书中所用的单数形态亦包含复数概念，除非文中有明确指出。范围可表达为像是自「约」、「大概」某一特定值及/或至「约」、「大概」另一特定值。当这样表达一范围时，另一实施包含自该某一特定值及/或至该另一特定值。同样的，当通过使用先行词「约」来依概略值表达数值时，可理解为该特定数值形成另一实施。本专利技术所提供的填入纤维素的热塑性复合材料包含聚烯烃。聚烯烃可以为单一聚烯烃或两个或以上的聚烯烃的混合物。聚烯烃也可与他种热塑性塑料及弹性体混合，聚烯烃作为复合材料其它分散的成分的母体结合物(matrix binder)。聚烯烃包括如聚乙烯(如LDPE、HDPE、LLDPE、UHMWPE、XLPE、具另种单体的乙烯共聚物(如乙烯-丙烯共聚物))、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯或其中的混合物，特别是聚丙烯及高密度聚乙烯(HDPE)。值得注意的是，本专利技术还可使用再生聚烯烃。聚烯烃成份在复合材料中可依任何适当的量添加。例如，聚烯烃可占约20-90％、30-70％或40-60％的量，完全是以复合物重量为基础的重量比，要有足够的聚烯烃来作为复合材料其它成分的有效母体结合物。本专利技术所提供的热塑性复合材料包含一纤维素填料，纤维素填料作为复合材料中的强化物。纤维素填料可取自任何合适的纤维素。举例来说，一些合适的纤维素来源包含木材来源(如纸浆、木屑，像是取自软木和/或硬木的锯屑、刨花等)、农产来源(如水果、谷类作物、蔬菜、大麻纤维、草、稻秆)及再生纸、硬纸板等，特别需要注意纤维素性纤维。纤维素填料可以是任何适当的尺寸分布，以复合材料的最终用途及复合材料所需性质而定。纤维素填料可以单独或与其它不同的纤维素来源混合使用。纤维素填料平均粒径为约0.1-20mm，特别是约0.1-5mm的粒径更为适宜。当纤维素填料为纤维状时，平均粒径与纤维的平均长度有关。纤维素填料可按任何适当补强量存在于复合材料中。例如，纤维素填料可占约30-80％、30-60％或35-50％，完全为以复合物重量为基础的重量比。本专利技术的热塑性复合材料包含一酸值大于约15mgKOH/g的羧酸及/或羧酸酐接枝聚烯烃。羧酸及/或羧酸酐接枝聚烯烃被认为是做偶合剂(coupling agent)来改善非极性疏水聚烯烃成分及亲水纤维素填料成分之间的相互作用，以便由此改善复合材料的效能。接枝聚烯烃的聚烯烃部分可与前述复合材料聚烯烃母体的成分一样为任何合适的聚烯烃，且接枝聚烯烃的聚烯烃一般尽量选用可与复合材料的聚烯烃母体成分兼容的。例如，当接枝聚烯烃中使用的聚烯烃与聚烯烃母体成分相同时，可达到极佳的兼容性。在接枝聚烯烃中可使用任何合适的羧酸及/或羧酸酐，例如，羧酸可包含丙烯酸(acrylic acid)、顺丁烯二酸(maleic acid)、四氢化奈酸(tetrahydrophthalic acid)、富马酸(fumaric acid)、衣康酸(itaconic acid)、纳迪克酸(nadic acid)及甲基纳迪克酸(methylnadic acid)，酸酐可包含顺丁烯二酐、四氢化奈酐(tetrahydrophthalicanhydride)、衣康酐(itaconic anhydride)、纳迪克酐(nadic anhydride)及甲基纳迪克酐(methylnadic anhydride)，特别是顺丁烯二酐最佳。如上文所指出的，接枝聚烯烃酸值大于约15mgKOH/g，特别是大于约30mgKOH/g或约40mgKOH/g的接枝聚烯烃酸值，又以约40-50mgKOH/g为最佳。接枝聚烯烃优选为分子量(Mn)小于约50,000g/mol，特别是分子量小于约20,000g/mol，或约1000-10,000g/mol。本专利技术中使用的接枝聚烯烃具有低分子量与高羧酸及/或羧酸酐接枝量，其被认为改善接枝聚烯烃进入纤维素填料表面及毛细孔的渗透力进而改善聚烯烃母体及纤维素填料之间的相互作用。可以使用单一型态接枝聚烯烃或两个或以上型态接枝聚烯烃的混合物。其它偶合剂也可与接枝聚烯烃一同使用。接枝聚烯烃在复合材料中以任何合适的量存在，以在聚烯烃母体及纤维素填料之间给予改善相互作用。例如，接枝聚烯烃可以是多达约5％的量(按复合物重量为基础的重量比)，特别是可占约0.5-4％或1-3％重量比的量。本专利技术的热塑性复合材料包含以复合物重量为基础占5-25％的量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热塑性复合材料包含：（ａ）一聚烯烃；（ｂ）一纤维素填料；（ｃ）一酸值大于１５ｍｇＫＯＨ／ｇ的羧酸及／或羧酸酐接枝聚烯烃；及，（ｄ）以复合材料重量为基础５－２５ｗｔ％的量存在的基本反应填料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：明谭东列，佛罗伦斯贝汉萨拉林，约翰那迪诺特，
申请(专利权)人：加拿大国家研究院，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]