用于配混的天然纤维塑料复合前体材料及其制备方法和天然纤维塑料复合产品的制备方法技术

本公开涉及一种天然纤维塑料复合前体材料及其制备方法，该材料包含80

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于配混的天然纤维塑料复合前体材料及其制备方法和天然纤维塑料复合产品的制备方法


[0001]本申请涉及天然纤维塑料复合前体材料及其制备方法。本申请还涉及由该前体材料制备天然纤维塑料复合产品的方法。

技术介绍

[0002]在制备天然纤维塑料复合材料时，可以将纤维材料作为单独的前体材料提供，然后将其与塑料材料混合，将混合物成形为复合材料和产品。然而，可以包含在前体材料中的纤维材料的量是有限的并且通常小于70重量％。
[0003]如果前体材料的纤维含量增加，则其制造和处理变得复杂。纤维材料是蓬松的，因此在高百分比下难以处理。将这种纤维与塑料混合是具有挑战性的。通常包含大量塑料以提高前体材料的可加工性，从而降低纤维含量。
[0004]需要获得含有大量纤维的前体材料。还期望获得能够耐受处理、运输和储存并且易于在制造现场使用的材料。

技术实现思路

[0005]在本申请中，发现了如何提高复合前体材料的纤维含量，该复合前体材料也可称为纤维前体材料、前体材料或前体。获得的前体材料可以提供高纤维含量，例如高化学浆含量，以及改进的配混性能，例如分散性和机械强度，以及改进的防潮性。前体材料的改进特性由此可用于配混者，其可在配混时受益于前体材料的增强的配混特性。因此，纤维前体材料可被配置为充当“母料”，其本身可促进纤维在配混时易于分散。这是有利的，因为复合材料制造商可以以更好的均匀性和更少的配混达到期望的纤维含量水平，这反映在复合材料的更好的热机械性能上。此外，复合材料制造商具有更好的能力来选择所形成的聚合物复合材料的纤维含量水平，这在过去一直是困难的，例如由于漂白的化学浆在聚合物基质内的附聚倾向导致的困难。
[0006]本申请提供了一种用于配混的天然纤维塑料复合前体材料的制备方法，该方法包括：
[0007]‑
形成混合物，其包含：
[0008]‑
80
–
95％(w/w)的平均纤维长度小于1mm的纤维素纤维，
[0009]‑3–
7％(w/w)的偶联剂，
[0010]‑0–
7％(w/w)的热塑性聚合物，例如3
–
7％(w/w)，和
[0011]‑0–
1％(w/w)的润滑剂和/或蜡，例如0.1
–
0.5％(w/w)，以及
[0012]‑
在熔融过程中将混合物形成为堆积密度在300
‑
700g/l范围内的粒料(pellet)，以获得天然纤维塑料复合前体材料。
[0013]本申请还提供了一种用于配混的天然纤维塑料复合前体材料，该材料包含：
[0014]‑
80
–
95％(w/w)的平均纤维长度小于1mm的纤维素纤维，
[0015]‑3–
7％(w/w)的偶联剂，
[0016]‑0–
7％(w/w)的热塑性聚合物，例如3
–
7％(w/w)，和
[0017]‑0–
1％(w/w)的润滑剂和/或蜡，例如0.1
–
0.5％(w/w)，其中，该材料为堆积密度在300
–
700g/l范围内的粒料形式。
[0018]本申请还提供了一种制备天然纤维塑料复合产品的方法，该方法包括：
[0019]‑
提供天然纤维塑料复合前体材料，
[0020]‑
提供热塑性聚合物，
[0021]‑
将天然纤维塑料复合前体材料和热塑性聚合物进料至成形装置，以及
[0022]‑
将材料成形为复合产品。
[0023]本申请还提供了该天然纤维塑料复合前体材料在制备天然纤维塑料复合产品中的应用，例如通过配混来进行该制备。
[0024]主要实施方式在独立权利要求中限定。在从属权利要求中公开了各种实施方式。除非另有明确说明，否则权利要求书和说明书中记载的实施方式和实施例可以相互自由组合。
[0025]所获得的天然纤维塑料复合前体材料可包含非常高百分比的纤维，甚至超过90重量％。发现当使用比通常的平均纤维长度更短的平均纤维长度时，纤维的可加工性得到增强，可以有效地将纤维与塑料聚合物混合并且可以在前体材料中包含更多的纤维。获得了具有高纤维含量的均质前体产品。与以前不同的是，短纤维长度对最终产品的性能没有不利影响，但获得了具有良好结构和机械性能的复合产品。该纤维易于处理和加工。
[0026]当前体材料中包含非常大用量的纤维时，其他成分的作用变得更大。包含在前体材料中的塑料聚合物(通常是热塑性聚合物)的量相对较低，因此聚合物和添加剂的选择很重要。在本申请中，使用了原始聚合物，例如聚烯烃。
[0027]当前体材料中包含润滑剂和/或蜡时，更容易将材料成形为产品，例如粒料。例如，润滑剂增强了材料的可混合性和可挤出性，尤其是在挤出机模头的界面处。蜡作用于材料内部和材料表面，有助于分散过程，从而获得均匀的材料。特别是在具有高堆积密度的产品中，包含蜡或润滑剂是有利的，因为与具有较低堆积密度的产品相比，高堆积密度产品原本更难以加工。
[0028]当使用此类添加剂时，可以获得能够耐受机械应力的粒料。这例如在储存和运输期间很重要，在此期间希望材料不会破碎或以其他方式降解。此外，当压实粒料时，可以使用高压缩比，从而形成具有高堆积密度和良好机械和结构性能(例如刚度、硬度和拉伸或弯曲性能，例如拉伸应力、拉伸模量、弯曲模量和弯曲应力)的致密粒料。此外，由于润滑剂和/或蜡已经存在于前体材料中，因此其还可以在最终复合产品的制备中起作用，这简化了过程，因为可能不需要单独添加此类添加剂，或者需要添加的添加剂较少。聚合物和纤维在复合材料制备中的配混得到改进。
[0029]所得粒料的上述特性能够提供中间体前体产品，其可用于制备天然纤维塑料复合产品。在实践中，获得了均匀的自由流动的粒料，其例如不包含可能对所获得材料的机械性能和品质具有负面影响的纤维束或类似的聚集体。这样的粒料可以毫无问题地储存、运输和处理。例如，该材料不会产生粉尘，这在生产现场是特别需要的。此外，该材料已经包含可用于制备最终复合产品的添加剂。这种前体产品的储存和运输具有成本效益。在挤出和注
塑成型等多种工艺中，易于计量的粒料促进了工艺流程并实现了良好的生产。还发现，与例如仅挤出原材料相比，通过使用粒料可以在最终复合产品中获得更高的纤维含量。此外，由于粒料主要包含纤维，仅包含少量其他成分，因此它们可用于利用不同热塑性塑料和其他化合物的各种配混工艺。因此，粒料的使用不限于特定的配混类型或材料。
附图说明
[0030]图1显示了加工温度对母料熔融共混的机械性能的影响。
[0031]图2显示了经配混得到的不同天然纤维塑料复合产品的样品。
[0032]图3显示了在聚丙烯基质中包含40％(w/w)纤维的样品的拉伸应力和拉伸模量。
[0033]图4显示了在聚丙烯基质中包含40％(w/w)纤维的样品的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于配混的天然纤维塑料复合前体材料的制备方法，该方法包括：
‑
形成混合物，其包含以下成分：
‑
80
–
95％(w/w)的平均纤维长度小于1mm的纤维素纤维，
‑3–
7％(w/w)的偶联剂，
‑0‑
7％(w/w)的热塑性聚合物，和
‑0–
1％(w/w)的润滑剂和/或蜡，例如0.1
‑
0.6％(w/w)，以及
‑
在熔融过程中将混合物形成为堆积密度在300
‑
700g/l范围内的粒料，以获得天然纤维塑料复合前体材料。2.如权利要求1所述的方法，包括将所述成分形成为包含85
‑
94％(w/w)，例如90
‑
94％(w/w)或91
‑
94％(w/w)纤维素纤维的混合物。3.如权利要求1或2所述的方法，包括将所述成分形成为包含1
‑
7％(w/w)，例如3
‑
7％(w/w)热塑性聚合物的混合物。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述纤维素纤维的平均纤维长度为0.7mm或更小，例如0.5mm或更小，优选在0.2
‑
0.7mm或0.2
‑
0.5mm的范围内。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述纤维素纤维包括浆料，例如化学浆。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述纤维素纤维包括再生纤维素纤维。7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述纤维素纤维的堆积密度在40
–
100g/l的范围内。8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，混合物的形成是作为热/冷混合过程和/或使用非压缩混合器进行的。9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述粒料的平均直径在3
‑
8mm的范围内，例如3
‑
6mm。10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述热塑性聚合物包括聚烯烃，例如聚乙烯或聚丙烯。11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述润滑剂包括一种或多种蜡基润滑剂和/或烃、硬脂酸酯、脂肪酸、酯和/或酰胺，它们可以用官能团改性。12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，蜡包括聚烯烃蜡，例如低分子量聚丙烯或聚乙烯蜡，例如包含改性的聚丙烯——如硅烷改性的聚丙烯——的反应性蜡，以及聚丙烯蜡，其可以以粉状形式或颗粒状形式提供。13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，偶联剂包括基于马来酸酐的偶联剂，例如热塑性聚合物接枝马来酸酐共聚物，优选烯烃接枝马来酸酐共聚物。14.一种用于配混的天然纤维塑料复合前体材料，该材料包含：
‑
80
–
95％(w/w)的平均纤维长度小于1mm的纤维素纤维，
‑3–
7％(w/w)的偶联剂，
‑0‑
7％(w/w)的热塑性聚合物，和
‑0–
1％(w/w)的润滑剂和/或蜡，例如0.1
‑
0.6％(w...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：芬欧汇川集团，
类型：发明
国别省市：