用于木材聚合物复合材料的非聚合物偶联剂配制品制造技术

提供了用于生产木材聚合物复合材料的非聚合物偶联剂配制品，所述非聚合物偶联剂配制品包含至少一种有机过氧化物和非聚合物生物基添加剂，所述非聚合物生物基添加剂包含生物基油或生物基酸或者生物基油或酸的衍生物中的至少一种。所述偶联剂配制品能够生产具有改善的强度和老化特征的聚合物基质复合材料。所述改善的强度可能与物理特性如改善的刚度、韧性或拉伸强度相关。提供了一种利用所述非聚合物偶联剂配制品的母料以及一种制造所述母料的方法。的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于木材聚合物复合材料的非聚合物偶联剂配制品


[0001]本披露涉及用于改善聚烯烃
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木材基质或木制品复合材料的相容性和特性的非聚合物偶联剂配制品。

技术介绍

[0002]一种用于制造木材聚合物复合材料甲板的方法是在挤出机中熔融共混木粉与聚乙烯的组合以形成模拟木材的板材。然而，木粉与聚乙烯的共混物是不相容的。
[0003]木材与各种聚合物或其共混物的相容性差导致复合板中出现裂纹、板的物理特性降低、以及吸水性增加，所有这些都是不希望的。吸水性降低了复合材料的老化特征(即，随时间的推移希望的物理特性的保持)。一种解决这个问题的方法是将马来酸酐接枝聚合物结合到木材填料
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聚合物基质共混物中。马来酸酐接枝聚乙烯(MAH
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g
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PE)或马来酸酐接枝聚丙烯(MAH
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g
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PP)聚合物被称为聚合物相容剂或聚合物偶联剂。这些添加剂包括例如马来酸化聚烯烃，如来自科聚亚公司(Chemtura)的系列、来自杜邦公司(DuPont)的系列、来自埃克森美孚公司(ExxonMobil)的系列和来自阿科玛公司(Arkema)的系列。
[0004]需要增加机械强度并降低吸水性的偶联添加剂，尤其是对于承重应用，并且甚至更特别地对于暴露于外部环境的此类承重应用，例如用于户外甲板的木材聚合物复合材料板。
[0005]US 2017/0275462披露了热塑性聚合物、纤维素材料、和功能性填料。功能性填料包括用表面处理剂处理的无机微粒。无机微粒包括碳酸钙、高岭土、滑石、氢氧化镁、和石膏。用于涂覆无机微粒的表面处理剂是特种丙烯酸酯(例如，β
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羧乙基丙烯酸酯、β
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羧己基马来酰亚胺)。表面处理还包括一种或多种脂肪酸。披露了任选的过氧化物添加剂，其包括二枯基过氧化物或1,1
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二(叔丁基过氧基)
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3,3,5
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三甲基环己烷，并且可以将其添加到高密度聚乙烯(HDPE)聚合物中以促进交联。可以将任选的过氧化物添加到聚丙烯(PP)中以促进断链。
[0006]US 2014/0121307披露了使用改性木质素、羟丙基木质素(HPL)、HDPE、LDPE(低密度聚乙烯)、PP和聚苯乙烯。将过氧化氢与聚合物相容剂共混。所述相容剂是在聚乙烯上的标准接枝MAH(MAH
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g
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PE)或其中MAH在聚合物链中(而不是接枝到链上)的共聚聚乙烯。
[0007]US 2004/0126515披露了使用与木材颗粒共混的聚乙烯聚合物生产复合材料。聚乙烯具有小于约2g/10min的熔体流动指数(MFI)。还披露了粘合剂，它是具有的MFI大于木塑复合材料中使用的聚乙烯的聚合物。这种粘合剂是在用于木塑复合材料之前化学键合到聚乙烯链上的羧酸或酸酐物质。该申请还披露了在木塑复合材料中的木材木质素和萜，它们会导致不希望的发泡。
[0008]US 5,179,149披露了使用厚油(stand oil)。厚油是经过热处理的聚合天然油，其在化学上和物理上不同于非聚合天然油。厚油是通过使用有机过氧化物在高温下使亚麻籽
油、桐油、大豆油、鱼油、油菜籽油、菜籽油、或其他天然油或混合物聚合几小时而制造的。制备厚油的方法是通过在反应器中在200℃至280℃下加热天然油和有机过氧化物。将称为厚油中间产品的最终材料研磨成粉末并用于制造非织造产品。在进一步的步骤中，将厚油中间产品添加到聚(乙烯丙烯二烯)三元共聚物(EPDM)、木材填料、PE、粘土和过氧苯甲酸叔丁酯中，混合，并且然后压制成片材并在140℃下固化。
[0009]US 7,850,771披露了使用偶氮二异丁腈(AIBN)和过氧化氢作为自由基引发剂制备聚乙烯蜡、木材防腐剂和任选的试剂(如桐油、亚麻籽油、丙烯酸、有机酸)的水性乳液的方法，偶氮二异丁腈和过氧化氢构成木材防腐剂组合物。还披露了使用可以用AIBN、过氧化氢或过硫酸钾固化的丙烯酸烷基酯。
[0010]US 2020/0056020披露了含有被覆料(capstock)和芯材的材料的制备，其中芯材由双峰聚合物树脂和非生物基马来酸酐构成。
[0011]仍然需要用于木材聚合物复合材料的具有成本效益、易于使用的偶联剂，所述木材聚合物复合材料旨在用作传统木材的替代品，特别是用于户外应用如甲板。

技术实现思路

[0012]用于木材聚合物复合材料的非聚合物偶联剂配制品，其包含：a)至少一种有机过氧化物(室温，其可以被官能化或不被官能化)，在98℃下具有至少一小时、优选至少三个月的半衰期，和b)至少一种非聚合物生物基添加剂。各种有机过氧化物的一小时半衰期信息可以在阿科玛公司(科隆布塞德斯(Colombes Cedex))的有机过氧化物/高聚物目录中见到，并且出于所有目的以其全文并入本文。除了半衰期之外，可用于本专利技术的非聚合物偶联剂配制品的有机过氧化物在20℃下在其纯态下是固体，并且在此同一温度下持续至少一个月未表现出过氧化物测定的显著损失。
[0013]所述b)至少一种非聚合物生物基添加剂选自由以下组成的组：i)至少一种天然油或其衍生物；ii)至少一种天然酸、一种天然酸酐、或其酯；iii)至少一种天然固体化合物；和iv)其混合物。非聚合物偶联剂配制品还可以包含c)至少一种含硫化合物。非聚合物偶联剂还可以包含含烯丙基的化合物。
[0014]本文还披露了与包含一种或多种填料、木粉、锯屑、和/或粉末状聚乙烯或PE粒料的母料组合的非聚合物偶联剂配制品。
具体实施方式
[0015]除非另外指明，否则本文中的所有百分比均是重量百分比。
[0016]如本文所用的“聚合物”意指具有如通过凝胶渗透色谱法测量的高于20,000g/mol、优选高于50,000g/mol、更优选高于150,000的重量平均分子量的有机分子。
[0017]如本文关于用于木材聚合物复合材料的木材或木制品填料所用的术语“干燥”意指当在103℃下加热木材填料时直至达到恒定质量如通过热重分析所测量按重量损失包括至多0wt％至1wt％、至多2wt％但不超过5wt％的水。此方法描述于Philipp Dietsch等人,“Methods to determine wood moisture and their applicability in monitoring concepts[测定木材湿度的方法及其在监测概念中的适用性]；(Dr.
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Ing.,Research Associate and Chair of Timber Structures and Building Construction[木结构和建
筑构造研究助理和主席]；德国慕尼黑工业大学[Technische Universitat Munchen,Germany]；Journal of Civil Structural Health Moni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】1.一种用于木材聚合物复合材料的非聚合物偶联剂配制品，所述非聚合物偶联剂配制品包含：a)至少一种有机过氧化物，其中所述至少一种有机过氧化物在98℃下具有至少一小时的半衰期；和b)至少一种非聚合物生物基添加剂，其选自由天然油及其衍生物；天然酸、酸酐及其酯；天然固体；及其混合物组成的组。2.根据权利要求1所述的用于木材聚合物复合材料的非聚合物偶联剂配制品，其中，所述至少一种有机过氧化物包含至少一种官能化有机过氧化物。3.根据权利要求1或2中任一项所述的非聚合物偶联剂配制品，其中，a)所述至少一种有机过氧化物选自由二酰基过氧化物；过氧酯；单过氧碳酸酯；过氧缩酮；二烷基过氧化物；叔丁基过氧化物；叔戊基过氧化物；羧酸官能化的过氧化物；环状聚过氧化物；羟基官能化的过氧化物；具有自由基反应性不饱和基团的官能化过氧化物；及其混合物组成的组。4.根据权利要求1至3中任一项所述的非聚合物偶联剂配制品，其中，a)所述至少一种有机过氧化物选自由二(叔丁基过氧基异丙基)苯；过氧苯甲酸叔丁酯；1,1
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二(叔丁基过氧基)
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3,3,5
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三甲基环己烷；1,1
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二(叔丁基过氧基)环己烷；1,1
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二(叔戊基过氧基)环己烷；叔丁基
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(2
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乙基己基)
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单过氧碳酸酯；叔戊基
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(2
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乙基己基)
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单过氧碳酸酯；叔丁基枯基过氧化物、叔丁基过氧基
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异丙烯基枯基过氧化物；2,5
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二甲基
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2,5
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二(叔丁基过氧基)己炔
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3；2,5
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二甲基
‑
2,5
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二(叔丁基过氧基)己烷；二
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叔戊基过氧化物；二枯基过氧化物；3,6,9
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三乙基
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3,6,9
‑
三甲基
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1,2,4,5,7,8
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六氧杂环壬烷；3,3,5,7,7
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五甲基
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1,2,4
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三氧杂环庚烷；叔丁基过氧马来酸；及其混合物组成的组。5.根据权利要求1至4中任一项所述的非聚合物偶联剂配制品，其中，b)所述至少一种非聚合物生物基添加剂包含i)至少一种天然油或其衍生物，其选自由桐油、奥气油、蓖麻油、苧烯、卵磷脂、桐油衍生物、奥气油衍生物、苧烯衍生物、卵磷脂衍生物；环氧化大豆油；部分环氧化苧烯油；及其混合物组成的组。6.根据权利要求1至4中任一项所述的非聚合物偶联剂配制品，其中，b)所述至少一种非聚合物生物基添加剂包含至少一种天然酸，其选自由松香酸；衣康酸；丙醇二酸；琥珀酸；烯丙基琥珀酸；异壬烯基琥珀酸；单宁酸；及其混合物组成的组。7.根据权利要求1至4中任一项所述的非聚合物偶联剂配制品，其中，b)所述至少一种非聚合物生物基添加剂包含至少一种酸酐，其选自由琥珀酸酐、衣康酸酐、烯基琥珀酸酐、异壬烯基琥珀酸酐、及其混合物组成的组。8.根据权利要求1至4中任一项所述的非聚合物偶联剂配制品，其中，b)所述至少一种非聚合物生物基添加剂包含至少一种天然固体，其选自由硫酸铝、硫酸铝钾、硫酸铝铵、氢氧化铝、硫酸铝钠、硼酸四钠、硼酸、明矾、铁盐、巴西棕榈蜡、酪蛋白、及其混合物组成的组。9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于木材聚合物复合材料的非聚合物偶联剂配制品，其进一步包含至少一种选自由醌化合物、硝基氧化合物、及其混合物组成的组的稳定剂。10.根据权利要求1至9中任一项所述的用于木材聚合物复合材料的非聚合物偶联剂配制品，其中，所述至少一种稳定剂选自由单
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叔丁基氢醌(MTBHQ)；氢醌；氢醌单甲醚(HQMME)(也称为4
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甲氧基苯酚)；单
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叔戊基氢醌；氢醌双(2
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羟乙基)醚；4
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乙氧基苯酚；4
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苯氧基苯
酚；4
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(苄氧基)苯酚；2,5
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双(吗啉代甲基)氢醌；苯醌；4
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羟基TEMPO；及其混合物组成的组。11.根据权利要求1至10中任一项所述的非聚合物偶联剂配制品，其是固体，优选粉末状和/或粒化固体。12.根据权利要求1至11中任一项所述的非聚合物偶联剂配制品，其进一步包含润滑剂。13.一种用于木材聚合物复合材料的偶联剂母料，所述偶联剂母料包含根据权利要求1至12中任一项所述的非聚合物偶联剂配制品；以及c)至少一种用于所述非聚合物偶联剂母料的载体。14.根据权利要求13所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：阿科玛股份有限公司，
类型：发明
国别省市：