一种制备聚合物／天然纤维复合粒料和／或偶联剂／天然纤维粒料的方法以及由该方法制得的粒料。有意将该粒料用于含有热塑性聚合物和纤维的模塑结构复合材料中。通过梳整或梳理天然纤维以形成其纱条或粗纱，将该纱条或粗纱与熔融态或溶解态的聚合物和／或偶联剂相结合来制得所述粒料。所述纤维可以通过挤出法分散于聚合物中，或以由聚合物和／或偶联剂的外鞘包围的内芯的形式存在。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种制备聚合物/天然纤维复合粒料和/或偶联剂/天然纤维粒料的 方法以及用该方法制得的粒料。有意将该粒料用于含有热塑性聚合物和纤维的模塑结构复 合材料(molded structural composites)中。
技术介绍
结构复合材料广泛地应用于要求塑料部分具有一定的最小机械性能值(如强度 和抗冲击性能)的领域中。可以通过使热塑性或热固性聚合物与纤维结合来形成具有能有 利地用于例如家具、车内装潢、结构构件等的机械性能的结构复合材料。这些复合材料中普 遍地采用了玻璃纤维作为强化材料，其中，玻璃纤维与聚合物材料混合在一起，并例如通过 压模法和注射成型法来形成复合材料部分。但是玻璃纤维存在一些不足，例如磨损性、密 度、较差的环境友好性以及当进行焚化时会产生较多的残留物。用纤维素纤维(特别是锯屑和碾粉尾渣((milling tailings)形式的木纤维)与 聚合物材料混合以形成纤维素/聚合物复合材料也是已知的，该复合材料结合了木材和塑 料的多种优势同时还避免了这两种材料的缺点。所述复合材料是通过将细分开的纤维素材 料混合到熔融塑料中而制备得到的。将塑料/纤维素混合物通过模具挤出来形成粒料，将 该粒料作为制备纤维素/聚合物结构复合材料的基础材料来出售。由于亲水性木材/纤维素成分与疏水性热塑性基质树脂之间存在极性差别，故使 两种成分不相容且木材/纤维素成分无法完全分散于聚合物基质中。因此，通常需要加入 能增加这两种成分相容性的偶联剂。通常使用的偶联剂的一个实例为马来酸酐。US 5，981，067涉及一种含有热塑性聚合物和木纤维的复合粒料，所述粒料可以用 于制备结构元件。所述热塑性聚合物为聚氯乙烯聚合物，所述纤维素纤维是通过能与纤维 素羟基共价结合并具有与所述聚合物相容的部分的试剂进行改性的。所述木纤维为例如锯 屑的形式。US 5，441，801还公开了一种木纤维和聚氯乙烯聚合物粒料。所述木纤维主要为锯 屑和碾粉尾渣的形式。US 5，938，994公开了一种制备木-塑料复合材料粒料的挤出工艺。纤维的优选来 源是木粉，其中，所述纤维的长度为0. 01-0. 90mm。US 6，632，863涉及一种纤维素纤维/聚烯烃粒料。将纤维素纤维和聚烯烃材料在 混合器中进行混合，然后加入挤出机中挤出粒料。WO 2007/073218涉及一种制备天然纤维和塑料材料的复合材料的方法。使松散的 分离开的纤维或纤维束在干燥或潮湿的气流中进行输送，并与热塑性粘结剂混合。所述纤 维形成固态或半固态的产品。US 7，052，640公开了一种基于合成纤维素纤维(如纱线或丝束形式的人造丝和 天丝(Lyocell))和在纤维纱线周围的热塑性聚合物鞘的组合的可模压粒料。4US 5，595，696涉及一种由连续的纤维(无限长的纤维)的粗纱或由短切纤维制成 的纤维复合塑料及其制备方法。还提及了天然纤维，如剑麻纤维、亚麻纤维和椰子纤维。天 然纤维具有特定的长度，且其长度与短切纤维具有可比性。通过传送带将短切纤维或天然 纤维进料到挤出机中，使它们在该挤出机中与聚合物和添加剂进行混合，然后挤出形成粒 料。天然纤维彼此易发生附着并形成块状，这会引起进料过程中的问题，且在粒料中还保持 为块状，并影响终产品的质量。WO 02/083824涉及一种含有热塑性聚合物和纤维素纤维的复合材料组合物和用 于该组合物的润滑剂/偶联剂以及用该组合物形成结构元件的方法。其中提到(第13 页，第 17-21 行)可以通过“梳理(combing) ” 美国专利 No. 3，943，079、No. 4，338，228、 No. 5，886，066和No. 5，997，784中公开的成分来提供上述组合物。但是，仔细审视这些专利 发现，它们中没有一个涉及对成分进行梳理，因此，术语梳理应该被理解成“结合”的意思。在聚合物/天然纤维复合粒料的制备方面仍存在改进的空间，特别是当使用比锯 屑和碾粉尾渣更长的纤维时。虽然通常为了获得更好的强化而需要具有较高长径比的纤 维，但相应地在将较长纤维与塑料混合的过程中的困难通常阻止了合理的制备。长天然纤 维的另一个常见的问题是在将纤维与熔融疏水性聚合物进行混合的过程中极易发生结块。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种有效地制备聚合物材料和天然纤维的复合粒料的方法， 且该方法对长于通常使用的锯屑和碾粉尾渣的天然纤维特别有用。本专利技术的一方面中，该 方法包括以下步骤梳整(carding)或梳理天然纤维，形成纤维的纱条或粗纱；使天然纤维 的纱条或粗纱与熔融态或溶解态的聚合物相结合；使聚合物固化以形成粒料前体，将该粒 料前体切碎或造粒成多个粒料。梳整或梳理是用于具有特定长度的纤维的方法，其中，将纤维基本彼此平行地排 列以获得能形成纱条或粗纱的成批的定向纤维。经过梳整或梳理的纤维的纱条或粗纱能够 容易地扯开以形成单个的纤维或疏松的纤维束。该方法易于处理并提供了用于将长度相对 较长的天然纤维与聚合物材料进行结合以制备粒料的合理而有效的方法。根据一种实施方式，所述聚合物为热塑性聚合物且将该聚合物加入到挤出机中， 使所述聚合物在该挤出机中进行熔融，将天然纤维的纱条或粗纱加入该挤出机中，并使所 述纤维与所述聚合物进行混合，通过挤出模将所述聚合物和纤维的混合物挤出并将挤出的 混合物切碎成粒料。根据另一种实施方式，所述天然纤维的平均长度至少为2mm。合适的天然纤维的实 例为棉花、大麻、黄麻、亚麻、苎麻、剑麻和纤维素木纤维。本专利技术的一方面中，以纤维的总重量为基准进行计算，使天然纤维与聚合物结合 前，将天然纤维干燥至水份含量不超过9重量％，优选不超过7重量％。在另一种实施方式中，加入能增加聚合物和天然纤维之间的相容性的偶联剂。优 选所述偶联剂选自马来酸酐、马来酸酐改性聚合物、具有一个或多个官能反应性含氮基团 的化合物和硅烷中。在另一种实施方式中，将能与载体介质和/或其他添加剂结合的所述偶联剂形成 纤维，该纤维经过梳整并形成纱条或粗纱。可以将这种偶联剂的纱条或粗纱独立地或者与5以所述天然纤维的纱条或粗纱结合的形式加入到挤出机中。由此得到选择并固定的偶联剂 和纤维含量的比例。本专利技术的一方面中，将偶联剂和热塑性聚合物(如聚烯烃)的混合物纺成纤维，该 纤维经过梳整并形成纱条或粗纱。合适的偶联剂的一个实例是马来酸酐。在本专利技术的另一种实施方式中，熔融的或溶解的聚合物的鞘分布在所述天然纤维 的纱条或粗纱的外周周围，其中，所述聚合物发生固化形成粒料前体，将所述粒料前体切碎 或造粒成粒料。在另一种实施方式中，本专利技术涉及一种制备偶联剂/天然纤维复合粒料的方法， 所述偶联剂能增加天然纤维和聚合物材料之间的相容性，该方法包括以下步骤梳整或梳 理天然纤维并形成所述纤维的纱条或粗纱，使熔融的或溶解的偶联剂的鞘分布在所述天然 纤维的纱条或粗纱的外周周围，使偶联剂固化以形成粒料前体，以及将所述粒料前体切碎 或造粒成多个粒料。本专利技术还涉及一种含有天然纤维和聚合物材料的粒料，所述粒料的长度为 2-50mm、直径为2_10mm，其中，该粒料包括形成纱条或粗纱的经过梳整的天然纤维的内芯和 所述聚合物材料的外鞘。根据一种实施方式，所述粒料还含有能增加天然纤维和聚合物材料之间的相容性 的偶联剂。根据本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备聚合物／天然纤维复合粒料的方法，该方法包括以下步骤：梳整或梳理天然纤维，形成该纤维的纱条或粗纱；使所述天然纤维的纱条或粗纱与熔融态或溶解态的聚合物相结合；使所述聚合物固化以形成粒料前体；将该粒料前体切碎或造粒成多个粒料。
【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：A博尔迪扎尔，
申请(专利权)人：re八生物降解塑料公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]
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