由含纤维素的材料与作为塑料基体的PMMA借助不同偶联组分制成的复合材料制造技术

本发明专利技术涉及由至少一种含纤维素的材料，优选木材，和至少一种塑料制成的具有改进的机械性能和改进的耐候性的新型复合材料，以及它们的制备方法和它们的应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由至少一种含纤维素的材料，优选木材，和至少一种塑料制成的具有改进的机械性能和改进的耐候性的新型复合材料，以及它们的制备方法和它们的应用。
技术介绍
由至少一种含纤维素的材料和至少一种塑料制成的复合材料当前特别以木材-塑料复合材料（所谓WPC或木材塑料复合材料）形式在工业上制备。在下文中描述的本专利技术范围内，表述″木材-塑料复合材料″和″WPC″作为同义词使用。历史上，实心木料和传统的木质材料一般用作构造和家具的材料。WPC材料已经基于改进的成形方法将这些传统的应用领域扩大到涵盖重要的新的可能的应用。WPC材料涉及使木材颗粒（例如木材碎片、锯屑、木纤维或木粉）采用塑料基体的接合。热塑性塑料一般充当塑料基体。当最初在北美洲开发WPC时，木材主要用作廉价填料。木屑的成本是用作其替换物的塑料的成本的一小部分，由此木材内容物使得产品中的材料成本降低。木材具有比所使用的塑料更高的弹性模量，使得优化的木材-塑料组合产生比纯塑料更好的机械性能。三种塑料在世界范围内在商业上制备的几乎所有的WPC材料中占主要地位。尽管在美国主要使用聚乙烯（PE），但是在欧洲主要使用聚丙烯（PP）。在亚洲，聚氯乙烯（PVC）经常用作WPC塑料。所有三种塑料的共同之处是，它们是大量生产的塑料和因此可以较低成本获得。这种商业观点是WPC研究决定性地仅采用所提及的热塑性塑料进行的一个原因。r>另一方面，一如既往地寻求将天然纤维（例如纤维素）持久连接到聚合物上。在所提及的塑料，PE、PP和PVC的情况下，由于数十年之久的开发已经通过使用粘合促进剂充分好地解决了与木纤维连接的问题。WPC材料的当前的进一步开发不但涉及优化工艺技术，而且在很大程度上涉及改进产品性能或为特定预计的目的定制的性能。WPC材料当前主要用于户外。WPC的很大应用是阳台嵌板，所谓“装饰”。在此，WPC材料主要与来自亚热带的贵重木材竞争。构造应用中预期WPC材料不但提供材料强度而且具有最高的耐久性，但至少与坚固的天然木料相当的耐久性。由于使用的用料，WPC材料一般在户外由于气候影响而经历改变，只要它们没有受到表面整饰层保护。老化程度一方面取决于所使用的木纤维的坚固度，另一方面也取决于所使用的塑料的长期性能。众所周知，塑料具有非常宽范围的产品性能。这不但涉及热性能而且涉及机械和长期性能。在开发用于户外领域的持久WPC材料的背景下，因此一如既往地需求比基于聚烯烃的WPC具有更好的耐候性的复合材料。WPC材料经常经由注塑方法或挤出方法制备，并且该制备因此通过在塑料组分的熔融温度下的塑化过程进行。还有采用木材颗粒的湿化学聚合方法，但是不太普遍。聚甲基丙烯酸甲酯（简称PMMA）以极其好的耐候性和高的机械强度而已知。其因此在性能分布方面非常适合于构造应用。然而，至今还不能将这种材料用于WPC应用，因为在挤出过程中所要求的加工温度太高并由此造成对木材颗粒的损害。此外，将PMMA与木材颗粒连接的问题至今也没有令人满意地解决。
技术实现思路
从上述现有技术出发，本专利技术的目的因此是提供由至少一种含纤维素的材料，优选木材，和至少一种塑料制成的具有改进的耐候性和改进的机械性能的复合材料，以及它们的制备方法。另一个目的是提供没有附加的表面整饰的耐候性WPC材料。没有明确提及的其它目的从以下说明书、实施例和权利要求书的总体关联得出。本专利技术基于的构思是，通过使用聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯，具有优异耐候性的热塑性塑料，制备新型复合材料。在此成功实现这种塑料的强度与含纤维素的组分的优点结合而获得定制的复合材料。这里的关键任务是，含纤维素的材料、尤其是天然纤维或木纤维与聚合物的足够好的粘附、偶联或连接，和降低加工温度以使得可以防止木材颗粒碳化。这通过使用特定聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯连同与纤维素相容性的粘合促进剂以及润滑剂一起达到。本专利技术因此提供由至少一种含纤维素的组分，优选木材，和至少一种塑料制成的复合材料，其特征在于所述塑料包含a)聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯基体材料，该基体材料具有a1)0.5-30ml/10min，尤其优选1-20ml/10min，非常尤其优选1-10ml/10min的MVR熔体指数[230℃，3.8kg]，和b）与纤维素相容性的粘合促进剂，和所述复合材料包含润滑剂。本专利技术进一步提供一种方法，其中将上面更详细描述的至少一种塑料与至少一种含纤维素的材料，润滑剂，和任选的其它组分混合，然后将其加工而获得复合材料。本专利技术同样提供本专利技术复合材料，尤其是作为具有提高的湿气暴露的领域中的材料，尤其是户外领域中的材料，例如作为地板覆层，例如阳台嵌板等，作为构造材料，例如作为构造木材、搁板、梁、楼梯和楼梯阶、支柱、壳子板、花园棚屋、攀登高台、游戏设备、沙箱、车棚、亭子、门框、门页、窗台等，作为壁元件，作为壁包层，隔音元件，栏杆，作为天花板包层，作为屋顶盖板，在造船中，或用于建造港口设施，例如桥形码头、船的转向器、船甲板等，作为户内和户外领域中不需维护的家具材料，例如椅子、床、框架、柜台、花园长椅、厨房家具、工作板、浴室家具等，作为容器或边饰，例如草地边饰，花坛边饰、辊子边缘花坛、花盆、植物槽等，作为游戏积木块，和用于汽车内部装饰物中，和用于汽车外壳中，以及作为移动房屋安装件的用途。本专利技术复合材料极其适合于户外的实际使用，因为它具有低的吸水性、由于低溶胀行为导致的高的形状稳定性、和高的机械强度。通过在小于或等于225℃，优选小于或等于220℃的温度下加工的可能性，可以避免对含纤维素的材料的损害，尤其是当使用木材时，并降低能量成本。特别地，当本专利技术塑料与润滑剂一起使用时，可以制备如下的复合材料：令人惊讶地可以在大约205℃下以70重量%木材含量良好挤出。此外，以此方式还能甚至获得具有高达80重量%木材含量的WPC。本专利技术挤出物显示的湿行为与基于聚烯烃的WPC相同或比其更好。本专利技术塑料基体与聚烯烃相比附加有更好的机械性能和优异的耐候性。实际试验中已经表明：本专利技术WPC的吸水性与由纯的PMMA制成的WPC相比较可以从大约30重量%减小到小于6重量%，因此在对于户外领域中的WPC产品的相应的要求范围内。因此成功制备基于聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯的高品质WPC。下文中将详细描述本专利技术。WPC材料的品质在很大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.05 DE 102010030926.51.由至少一种含纤维素的材料和至少一种塑料制成的复合材料，
其特征在于所述塑料包含
a)聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯基体材料，该基体材料具有
a1)0.5-30ml/10min，尤其优选1-20ml/10min，非常尤其优选
1-10ml/10min的MVR熔体指数[230℃，3.8kg]，和
b）与纤维素相容性的粘合促进剂，
并且所述复合材料包含润滑剂。
2.根据权利要求1的复合材料，其特征在于
所述粘合促进剂是这样的共聚物，该共聚物包含一种或多种选自如
下的单体：环状羧酸酐衍生物，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，氨基单体，酰亚胺单体，和包含环氧基的单
体，优选（烷基）（甲基）丙烯酰基胺、（烷基）（甲基）丙烯酰亚胺、
N-乙烯基吡咯烷酮，以及任选的一种或多种选自苯乙烯、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
的单体。
3.根据权利要求2的复合材料，其特征在于
所述环状羧酸酐衍生物是具有5-、6-或7-元环的衍生物，优选马
来酸酐或戊二酸酐。
4.根据权利要求1的复合材料，其特征在于
组分a）和b）合并为一种组分的形式，即聚（甲基）丙烯酸（烷
基）酯和粘合促进剂单体的共聚物。
5.根据权利要求4的复合材料，其特征在于
将聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯与作为粘合促进剂单体的环状羧酸
酐衍生物、戊二酸酐、（甲基）丙烯酸衍生物、（甲基）丙烯酸氨基单
体、酰亚胺单体和包含环氧基的单体，与苯乙烯、α-苯乙烯、丙烯酸
酯和/或甲基丙烯酸酯共聚合。
6.根据权利要求2-5中任一项的复合材料，其特征在于
所述粘合促进剂共聚物的MVR熔体指数[230℃，3.8kg]在1-30
ml/10min，优选3-15ml/10min的范围内。
7.根据权利要求1-6中任一项的复合材料，其特征在于
基于本发明的复合材料的总重量，所述粘合促进剂的比例是0.5-70
重量%，优选1重量%-50重量%，尤其优选1重量%-40重量%，非常尤其
优选2重量%-30重量%，特别优选3重量%-25重量%，非常特别优选3
重量%-15重量%。
8.根据权利要求1-7中任一项的复合材料，其特征在于
所述含纤维素的材料是木材或纸张或纸板，优选具有至少20重量%，
尤其优选至少30重量%，非常尤其优选至少40重量%的纤维素比例。
9.根据权利要求1-8中任一项的复合材料，其特征在于
在每种情况下基...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·许茨，C·罗斯，R·卡洛夫，K·舒尔特斯，V·赫列诺夫，E·赖因海默，
申请(专利权)人：赢创罗姆有限公司，
类型：
国别省市：