CN100471911C - 木质模制品和木质模制品的制造方法 - Google Patents
木质模制品和木质模制品的制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种制造模制品的方法,该方法包括对模制前材料进行压制的步骤,所述模制前材料包含洋麻纤维以及聚乳酸基脂族聚酯和相容性共聚物的分散体,所述相容性共聚物包含第一可聚合单体和第二可聚合单体,该压制步骤是在能够使所述聚乳酸基脂族聚酯软化的温度下进行的。所述第一可聚合单体的特征是具有可聚合双键部分和亲水性基团,所述第二可聚合单体的特征是具有可聚合双键部分和环氧基团,所述相容性共聚物由于具有亲水基团而可以与洋麻纤维相容。另外,所述相容性共聚物还由于具有环氧基团而可以与聚乳酸基脂族聚酯相容。因此,该共聚物可以与洋麻纤维和聚乳酸基脂族聚酯充分地结合。由于相容性共聚单体与聚乳酸基脂族聚酯的结合,使得分子量增大,而且形成了三维结构。
Description
技术领域
本发明涉及木质模制品及其制造方法,在所述木质模制品中,用树脂将洋麻纤维粘合在一起。更具体来说,本发明涉及木质模制品及其制造方法,在所述木质模制品中,用热塑性树脂将洋麻纤维粘合在一起。
背景技术
板材之类的一些模制品是人们已知的。一种已知的模制品是通过使用可生物降解的热塑性树脂(例如乙酰纤维素基树脂、化学变性淀粉基树脂或脂族聚酯基树脂(例如参见专利文献1))将洋麻纤维之类的木质材料粘合起来而形成的。可生物降解的树脂具有能够减少石油资源消耗的优点。具体来说,由于聚乳酸可以通过生物合成大规模地制备,因此已经开发出了使用聚乳酸的方法。
专利文献1:JP 2003—55871 A
发明内容
本发明将要解决的问题
同时,洋麻纤维具有高吸水性和溶胀性。因此,当包含洋麻纤维的模制品暴露于高湿度的环境时,可能会由于洋麻纤维的溶胀而使得模制品厚度增大。模制品的弯曲强度或其他诸如此类的性质也可能会降低。具体来说,当暴露于高温和高湿度环境的时候,包含可生物降解树脂作为粘合树脂或粘合剂的模制品要比包含其他树脂作为粘合剂的模制品更容易降解。人们认为,这种高可降解性是由于受到洋麻纤维吸收的水分促进的水解造成的。另外,在使用聚乳酸基树脂之类的聚酯作为粘合剂的模制品中,模制品在暴露于高温和高湿度环境时会发生显著的降解。人们认为这种显著的可降解性是由于聚酯对洋麻纤维的亲合性减弱而造成的。为了提高这种模制品对湿气的耐久性(即耐湿性),可以增大模制品中的粘合剂树脂的加入比。但是由于这种方法会增大模制品的重量,还会增加模制品的制造成本,因此是不希望采用的方法。
因此,本发明的一个目的是提供包含洋麻纤维的模制品的制造方法,所述模制品的耐湿性获得提高,而且粘合剂树脂的加入比没有显著增大。本发明的另一个目的是提供包含洋麻纤维的模制品,所述模制品的耐湿性获得提高,而且粘合剂树脂的加入比没有显著增大。
解决问题的方法
为达到上述目的,本发明一个方面是提供包含洋麻纤维和聚乳酸的模制品,所述模制品的表观密度不大于0.7克/厘米3,所述模制品在温度50℃、相对湿度95%的环境下暴露1200小时之后,其弯曲强度不小于模制品暴露前弯曲强度的60%。该模制品重量较轻,而且耐湿性增强。
本发明另一个方面是提供制造模制品的方法,该方法包括对模制前材料进行压制的步骤,所述模制前材料是通过将聚乳酸基脂族聚酯和相容性共聚物分散入洋麻纤维而制得的。所述相容性共聚物包含第一可聚合单体和第二可聚合单体作为原料。所述压制步骤在能够使得所述聚乳酸基脂族聚酯变为软化状态或熔融态的温度下进行。该方法的特征是,所述第一可聚合单体具有可聚合的双键部分和亲水基团,所述第二可聚合单体具有可聚合双键部分和环氧基团。根据该方法,所述相容性共聚物由于源自所述第一可聚合单体的亲水基团而对洋麻纤维具有亲合性。由于源自第二可聚合单体的环氧基团,所述相容性共聚物还对聚乳酸基脂族聚酯具有亲合性。因此,在压制步骤中,相容性共聚物与洋麻纤维和聚乳酸基脂族聚酯都充分结合,从而增大了洋麻纤维和聚乳酸基脂族聚酯之间的粘合强度。另外,在不低于所述聚乳酸基脂族聚酯熔点的温度下,所述相容性共聚物可以在水分或其他诸如此类的组分的影响下与聚乳酸基脂族聚酯适当地结合。这种结合会增大聚乳酸基脂族聚酯的分子量或提供三维结构。因此,可以在不需提高粘合剂树脂加入比的前提下提高所得模制品的耐湿性。
在所述方法的优选实施方式中,第一可聚合单体包含环氧烷(alkyleneoxide)基作为亲水基团。根据该方法,第一可聚合单体的亲水基团不会促进聚乳酸基脂族聚酯的水解。因此,在制得的模制品中,高分子量的聚乳酸基脂族聚酯可以可靠地保持在其中。
在所述方法的另一优选实施方式中,所述第一可聚合单体和第二可聚合单体重量之和与聚乳酸基脂族聚酯的重量比为0.1-10重量%。根据该方法,可以可靠地保持洋麻纤维和聚乳酸基脂族聚酯所提供的性质,同时抑制由于第一和第二可聚合单体造成的模制品增重。因此,在制得的模制品中,洋麻纤维和乳酸基脂族聚酯之间的粘合强度增大,耐湿性获得提高。
在所述方法的另一优选实施方式中,所述第一可聚合单体是甲氧基聚乙二醇单(甲基(meta))丙烯酸酯,所述第二可聚合单体是(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。根据该方法,所述可聚合单体可具有以下两个极佳的性质,即可聚合性,以及与洋麻纤维和聚乳酸基脂族聚酯的粘合性。因此,可以可靠地提高洋麻纤维和聚乳酸基脂族聚酯之间的粘合强度。
在所述方法的另一优选实施方式中,该方法还包括对洋麻纤维施用所述聚乳酸基脂族聚酯和相容性共聚物的水分散体,从而形成模制前材料的步骤。根据该方法,可以在分散的条件下,很容易地以所需的比例对洋麻纤维施用聚乳酸基树脂以及第一和第二可聚合单体。
在所述方法的另一优选实施方式中,该方法包括将洋麻纤维与粘合剂纤维混合,从而形成模制前材料的步骤,所述粘合剂纤维包含聚乳酸基脂族聚酯和相容性共聚物。根据该方法,可以在一定的条件下使得第一和第二可聚合单体分散在所述洋麻纤维中,在所述条件下,这些单体与聚乳酸基脂族聚酯更紧密地接触。因此,这些单体可以有效地定位在洋麻纤维与聚乳酸基脂族聚酯之间,以增大洋麻纤维和聚乳酸基脂族聚酯之间的粘合强度。
本发明的效果
根据本发明,可以制得模制品,该模制品的增重受到抑制,可以在高湿度环境下使用。
附图简述
图1是显示实施例1-3和比较例1-4的弯曲强度随时间变化的折线图。
本发明最佳实施方式
下文中将描述本发明的最佳实施方式。通过本发明制造的木质模制品通常是(但不限于)由一个或多个层组成的板材,该板材适用于弯曲模制或拉伸模制。所述木质模制品优选用于(但不限于)构成车辆、建筑物、船只等内表面的部件,即内墙壁材料、地板材料、天花板材料、家具的表面覆盖材料或其他诸如此类的材料。在车辆中,木质模制品可用作所谓的车辆内部部件,例如门饰材、装置面板、梁柱覆盖面或其他这样的部件。
在下文中将描述根据本发明实施方式制造模制品的方法。所述模制品是通过将包含洋麻纤维、作为粘合剂的聚乳酸基脂族聚酯和相容性共聚物的模制前材料加热至不低于所述聚乳酸基脂族聚酯的熔点的温度之后,对其进行挤压模塑而制得的。
所述洋麻纤维是从属于植物界锦葵科的一年生草本植物洋麻的韧皮收集的纤维。洋麻纤维的纤维长度优选可不小于30毫米,更优选从不小于30毫米至不大于50毫米。另外,洋麻纤维的直径可优选不大于1.0毫米,更优选不大于0.1毫米。当纤维长度小于30毫米时,可能弯曲性质不会增大。另外,当直径大于1.0毫米时,弯曲性质可能会减低。另外,根据纤维生产方法,也可包含尺寸在上述范围以外的纤维。优选的是,所述不合适的纤维的含量不超过3%。
所述洋麻纤维可任选地通过已知的机械或化学纤维分离法制得。较佳的是,所述洋麻纤维可以是通过已知的制浆法或微生物处理进行化学纤维分离而制得的。在通过化学纤维分离的纤维中,从纤维中至少部分地除去非纤维组分,例如木质素和半纤维素。因此,该化学纤维分离的纤维具有挠性,使得模制品可以由于纤维伸长或其他这样的机理具有足够的弯曲强度。
模制品中洋麻纤维的含量为(但不限于)例如从不小于50重量%至不大于90重量%。当洋麻纤维含量小于50重量%时,粘合剂树脂的量增加,从而增大了模制品的重量,提高了模制品的生产成本。相反地,当洋麻纤维含量大于90重量%时,粘合剂树脂将不再具有充分的结合性能,从而降低模制品的强度,使得纤维脱胶。较佳的是,模制品中的洋麻纤维含量从不小于50重量%至不大于70重量%。
洋麻纤维可通过以下方法制得:首先采用生物降解或制浆对洋麻进行纤维分离,然后使用涡轮式进料器或其他诸如此类的装置对纤维分离后的洋麻进行疏松化。所述洋麻纤维可以预先通过缠结、预成形或其他诸如此类的方法进行处理,使其具有所需的形状。洋麻纤维还可以所需的量聚集。例如,可以通过梳理、起绒、充气或其他诸如此类的方法使洋麻纤维聚集,从而形成网状物。另外,可以通过针穿孔或其他诸如此类的方法将网状物互相结合起来,使其具有所需形状。或者当所用的粘合剂树脂为纤维状形式的时候(这将在下文中进行描述),可以通过预成形步骤很容易地将洋麻纤维互相粘合起来。较佳的是,将洋麻纤维预成形制成所需的形状,例如垫状和厚板状,然后对其进行挤压成形。更佳的是,通过针穿孔将预成形的洋麻纤维互相结合起来。
作为粘合剂树脂的聚乳酸基脂族聚酯的例子可包括以下物质的聚合物或共聚物:含氧酸,例如乳酸、马来酸和葡糖酸;以及二元酸聚酯,例如琥珀酸聚丁二酯、琥珀酸聚乙二酯和己二酸聚丁二酯。更佳的是,粘合剂树脂的例子可包括聚乳酸;羟基羧酸基脂族聚酯,例如聚乳酸和任意其他羟基羧酸的共聚物;聚己内酯;己内酯和任意其他羟基羧酸的共聚物以及聚-3-羟基丙酸酯。
可优选尽可能减少粘合剂树脂相对于洋麻纤维的加入比。减小粘合剂树脂的加入比可降低制得的模制品的重量,降低由于粘合剂树脂造成的成本。然而,如果粘合剂树脂组分的含量过度减少,洋麻纤维之间的粘合力可能会降低,一部分洋麻纤维可能不会粘合。因此模制品的强度可能会降低,洋麻纤维可能会脱粘。另外,这样过度地减少粘合剂树脂的量可能会降低对洋麻纤维由于吸水产生的溶胀作用力的抵抗力,使得模制品在暴露于高湿度环境时会很容易地降解。因此,模制前材料中的粘合剂树脂的含量可优选为不小于10重量%至不大于50重量%,更优选其含量不小于30重量%至不大于50重量%。更优选该含量可提供足够的粘合,而且可抑制模制品的增重。
可通过已知的方法将粘合剂树脂分散在洋麻纤维中。例如,可通过已知的方法使粘合剂树脂形成纤维。可以在对洋麻纤维进行纤维脱离的时候,将形成纤维的粘合剂树脂加入洋麻纤维中,并与洋麻纤维混合。因此,可通过将与粘合剂树脂相混合的洋麻纤维制成网状物,在使粘合剂树脂能够软化的温度下与网状物结合或对网状物进行压制,制得其中均匀分散着粘合剂树脂的模制前材料。
或者可以将粘合剂树脂溶解或分散在有机溶剂或水中,以制备流体。可将该流体施加到洋麻纤维上,从而将粘合剂树脂施加到洋麻纤维中。所述溶剂或分散体介质可优选为水,这是由于水不会在由于干燥而蒸发的时候使工作环境恶化。所述聚乳酸基脂族聚酯通常不溶于水。因此,可使用有机溶剂来制备粘合剂树脂的溶剂,可使用水来制备粘合剂树脂的分散液。例如,将聚乳酸基脂族聚酯溶解在有机溶剂中。然后,将溶解的乳酸基脂族聚酯加入包含分散剂的水中,并进行搅拌以除去溶剂,从而制得聚乳酸基脂族聚酯的水分散体。或者可以同时对混合物进行乳液聚合,从而很容易地制备水分散体。可以使用已知的施涂方法,例如喷涂或辊涂,将制得的流体形式的粘合剂树脂施涂到洋麻纤维上。或者可以通过将粘合剂树脂浸入包含粘合剂树脂流体的浴中,从而将粘合剂树脂施涂在洋麻纤维上。
所述相容性聚合物是对洋麻纤维和聚乳酸基脂族聚酯都具有亲合性的聚合物。洋麻纤维主要由纤维素组成,包含许多羟基。因此,洋麻纤维具有高度极化的或亲水性的表面。因此,洋麻纤维可以与具有高度极化或亲水性表面的材料高度相容。相反地,聚乳酸基脂族聚酯是以烷基链和烷氧羰基链作为主要组成基团的聚合物,其具有高亲油性。因此,所述聚乳酸基脂族聚酯与具有高极性的洋麻纤维的相容性或亲合性较低,可以与具有较低极性表面的材料高度相容。
因此,相容性聚合物是具有能够与洋麻纤维相亲合的亲水性部分和能够与聚乳酸基脂族聚酯相亲合的亲油性部分的聚合物。所述相容性聚合物可以优选是亲油性部分和亲水性部分分散在聚合物链中的聚合物。在这样的聚合物中,洋麻纤维和聚乳酸基脂族聚酯互相结合,使得洋麻纤维和聚乳酸基脂族聚酯之间的粘合强度稳固地增大。这种相容性聚合物通常可以是包含亲水性基团和亲油性基团作为侧链的聚合物。这些聚合物可通过包括以下物质的原料聚合制得:包含可聚合双键和亲水性基团的第一可聚合单体,包含可聚合双键和亲油性基团的第二可聚合单体。
第一可聚合单体具有可聚合双键部分和亲水性基团。所述可聚合双键通常是乙烯基,或其中氢原子被甲基或其他诸如此类基团取代的乙烯基。例如,可使用丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。另外,亲水性基团的例子包括但不限于羟基、环氧烷链、季铵基以及磺酸基或其盐。第一可聚合单体的例子可包括乙烯醇、(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸二羟丙酯、二(甲基)丙烯酸甘油酯、单(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、甲氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸-2-磺基乙酯、氯化(甲基)丙烯酰氧基三甲基铵、氯化(甲基)丙烯酰氧基羟丙基三甲基铵、氯化(甲基)丙烯酰氧基三乙基铵、甲基硫酸(甲基)丙烯酰氧基三甲基铵、氯化三甲基-3-甲基丙烯酰基酰氨基丙基铵、乙烯基磺酸钠盐、烯丙基磺酸铵盐和甲基烯丙基磺酸三乙基铵盐。这些化合物可以单独使用或者互相结合使用。为了抑制粘合物树脂的水解,第一可聚合单体可优选为不含活性氢或无法很容易地产生活性氢的亲水性基团。例如,优选环氧烷链。优选环氧乙烷链和环氧丙烷链,更优选甲氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯。
所述第二可聚合单体具有可聚合的双键部分和亲油性基团。所述亲油性基团优选可为环氧基团,这是由于环氧基团与脂族聚酯有极高的相容性。另外,环氧基团具有在聚乳酸基脂族聚酯的软化温度下(包括不低于熔点的温度)与聚乳酸基脂族聚酯发生粘合反应的活性,因此有助于提高聚乳酸基脂族聚酯在高温度和湿度下的耐久性。与第一可聚合单体类似,所述第二可聚合单体的可聚合双键部分通常是乙烯基或其中一个氢原子被甲基或其他诸如此类的基团取代的乙烯基。例如,可使用丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。优选可为(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。
所述相容性聚合物中的第一可聚合单体与第二可聚合单体的比例并无特别限制。因此,可以在1∶9至9∶1以内的所需重量比将第一可聚合单体和第二可聚合单体混合。较佳的是,调节所述比例,使得相容性聚合物与洋麻纤维的亲合性基本和该聚合物与聚乳酸基脂族聚酯的亲合性相同。因此,第一可聚合单体和第二可聚合单体之间的比例优选为1∶1。该比例可以使相容性聚合物和洋麻纤维之间的亲合性与该相容性聚合物和聚乳酸基脂族聚酯之间的相容性相等,从而提供极佳的粘合力。
当然,可以通过使任何其他可聚合单体与所述第一和第二可聚合单体一起聚合来制备相容性聚合物。例如,所述相容性聚合物可包含具有直链烷氧基的(甲基)丙烯酸,例如丙烯酸月桂酯。还可例如通过向其中加入任意的其他可聚合单体来控制相容性聚合物的立体规整性。所述相容性聚合物可以通过已知的聚合方法,例如自由基聚合反应或加聚反应,由具有可聚合双键的单体制得。因此,本文将不再对相容性聚合物的聚合方法进行详细描述。
所述相容性聚合物的分子量优选可为,但不限于从不小于5000至不大于100000,更优选为10000-30000。当分子量小于5000的时候,所述相容性聚合物会发生渗流,使得模制品具有较差的外观。相反地,当分子量大于100000的时候,所述相容性聚合物的相容性能会降低,使得模制品的弯曲性能降低。更优选相容性聚合物的分子量为10000-30000,这是由于这样的聚合物不易渗流,而且具有良好的相容性。
所述相容性聚合物相对于洋麻纤维的加入比可以(但不限于)优选小到使得相容性聚合物能够提供所需的效果。这样减小相容性聚合物的比例可以很稳固地保持由洋麻纤维和聚乳酸基脂族聚酯所得的性质。另外,这样减小相容性聚合物的比例可以抑制模制品的增重和模制品成本的升高。例如,所述相容性聚合物与粘合剂树脂的加入比优选为1.0-10.0重量%。
所制得的相容性聚合物可以为粉末形式、液体形式、纤维形式或其他诸如此类的形式,可以通过混合或涂敷的方法施加到所述洋麻纤维或粘合剂树脂上。当所述粘合剂树脂为纤维形式的时候,所述相容性聚合物可通过浸渍施加。较佳的是,将相容性聚合物与粘合剂树脂混合形成混合物。所形成的混合物是液体形式或纤维形式,以便施用于洋麻纤维。根据本方法,所述相容性聚合物可以在一定的条件下施加于洋麻纤维,在所述条件下能够使得相容性聚合物可靠地与聚乳酸基脂族聚酯(即粘合剂树脂)紧密接触。另外,可以将减少量的相容性聚合物均匀地分散在洋麻纤维中。
当然,可以在预先模塑的材料中加入任何其它的补充材料。具体来说,可以加入预期能够促进所述第一可聚合单体和第二可聚合单体聚合的其他组分,具体来说是能够促进与聚乳酸基脂族聚酯聚合的组分。例如,可以加入能够促进脱氢反应的试剂(催化剂),例如二环己基碳二亚胺之类的碳二亚胺。碳二亚胺与粘合剂树脂的加入比可为(但不限于)1.0重量%。
可以在一定的条件下(在所述条件下,聚乳酸基脂族聚酯为软化态或熔融态)通过已知的方法对这样制得的模制前材料进行压制,从而模制成所需的形状。例如,使用烘箱之类的已知加热装置对模制前材料进行加热,直至所含的作为粘合剂树脂的聚乳酸基脂族聚酯达到熔点。接下来,将加热的模制前材料夹在常温的模塑模具(例如上部模具和下部模具)之间,冷却至使得聚乳酸基脂族聚酯能够固化的温度。然后,对所得的物质适当进行已知的后处理(例如清理毛刺),形成模制品。
在加热条件下,所述模制前材料中的聚乳酸基脂族聚酯软化并熔融。另外,相容性聚合物的环氧基团和聚乳酸基脂族聚酯的酯基部分可互相发生反应和聚合,从而增大分子量或形成三维结构。另外,所设置的相容性聚合物的亲水性基团和环氧基团分别对洋麻纤维和聚乳酸基脂族聚酯具有亲合性,从而使整个体系稳定。结果可以分别在洋麻纤维和相容性聚合物之间以及相容性聚合物和聚乳酸基脂族聚酯之间形成牢固的结合。这些结合要比洋麻纤维和聚乳酸基脂族聚酯之间的结合更为牢固。因此,洋麻纤维和聚乳酸基脂族聚酯可以牢固地互相结合。
根据所述制造模制品的方法,制备了混有少量相容性聚合物的粘合剂树脂,所述模制品通过已知的方法制得。在这样制得的模制品中,模制品的增重受到了抑制,耐湿性获得了提高。具体来说,当相容性聚合物与粘合剂树脂之比很小的时候,例如不大于5%或小于1%的时候,可以在无需显著改变洋麻纤维和聚乳酸基脂族聚酯的量的前提下,制得具有洋麻纤维和聚乳酸基脂族聚酯的性质、而且耐湿性获得提高的模制品。因此,可以很容易地用来生产与常规用途相同的模制品。
具体来说,当相容性聚合物具有作为亲水性基团的环氧烷基和作为亲油性基团的缩水甘油基的时候,所述模制品中不能包含碳、氢和氧以外的物质。因此,在对该模制品进行煅烧的时候,所述加入的相容性聚合物不会产生有害物质。
在这样制得的模制品中,粘合剂树脂的量与常规模制品中的量类似,或者前者更小,以抑制增重。另外,即使所含洋麻纤维的比例很高,纤维在高湿度环境下的溶胀也会受到抑制,使得当模制品暴露于高湿度环境的时候,该制品的降解受到抑制。例如,在通过本发明的方法制得的模制品中,当整个模制品中的洋麻纤维含量为70重量%,表观密度为0.7克/厘米3时,当该模制品在50℃、相对湿度95%的环境下暴露1200小时之后,模制品的弯曲强度不小于暴露之前的模制品弯曲强度的60%。
实施例
通过以下方法制备了三种本发明实施例的样品以及四种用来与实施例相比较的比较例。
(实施例1)
制备了一种共聚物,该共聚物包含第一可聚合单体甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、第二可聚合单体甲基丙烯酸缩水甘油酯和丙烯酸月桂酯,它们的比例为49∶50∶1(该共聚物简称为“共聚物A”),以Nisshinbo Industries,Inc.生产的“CARBODILITE HMV-8CA”作为聚酰亚胺化合物。将共聚物A和CARBODILITE加入聚乳酸(分子量:111000)中,并进行混合和揉合。共聚物A和CARBODILITE与聚乳酸之比分别为5.0重量%和1.0重量%。然后通过已知的方法将所得的混合物制成纤维,并使纤维弯曲。然后将制得的纤维切割成51毫米长,从而形成包含相容性共聚物和聚乳酸的复合纤维。然后将该复合纤维与洋麻韧皮纤维以70∶30的重量比相混合,所述洋麻韧皮纤维已被切割至长度约为65毫米。对这样制得的混合纤维进行纤维分离,并制成片材。然后将片材层叠至单位面积质量为1.6千克/米2,然后通过针穿孔连接起来,从而形成垫状的模制前材料。将模制前材料和厚度为2.5毫米的隔板一起夹在加热到230℃的模具之间,并在加热和12千克/厘米2的压力下加压模制,从而形成预模制品。在烘箱内,在230℃下对预模制品加热150秒,使得预模制品的内侧被加热至210℃。然后将预模制品和厚2.3毫米的隔板一起夹在两个模具之间,在12千克/厘米2的压力下加压模制30秒,从而形成板材。
(实施例2)
与实施例1类似,将洋麻韧皮纤维切割至长度约为65毫米,对其进行纤维分离,并制成片材。然后将片材层叠至单位面积质量为0.9千克/米2,然后通过针穿孔连接起来,从而形成垫材。共聚物A与聚乳酸之比为5.0重量%。另外,该分散体的固体含量为30%。通过喷涂将该分散体施涂在垫状洋麻纤维上,使得分散体的固体物料与洋麻纤维的重量比为30∶70,由此得到模制前材料。将模制前材料和厚度为2.5毫米的隔板一起夹在加热到230℃的模具之间,并在加热和12千克/厘米2的压力下加压模制80秒,从而形成预模制品。在烘箱内,在230℃下对预模制品加热150秒,使得预模制品的内侧被加热至210℃。然后将预模制品和厚度2.3毫米的隔板一起夹在两个模具之间,在12千克/厘米2的压力下加压模制30秒,从而形成板材。
(实施例3)
依照与实施例2相同的方式模制板材,其不同之处在于,将“CARBODILITEE-04”(Nisshinbo Industries,Inc.生产)作为聚酰亚胺化合物加入聚乳酸分散体中。“CARBODILITE E-04”与聚乳酸之比为1.0重量%。
(比较例1)
采用与实施例1相同的方式形成板材,不同之处在于不向聚乳酸中加入共聚物A。
(比较例2)
采用与实施例1相同的方式形成板材,不同之处在于不向聚乳酸中加入共聚物A,而且所述复合纤维与洋麻纤维的混合重量比为50∶50。
(比较例3)
采用与实施例3相同的方式形成板材,不同之处在于不向聚乳酸中加入共聚物A。
(比较例4)
采用与实施例3相同的方式形成板材,不同之处在于不向聚乳酸中加入共聚物A,而且所述复合纤维与洋麻纤维的混合重量比为50∶50。
(耐湿性评价)
首先对于实施例1-3以及比较例1-4,测量了合成树脂的重均分子量、板厚度和弯曲强度。板厚度和弯曲强度分别施用宽50毫米、长150毫米的矩形试件测定。弯曲强度通过以下方法测定:将试件各自支承在两个支承点上,使得支承点之间的距离L为100毫米,在对应于支承点中点的位置施加50毫米/分钟的负荷。弯曲强度为试件即将断裂之前测得的最大负荷P。另外,还测定了两个支承点和施力点形成的圆弧的曲率半径为3.2毫米。根据以下公式计算弯曲强度。
弯曲强度(兆帕)=3PL/2Wt2
P:最大负荷
L:支承点之间的距离
W:试件宽度(50毫米)
t:试件厚度(2.3毫米)
然后将各个试件置于温度为50℃、相对湿度95%的室内200小时、400小时、600小时、800小时、1000小时和1200小时。然后通过相同的方式测定弯曲强度。另外,放置1200小时之后,测定重均分子量和板厚度。表1显示各个样品在高温和高湿度下暴露1200小时之前和之后各自的数值。另外,各种样品的弯曲强度随时间的变化列于图1。
表1
该结果显示实施例1-3的弯曲强度都与不含相容性聚合物的比较例1-4相近,或者前者高于后者。另外,如图1所示,当暴露于高温和高湿度的时候,弯曲强度降低。然而,实施例1-3的弯曲强度的减少程度小于不含相容性聚合物而且包含与实施例1-3相同量的粘合剂(聚乳酸)的比较例1-3。实施例1-3的弯曲强度的减少程度与粘合剂含量同洋麻纤维含量相等的比较例2和4相比,前者与后者相近或者前者小于后者。在实施例1-3中,即使1200小时之后,弯曲强度仍保持不小于60%。具体来说,在将相容性聚合物和粘合剂以分散体形式加入的实施例2和3中,保持弯曲强度不小于63%。这些数值高于洋麻纤维与粘合剂之比为50∶50的比较例2和4中的数值。这说明,如果使用相容性聚合物,可以在不需要增大粘合剂用量,即不需增大模制品重量的前提下提高模制品的耐湿性。
实施例3的弯曲强度的减小程度小于实施例1。实施例1中的相容性聚合物与聚酰亚胺的加入比与实施例3相同。然而,在实施例1中,粘合剂、相容性聚合物和聚酰亚胺以纤维的形式加入。与之相反,在实施例3中,粘合剂、相容性聚合物和聚酰亚胺以分散体的形式加入。实施例2的弯曲强度的减小程度也小于实施例1。在实施例2中,相容性聚合物和粘合剂以不含聚酰亚胺的分散体形式加入。这说明,如果将粘合剂树脂和相容性聚合物以分散体的形式加入洋麻纤维中,便可有效地提高耐湿性。
另外,在各实施例1-3中,即使1200小时之后,板厚度仍然保持在大约2.7毫米。另外,实施例1-3的膨胀系数均不大于20%。与之相反,比较例1-4的膨胀系数均大于20%,只有比较例2例外,其膨胀系数为19%。在比较例2中,粘合剂与纤维的比例为50∶50。具体来说,在粘合剂与纤维之比为30∶70的比较例1和3中,膨胀系数不小于25%。这说明在具有相同粘合剂加入比的实施例1-3中,可以显著抑制膨胀系数。具体来说,在包含聚酰亚胺化合物的实施例1和实施例3中,板厚度膨胀系数约为10%,即不大于18%。在不含聚酰亚胺化合物的实施例2中,该数值略小于20%。该结果说明在包含聚酰亚胺化合物的样品中,形成了能够抑制板膨胀的结构。另外,聚乳酸据认为形成了更复杂的三维结构。
在实施例1-3中,模制板中所含的合成树脂的分子量增加至超过模制前聚乳酸的分子量。通过该结果可以认为在模制过程中进行加热可以引起聚乳酸与相容性聚合物的聚合反应或相容性聚合物的聚合反应。相反地,在不含相容性聚合物的比较例1-4中,模制板中所含的合成树脂的分子量近似地等于模制之前的聚乳酸的分子量。另外,在高温和高湿度下暴露1200小时之后,在实施例1-3中,未观察到分子量降低。然而,在比较样1-4中,分子量减小了大约20000-30000,结果合成树脂的分子量降至低于100000。
Claims (7)
1.一种包含洋麻纤维和聚乳酸的木质模制品,它还包含相容性共聚物,该共聚物包含第一可聚合单体和第二可聚合单体,所述第一可聚合单体具有可聚合的双键部分和亲水基团,所述第二可聚合单体具有可聚合双键部分和环氧基团;
其中所述模制品的表观密度不大于0.7克/厘米3,当所述模制品在温度为50℃、相对湿度95%的环境下暴露1200小时之后,该模制品的弯曲强度不小于暴露之前模制品弯曲强度的60%。
2.一种制造木质模制品的方法,该方法包括以下步骤:
对模制前材料进行压制,所述模制前材料是通过将聚乳酸基脂族聚酯和相容性共聚物分散在洋麻纤维中而制得,所述相容性共聚物包含第一可聚合单体和第二可聚合单体作为原料,所述压制步骤是在能够使得聚乳酸基脂族聚酯变为软化态或熔融态的温度下进行,
其特征是,所述第一可聚合单体具有可聚合双键部分和亲水性基团,
所述第二可聚合单体具有可聚合双键部分和环氧基团。
3.如权利要求2所述的制造木质模制品的方法,其特征在于,所述第一可聚合单体包含环氧烷基团作为亲水性基团。
4.如权利要求2或3所述的制造木质模制品的方法,其特征在于,所述第一可聚合单体和第二可聚合单体重量之和与所述聚乳酸基脂族聚酯的重量比为0.1-10重量%。
5.如权利要求2或3所述的制造木质模制品的方法,其特征在于,所述第一可聚合单体包括甲氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯,所述第二可聚合单体包括(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。
6.如权利要求2或3所述的制造木质模制品的方法,该方法包括以下步骤:对所述洋麻纤维施涂所述聚乳酸基脂族聚酯和相容性共聚物的水分散体,从而形成模制前材料。
7.如权利要求2或3所述的制造木质模制品的方法,该方法包括以下步骤:将所述洋麻纤维与包含聚乳酸基脂族聚酯和相容性共聚物的粘合剂纤维相混合,从而形成模制前材料。
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