CN103003354A - 由含纤维素的材料和塑料制成的复合材料 - Google Patents

由含纤维素的材料和塑料制成的复合材料 Download PDF

Info

Publication number
CN103003354A
CN103003354A CN2011800313532A CN201180031353A CN103003354A CN 103003354 A CN103003354 A CN 103003354A CN 2011800313532 A CN2011800313532 A CN 2011800313532A CN 201180031353 A CN201180031353 A CN 201180031353A CN 103003354 A CN103003354 A CN 103003354A
Authority
CN
China
Prior art keywords
matrix material
alkyl
methyl
ester
poly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011800313532A
Other languages
English (en)
Inventor
C·施乌特兹
C·罗特
R·卡尔洛夫
K·施乌特斯
V·克伦诺夫
E·莱恩赫梅尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Roehm GmbH
Original Assignee
Evonik Roehm GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evonik Roehm GmbH filed Critical Evonik Roehm GmbH
Publication of CN103003354A publication Critical patent/CN103003354A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L97/00—Compositions of lignin-containing materials
    • C08L97/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08L1/02—Cellulose; Modified cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • C08L33/10—Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
    • C08L33/12—Homopolymers or copolymers of methyl methacrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2301/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08J2301/02—Cellulose; Modified cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C08J2333/04—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters
    • C08J2333/06—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters of esters containing only carbon, hydrogen, and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C08J2333/10—Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
    • C08J2333/12—Homopolymers or copolymers of methyl methacrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2397/00—Characterised by the use of lignin-containing materials
    • C08J2397/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

本发明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，它们的制备方法以及它们的应用。

Description

由含纤维素的材料和塑料制成的复合材料
技术领域
本发明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，它们的制备方法以及它们的应用。
背景技术
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。在下文中描述的本发明范围内，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材料和家具材料。WPC材料已经依靠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）与塑料基体粘接。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，木材内容物因此降低产品中的材料成本。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-塑料组合的情况下得到比纯的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材料中占据主要地位。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，它们都是大量生产的塑料和因此可以按较低成本获得。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原因之一。
另一方面，一如既往地要求将天然纤维（例如纤维素）与聚合物持久连接。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与木纤维连接的问题。
WPC材料的当前的进一步开发不但集中于优化工艺技术而且在很大程度上集中于改进产品性能或为特定预计的使用定制的性能。
WPC材料当前主要用于户外使用。WPC的主要应用是阳台嵌板，所谓“装饰”。在此，WPC材料主要与来自亚热带的贵重木材竞争。在构造应用中预期，WPC材料不但提供材料强度而且具有最高的耐久性，或至少与坚固的天然木料相当的耐久性。
WPC材料由于使用的用料而一般在户外经历由于气候影响而改变，只要它们没有受表面整饰层的保护。老化程度一方面取决于所使用的木纤维的耐性，另一方面还取决于所使用的塑料的长期性能。
众所周知，塑料具有非常宽的产品性能范围。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，并且该制备方法因此通过在塑料组分的熔融温度下的塑化过程进行。使用湿化学的与木材颗粒的聚合方法也被使用，但是不太普遍。
聚甲基丙烯酸甲酯（缩写为PMMA）以极其好的耐候性和高的机械强度值而已知。性能分布因此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导致对木材颗粒的损害。将PMMA与木材颗粒连接的问题至今也没有令人满意地解决。
发明内容
从上述现有技术出发，本发明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。
本发明基于的构思是，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，而制备新型复合材料。在此成功实现将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。
这里的关键任务是将含纤维素的材料，尤其是天然纤维或木纤维与聚合物足够好地粘附、偶联或连接。这通过如下达到：根据本发明使用包含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯和至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物。发明人还成功发现尤其适合的聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯，以及尤其适合的附加材料。
本发明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，其特征在于至少一种塑料由包含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯和至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物组成，或包含含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯和至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物，优选连同其它聚合物和/或添加剂和/或助剂。
本发明还提供一种方法，其中将至少一种含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯和至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物，任选地连同其它组分与至少一种含纤维素的材料混合，然后加工而获得复合材料。
本发明同样提供本发明复合材料，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。
本发明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，并可以减少能量成本。
尤其是当单独使用或与聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯基体聚合物组合使用含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯并且含至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物时，可以制备令人惊奇地可以以70wt%的木材含量在大约205℃下良好挤出的复合材料。以此方式还能甚至获得具有高达80wt%木材含量的WPC。
本发明挤出物的湿行为相同于或好于基于聚烯烃的WPC。另外，当将本发明塑料基体与聚烯烃相比时，它具有更好的机械性能和优异的耐候性。
实际的实验已经表明，与使用没有共聚物的纯PMMA相比，通过使用含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯且含至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物能将吸水率从大约30wt%减少到小于5wt%。
因此首次成功实现制备基于聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯的高品质WPC。
下文对本发明进行详细描述。
WPC材料的品质在很大程度上取决于各种参数的保持：例如，聚合物的流动性能与木材颗粒开始遭受损害时的特定温度上限的保持一样重要。已经发现，在WPC材料的制备中，这种温度应该小于225℃，优选小于220℃，以便很大程度上排除木材颗粒的碳化。同时，在所述温度下，聚合物应该熔融并具有足够的可流动性。这种事实本身迄今是避免使用PMMA的原因，因为标准PMMA在230℃以上才显现粘弹性流动行为。
对于WPC材料使用的另一个决定性因素是结合实际的产物性能具有最小值或不超过最大限度。这些的实例是由水引起的重量增加，由于湿度导致的溶胀行为，和材料强度，例如挠曲强度和断裂强度。
具有纤维素作为主要成分的材料，例如木纤维，是高度极性的和亲水性的。直至大的材料深度的吸湿性决定性地由含纤维素的材料的亲水性导致。本发明中通过使用含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯且含至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物作为粘合促进剂和/或基体材料成功实现木材颗粒被所述聚合物很好直至完全地“包围”或“包覆”。吸水率因此显著地减小。
本发明第一优选的实施方案中因此使用至少一种含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯和至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物作为基体聚合物且同时作为粘合促进剂。
第二优选的实施方案中将含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯和至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物作为粘合促进剂连同聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯作为基体材料一起配混。
所述含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯和至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物可以单体单元的无规分布使用，或呈接枝共聚物形式使用，在所述接枝共聚物中环状羧酸酐衍生物接枝到聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯上。所使用的环状羧酸酐衍生物优选是具有5-、6-或7-元环的那些，尤其优选使用的马来酸酐和戊二酸酐。它可以优选包含其它共聚单体，例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、（甲基）丙烯酸和丙烯酸（烷基）酯、（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、乙酸乙烯酯、乙烯或丙烯。
所述含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯且含至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物中的"烷基"是指含1-20，优选1-8，尤其优选1-4个碳原子并且可以被官能团取代或可以包含杂原子，例如O、S或N的支化或未支化的、环状或直链的烷基。优选涉及甲基、乙基、丁基或环己基。尤其优选使用如WO2005/108486中作为“共聚物（I）”公开的共聚物。所述文献的内容据此明确地连带地结合到本申请说明书中。
聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯基体材料中“烷基”的定义可以与上面对于共聚物给出的定义相同。尤其优选使用聚（甲基）丙烯酸甲酯、聚（甲基）丙烯酸乙酯或聚（甲基）丙烯酸丁酯。
术语“（甲基）丙烯酸酯”既表示甲基丙烯酸酯，又表示丙烯酸酯，以及这两者的混合物。
本发明使用的包含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯且包含至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物优选是低分子量共聚物。
所述包含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯且包含至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物的MVR熔体指数[230℃，3.8kg]优选在1-30ml/10min，尤其优选2-20ml/10min，非常尤其优选3-15ml/10min的范围内。
所述包含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯且包含至少一种环状羧酸酐衍生物的整个共聚物的比例，基于本发明复合材料的总重量，优选在0.5wt%至（100-含纤维素的材料的比例）wt%，尤其优选2wt%至（（100-含纤维素的材料的比例）/2）wt%的范围内。
所述共聚物中环状羧酸酐衍生物的比例又优选在0.1-5wt%，尤其优选0.4-3wt%的范围内，基于本发明复合材料的总重量。
正如已经提到的那样，本发明的优选的实施方案包含由至少一种共聚物作为粘合促进剂以及至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯作为基体材料形成的共混物，所述共聚物包含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯且包含至少一种环状羧酸酐衍生物。所述聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯基体材料在此是指：仅仅包含聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯作为聚合物组分的基体材料，或包含由各种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯或聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯与其它聚合物形成的共混物的基体材料，或是由至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯和除环状羧酸酐衍生物以外的其它共聚单体，优选苯乙烯、α-甲基苯乙烯、（甲基）丙烯酸和/或丙烯酸（烷基）酯、（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、乙酸乙烯酯、乙烯或丙烯形成的共聚物的基体材料。
关于所述聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯基体材料方面，在此已经发现其流动行为是可以用来特别优化制备过程的指标。根据本发明用作基体材料的聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯因此优选具有的MVR熔体指数[230℃、3.8kg]在0.5-30ml/10min，尤其优选1-20ml/10min，非常尤其优选1-10ml/10mi n的范围内。
用各种品质的聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯的实验已经显示，如果使用过高分子量的聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯熔体，则仅很难可能达到与例如木材颗粒的混合，因为当进行必要的温升时，发现对木材颗粒的损害开始发生。如果聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯的分子量过低，则会出现木纤维在塑化设备中“漂浮”的问题，从而导致组分充分混合方面的困难。
本发明复合材料除所述包含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯且包含至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物和任选的聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯基体聚合物之外，还包含含纤维素的组分，尤其是木材颗粒。含纤维素的组分在复合材料中的比例对产物的性能具有重大的影响。例如，一方面，改进柔韧性和机械性能，并还达到经济上的优点。另一方面，高的比例导致增强的吸湿性，使得难以实现含纤维素的组分的非常高的比例。用本发明复合材料成功达到木材填料的比例尤其是至多80wt%，优选40-80wt%，尤其优选50-80wt%，非常尤其优选60-75wt%，在每种情况下基于复合材料的总重量。
根据本发明使用的含纤维素的组分优选是木材或纸张或纸板，或其它含纤维素的材料。含纤维素的组分的纤维素含量优选是至少20wt%，尤其优选至少30wt%，非常尤其优选至少40wt%。尤其优选使用木材。关于木材颗粒方面，在本发明复合材料中没有特别的限制。例如，可以使用木材碎片、锯屑、木纤维或木粉。
在本发明范围内已经发现，复合材料包含润滑剂是有利的。润滑剂对于可以达到模塑组合物的好的可加工性和低加工温度是重要的。可以使用的润滑剂尤其是聚烯烃、极性酯蜡、聚乙烯蜡、羧酸和脂肪酸，以及它们的酯（例如硬脂酸酯），以及长链脂肪醇和脂肪醇酯。润滑剂基于复合材料总质量计的比例优选是0-5wt%，尤其优选0.1-4wt%，非常尤其优选0.5-4wt%，特别优选1-3wt%。
本发明复合材料可以包含其它常规添加剂和/或助剂，例如染料、光稳定剂、I R吸收剂、抗微生物活性成分、阻燃剂、热稳定剂、抗氧化剂、交联性聚合物、有机或无机类型的纤维增强性添加剂、聚硅氧烷、聚硅氧烷胺和/或聚硅氧烷亚胺。
在一个尤其优选的实施方案中，本发明复合材料在塑料中包含抗冲改性剂，尤其以0.1-15wt%，优选0.5-10wt%，非常尤其优选1-6wt%的比例，在每种情况下基于复合材料中存在的塑料组分的质量。可以使用任何商购的抗冲改性剂，尤其是具有10-300nm的平均粒子直径（例如通过超离心法测量）的弹性体颗粒。弹性体颗粒优选具有这样的芯，该芯具有软的弹性体相和至少一个键于其上的硬相。
包含至多80wt%的木材颗粒以及至少15wt%的聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯的木材-塑料复合材料（在每种情况下基于该复合材料的总重量）已经证明是尤其有利的，其中聚合物含量或者由a）包含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯且包含至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物，或者由b）由至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯基体聚合物和至少一种包含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯且包含至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物形成的共混物组成。
在本发明一个尤其优选的实施方案中，本发明复合材料包含以下组分：
a）含纤维素的组分，优选木纤维40-80wt%
b）包含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯和至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物1-50wt%
c）润滑剂：0-5wt%，优选0.5-4wt%
d）聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯基体聚合物：0-59wt%，优选1-57.5wt%
e）染料（一种或多种）0-5wt%
f）光稳定剂0-0.5wt%，优选0.01-0.2wt%，
其中组分b）和d）一起占上述四种组分的总重量的9.5wt%-60wt%，且上述六种组分的比例合计100wt%。100wt%在此基于上述组分的总重量。这可以与复合材料的总重量相同，但是如果复合材料还包含除上述六种组分以外的组分，则也可以小于复合材料的100wt%。尤其优选本发明复合材料仅包含聚合物组分b）和d）作为塑料，此外还任选地包含e）和/或f），和/或至少一种抗冲改性剂。
本发明的复合材料可以如下制备：将至少一种包含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯和至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物与至少一种含纤维素的组分和任选的其它组分，优选聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯基体材料，和/或润滑剂，和/或抗冲改性剂，和/或其它的上述助剂和/或添加剂混合，并加工而获得复合材料。所述加工优选经由挤出或注塑进行。这里优选在小于230℃，尤其优选小于225℃，非常尤其优选170-220℃，特别优选190-215℃，非常特别优选190-210℃的熔体温度下进行塑化。
本发明复合材料可以用于对于WPC已知的任何应用，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、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。
本发明组件的隔音效果可以基于对声音的反射，或基于吸收。尽管为了反射，组件的光滑表面也是足够的，但是为了用作具有吸音效果的隔音元件优选制备由本发明复合材料制成的且其表面经结构化以使得通过该结构化达到吸音效果的组件。另外尤其优选由本发明复合材料制备具有中空腔室的板材，或异型材，其具有合适的允许声波穿透入该组件的开口或穿孔。因此可以达到显著的吸音效果。本发明同样涵盖对所述隔音元件所提及的两种变型的组合或改进型。
测量方法：
MVR熔体指数
根据ISO 1133测定MVR[230℃，3.8kg]。
吸水率（煮沸试验）
基于标准EN 1087-1以煮沸试验测定吸水性。为此，将具有生产规模的厚度和宽度的长度为100mm的样品段浸渍在沸水中保持5h并在冷水中冷却大约60min后，测试溶胀度和重量分析法吸水率。
断裂强度和挠曲
依据DIN EN 310（"木质材料；弯曲弹性模量和抗弯强度的测定"）测定本发明复合材料的在500N负荷下的断裂强度和挠曲。
下面的实施例用于本发明的进一步说明和更好的理解，但是无论如何也不限制本发明或其范围。
具体实施方式
对比实施例1
将中等分子量的PMMA模塑组合物（得自Evonik
Figure BDA00002640542300101
GmbHDarmstadt的
Figure BDA00002640542300102
FM 6N或
Figure BDA00002640542300103
FM 7N）与70wt%的比例的木纤维混合并挤出。由高温（233℃和更高）和在挤出工具上强烈粘附导致发生木材颗粒的分解（碳化）。仅可能达到这两种组分的非常不充分的塑化。
对比实施例2：
使用得自Clariant，Sulzbach公司的极性酯蜡LICOWAX E作为润滑剂重复根据对比实施例1的挤出。因此可以在生产过程中保持温度在大约200-205℃并防止金属粘附。木材颗粒的分解得到避免。
然而，这样制得的PMMA-木材复合材料的缺点是在100℃下的煮沸试验中的吸水率是20-40wt%。由于水分引起的溶胀行为因此是不足的。具有根据对比实施例2的构成的WPC产物的所有尺寸（长度、宽度、厚度）显示与原始尺寸的极大偏差，由此该产物不适合户外使用。
实施例1
一般说明：
在对比实施例2的配方中，将对应于WO 2005/108486中实施例A的共聚物（I）的聚甲基丙烯酸（烷基）酯-马来酸酐共聚物作为粘合促进剂添加到混合物中。
实验表明，这种类型的含高达75%木材含量的混合物可以非常好地在210℃+/-10K的范围中塑化，并提供具有非常低吸水性、对水分的高尺寸稳定性、和高机械稳定性的WPC挤出物。
实施例1a
如一般说明中那样进行实验。将对应于WO 2005/108486中实施例A的共聚物（I）的聚甲基丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物（具有10wt%的结合入的马来酸酐）用作粘合促进剂。
用于挤出的用量方面的组成如下：
木纤维：70wt%
粘合促进剂：10wt%
润滑剂：LI COWAX E    2.0wt%
PMMA:7N    18wt%
对所得WPC的应用性能试验的结果如下：
在100℃下煮沸试验中的吸水率：4.3%
断裂强度：4114kN
挠曲，500N:1.8mm

Claims (12)

1.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
至少一种塑料由包含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯并且包含至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物组成，或包含所述共聚物，优选连同其它聚合物和/或添加剂和/或助剂。
2.根据权利要求1的复合材料，其特征在于
它包含含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯和至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物作为粘合促进剂，以及包含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯基体材料。
3.根据权利要求1或2的复合材料，其特征在于
所述含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯和至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物具有1-30ml/10min，优选3-15ml/10min的MVR熔体指数[230℃，3.8kg]。
4.根据权利要求1-3中任一项的复合材料，其特征在于
所述包含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯且包含至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物的比例基于本发明复合材料的总重量计为0.5wt%至（100-含纤维素的材料的比例）wt%，2wt%至（（100-含纤维素的材料的比例）/2）wt%。
5.根据权利要求1-4中任一项的复合材料，其特征在于
所述环状羧酸酐衍生物的比例基于本发明复合材料的总重量计在0.1-5wt%，优选0.4-3wt%的范围内。
6.根据权利要求1-5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20wt%，尤其优选至少30wt%，非常尤其优选至少40wt%的纤维素含量。
7.根据权利要求1-6中任一项的复合材料，其特征在于
在每种情况下基于复合材料的总重量，所述复合材料包含最高至80wt%的木材颗粒和至少15wt%的聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯。
8.根据权利要求1-7中任一项的复合材料，其特征在于
它包含以下组分：
a）含纤维素的组分，优选木纤维:40-80wt%
b）包含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯和至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物:1-50wt%
c）润滑剂：0-5wt%，优选0.5-4wt%
d）聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯基体聚合物：0-59wt%，优选1-57.5wt%
e）染料0-5wt%
f）光稳定剂0-0.5wt%，优选0.01-0.2wt%，
其中组分b）和d）一起占组分a）-f）的总重量的9.5wt%-60wt%，且组分a）-f）的总和得到100wt%。
9.制备由至少一种含纤维素的材料和至少一种基于聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯的塑料制成的复合材料的方法，其特征在于
将至少一种包含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯和至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物与至少一种含纤维素进行加工，并加工而获得复合材料。
10.根据权利要求9的制备复合材料的方法，其特征在于
将至少一种包含至少一种聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯和至少一种环状羧酸酐衍生物的共聚物与至少一种含纤维素的组分和聚（甲基）丙烯酸（烷基）酯基体材料和/或润滑剂和/或其它添加剂和/或助剂混合，并加工而获得木材-塑料复合材料。
11.根据权利要求9或10之一的制备复合材料的方法，其特征在于
经由挤出或注塑，优选在小于230℃，尤其优选小于225℃，非常尤其优选170-220℃，特别优选190-215℃，非常特别优选190-210℃的温度下加工所述混合物而获得复合材料。
12.根据权利要求1-8中任一项的复合材料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。
CN2011800313532A 2010-07-05 2011-06-01 由含纤维素的材料和塑料制成的复合材料 Pending CN103003354A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010030927A DE102010030927A1 (de) 2010-07-05 2010-07-05 Verbundwerkstoff aus einem zellulosehaltigen Material und einem Kunststoff
DE102010030927.3 2010-07-05
PCT/EP2011/059008 WO2012004060A1 (de) 2010-07-05 2011-06-01 Verbundwerkstoff aus einem zellulosehaltigen material und einem kunststoff

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103003354A true CN103003354A (zh) 2013-03-27

Family

ID=44627012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011800313532A Pending CN103003354A (zh) 2010-07-05 2011-06-01 由含纤维素的材料和塑料制成的复合材料

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20130079439A1 (zh)
EP (1) EP2591053B1 (zh)
JP (1) JP2013529715A (zh)
KR (1) KR20130130684A (zh)
CN (1) CN103003354A (zh)
BR (1) BR112013000171A2 (zh)
CA (1) CA2804488A1 (zh)
DE (1) DE102010030927A1 (zh)
MX (1) MX2012014636A (zh)
RU (1) RU2013104499A (zh)
SG (1) SG186399A1 (zh)
WO (1) WO2012004060A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010030926A1 (de) * 2010-07-05 2012-01-05 Evonik Röhm Gmbh Verbundwerkstoff aus einem zellulosehaltigen Material mit PMMA als Kunststoffmatrix mittels verschiedener Kopplungs-Komponenten
WO2012071952A1 (zh) * 2010-12-03 2012-06-07 湖州新峰木塑复合材料有限公司 一种活动地板的制造工艺及根据该工艺制造的活动地板
DE102011004717A1 (de) 2011-02-25 2012-08-30 Evonik Röhm Gmbh Holz-Kunststoff-Kombinationen, Verfahren zur Herstellung sowie Verwendung
DE102011006185A1 (de) 2011-03-28 2012-10-04 Evonik Röhm Gmbh Transparente bzw. semitransparente Bauteile mit reduzierter Gesamtsolartransmission bzw. erhöhter Gesamtsolarreflexion
DE102011088147A1 (de) 2011-12-09 2013-06-13 Evonik Industries Ag Verbundkörper, umfassend ein Verbundmaterial
DE102011088149A1 (de) 2011-12-09 2013-06-13 Evonik Industries Ag Beschichteter Verbundkörper, umfassend ein Verbundmaterial
KR101276089B1 (ko) * 2012-11-06 2013-06-18 (주) 웹스 수지금속 복합체 및 이의 제조방법
DE102013108102A1 (de) 2013-07-29 2015-01-29 Stefan Hamel Verfahren zur Herstellung einer Mischung aus Biomassefasern und wenigstens einem Kunststoff für die Herstellung eines Verbundwerkstoffs, Mischung aus Biomassefasern und wenigstens einem Kunststoff hergestellt nach dem Verfahren und Verbundwerkstoff hergestellt aus der Mischung
CA2873565C (en) * 2013-12-31 2018-03-06 Armstrong World Industries, Inc. Hybrid flooring product

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1575752A (zh) * 1968-04-26 1969-07-25
EP0982110A1 (en) * 1997-05-13 2000-03-01 Du-Pont-MRC Co., Ltd. Wood-like molding, process for preparing the same, and composition for molding
EP1918328A1 (de) * 2006-10-31 2008-05-07 Cognis Oleochemicals GmbH Verfahren zur Herstellung von Zellulose-Kunststoff-Composites
US20080261019A1 (en) * 2005-10-24 2008-10-23 Arkema Inc. Pvc/Wood Composite
CN101531799A (zh) * 2009-04-15 2009-09-16 青岛泰旭木业有限公司 Pmma/木塑人造石复合材料及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004022540A1 (de) 2004-05-05 2005-12-08 Röhm GmbH & Co. KG Formmasse für Formkörper mit hoher Witterungsbeständigkeit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1575752A (zh) * 1968-04-26 1969-07-25
EP0982110A1 (en) * 1997-05-13 2000-03-01 Du-Pont-MRC Co., Ltd. Wood-like molding, process for preparing the same, and composition for molding
US20080261019A1 (en) * 2005-10-24 2008-10-23 Arkema Inc. Pvc/Wood Composite
EP1918328A1 (de) * 2006-10-31 2008-05-07 Cognis Oleochemicals GmbH Verfahren zur Herstellung von Zellulose-Kunststoff-Composites
CN101531799A (zh) * 2009-04-15 2009-09-16 青岛泰旭木业有限公司 Pmma/木塑人造石复合材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
SG186399A1 (en) 2013-01-30
MX2012014636A (es) 2013-02-21
WO2012004060A1 (de) 2012-01-12
JP2013529715A (ja) 2013-07-22
KR20130130684A (ko) 2013-12-02
DE102010030927A1 (de) 2012-01-05
EP2591053A1 (de) 2013-05-15
CA2804488A1 (en) 2012-01-12
BR112013000171A2 (pt) 2016-05-24
EP2591053B1 (de) 2014-12-03
US20130079439A1 (en) 2013-03-28
RU2013104499A (ru) 2014-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103003354A (zh) 由含纤维素的材料和塑料制成的复合材料
CN102959001A (zh) 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
US7550404B2 (en) Wood-polymer-zeolite composites
CA2565476A1 (en) Molding compound for molded parts with high weather resistance
CA2715039C (en) Methods for increasing toughness of immiscible polymer blends
EP2115056A1 (de) Formmassen für mattierte pmmi-formkörper
WO2008092516A1 (de) Formmassen für mattierte polyacrylat-formkörper
US20020161072A1 (en) Wood fiber-filled polypropylene
JP2013529715A5 (zh)
EP3216831B2 (en) A waterproofing membrane composition
WO2013142430A1 (en) Mineral based fillers used as a substitute for wood fillers in simulated wood products and simulated wood products containing the same
KR20190036048A (ko) 친환경 합성 목재
CA3049310A1 (en) A composite material and composite product
US9382398B1 (en) Composite members and methods for producing same
KR101897017B1 (ko) 높은 충격강도를 가지는 친환경 합성 목재
Marathe et al. Characterization of highly filled wood flour–polyvinyl chloride composites: Dynamic mechanical and dielectric analysis
KR20130063087A (ko) 친환경 합성목재 및 그 제조 방법
Hassan Toughness enhancement of polymers
WO2013083359A2 (de) Verbundkörper, umfassend ein verbundmaterial

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1182124

Country of ref document: HK

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130327

REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: WD

Ref document number: 1182124

Country of ref document: HK