CN107075194A - 聚合物组合物 - Google Patents

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Abstract

包含热塑性聚合物、纤维素材料和功能填料的组合物，由其形成的复合材料、能够形成所述组合物的母料，制造所述组合物和复合材料的方法，以及所述功能填料在包含热塑性聚合物和纤维素材料的组合物中的应用。

Description

聚合物组合物
技术领域
本发明涉及包含热塑性聚合物、纤维素材料和功能填料的组合物由其形成的复合材料、能够形成所述组合物的母料、制造所述组合物和复合材料的方法以及所述功能填料在包含热塑性聚合物和纤维素材料的组合物中的应用。
背景技术
已知由热塑性聚合物和纤维素材料(如锯末)的混合物挤出复合材料。这样的复合材料材料通常被称为木-聚合物复合材料。这样的复合材料可以由再生热塑性聚合物形成，这是环境上理想的。随着将聚合物废料再循环的需求增加，对于开发将聚合物废料经济上可行地加工成高品质聚合物复合材料的新方法和组合物存在持续的需求。
发明内容
根据第一方面，本发明涉及包含热塑性聚合物、纤维素材料和功能填料的组合物，其中，所述功能填料包含无机颗粒物和在所述无机颗粒物的表面上的表面处理剂。
根据第二方面，本发明涉及由第一方面的组合物形成的复合材料。
根据第三方面，本发明涉及制造第一方面的组合物的方法，包括将热塑性聚合物、纤维素材料和功能填料混配。
根据第四方面，本发明涉及制造第三方面的复合材料的方法，包括将第一方面的组合物挤出，例如，共挤出。
根据第五方面，提供了在纤维素-聚合物复合材料的挤出过程中减少功耗的方法，所述方法包括由第一方面的组合物挤出纤维素-聚合物复合材料。
根据第六方面，提供了改进由包含热塑性聚合物、纤维素材料和功能填料的组合物形成的复合材料的均一性的方法，所述方法包括向所述组合物(在由其形成所述复合材料之前)添加选自未涂布的滑石或云母的次要填料成分，和由其形成、例如挤出复合材料。
根据第七方面，本发明涉及能够形成第一方面的组合物的母料。
根据第八方面，本发明涉及未涂布的滑石或云母作为分散剂在(i)包含热塑性聚合物、纤维素材料和功能填料的组合物或(ii)第一方面的组合物中的应用。
根据第九方面，本发明涉及包含无机颗粒物和在所述无机颗粒物的表面上的表面处理剂的功能填料在包含热塑性聚合物和纤维素材料的组合物中的应用，其中，所述聚合物的至少一部分偶联到所述功能填料。
根据第十方面，本发明涉及第一方面的组合物用于改性、例如改善由其形成的复合材料的机械性能的应用。
具体实施方式
在某些实施方式中，所述组合物(以及由其形成的复合材料)包含聚合物成分和功能填料的基质。在某些实施方式中，所述聚合物成分源自再生聚合物，例如，再生消费聚合物废料。基质与纤维素材料组合。在某些实施方式中，所述纤维素材料源自废料，例如，纤维素材料源自木材加工过程中产生的副产物木材。功能填料包含用表面处理剂处理的无机颗粒物。不希望受理论所约束，据信表面处理剂充当偶联改性剂，并将聚合物成分的至少一部分偶联到无机颗粒物，形成基质。这种偶联作用增强了不同聚合物种类的相容而不会不利地影响所得组合物和由其形成的复合材料的物理(例如，机械)性质，甚至可能导致一种或多种物理性质的改善。
机械性能包括例如弹性(也称为韧性)、断裂伸长率、挠曲模量(也称为刚性)和变形(也称为延展性)。弹性/韧性@-20℃可以按照ISO179测定。断裂伸长率可以按照ISO178测定。挠曲模量/刚性可以按照ISO178测定。
而且，能够利用混合的聚合物再生进料是环境上有利的，因为在再生过程中和并入新的再生复合材料中之前需要更少的功和能量来加工和分离不同类型的聚合物废料。
组合物
在某些实施方式中，基于所述组合物的总重量，所述组合物包含约10重量％～约80重量％热塑性聚合物、约20％～约80％纤维素材料和约1重量％～约70重量％功能填料。在某些实施方式中，纤维素材料与热塑性聚合物的重量比大于约1:1。在某些实施方式中，基于所述组合物的总重量，所述组合物包含约20重量％～约50重量％热塑性聚合物、约40％～约70％纤维素材料和约1重量％～约50重量％功能填料。在某些实施方式中，所述组合物包含约2重量％～约20重量％的功能填料，可选地还包含约2重量％～约15重量％的次要填料，例如，约3重量％～约15重量％的功能填料且可选地还包含约3重量％～约12重量％的次要填料。
热塑性聚合物
在某些实施方式中，所述组合物包含约10重量％～约70重量％热塑性聚合物，例如约10重量％～约60重量％热塑性聚合物，或约20重量％～约50重量％热塑性聚合物，或约25重量％～约50重量％热塑性聚合物，或约30重量％～约50重量％热塑性聚合物，或约35重量％～约50重量％热塑性聚合物，或约30重量％～约40重量％热塑性聚合物，或约35重量％～约45重量％热塑性聚合物，或约40％～约50％热塑性聚合物，或约25重量％～约40重量％热塑性聚合物，或约25％～约35％热塑性聚合物。在某些实施方式中，所述组合物包含不大于约50重量％的热塑性聚合物，例如不大于约45重量％热塑性聚合物，或不大于约40重量％热塑性聚合物，或不大于约35重量％热塑性聚合物，或不大于约30重量％热塑性聚合物。
在某些实施方式中，所述热塑性聚合物的至少一部分为再生聚合物，例如，再生消费后聚合物废料。例如，热塑性聚合物的至少50重量％、或至少60重量％、或至少约70重量％、或至少约80重量％、或至少约90重量％、或至少约95重量％、或至少约99重量％是再生的。在某些实施方式中，基本上所有的热塑性聚合物是再生的。在某些实施方式中，再生聚合物源自聚合物废料，例如，消费后聚合物废料、后工业聚合物废料和/或后农业废料聚合物。在某些实施方式中，聚合物为再生的消费后聚合物废料。
热塑性聚合物可以为任何适当的热塑性聚合物或树脂。例如，聚烯烃如聚乙烯(包括HDPE、LDPE和/或LLDPE)和聚丙烯、聚酯、聚酰胺、PVC、尼龙、聚苯乙烯、聚苯硫醚、聚甲醛和聚碳酸酯。
在某些实施方式中，基于所述组合物的总重量，所述组合物包含少量的热固性聚合物，例如，至多约10重量％的热固性聚合物，例如，或约0.1重量％～约10重量％、或至多约5重量％、或至多约2重量％、或至多约1重量％的热固性聚合物。
在某些实施方式中，热塑性聚合物包含聚烯烃混合物。
在某些实施方式中，热塑性聚合物包含聚乙烯。在某些实施方式中，热塑性聚合物包含聚乙烯和聚丙烯。
在某些实施方式中，热塑性聚合物的至少一部分偶联。不希望被理论所约束，据信聚合物经由表面处理剂偶联到无机颗粒物，无机颗粒物如下所述充当偶联改性剂。此处使用的术语“第一”和“第二”仅用于区分不同类别的同种聚合物，例如，第一和第二聚乙烯聚合物，指的是第一和第二聚乙烯聚合物为不同形式的聚乙烯，例如，HPDE和LDPE，或MFR(熔体流动速率)为<0.75g/10分钟@190℃/2.16kg的HDPE和MFR为>0.75g/10分钟@190℃/2.16kg的HDPE。
通常，HDPE被认为是具有较高结晶性和熔点、密度为约0.96g/cm3以上、主要为线性或非支化链的聚乙烯聚合物。通常，LDPE(低密度聚乙烯)被认为是具有较低结晶性和熔点且密度为约0.91g/cm3～约0.94g/cm3的高支化聚乙烯。通常，LLDPE(线性低密度聚乙烯)被认为是具有显著量的短支链的聚乙烯，通常通过乙烯与更长链烯烃的共聚来制造。LLDPE因为不含长链分支而在结构上不同于传统LDPE。
在某些实施方式中，热塑性聚合物包含偶联的(即，经由表面处理剂(本文中也称为“偶联改性剂”)偶联到无机颗粒物)的至少两种形式的聚乙烯。
在某些实施方式中，热塑性聚合物包含HDPE(例如，MFR等于或大于0.75g/10分钟@190℃/2.16kg的HDPE)、LDPE和聚丙烯(PP)。所述HDPE、LDPE和PP的至少一部分可以经由表面处理剂偶联到无机颗粒物，如下文所述。在这样的实施方式中，HDPE可以构成热塑性聚合物的约30重量％～约70重量％，余量为LDPE和PP。HDPE可以源自MFR等于或大于0.75g/10分钟@190℃/2.16kg的聚乙烯聚合物。
在某些实施方式中，热塑性聚合物包含偶联(即，经由表面处理剂偶联到无机颗粒物)的至少两种聚乙烯聚合物，如下所述。在这样的实施方式中，所述至少两种聚乙烯聚合物中的第一种包含HDPE或者为HDPE。在某些实施方式中，所述至少两种聚乙烯聚合物中的第一种的MFR小于0.75g/10分钟@190℃/2.16kg。在某些实施方式中，所述至少两种聚乙烯聚合物中的第二种的MFR等于或大于0.75g/10分钟@190℃/2.16kg。在这样的实施方式中，所述至少两种聚乙烯聚合物中的第二种包含HDPE或者为HDPE(其不同于第一聚乙烯聚合物中的HDPE)。
在某些实施方式中，第一聚乙烯中的HDPE构成热塑性聚合物总量的约30重量％～约70重量％。热塑性聚合物的余量可以为第二聚乙烯聚合物中的HDPE和PP。
在某些实施方式中，基于所述组合物的总重量，第一聚乙烯聚合物中的HDPE的存在量为组合物的约10重量％～约30重量％，例如，组合物的约15重量％～约25重量％。
至少所述聚乙烯聚合物中的第一种包含HDPE。在某些实施方式中，基于第一聚乙烯聚合物的总重量，所述聚乙烯聚合物中的第一种包含至少约80重量％HDPE，例如，至少约85％HDPE、或至少约90％HDPE、或至少约95％HDPE。在某些实施方式中，第一聚乙烯聚合物由HDPE构成或基本上由HDPE构成。在某些实施方式中，聚乙烯聚合物包含小于1重量％的HDPE以外的物种，例如，小于约0.5重量％的HDPE以外的物种。在某些实施方式中，第一聚乙烯聚合物包含小于约10重量％聚丙烯，例如，小于约5重量％聚丙烯，或小于约1重量％聚丙烯。
在某些实施方式中，所述至少两种聚乙烯聚合物中的第一种的MFR(熔体流动速率)为小于0.75g/10分钟@190℃/2.16kg，例如，MFR等于或小于约0.72g/10分钟，或等于或小于约0.70g/10分钟。在某些实施方式中，所述至少两种聚乙烯聚合物中的第一种的MFR为约0.10～约0.74g/10分钟@190℃/2.16kg，例如，约0.20～约0.70g/10分钟，或约0.30～约0.60g/10分钟，或约0.40～约0.50g/10分钟，或约0.50～约0.74g/10分钟，或约0.50～约0.70g/10分钟，或约0.60～约0.74g/10分钟，或约0.60～约0.70g/10分钟。在某些实施方式中，所述至少两种聚乙烯聚合物中的第一种的MFR为至少约0.02g/10分钟@190℃/2.16kg。在某些实施方式中，所述至少两种聚乙烯聚合物中的第一种的MFR为约0.30～约0.50g/10分钟@190℃/2.16kg。在某些实施方式中，所述至少两种聚乙烯聚合物中的第一的MFR为约0.35～约0.45g/10分钟@190℃/2.16kg。
MFR可以按照ISO1133测定。
在某些实施方式中，第一聚乙烯聚合物源自吹塑的聚乙烯，即，HDPE为吹塑的HDPE，如聚乙烯瓶中含有或包含的那种。因此，在某些实施方式中，第一聚乙烯聚合物中的HDPE是再生的吹塑聚乙烯。
在某些实施方式中，所述至少两种聚乙烯聚合物中的第二种包含HDPE。第二聚乙烯聚合物中的HDPE不同于第一聚乙烯聚合物中的HDPE，例如，其可以具有比第一聚乙烯聚合物中的HDPE更短的链长和/或更低的粘度。在某些实施方式中，基于第二聚乙烯聚合物的总重量，所述聚乙烯聚合物中的第二种包含至少约50重量％HDPE，例如，至少约60％HDPE，或至少约70％HDPE，或至少约80％HDPE，或至少约85％HDPE。在某些实施方式中，第二聚乙烯聚合物包含小于约90％HDPE。在某些实施方式中，第二聚乙烯聚合物包含等于或大于约10重量％聚丙烯，例如，约10重量％～约30重量％聚丙烯，或约10％～约20％聚丙烯。
在某些实施方式中，所述至少两种聚乙烯聚合物中的第二种的MFR等于或大于0.75g/10分钟@190℃/2.16kg，例如，MFR为至少约0.77g/10分钟，或至少0.80g/10分钟。在某些实施方式中，所述至少两种聚乙烯聚合物中的第二种的MFR为约0.75～约15g/10分钟@190℃/2.16kg，例如，约0.80～约10g/10分钟，或约0.90～约8g/10分钟，或约0.90～约6g/10分钟，或约1.0～约4g/10分钟，或约1.0～约2.0g/10分钟。在某些实施方式中，所述至少两种聚乙烯聚合物中的第二种的MFR为不大于约20g/10分钟@190℃/2.16kg。在某些实施方式中，所述至少两种聚乙烯聚合物中的第二种的MFR为约1.0～约2.0g/10分钟@190℃/2.16kg。在某些实施方式中，所述至少两种聚乙烯聚合物中的第二种的MFR为约1.25～约1.75g/10分钟@190℃/2.16kg。
在某些实施方式中，第二聚乙烯聚合物源自注射成型的聚乙烯，即，HDPE为注射成型的HDPE。于是，在某些实施方式中，第二聚乙烯聚合物中的HDPE为再生的注射成型的聚乙烯。
在某些实施方式中，所述至少两种聚乙烯聚合物中的第一种的MFR为约0.30～约0.50g/10分钟@190℃/2.16kg，所述至少两种聚乙烯聚合物中的第二种的MFR为约1.0～约2.0g/10分钟@190℃/2.16kg。
在某些实施方式中，第一聚乙烯聚合物中的HDPE与第二聚乙烯聚合物中的HDPE的重量比为约0.5:1～约3:1，例如，约1:1～约3:1，或约1:1～约2:1，或约1:1～约3:2。
在某些实施方式中，HDPE的相对量以组合物中的HDPE的总量为组合物的约25重量％～约45重量％的规定为准。
在某些实施方式中，热塑性聚合物包含HDPE(例如，MFR等于或大于0.75g/10分钟@190℃/2.16kg的HDPE)和聚丙烯(PP)。HDPE和PP的至少一部分可以经由表面处理剂偶联到无机颗粒物。在这样的实施方式中，HDPE可以构成热塑性聚合物的约50重量％～约90重量％，余量为PP，例如，HDPE可以构成热塑性聚合物的约60重量％～约80重量％，或热塑性共聚物的约65重量％～约75重量％。HDPE可以源自MFR等于或大于0.75g/10分钟@190℃/2.16kg的聚乙烯聚合物。
在某些实施方式中，热塑性聚合物包含约30重量％～约90重量％的HDPE、约1重量％～约15重量％的PP和可选的至多约40重量％的LDPE。
纤维素材料
在某些实施方式中，所述组合物包含约25重量％～约75重量％纤维素材料，例如，约30重量％～约70重量％纤维素材料，或约35％～约65％纤维素材料，或约40重量％～约60重量％纤维素材料，或约45％～约55％纤维素材料，或约48％～约52％纤维素材料。
适合的纤维素材料包括本领域中已知用于包含到聚合物复合材料中的任何纤维素材料。在某些实施方式中，所述纤维素材料选自锯末、苜蓿、麦草浆粕、木屑、木颗粒、碎木、木粉、木片、木材胶合板、木材层压板、纸、纸板、稻草、棉花、花生壳、甘蔗渣、植物纤维、竹纤维、棕榈纤维、韧皮、叶、报纸、椰子壳和种子纤维中的一种或多种。
在某些实施方式中，纤维素材料源自木材，例如，上述的木衍生纤维素材料中任何一种或多种。在某些实施方式中，纤维素材料为阔叶木纤维或针叶木纤维。适合的木衍生材料包括木材(包括橡树、松树、杨树、雪松、棉木、枫树、苹果、樱桃、桃花心木)的纤维或粉。
在某些实施方式中，纤维素材料包含木粉。在某些实施方式中，纤维素材料为木粉。
在某些实施方式中，纤维素材料包含再生材料或者为再生材料。
功能填料
基于聚合物组合物的总重量，功能填料在组合物的存在量可以为约1％直至约70重量％，例如，基于聚合物组合物的总重量，约1重量％～约60重量％，或约1重量％～约50重量％，或约2重量％～约60重量％，或约3重量％～约50重量％，或约4重量％～约40重量％，或约5重量％～约30重量％，或约6重量％～约25重量％，或约7重量％～约20重量％，或约8重量％～约15重量％，或约8重量％～约12重量％，或约1％～约20％，或约2％～约20％，或约3％～约18％，或约4％～约18％，或约5％～约18％，或约7％～约15％，或约10％～约20％，或约10％～约15％。基于所述组合物的总重量，功能填料的存在量可以为小于或等于约40重量％，或小于或等于约30重量％，或小于或等于约20重量％，或小于或等于约10重量％。
功能填料的表面处理剂(即，偶联改性剂)，优选下述的式(1)的化合物，在组合物中的存在量可以为基于所述组合物的总重量的约0.05重量％～约2重量％，例如，基于所述组合物的总重量的约0.01重量％～约1.75重量％，或约0.025重量％～约0.8重量％，或约0.05重量％～约0.35重量％，或约0.075重量％～约0.35重量％，或约0.15重量％～约0.35重量％，或约0.25重量％～约0.35重量％，或约0.01重量％～约0.25重量％，或约0.025重量％～约0.25重量％，或约0.05重量％～约0.25重量％，或约0.175重量％～约0.25重量％，或约0.2重量％～约0.25重量％，或约0.15重量％～约0.25重量％。
在某些实施方式中，功能填料包含无机颗粒物和包含第一化合物的表面处理剂，第一化合物包含具有一个或两个相邻羰基的末端丙酸基或烯基。表面处理剂可以涂布在无机颗粒物的表面上。表面处理剂(例如，涂层)的目的是改善无机颗粒物填料和要与其结合的聚合物基质的相容性，和/或通过使不同聚合物交联或接枝而改善组合物中两种以上不同聚合物的相容性。在包含不同类型的再生聚合物的组合物中，或者在包含再生和原生聚合物的组合物中，功能填料涂层可能起到使不同聚合物交联或接枝的作用。
在本发明的其他方面和实施方式中，功能填料还包含选自由一种或多种脂肪酸和一种或多种脂肪酸盐(例如，硬脂酸或硬脂酸钙)组成的组中的第二化合物。
无机颗粒物材料
无机颗粒物材料可以为例如碱土金属碳酸盐或硫酸盐，如碳酸钙、碳酸镁、白云石、石膏、含水高岭石族粘土(如高岭土、埃洛石或球粘土)、无水(煅烧的)高岭石族粘土(如偏高岭土或完全煅烧的高岭土)、滑石、云母、珍珠岩或硅藻土、或氢氧化镁或三水合铝或者其组合。
用于本发明的第一方面的方法的优选无机颗粒物材料为碳酸钙。在下文中，可能倾向于就碳酸钙并联系加工和/或处理碳酸钙的方面来讨论本发明。本发明不应被解释为局限于这样的实施方式。
本发明中所使用的颗粒状碳酸钙可以通过研磨由天然来源获得。研磨碳酸钙(GCC)通常通过下述方式获得：将如白垩、大理石或石灰石等矿物源先粉碎随后研磨，然后进行粒径分级步骤，以便获得具有所需细度的产物。也可以使用如漂白、浮选和磁性分离等其他技术来获得具有所需细度和/或颜色的产物。颗粒状固体材料可以被自体研磨，即通过固体材料自身颗粒之间的摩擦而得到研磨，作为另外一种选择，也可以在包含不同于被研磨的碳酸钙的材料颗粒的颗粒状研磨介质存在下进行研磨。这些工艺可以在存在或不存在分散剂和杀生物剂下进行，所述分散剂和杀生物剂可以在所述工艺的任何阶段添加。
沉淀碳酸钙(PCC)可以用作本发明中的颗粒状碳酸钙的来源，并可以通过本领域中现有的任何已知方法生产。TAPPI的第30号专题“Paper Coating Pigments”的第34～35页描述了制备沉淀碳酸钙(所述沉淀碳酸钙适合用于制备造纸工业中所用的产品，不过也可以用于本发明的实施)的三种主要工业化工艺。在所有这三种工艺中，都要首先煅烧如石灰石等碳酸钙进料以产生生石灰，然后将生石灰在水中熟化以产生氢氧化钙或石灰乳。在第一种工艺中，使用二氧化碳气体直接将石灰乳碳酸盐化。该工艺具有下述优点：不形成副产物，并且较容易控制碳酸钙产物的性质和纯度。在第二种工艺中，将石灰乳与纯碱接触，以通过复分解产生碳酸钙沉淀和氢氧化钠溶液。如果该工艺在商业上使用，则可以将氢氧化钠基本完全地从碳酸钙中分离出来。在第三种主要的工业化工艺中，石灰乳首先与氯化铵接触以获得氯化钙溶液和氨气。然后使氯化钙溶液与纯碱接触以通过复分解产生沉淀碳酸钙和氯化钠溶液。可以以各种不同的形状和尺寸生产晶体，这取决于所采用的具体反应过程。三种主要形式的PCC晶体是霰石晶体、斜方六面体晶体和偏三角面体晶体，所有这些(包括其混合物)都适用于本发明。
碳酸钙的湿式研磨涉及碳酸钙水悬浮液的形成，所述碳酸钙水悬浮液随后可以可选地在适当分散剂存在下研磨。可以参照例如EP-A-614948(通过援引将其全部内容并入)，以获得更多有关碳酸钙的湿式研磨的信息。无机颗粒物，例如碳酸钙，也可以通过任何适当的干式研磨技术制备。
在一些情况下，可以包括其他矿物的少量添加，例如也可以存在高岭土、煅烧高岭土、钙硅石、矾土、滑石、二氧化钛或云母中的一种或多种。
当无机颗粒物材料获自天然存在的来源时，可能存在一些矿物杂质会污染研磨的材料的情况。例如，天然存在的碳酸钙可能与其他矿物联合存在。因此，在一些实施方式中，无机颗粒物材料包含一定量的杂质。然而，通常本发明中所使用的无机颗粒材料会含有少于约5重量％、优选小于约1重量％的其他矿物杂质。
除非另有陈述，否则本文中对于无机颗粒物材料提及的粒径性质都使用CILAS1064仪器通过激光衍射领域中采用的公知传统方法(或通过得到基本上相同结果的其他方法)测量。在激光衍射技术中，粉末、悬浮液和乳液中的颗粒的尺寸可以基于Mie理论的应用使用激光束的衍射测量。这种机器提供尺寸(在本领域中称为‘等效圆直径’(e.s.d))小于给定e.s.d值的颗粒的累积体积百分比的测量和绘图。平均粒径d50是有50体积％的颗粒的等效圆直径小于该d50值时的颗粒e.s.d以这种方式测得的值。术语d90是有90体积％的颗粒小于其的粒径值。
无机颗粒物的d50可以小于约100μm，例如，小于约80μm，例如，小于约60μm，例如，小于约40μm，例如，小于约20μm，例如，小于约15μm，例如，小于约10μm，例如，小于约8μm，例如，小于约6μm，例如，小于约5μm，例如，小于约4μm，例如，小于约3μm，例如，小于约2μm，例如，小于约1.5μm，或者例如，小于约1μm。无机颗粒物的d50可以大于约0.5μm，例如，大于约0.75μm，大于约1μm，例如，大于约1.25μm，或者例如，大于约1.5μm。无机颗粒物的d50可以为0.5μm～20μm，例如，约0.5μm～10μm，例如，约1μm～约5μm，例如，约1μm～约3μm，例如，约1μm～约2μm，例如，约0.5μm～约2μm，或者例如，约0.5μm～1.5μm，例如，约0.5μm～约1.4μm，例如，约0.5μm～约1.4μm，例如，约0.5μm～约1.3μm，例如，约0.5μm～约1.2μm，例如，约0.5μm～约1.1μm，例如，约0.5μm～约1.0μm，例如，约0.6μm～约1.0μm，例如，约0.7μm～约1.0μm，例如约0.6μm～约0.9μm，例如，约0.7μm～约0.9μm。
无机颗粒物的d90(也称为顶部)可以为小于约150μm，例如，小于约125μm，例如，小于约100μm，例如，小于约75μm，例如，小于约50μm，例如，小于约25μm，例如，小于约20μm，例如，小于约15μm，例如，小于约10μm，例如，小于约8μm,例如，小于约6μm，例如，小于约4μm，例如，小于约3μm，或者例如，小于约2μm。有利的是，d90可以小于约25μm。
小于0.1μm的颗粒量通常不超过约5体积％。
无机颗粒物可以具有等于或大于约10的颗粒陡度(particle steepness)。颗粒陡度(即，无机颗粒物的粒径分布的陡度)由下式确定：
陡度＝100×(d30/d70)，
其中，d30是有30体积％颗粒的e.s.d小于该d30值时的颗粒e.s.d值，d70是有70体积％颗粒的e.s.d小于该d70值时的颗粒e.s.d值。
无机颗粒物的颗粒陡度可以等于或小于约100。无机颗粒物的颗粒陡度可以等于或小于约75，或等于或小于约50，或等于或小于约40，或等于或小于约30。无机颗粒物的颗粒陡度可以为约10～约50，或约10～约40。
无机颗粒物用表面处理剂(即，偶联改性剂)处理，使得无机颗粒物在其表面上具有表面处理。在某些实施方式中，无机颗粒物用表面处理剂涂布。
需要时，组合物可以含有一种或多种次要填料成分。次要填料成分可以不用表面处理剂处理。例如，用于功能填料的无机颗粒物可以与一种或多种其他已知的次要填料成分(例如，二氧化钛、碳黑、云母和滑石)组合使用。在某些实施方式中，聚合物组合物包含滑石作为次要填料成分。在某些实施方式中，聚合物组合物包含未涂布的滑石作为次要填料成分。在某些实施方式中，聚合物组合物包含碳黑作为次要填料成分，例如，未涂布的碳黑。在某些实施方式中，聚合物组合物包含云母作为次要填料成分，例如，未涂布的云母。在某些实施方式中，无机颗粒物与次要填料成分的重量比为约1:2～约10:1，例如，约1:1～约5:1，或约2:1～约4:1。在某些实施方式中，无机颗粒物的功能填料为碳酸钙，例如，研磨碳酸钙，次要填料成分为未涂布的滑石或云母。当使用次要填料成分时，其存在量可以为组合物的约0.1重量％～约50重量％，例如，组合物的约1重量％～约40重量％，或约2重量％～约30重量％，或约2重量％～约25重量％，或约2重量％～约20重量％，或约3重量％～约15重量％，或约4重量％～约10重量％，或约5重量％～约40重量％，或约5重量％～约30重量％，或约5重量％～约25重量％，或约10重量％～约30重量％，或约15重量％～约25重量％。
在某些实施方式中，相对于由不包含次要填料成分的组合物形成的复合材料，包含次要填料成分(例如，未涂布的滑石或云母)增强了由组合物形成的复合材料的一种或多种机械性能。
在某些实施方式中，包含次要填料成分(例如，未涂布的滑石或云母)增强了纤维素材料，即，充当纤维素材料的分散剂，减少了纤维素材料的可见的团聚。因此，还包含第二填料成分(如未涂布的滑石或云母)的组合物可以描述为具有改善的均一性。同样，由这样的组合物形成的复合材料可以描述为具有更均一的结构。而且，增强的分散可以提高复合材料的一种或多种机械性能。
在某些实施方式中，次要填料成分，例如，未涂布的滑石，具有的d50为约5.0μm～20μm，例如，约8.0μm～约20μm，或约8.0μm～约15μm，或约10μm～约15μm，或约10μm～约14μm，或约11μm～约14μm，或约12μm～约14μm。另外，次要填料成分的d95可以为约30μm～约50μm，或约35μm～约45μm，或约38μm～约42μm。
表面处理剂
表面处理剂包含含有具有一个或两个相邻羰基的末端丙酸基或烯基的化合物(在本文中也称为偶联改性剂)。表面处理剂的官能团偶联到组合物中存在的聚合物物种的至少一部分，例如，偶联到至少两种聚乙烯聚合物。不希望被理论所约束，据信偶联涉及聚合物和表面处理剂之间的物理(例如，空间)和/或化学(例如，化学键，如共价或范德华力)相互作用。
在一个实施方式中，表面处理剂(即，偶联改性剂)具有式(1)：
A-(X-Y-CO)m(O-B-CO)nOH (1)
其中，
A是含有具有一个或两个相邻羰基的末端烯键的部分；
X是O，且m是1～4，或X是N且m是1；
Y是C1-18亚烷基或C2-18亚烯基；
B是C2-6亚烷基；n是0～5；
条件是，当A含有与烯基相邻的两个羰基时，X为N。
在一个实施方式中，A-X-是丙烯酸的残基，可选的是，(O-B-CO)n是δ-戊内酯或ε-己内酯或其混合物的残基，并且可选的是，n是0。
在另一个实施方式中，A-X-是马来酰亚胺的残基，可选的是，(O-B-CO)n是δ-戊内酯或ε-己内酯或其混合物的残基，并且可选的是，n是0。
偶联改性剂的具体实例为β-羧基丙烯酸乙酯、β-羧基己基马来酰亚胺、10-羧基癸基马来酰亚胺和5-羧基戊基马来酰亚胺。示例性偶联改性剂及其制备方法记载于US-A-7732514，特通过援引将其全部内容并入。
在另一个实施方式中，偶联改性剂为β-丙烯酰氧基丙酸或式(2)的低聚丙烯酸：
CH2＝CH-COO[CH2-CH2-COO]nH (2)
其中，n表示1～6的数。
在一个实施方式中，n为1或2或3或4或5或6。
式(2)的低聚丙烯酸可以通过在0.001～1重量％的聚合引发剂的存在下、可选地在升高的压力下并且在惰性溶剂的存在下将丙烯酸加热至约50℃～200℃的温度来制备。示例性偶联改性剂及其制备方法记载于US-A-4267365，特通过援引将其全部内容并入。
在另一个实施方式中，偶联改性剂为β-丙烯酰氧基丙酸。这种物质及其制造方法记载于US-A-3888912，特通过援引将其全部内容并入。
表面处理剂以有效实现所希望的结果的量存在于功能填料中。这会在不同偶联改性剂间变化，并且可以取决于无机颗粒物的精确组成。例如，偶联改性剂的存在量可以为基于功能填料总重量的等于或小于约5重量％，例如等于或小于约2重量％，或者例如等于或小于约1.5重量％。在一个实施方式中，偶联改性剂在功能填料中的存在量为基于功能填料总重量的等于或小于约1.2重量％，例如等于或小于约1.1重量％，例如等于或小于约1.0重量％，例如，等于或小于约0.9重量％，例如等于或小于约0.8重量％，例如等于或小于约0.7重量％，例如，小于或等于约0.6重量％，例如等于或小于约0.5重量％，例如等于或小于约0.4重量％，例如等于或小于约0.3重量％，例如等于或小于约0.2重量％，或者例如小于约0.1重量％。通常，偶联改性剂在功能填料中的存在量为大于约0.05重量％。在其他实施方式中，偶联改性剂在功能填料中的存在量为约0.1～2重量％，或者例如，约0.2～约1.8重量％，或约0.3～约1.6重量％，或约0.4～约1.4重量％，或约0.5～约1.3重量％，或约0.6～约1.2重量％，或约0.7～约1.2重量％，或约0.8～约1.2重量％，或约0.8～约1.1重量％。
在某些实施方式中，包含具有一个或两个相邻羰基的末端丙酸基或烯基的一种或多种化合物是表面处理剂中存在的唯一物种。
在某些实施方式中，表面处理剂还包含选自由一种或多种脂肪酸和一种或多种脂肪酸盐及其组合组成的组中的第二化合物。
在一个实施方式中，所述一种或多种脂肪酸选自由月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、山萮酸、二十四烷酸、蜡酸、肉豆蔻烯酸、棕榈油酸、6(Z)-十六碳烯酸、油酸、反油酸、异油酸、亚油酸、亚麻酸、α-亚麻酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸、芥酸、二十二碳六烯酸及其组合组成的组。在另一个实施方式中，所述一种或多种脂肪酸为饱和脂肪酸或不饱和脂肪酸。在另一个实施方式中，脂肪酸为C12-C24脂肪酸，例如，C16-C22脂肪酸，其可以为饱和或不饱和的。在一个实施方式中，所述一种或多种脂肪酸为硬脂酸，可选地与其他脂肪酸组合。
在另一个实施方式中，所述一种或多种脂肪酸盐为上述脂肪酸的金属盐。该金属可以为碱金属或碱土金属或锌。在一个实施方式中，第二化合物为硬脂酸钙。
当存在时，第二化合物在功能填料中以有效实现所希望的结果的量存在。这会在不同偶联改性剂间变化，且可能取决于无机颗粒物的精确组成。例如，第二化合物的存在量可以为基于功能填料总重量的等于或小于约5重量％，例如等于或小于约2重量％，或者例如等于或小于约1重量％。在一个实施方式中，第二化合物在功能填料中的存在量为基于功能填料总重量等于或小于约0.9重量％，例如等于或小于约0.8重量％，例如等于或小于约0.7重量％，例如，小于或等于约0.6重量％，例如等于或小于约0.5重量％，例如等于或小于约0.4重量％，例如等于或小于约0.3重量％，例如等于或小于约0.2重量％，或者例如等于或小于约0.1重量％。通常，如果存在，第二化合物在功能填料中的存在量为大于约0.05重量％。偶联改性剂与第二化合物的重量比可以为约5:1～约1:5，例如，约4:1～约1:4，例如，约3:1～约1:3，例如，约2:1～约1:2，或者例如约1:1。包含第一化合物(即，偶联改性剂)和第二化合物(即，一种或多种脂肪酸或其盐)的涂层的量可以为经计算在无机颗粒物表面上提供单层覆盖的量。在各实施方式中，第一化合物与第二化合物的重量比为约4:1～约1:3，例如约4:1～约1:2，例如约4:1～约1:1，例如约4:1～约2:1，例如，约3.5:1～约1:1，例如约3.5:1～2:1，或者例如约3.5:1～约2.5:1。
在某些实施方式中，表面处理剂不包含选自由一种或多种脂肪酸和一种或多种脂肪酸盐组成的组中的化合物。
聚合物组合物可以还包含含有过氧化物的添加剂。在一个实施方式中，含有过氧化物的添加剂包含过氧化二枯基或1,1-二(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷。含有过氧化物的添加剂可不必与表面处理剂一起加入，相反可以在功能填料和聚合物的混配过程中添加，如下所述。在一些聚合物体系中，例如，含有HDPE的那些聚合物体系，包含含有过氧化物的添加剂可以促进聚合物链的交联。在其他聚合物体系中，例如，聚丙烯，包含含有过氧化物的添加剂可以促进聚合物断链。含有过氧化物的添加剂可以以有效实现所希望的结果的量存在。这会在不同偶联改性剂间变化，可能取决于无机颗粒物和聚合物的精确组成。例如，基于待添加含有过氧化物的添加剂的聚合物组合物中的聚合物的重量，含有过氧化物的添加剂的存在量可以为等于或小于约1重量％，例如，等于或小于约0.5重量％，例如，0.1重量％，例如等于或小于约0.09重量％，或例如等于或小于约0.08重量％，或例如等于或小于约0.06重量％。通常，如果存在，含有过氧化物的添加剂的存在量为基于聚合物重量的大于约0.01重量％。
可以通过组合无机颗粒物、表面处理剂和可选的含有过氧化物的添加剂并使用传统方法混合来制备功能填料，例如，使用Steele和Cowlishaw高强度混合器，优选在等于或小于80℃的温度。表面处理剂中的化合物可以在研磨无机颗粒物之后但在将无机颗粒物添加到可选的再生聚合物组合物之前涂布。例如，表面处理剂可以在机械解聚无机颗粒物的步骤中添加到无机颗粒物。表面处理剂可以在碾磨机中进行的解聚过程中涂布。
可选的其他填料成分
功能填料可以还包含抗氧化剂(例如，改善(即，减轻)UV老化，特别是在户外应用中)。合适的抗氧化剂包括但不限于由受阻酚和胺衍生物组成的有机分子、由磷酸盐和低分子量受阻酚组成的有机分子和硫酯。示例性抗氧化剂包括Irganox 1010和Irganox 215，以及Irganox 1010和Irganox 215的共混物。
可选的其他添加剂
组合物可以还包含其他添加剂(即，热塑性聚合物、纤维素材料和功能填料/次要填料以外的成分)。添加剂的实例包括聚合物-纤维素材料增容剂、滑动助剂(例如芥酸酰胺)、加工助剂(例如AMF-705)、脱模剂、抗氧化剂、润滑剂、杀真菌剂、杀生物剂、阻燃剂、起泡剂、发泡剂、着色剂(例如，颜料和/或染料)。在某些实施方式中，聚合物组合物包含着色剂。其他添加剂的总量可以构成组合物的至多约10重量％。在某些实施方式中，组合物包含约0.1重量％～约8重量％的其他添加剂，例如，约0.1重量％～约6重量％的其他添加剂，或约0.5重量％～约5重量％的其他添加剂，或约1重量％～约4重量％的其他添加剂，或约1重量％～约3重量％的其他添加剂。
例如，在某些实施方式中，组合物包含约0.5重量％～约5重量％的聚合物-纤维素材料增容剂，例如，约1％～约3重量％的聚合物-纤维素材料增容剂，例如，约1.5％～约2.5重量％的聚合物-纤维素材料增容剂。合适的聚合物-纤维素材料增容剂包括例如马来酸酯化聚烯烃，例如，聚烯烃-接枝-马来酸酐，如聚乙烯-接枝-马来酸酐或聚丙烯-接枝-马来酸酐。其他合适的增容剂包括马来酸酐。市售的增容剂包括以商标PolybondTM(Chemtura)、ExxelorTM(Exxon Mobil)、FusabondTM(DuPont)、LotaderTM(Arkema)、BondyramTM(Maroon)和InegrateTM(Equistar)销售的那些。
为免生疑问，聚合物-纤维素材料增容剂中的任何热塑性聚合物或衍生物的量加到按照上述某些实施方式的组合物中的热塑性聚合物的量上。
在某些实施方式中，组合物不包含聚合物-纤维素材料增容剂。
复合材料
可以由本文所述的组合物形成的复合材料有多种且各种各样，包括：例如，装饰材料(例如，装饰板)、板、壳体、薄板、杆、带、围栏、构件、面板(例如，汽车面板)、栈板、管、门、百叶窗、遮篷、光罩、标示牌、框架、窗框、后挡板、墙板、地板、瓷砖、铁道枕木、模型、浅盘、工具把手、畜栏、垫层、给料器、棍棒、手提袋、桶、盒、包装材料、篮、架、罩壳、活页夹、屏风、墙壁、席、框架、书架、雕塑、椅、桌、书桌、艺术品、玩具、游戏、锭盘、码头、小船、船桅、化粪池、基板、计算机外壳、地上和地下的电线套管、家具、野餐桌、帐篷、运动场、长椅、掩体、体育用品、便盆、斑块、浅盘、衣架、托盘、水池、绝缘材料、首饰盒、书籍封面、扶杖、拐杖以及行李箱扣具和夹具等。
在某些实施方式中，复合材料包含核和围绕核的外层。核和/或外层由本文所述的某些实施方式的组合物形成。
在某些实施方式中，核由本文所述的某些实施方式的组合物形成，外层具有不同组成，例如，可以不包含纤维素材料的另一种聚合物组合物。
在某些实施方式中，围绕核的外层由本文所述的某些实施方式的组合物形成，并且核具有不同组成，例如，另一种聚合物组合物或者另一种材料，例如，木材。
在某些实施方式中，核和外层均由本文所述的某些实施方式的组合物形成。在这样的实施方式中，核和外层可以由不同组成的同一组合物形成。
在某些实施方式中，核是至少部分中空的，例如，形成为其在轮廓中具有空间或空隙。
在某些实施方式中，核是完全中空的。
在某些实施方式中，核是发泡的。
在某些实施方式中，复合材料至少包含第一层和第一层上的第二层，其中至少一个由本文所述的某些实施方式的组合物形成。其他层可以由不同组合物或不同材料形成。两层都可以由本文所述的某些实施方式的组合物形成。在某些实施方式中，复合材料由两层形成：由本文所述的某些实施方式的组合物形成的内层，和由适合于所关注的应用的另一种材料构成的外层或表皮。例如，对于装饰板等，外层或表皮可以由纹理化和/或有色并且提供抗UV老化性、化学抗性、耐褪色性和光辉抗性等的材料形成。纹理化的表皮可以提供增强的抓握或减少滑动。内层可以相对于外层或表皮的颜色染浅色，例如，通过在挤出之前在组合物中并入着色剂。复合材料可以包含超过两层，例如，三、四、五或更多层。各层可以由不同的组合物形成。各层可以由相同的组合物形成。包含两层或超过两层的复合材料可以共挤出。
所述层可以是基本上平面的。所述层可以配合起来非平面，例如，圆化或弯曲到一定程度，或具有角。
在某些实施方式中，复合材料为复杂形状形式，其可以包含一个或多个层，或至少第一和第二层，如上所述。
在某些实施方式中，复合材料为以下材料之一的形式：装饰材料(例如，装饰板)、板、壳体、薄板、杆、带、围栏、构件、面板(例如，汽车面板)、栈板、管、门、百叶窗、遮篷、光罩、标示牌、框架、窗框、后挡板、墙板、地板、瓷砖、铁道枕木、模型、浅盘、工具把手、畜栏、垫层、给料器、棍棒、手提袋、桶、盒、包装材料、篮、架、罩壳、活页夹、屏风、墙壁、席、框架、书架、雕塑、椅、桌、书桌、艺术品、玩具、游戏、锭盘、码头、小船、船桅、化粪池、基板、计算机外壳、地上和地下的电线套管、家具、野餐桌、帐篷、运动场、长椅、掩体、体育用品、便盆、斑块、浅盘、衣架、托盘、水池、绝缘材料、首饰盒、书籍封面、扶杖、拐杖以及行李箱扣具和夹具等。
在某些实施方式中，组合物为装饰材料形式，例如，装饰板。
复合材料可以具有与木材类似的外观，可以按照与天然木材相同的方式锯、磨、成形、转、固定和/或修整。
在某些实施方式中，复合材料为汽车面板形式，即，汽车的车身面板，包括，例如门、翼、保险杠、车篷、发动机盖、后箱等中的面板或其一部分等。汽车可以为例如小轿车或面包车或皮卡或卡车或客车。
在某些实施方式中，组合物为栈板形式。
在某些实施方式中，例如，复合材料为装饰板等的实施方式，复合材料的按照EN13893测得的表面粗糙度(滑动摩擦系数)比包含相当量的纤维素材料和原生聚合物且不含功能填料的复合材料大至少约50％，例如，大至少约60％，或大至少约70％，或大至少约80％，或大至少约90％。表面粗糙度的上升可以相对于可比的复合材料(例如，由包含相同量和种类的纤维素材料、等于热塑性聚合物和功能填料的总重量的量的原生聚合物且包含功能填料的组合物形成(例如挤出)的装饰板)来评价。
在某些实施方式中，例如，复合材料为装饰板等的实施方式，复合材料的按照EN13893测得的表面粗糙度(滑动摩擦系数)为至少约0.30μ，例如，至少约0.35μ，或至少约0.40μ。
而且，如上所述，在某些实施方式中，包含次要填料成分，例如，未涂布的滑石或云母，相对于由不包含次要填料成分的组合物形成的复合材料，增强了由组合物形成(例如，挤出)的复合材料的一种或多种机械性能。机械性能包括可以按照EN ISO178测定的弯曲模量(MPa)、弯曲强度(MPa)和断裂伸长率(％)、可以按照EN ISO 179测定的冲击强度(简支梁无缺口，kJ/m2)、可以按照EN ISO 75-2测定的负载下变形温度(HDT-A，℃)。
在某些实施方式中，复合材料可以具有一种或多种以下机械性能：
(i)弯曲模量为至少约1500MPa，例如，至少约2000MPa，或至少约2500MPa，或至少约3000MPa，或至少约3100MPa，或至少约3200MPa，或至少约3300MPa，或至少约3400MPa，或至少约3500MPa，或至少约3600MPa，或至少约3700MPa，或至少约3800MPa，或至少约3900MPa，或至少约4000MPa，或至少约4100MPa，在某些实施方式中，小于约5000MPa，或小于约4500MPa；
(ii)弯曲强度为至少约15.0MPa，或至少约20.0MPa，或至少约25.0MPa，或至少约30.0MPa，或至少约31.0MPa，或至少约32.0MPa，或至少约33.0MPa，或至少约34.0MPa，或至少约35.0MPa，或至少约36.0MPa，或至少约36.25MPa，在某些实施方式中，小于约40.0MPa，或小于约38.0MPa；
(iii)断裂伸长率为至少约2.0％，或至少约2.5％，或至少约2.75％，或至少约3.0％，或至少约3.20％，或至少约3.50％，在某些实施方式中，小于约5.0％，或小于约4.0％；
(iv)变形温度为至少约50℃，或至少约55℃，或至少约60℃，或至少约65℃，或至少约67.5℃，或至少约70℃，在某些实施方式中，小于约80℃，或小于约75℃；
(v)冲击强度为至少约4.5kJ/m2，或至少约5.0kJ/m2，或至少约5.25kJ/m2，或至少约5.5kJ/m2，或至少约5.75kJ/m2，或至少约6.0kJ/m2，在某些实施方式中，小于约7.0kJ/m2，或小于约6.5kJ/m2。
而且，如上所述，在某些实施方式中，包含次要填料成分，例如，未涂布的滑石或云母，增强了纤维素材料的分散，即，充当纤维素材料的分散剂，包含其的组合物中的纤维素材料或者由该组合物形成(例如，挤出)的复合材料的可见团聚。分散(即，均一性)的改善可以通过目视观察包含次要填料成分的复合材料与由不包含次要填料成分的组合物形成的复合材料相比来评价。在某些实施方式中，复合材料中纤维素材料的可见团聚的减少是改善的分散的指征。
因此，在某些实施方式中，使用如未涂布的滑石或云母等次要填料成分来增强包含热塑性聚合物、纤维素材料和功能填料的组合物中纤维素材料的分散。
在其他实施方式中，提供了改善由包含热塑性聚合物、纤维素材料和功能填料的组合物形成的复合材料的均一性的方法，所述方法包括向组合物(在由其形成复合材料之前)添加次要填料成分，例如，未涂布的滑石或云母，和由其形成、例如挤出复合材料。
制造方法
在某些实施方式中，组合物通过混配组合物的成分而形成，即，通过混配热塑性聚合物、功能填料和纤维素材料。
混配本身是塑料加工和制造领域的技术人员公知的技术。应理解，混配与在聚合物成分变为熔融的温度下进行的共混或混合过程不同。此方法包括混配和挤出。混配可以使用双螺杆混配机(例如，Baker Perkins 25mm双螺杆挤出机)进行。
在某些实施方式中，纤维素材料与包含热塑性聚合物和功能填料的基质材料混配。基质材料可以通过混配热塑性聚合物和功能填料而制造。
热塑性聚合物和功能填料可以预混并从一个料斗投入。可以将所得熔融物例如在水浴中冷却，然后丸粒化。然后可以将丸粒化的材料与纤维素材料共混或混配。热固性聚合物可以与纤维素材料一起混配。在其他实施方式中，可以将丸粒化材料粉碎或研磨然后与纤维素材料共混或混配。
在某些实施方式中，可以将与纤维素材料共混的丸粒化、粉碎的或研磨的材料成型(例如，注射或压缩成型，或通过热成形)而形成复合材料。
组合物可以还包含其他成分，如滑动助剂(例如芥酸酰胺)、加工助剂(例如AMF-705)、脱模剂和抗氧化剂。可以的脱模剂对于一个本领域技术人员会是容易明白的，包括脂肪酸和脂肪酸的锌、钙、镁和锂盐和有机磷酸酯。具体实例为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锂、油酸钙和棕榈酸锌。滑动和加工助剂和脱模剂的添加量可以为基于所述组合物的总重量的小于约5重量％。
在某些实施方式中，至少两种聚乙烯聚合物各自包含在分离的聚合物流中，单独地与功能填料一起投入混配机。例如，包含HDPE的第一聚乙烯投入混配机作为第一聚合物流，第二聚乙烯聚合物投入混配机作为第二聚合物流，功能填料投入混配机作为第三物流。在这样的实施方式中，包含第二聚乙烯聚合物的第二聚合物流可以是包含其他聚合物成分(例如，聚丙烯、LDPE和/或LLDPE)的聚合物流的一部分。在其他实施方式中，可以经由单独的进料流将任何其他聚合物成分投入混配机。
在某些实施方式中，至少两种聚乙烯聚合物是同一聚合物流的一部分。因此，在这样的实施方式中，将包含至少两种聚乙烯聚合物和可选地包含其他聚合物成分(如聚丙烯、LDPE和/或LLDPE)的单一进料流投入混配机。
根据某些实施方式，将混配的热塑性聚合物和功能填料、纤维素材料和其他功能填料混配形成复合材料。在某些实施方式中，其他功能填料为经表面处理的碳酸钙。
在其他实施方式中，将混配的热塑性聚合物和功能填料、纤维素材料和其他次要填料混配形成复合材料。在某些实施方式中，其他次要填料为滑石或云母。
根据某些实施方式，将混配的热塑性聚合物和功能填料、纤维素材料和其他聚合物(例如，热塑性或热固性)混配形成复合材料。
在某些实施方式中，功能填料在混配之前不与聚合物接触。
各种成分的相对量将如制备本文所述的某些实施方式的组合物。
复合材料可以使用任何合适的塑料成形操作(包括压缩成型、注射成型、热成形、压延和挤出)来制造。在某些实施方式中，复合材料通过挤出制造。在某些实施方式中，例如，复合材料包含可选地具有不同组成的超过一个部分(例如，区段、层、核/外层)的实施方式，复合材料通过共挤出制造。上面讨论的成形操作本身是本领域技术人员公知的。
出乎预料的是，在某些实施方式中，发现可以使用更高的输出率(即，以kg每小时(kg/小时)计的挤出材料的量)而不影响挤出的复合材料的机械性能或对挤出的复合材料的机械性能具有最小的影响或者甚至改善挤出的复合材料的机械性能。例如，在聚合物组合物包含未涂布的滑石作为次要填料成分(其可能在挤出之前直接添加到可挤出材料或与聚合物组合物混配)的某些实施方式中，可能倍增输出率(例如，约20kg/小时至约40kg/小时)而不影响挤出的复合材料的一种或多种机械性能或对挤出的复合材料的一种或多种机械性能具有最小的影响或者甚至改善挤出的复合材料的一种或多种机械性能，例如，弯曲模量或弯曲强度，这可以按照下面在实施例中记载的测量方法来测定。这是出人意料的，因为通常会预期挤出的组合物的机械性能随着挤出输出率增加而迅速下降。
因此，在某些实施方式中，挤出在至少约15kg/小时、例如至少约20kg/小时或至少约25kg/小时或至少约30kg/小时或至少约35kg/小时或等于或至少约40kg/小时的输出进行。
而且，出人意料地发现，与包含纤维素材料、原生聚合物和不含功能填料(包含无机颗粒物和在无机颗粒物表面上的表面处理剂)的可比组合物相比，通过挤出(例如，共挤出)某些实施方式的组合物制造的复合材料在制造过程中消耗更少能量。功耗可以以每瓦时/千克挤出材料(即，Wh/kg)来表征。因此，在某些实施方式中，提供了减少纤维素-聚合物复合材料挤出过程中的功耗的方法，所述方法包括由包含热塑性聚合物、纤维素材料和功能填料的组合物挤出纤维素-聚合物复合材料，其中，功能填料包含无机颗粒物和在无机颗粒物表面上的表面处理剂。功耗的减少可以相对于被挤出的组合物包含相同量和类型的纤维素材料、等于热塑性聚合物和功能填料的总重量的量的原生聚合物且不含功能填料的可比挤出过程来评价。
在某些实施方式中，所述方法相对于可比方法少消耗至少约1％的能量，或相对于可比方法少消耗至少约5％的能量，或相对于可比方法少消耗至少约10％的能量。
在某些实施方式中，在20kg/小时的输出率，功耗不超过约125Wh/kg，例如，不超过约120Wh/kg，或不超过约118Wh/kg，或不超过约115Wh/kg。
在某些实施方式中，输出率为40kg/小时，功耗不超过约200Wh/kg，例如，不超过约195Wh/kg，或不超过约190Wh/kg。
实施例
柔性的测定：EN ISO 178
装置：通用测试机Messphysik,Beta 50
E模量的测定：横切路线
测试速度：3mm/min
测量的样品数：6
样品尺寸：约80×10×4mm
简支梁冲击强度的测定：EN ISO 179
装置：钟摆冲击测试仪CEAST 9050
钟摆锤：0.5J
冲击方向：平放
测量的样品数：10
样品尺寸：约80×10×4mm
样品：无缺口
热变形温度的测定：EN ISO 75-1
装置：HDT 3 Vicat–Ceast S.p.A。
浸泡液体：硅油
斜率：120℃/h
起始温度：30℃
最大温度：220℃
预热时间：300s
支承距离：64mm
测量的样品数：3
样品尺寸：约80×10×4mm
按照 EN 13893的表面粗糙度
装置：Elcon Floor Slide Control(FSC 3)
测试循环：3系列测量×5次测量
测量的样品数：3
样品尺寸：长度为1m的装饰部
滑块：1合成基底、2皮革基底
测量方向：平行于装饰板的长轴
挤出方法
挤出测试(直接挤出)使用Fiberex K38挤出机(来自Greiner Extrusion GmbH的具有标准下游装置的圆锥形对旋式双螺杆挤出机)进行。来自Colortronic的6倍重力给料系统用于投料。成形使用生产装饰板的挤出工具进行。
材料
-NWF＝天然木质纤维(Arbocel(RTM)C320)
-组合物1＝包含15％功能填料(包含含有表面处理剂的碳酸钙，表面处理剂包含含有具有一个或两个相邻羰基的末端丙酸基或烯基的第一化合物)和85％HDPE、PP和LDPE的树脂
-组合物2＝包含10％功能填料(包含含有表面处理剂的碳酸钙，表面处理剂包含含有具有一个或两个相邻羰基的末端丙酸基或烯基的第一化合物)和90％HDPE和PP的树脂
-原生聚合物＝聚乙烯(BS 2581，Borealis)
-增容剂＝马来酸酐改性HDPE
-云母
-CCC＝涂布有式(1)的表面处理剂的碳酸钙
-云母(未涂布)
-滑石(未涂布)
样品组成和结果总结在下表1中。

Claims (43)

1.一种组合物，其包含热塑性聚合物、纤维素材料和功能填料，其中，所述功能填料包含无机颗粒物和在所述无机颗粒物的表面上的表面处理剂。
2.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，所述热塑性聚合物的至少一部分是再生聚合物，例如，再生的消费后聚合物废料。
3.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，所述热塑性聚合物包含聚乙烯和可选的聚丙烯。
4.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，所述热塑性聚合物的至少一部分是偶联的。
5.如权利要求5所述的组合物，其中，所述热塑性聚合物包含经由所述表面处理剂偶联到所述无机颗粒物的聚乙烯。
6.如权利要求5所述的组合物，其中，所述热塑性聚合物包含偶联的至少两种聚乙烯聚合物。
7.如权利要求6所述的组合物，其中，所述至少两种聚乙烯聚合物的第一种包含HDPE，可选的是，所述至少两种聚乙烯聚合物的第二种包含：(i)与第一种聚乙烯聚合物中的HDPE不同的HDPE，和/或(ii)LDPE。
8.如权利要求6或7所述的组合物，其中，所述至少两种聚乙烯聚合物的第一种的MFR为小于0.75g/10分钟@190℃/2.16kg，可选的是，所述至少两种聚乙烯聚合物的第二种的MFR等于或大于0.75g/10分钟@190℃/2.16kg。
9.如权利要求6、7或8所述的组合物，其中，基于所述组合物的总重量，第一种聚乙烯聚合物中的HDPE的存在量为所述组合物的约10重量％～约30重量％。
10.如权利要求6、7、8或9所述的组合物，其中，第一种聚乙烯中的HDPE构成所述热塑性聚合物的总量的约30重量％～约70重量％。
11.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，所述热塑性聚合物包含约30重量％～约90重量％的HDPE、约1重量％～约15重量％的聚丙烯和可选的至多约40重量％的LDPE。
12.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，所述无机颗粒物包含碳酸钙或者为碳酸钙，例如，研磨碳酸钙。
13.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，所述组合物还包含未用表面处理剂处理的次要填料，可选的是，所述次要填料为滑石或云母。
14.如前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述表面处理剂包含第一化合物，所述第一化合物包含具有一个或两个相邻羰基的末端丙酸基或烯基。
15.如权利要求14所述的聚合物组合物，其中，第一化合物具有式(1)：
A-(X-Y-CO)m(O-B-CO)nOH (1)
其中，
A为含有具有一个或两个相邻羰基的末端烯键的部分；
X为O，m为1～4，或者X为N且m为1；
Y为C1-18亚烷基或C2-18亚烯基；
B为C2-6亚烷基；n为0～5；
条件是，当A含有与所述烯基相邻的两个羰基时，X为N。
16.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，基于所述组合物的总重量，所述组合物包含约10重量％～约80重量％的热塑性聚合物、约20重量％～约80重量％的纤维素材料和约1重量％～约70重量％的功能填料。
17.如权利要求16所述的组合物，其中，纤维素材料与热塑性聚合物的重量比大于约1:1。
18.如权利要求16或17所述的组合物，其中，基于所述组合物的总重量，所述组合物包含约20重量％～约50重量％的热塑性聚合物、约40重量％～约70重量％的纤维素材料和约1重量％～约50重量％的功能填料。
19.如权利要求16～18中任一项所述的组合物，其中，所述组合物包含约2重量％～约20重量％的功能填料，并且可选地还包含约2.5重量％～约25重量％的次要填料，例如，约2.5重量％～约15重量％的次要填料。
20.如权利要求19所述的组合物，其中，所述次要填料为未涂布的滑石、碳黑或云母。
21.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其还包含抗氧化剂和/或着色剂。
22.一种复合材料，其由权利要求1至21中任一项所述的组合物形成。
23.如权利要求22所述的复合材料，其包含核和围绕该核的外层，其中，所述核和/或所述外层由权利要求1至21中任一项所述的组合物形成。
24.如权利要求23所述的复合材料，其中，所述核为：(i)中空的，或(ii)发泡的，或(iii)实心的。
25.如权利要求22所述的复合材料，其至少包含第一层和第二层，其中，所述第一层和/或所述第二层由权利要求1至21中任一项所述的组合物形成。
26.如权利要求22至25中任一项所述的复合材料，其中，所述复合材料为以下材料之一的形式：装饰材料(例如，装饰板)、板、壳体、薄板、杆、带、围栏、构件、面板(例如，汽车面板)、栈板、管、门、百叶窗、遮篷、光罩、标示牌、框架、窗框、后挡板、墙板、地板、瓷砖、铁道枕木、模型、浅盘、工具把手、畜栏、垫层、给料器、棍棒、手提袋、桶、盒、包装材料、篮、架、罩壳、活页夹、屏风、墙壁、席、框架、书架、雕塑、椅、桌、书桌、艺术品、玩具、游戏、锭盘、码头、小船、船桅、化粪池、基板、计算机外壳、地上和地下的电线套管、家具、野餐桌、帐篷、运动场、长椅、掩体、体育用品、便盆、斑块、浅盘、衣架、托盘、水池、绝缘材料、首饰盒、书籍封面、扶杖、拐杖以及行李箱扣具和夹具。
27.如权利要求26所述的复合材料，其中，所述组合物为装饰材料，例如，装饰板。
28.如权利要求27所述的复合材料，其具有：(i)按照EN 13893测得的比包含相当量的纤维素材料和原生聚合物且不含功能填料的复合材料大至少约50％的表面粗糙度(滑动摩擦系数)；和/或(ii)按照EN 13893测定为至少约0.30μ的表面粗糙度(滑动摩擦系数)。
29.如权利要求26所述的复合材料，其中，所述复合材料为汽车面板。
30.如权利要求22至28中任一项所述的复合材料，其包含未涂布的滑石作为次要填料，并具有：(i)按照EN ISO 178测定为至少约3700MPa的弯曲模量，例如，至少约3900MPa；和/或(ii)按照EN ISO 178测定为至少约36.25MPa的弯曲强度。
31.如权利要求22至29中任一项所述的复合材料，其还包含选自未涂布的滑石或云母的次要填料成分，其中，所述复合材料比不含所述次要填料成分的可比复合材料更均一。
32.如权利要求30或31所述的复合材料，其进行过挤出，并且其中，挤出以至少约30kg/小时的输出进行。
33.一种制造权利要求1至21中任一项所述的组合物的方法，其包括将所述热塑性聚合物、纤维素材料和功能填料混配。
34.一种制造权利要求22至31中任一项所述的复合材料的方法，其包括将权利要求1至21中任一项所述的组合物挤出，例如，共挤出。
35.一种在纤维素-聚合物复合材料的挤出过程中减少功耗的方法，所述方法包括由权利要求1至21中任一项所述的组合物挤出所述纤维素-聚合物复合材料。
36.如权利要求34或35所述的方法，其中，挤出以至少约15kg/小时、例如至少约20kg/小时、或至少约30kg/小时、或至少约40kg/小时的输出速率进行。
37.如权利要求35或36所述的方法，其中，进行挤出的所述组合物包含未涂布的滑石作为次要填料。
38.一种改进由包含热塑性聚合物、纤维素材料和功能填料的组合物形成的复合材料的均一性的方法，所述方法包括在由所述组合物形成所述复合材料之前，向所述组合物添加选自未涂布的滑石或云母的次要填料成分，并由所述组合物形成、例如挤出复合材料。
39.一种母料，由其能够形成权利要求1至21中任一项所述的组合物。
40.未涂布的滑石或云母作为分散剂在以下组合物中的应用：(i)包含热塑性聚合物、纤维素材料和功能填料的组合物或(ii)权利要求1至21中任一项所述的组合物。
41.包含无机颗粒物和在所述无机颗粒物的表面上的表面处理剂的功能填料在包含热塑性聚合物和纤维素材料的组合物中的应用，其中，所述聚合物的至少一部分偶联到所述功能填料。
42.权利要求1至21中任一项所述的组合物用于改善由其形成的复合材料的机械性能的应用，可选的是，所述机械性能为弯曲强度和弯曲模量中的一种或多于一种。
43.如权利要求42所述的应用，其中，所述组合物还包含次要填料成分，即可选的未涂布的滑石或云母。
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