專利名稱：由含纖維素的材料和塑料制成的復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由至少一種含纖維素的材料，優(yōu)選木材，和至少一種塑料制成的具有改進(jìn)的機(jī)械性能和改進(jìn)的耐候性的新型復(fù)合材料，它們的制備方法以及它們的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
由至少一種含纖維素的材料和至少一種塑料制成的復(fù)合材料當(dāng)前特別以木材-塑料復(fù)合材料(所謂WPC或木材塑料復(fù)合材料)形式在工業(yè)上制備。在下文中描述的本發(fā)明范圍內(nèi)，表述“木材-塑料復(fù)合材料”和“WPC”作為同義詞使用。
歷史上，實(shí)心木料和傳統(tǒng)的木質(zhì)材料一般用作構(gòu)造材料和家具材料。WPC材料已經(jīng)依靠改進(jìn)的成形方法將這些傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大到涵蓋重要的新的可能的應(yīng)用。
WPC材料涉及使木材顆粒(例如木材碎片、鋸屑、木纖維或木粉)與塑料基體粘接。 熱塑性塑料一般充當(dāng)塑料基體。
當(dāng)最初在北美洲開發(fā)WPC時(shí)，木材主要用作廉價(jià)填料。木屑的成本是用作其替換物的塑料的成本的一小部分，木材內(nèi)容物因此降低產(chǎn)品中的材料成本。木材具有比所使用的塑料更高的彈性模量，使得優(yōu)化的木材-塑料組合的情況下得到比純的塑料更好的機(jī)械性能。
三種塑料在世界范圍內(nèi)在商業(yè)上制備的幾乎所有的WPC材料中占據(jù)主要地位。在美國，主要使用聚乙烯(PE )，但是在歐洲主要使用聚丙烯(PP )。在亞洲，聚氯乙烯(PVC)經(jīng)常用作WPC塑料。所有三種塑料的共同之處是，它們都是大量生產(chǎn)的塑料和因此可以按較低成本獲得。這種商業(yè)觀點(diǎn)是WPC研究決定性地僅采用所提及的熱塑性塑料進(jìn)行的原因之
O
另一方面，一如既往地要求將天然纖維(例如纖維素)與聚合物持久連接。在所提及的塑料，PE、PP和PVC的情況下，由于數(shù)十年之久的開發(fā)已經(jīng)通過使用粘合促進(jìn)劑充分好地解決與木纖維連接的問題。
WPC材料的當(dāng)前的進(jìn)一步開發(fā)不但集中于優(yōu)化工藝技術(shù)而且在很大程度上集中于改進(jìn)產(chǎn)品性能或?yàn)樘囟A(yù)計(jì)的使用定制的性能。
WPC材料當(dāng)前主要用于戶外使用。WPC的主要應(yīng)用是陽臺(tái)嵌板，所謂“裝飾”。在此，WPC材料主要與來自亞熱帶的貴重木材競爭。在構(gòu)造應(yīng)用中預(yù)期，WPC材料不但提供材料強(qiáng)度而且具有最高的耐久性，或至少與堅(jiān)固的天然木料相當(dāng)?shù)哪途眯浴?br> WPC材料由于使用的用料而一般在戶外經(jīng)歷由于氣候影響而改變，只要它們沒有受表面整飾層的保護(hù)。老化程度一方面取決于所使用的木纖維的耐性，另一方面還取決于所使用的塑料的長期性能。
眾所周知，塑料具有非常寬的產(chǎn)品性能范圍。這不但涉及熱性能而且涉及機(jī)械和長期性能。在開發(fā)用于戶外領(lǐng)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烴的WPC具有更好的耐候性的復(fù)合材料。
WPC材料經(jīng)常經(jīng)由注塑方法或擠出方法制備，并且該制備方法因此通過在塑料組分的熔融溫度下的塑化過程進(jìn)行。使用濕化學(xué)的與木材顆粒的聚合方法也被使用，但是不太普遍。
聚甲基丙烯酸甲酯(縮寫為PMMA)以極其好的耐候性和高的機(jī)械強(qiáng)度值而已知。性能分布因此非常適合于構(gòu)造應(yīng)用。然而，至今還不能將這種材料用于WPC應(yīng)用，因?yàn)樵跀D出過程中所要求的加工溫度太高并由此導(dǎo)致對木材顆粒的損害。將PMMA與木材顆粒連接的問題至今也沒有令人滿意地解決。發(fā)明內(nèi)容
從上述現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的因此是提供由至少一種含纖維素的材料，優(yōu)選木材，和至少一種塑料制成的具有改進(jìn)的耐候性和改進(jìn)的機(jī)械性能的復(fù)合材料，以及它們的制備方法。
另一個(gè)目的是提供沒有附加的表面整飾的耐候性WPC材料。
沒有明確提及的其它目的從以下說明書、實(shí)施例和權(quán)利要求書的總體關(guān)聯(lián)得出。
本發(fā)明基于的構(gòu)思是，通過使用聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯，具有優(yōu)異耐候性的熱塑性塑料，而制備新型復(fù)合材料。在此成功實(shí)現(xiàn)將這種塑料的強(qiáng)度與含纖維素的組分的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合而獲得定制的復(fù)合材料。
這里的關(guān)鍵任務(wù)是將含纖維素的材料，尤其是天然纖維或木纖維與聚合物足夠好地粘附、偶聯(lián)或連接。這通過如下達(dá)到根據(jù)本發(fā)明使用包含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物。發(fā)明人還成功發(fā)現(xiàn)尤其適合的聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯，以及尤其適合的附加材料。
本發(fā)明因此提供由至少一種含纖維素的組分，優(yōu)選木材，和至少一種塑料制成的復(fù)合材料，其特征在于至少一種塑料由包含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物組成，或包含含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物，優(yōu)選連同其它聚合物和/或添加劑和/或助劑。
本發(fā)明還提供一種方法，其中將至少一種含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物，任選地連同其它組分與至少一種含纖維素的材料混合，然后加工而獲得復(fù)合材料。
本發(fā)明同樣提供本發(fā)明復(fù)合材料，尤其是作為具有提高的濕氣暴露的領(lǐng)域中的材料，尤其是戶外領(lǐng)域中的材料，例如作為地板覆層，例如陽臺(tái)嵌板等，作為構(gòu)造材料，例如作為構(gòu)造木材、擱板、梁、樓梯和樓梯階、支柱、殼子板、花園棚屋、攀登高臺(tái)、游戲設(shè)備、沙箱、 車棚、亭子、門框、門頁、窗臺(tái)等，作為壁元件，作為壁包層，隔音元件，欄桿，作為天花板包層，作為屋頂蓋板，在造船中，或用于建造港口設(shè)施，例如橋形碼頭、船的轉(zhuǎn)向器、船甲板等， 作為戶內(nèi)和戶外領(lǐng)域中不需維護(hù)的家具材料，例如椅子、床、框架、柜臺(tái)、花園長椅、廚房家具、工作板、浴室家具等，作為容器或邊飾，例如草地邊飾，花壇邊飾、輥?zhàn)舆吘壔▔?、花盆?植物槽等，作為游戲積木塊，和用于汽車內(nèi)部裝飾物中，和用于汽車外殼中，以及作為移動(dòng)房屋安裝件的用途。
本發(fā)明復(fù)合材料極其適合于戶外的實(shí)際使用，因?yàn)樗哂械偷奈?、由于低溶脹行為?dǎo)致的高形狀穩(wěn)定性、和高的機(jī)械強(qiáng)度。
通過在小于或等于225°C，優(yōu)選小于或等于220°C的溫度下加工的可能性可以避免對含纖維素的材料的損害，尤其是當(dāng)使用木材時(shí)，并可以減少能量成本。
尤其是當(dāng)單獨(dú)使用或與聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯基體聚合物組合使用含至少一種聚(甲基)丙烯酸(燒基)酯并且含至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物時(shí)，可以制備令人驚奇地可以以70wt%的木材含量在大約205°C下良好擠出的復(fù)合材料。以此方式還能甚至獲得具有高達(dá)80wt%木材含量的WPC。
本發(fā)明擠出物的濕行為相同于或好于基于聚烯烴的WPC。另外，當(dāng)將本發(fā)明塑料基體與聚烯烴相比時(shí)，它具有更好的機(jī)械性能和優(yōu)異的耐候性。
實(shí)際的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，與使用沒有共聚物的純PMMA相比，通過使用含至少一種聚 (甲基)丙烯酸(烷基)酯且含至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物能將吸水率從大約30wt% 減少到小于5wt%。
因此首次成功實(shí)現(xiàn)制備基于聚(甲基)丙烯酸(燒基)酯的高品質(zhì)WPC。
下文對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
WPC材料的品質(zhì)在很大程度上取決于各種參數(shù)的保持例如，聚合物的流動(dòng)性能與木材顆粒開始遭受損害時(shí)的特定溫度上限的保持一樣重要。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在WPC材料的制備中，這種溫度應(yīng)該小于225°C，優(yōu)選小于220°C，以便很大程度上排除木材顆粒的碳化。同時(shí)，在所述溫度下，聚合物應(yīng)該熔融并具有足夠的可流動(dòng)性。這種事實(shí)本身迄今是避免使用 PMMA的原因，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)PMMA在230°C以上才顯現(xiàn)粘彈性流動(dòng)行為。
對于WPC材料使用的另一個(gè)決定性因素是結(jié)合實(shí)際的產(chǎn)物性能具有最小值或不超過最大限度。這些的實(shí)例是由水引起的重量增加，由于濕度導(dǎo)致的溶脹行為，和材料強(qiáng)度，例如撓曲強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度。
具有纖維素作為主要成分的材料，例如木纖維，是高度極性的和親水性的。直至大的材料深度的吸濕性決定性地由含纖維素的材料的親水性導(dǎo)致。本發(fā)明中通過使用含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯且含至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物作為粘合促進(jìn)劑和/或基體材料成功實(shí)現(xiàn)木材顆粒被所述聚合物很好直至完全地“包圍”或“包覆”。吸水率因此顯著地減小。
本發(fā)明第一優(yōu)選的實(shí)施方案中因此使用至少一種含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物作為基體聚合物且同時(shí)作為粘合促進(jìn)劑。
第二優(yōu)選的實(shí)施方案中將含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物作為粘合促進(jìn)劑連同聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯作為基體材料一起配混。
所述含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物可以單體單元的無規(guī)分布使用，或呈接枝共聚物形式使用，在所述接枝共聚物中環(huán)狀羧酸酐衍生物接枝到聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯上。所使用的環(huán)狀羧酸酐衍生物優(yōu)選是具有 5-、6_或7-元環(huán)的那些，尤其優(yōu)選使用的馬來酸酐和戊二酸酐。它可以優(yōu)選包含其它共聚單體，例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酸和丙烯酸(燒基)酯、(烷基)(甲基)丙烯?；贰?燒基)(甲基)丙烯酰亞胺、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸乙烯酯、乙烯或丙烯。
所述含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯且含至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物中的〃烷基〃是指含1-20，優(yōu)選1-8，尤其優(yōu)選1-4個(gè)碳原子并且可以被官能團(tuán)取代或可以包含雜原子，例如O、S或N的支化或未支化的、環(huán)狀或直鏈的烷基。優(yōu)選涉及甲基、乙基、丁基或環(huán)己基。尤其優(yōu)選使用如W02005/108486中作為“共聚物(I)”公開的共聚物。 所述文獻(xiàn)的內(nèi)容據(jù)此明確地連帶地結(jié)合到本申請說明書中。
聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯基體材料中“烷基”的定義可以與上面對于共聚物給出的定義相同。尤其優(yōu)選使用聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯或聚(甲基)丙烯酸丁酯。
術(shù)語“(甲基)丙烯酸酯”既表示甲基丙烯酸酯，又表示丙烯酸酯，以及這兩者的混合物。
本發(fā)明使用的包含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯且包含至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物優(yōu)選是低分子量共聚物。
所述包含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯且包含至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物的MVR熔體指數(shù)[230°C，3. 8kg]優(yōu)選在l_30ml/10min，尤其優(yōu)選2_20ml/10min， 非常尤其優(yōu)選3-15ml/10min的范圍內(nèi)。
所述包含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯且包含至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的整個(gè)共聚物的比例,基于本發(fā)明復(fù)合材料的總重量,優(yōu)選在O. 5wt%至(100-含纖維素 的材料的比例)wt%,尤其優(yōu)選2wt%至((100-含纖維素的材料的比例)/2) wt%的范圍內(nèi)。
所述共聚物中環(huán)狀羧酸酐衍生物的比例又優(yōu)選在O. l-5wt%,尤其優(yōu)選O. 4-3wt% 的范圍內(nèi)，基于本發(fā)明復(fù)合材料的總重量。
正如已經(jīng)提到的那樣，本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案包含由至少一種共聚物作為粘合促進(jìn)劑以及至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯作為基體材料形成的共混物，所述共聚物包含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯且包含至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物。所述聚(甲基) 丙烯酸(烷基)酯基體材料在此是指僅僅包含聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯作為聚合物組分的基體材料，或包含由各種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯或聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯與其它聚合物形成的共混物的基體材料，或是由至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和除環(huán)狀羧酸酐衍生物以外的其它共聚單體，優(yōu)選苯乙烯、α -甲基苯乙烯、(甲■丙烯酸和/或丙烯酸(烷基)酯、(烷基)(甲基)丙烯?；?、(烷基)(甲基)丙烯酰亞胺、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體材料。
關(guān)于所述聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯基體材料方面，在此已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其流動(dòng)行為是可以用來特別優(yōu)化制備過程的指標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明用作基體材料的聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯因此優(yōu)選具有的MVR熔體指數(shù)[230°C、3. 8kg]在O. 5_30ml/10min，尤其優(yōu)選l_20ml/10min， 非常尤其優(yōu)選l-10ml/10mi η的范圍內(nèi)。
用各種品質(zhì)的聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)顯示，如果使用過高分子量的聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯熔體，則僅很難可能達(dá)到與例如木材顆粒的混合，因?yàn)楫?dāng)進(jìn)行必要的溫升時(shí)，發(fā)現(xiàn)對木材顆粒的損害開始發(fā)生。如果聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯的分子量過低，則會(huì)出現(xiàn)木纖維在塑化設(shè)備中“漂浮”的問題，從而導(dǎo)致組分充分混合方面的困難。
本發(fā)明復(fù)合材料除所述包含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯且包含至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物和任選的聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯基體聚合物之外，還包含含纖維素的組分，尤其是木材顆粒。含纖維素的組分在復(fù)合材料中的比例對產(chǎn)物的性能具有重大的影響。例如，一方面，改進(jìn)柔韌性和機(jī)械性能，并還達(dá)到經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，高的比例導(dǎo)致增強(qiáng)的吸濕性，使得難以實(shí)現(xiàn)含纖維素的組分的非常高的比例。用本發(fā)明復(fù)合材料成功達(dá)到木材填料的比例尤其是至多80wt%，優(yōu)選40-80wt%，尤其優(yōu)選50-80wt%，非常尤其優(yōu)選60-75wt%，在每種情況下基于復(fù)合材料的總重量。
根據(jù)本發(fā)明使用的含纖維素的組分優(yōu)選是木材或紙張或紙板，或其它含纖維素的材料。含纖維素的組分的纖維素含量優(yōu)選是至少20wt%，尤其優(yōu)選至少30wt%，非常尤其優(yōu)選至少40wt%。尤其優(yōu)選使用木材。關(guān)于木材顆粒方面，在本發(fā)明復(fù)合材料中沒有特別的限制。例如，可以使用木材碎片、鋸屑、木纖維或木粉。
在本發(fā)明范圍內(nèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料包含潤滑劑是有利的。潤滑劑對于可以達(dá)到模塑組合物的好的可加工性和低加工溫度是重要的?？梢允褂玫臐櫥瑒┯绕涫蔷巯N、極性酯蠟、聚乙烯蠟、羧酸和脂肪酸，以及它們的酯(例如硬脂酸酯)，以及長鏈脂肪醇和脂肪醇酯。潤滑劑基于復(fù)合材料總質(zhì)量計(jì)的比例優(yōu)選是0-5wt%，尤其優(yōu)選O. l_4wt%，非常尤其優(yōu)選O. 5_4wt%,特別優(yōu)選l_3wt%。
本發(fā)明復(fù)合材料可以包含其它常規(guī)添加劑和/或助劑，例如染料、光穩(wěn)定劑、I R 吸收劑、抗微生物活性成分、阻燃劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、交聯(lián)性聚合物、有機(jī)或無機(jī)類型的纖維增強(qiáng)性添加劑、聚硅氧烷、聚硅氧烷胺和/或聚硅氧烷亞胺。
在一個(gè)尤其優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明復(fù)合材料在塑料中包含抗沖改性劑，尤其以O(shè). l-15wt%,優(yōu)選O. 5-10wt%,非常尤其優(yōu)選l-6wt%的比例，在每種情況下基于復(fù)合材料中存在的塑料組分的質(zhì)量?？梢允褂萌魏紊藤彽目箾_改性劑，尤其是具有10-300nm的平均粒子直徑(例如通過超離心法測量)的彈性體顆粒。彈性體顆粒優(yōu)選具有這樣的芯，該芯具有軟的彈性體相和至少一個(gè)鍵于其上的硬相。
包含至多80wt%的木材顆粒以及至少15wt%的聚(甲基)丙烯酸(燒基)酯的木材-塑料復(fù)合材料(在每種情況下基于該復(fù)合材料的總重量)已經(jīng)證明是尤其有利的，其中聚合物含量或者由a)包含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯且包含至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物，或者由b)由至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯基體聚合物和至少一種包含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯且包含至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生 物的共聚物形成的共混物組成。
在本發(fā)明一個(gè)尤其優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明復(fù)合材料包含以下組分
a)含纖維素的組分，優(yōu)選木纖維40_80wt%
b)包含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物 l-50wt%
c)潤滑劑0_5wt%,優(yōu)選 O. 5-4wt%
d)聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯基體聚合物0-59wt%，優(yōu)選1-57. 5wt%
e)染料(一種或多種)0_5wt%
f)光穩(wěn)定劑 0-0. 5wt%,優(yōu)選 O. 01-0. 2wt%,
其中組分b)和d) —起占上述四種組分的總重量的9. 5wt%-60wt%,且上述六種組分的比例合計(jì)100wt%。10(^七％在此基于上述組分的總重量。這可以與復(fù)合材料的總重量相同，但是如果復(fù)合材料還包含除上述六種組分以外的組分，則也可以小于復(fù)合材料的 100wt%。尤其優(yōu)選本發(fā)明復(fù)合材料僅包含聚合物組分b)和d)作為塑料，此外還任選地包含e)和/或f)，和/或至少一種抗沖改性劑。
本發(fā)明的復(fù)合材料可以如下制備將至少一種包含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物與至少一種含纖維素的組分和任選的其它組分，優(yōu)選聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯基體材料，和/或潤滑劑，和/或抗沖改性劑，和/或其它的上述助劑和/或添加劑混合，并加工而獲得復(fù)合材料。所述加工優(yōu)選經(jīng)由擠出或注塑進(jìn)行。這里優(yōu)選在小于230°C，尤其優(yōu)選小于225°C，非常尤其優(yōu)選170-220°C，特別優(yōu)選 190-215°C，非常特別優(yōu)選190-210°C的熔體溫度下進(jìn)行塑化。
本發(fā)明復(fù)合材料可以用于對于WPC已知的任何應(yīng)用，尤其是作為具有提高的濕氣暴露的領(lǐng)域中的材料，尤其是戶外領(lǐng)域中的材料，例如作為地板覆層，例如陽臺(tái)嵌板等，作為構(gòu)造材料，例如作為構(gòu)造木材、擱板、梁、支柱、殼子板、花園棚屋、攀登高臺(tái)、游戲設(shè)備、沙箱、車棚、亭子、門框、門頁、窗臺(tái)等，作為壁元件，作為壁包層，隔音元件，欄桿，作為天花板包層，作為屋頂蓋板，在造船中，或用于建造港口設(shè)施，例如橋形碼頭、船的轉(zhuǎn)向器、船甲板等，作為戶內(nèi)和戶外領(lǐng)域中不需維護(hù)的家具材料，例如椅子、床、框架、柜臺(tái)、花園長椅、廚房家具、工作板、浴室家具等，作為容器或邊飾，例如草地邊飾，花壇邊飾、輥?zhàn)舆吘壔▔?、花盆、植物槽等?br> 本發(fā)明組件的隔音效果可以基于對聲音的反射，或基于吸收。盡管為了反射，組件的光滑表面也是足夠的，但是為了用作具有吸音效果的隔音元件優(yōu)選制備由本發(fā)明復(fù)合材料制成的且其表面經(jīng)結(jié)構(gòu)化以使得通過該結(jié)構(gòu)化達(dá)到吸音效果的組件。另外尤其優(yōu)選由本發(fā)明復(fù)合材料制備具有中空腔室的板材，或異型材，其具有合適的允許聲波穿透入該組件的開口或穿孔。因此可以達(dá)到顯著的吸音效果。本發(fā)明同樣涵蓋對所述隔音元件所提及的兩種變型的組合或改進(jìn)型。
測量方法
MVR熔體指數(shù)
根據(jù)ISO 1133 測定 MVR[230°C，3. 8kg]。
吸水率(煮沸試驗(yàn))
基于標(biāo)準(zhǔn)EN 1087-1以煮沸試驗(yàn)測定吸水性。為此，將具有生產(chǎn)規(guī)模的厚度和寬度的長度為IOOmm的樣品段浸潰在沸水中保持5h并在冷水中冷卻大約60min后，測試溶脹度和重量分析法吸水率。
斷裂強(qiáng)度和撓曲
依據(jù)DIN EN 310 ("木質(zhì)材料；彎曲彈性模量和抗彎強(qiáng)度的測定")測定本發(fā)明復(fù)合材料的在500N負(fù)荷下的斷裂強(qiáng)度和撓曲。
下面的實(shí)施例用于本發(fā)明的進(jìn)一步說明和更好的理解，但是無論如何也不限制本發(fā)明或其范圍。
具體實(shí)施方式
對比實(shí)施例1
將中等分子量的PMMA模塑組合物(得自Evonik Rohm GmbHDarmstadt的 PLEXIGLASeFM 6N或PLEXIGLAS 7N)與70wt%的比例的木纖維混合并擠出。由高溫(233°C和更高)和在擠出工具上強(qiáng)烈粘附導(dǎo)致發(fā)生木材顆粒的分解(碳化)。僅可能達(dá)到這兩種組分的非常不充分的塑化。
對比實(shí)施例2
使用得自Clariant，Sulzbach公司的極性酯蠟LICOWAX E作為潤滑劑重復(fù)根據(jù)對比實(shí)施例1的擠出。因此可以在生產(chǎn)過程中保持溫度在大約200-205°C并防止金屬粘附。 木材顆粒的分解得到避免。
然而，這樣制得的PMMA-木材復(fù)合材料的缺點(diǎn)是在100°C下的煮沸試驗(yàn)中的吸水率是20-40wt%。由于水分引起的溶脹行為因此是不足的。具有根據(jù)對比實(shí)施例2的構(gòu)成的WPC產(chǎn)物的所有尺寸(長度、寬度、厚度)顯示與原始尺寸的極大偏差，由此該產(chǎn)物不適合戶外使用。
實(shí)施例1
一般說明
在對比實(shí)施例2的配方中，將對應(yīng)于WO 2005/108486中實(shí)施例A的共聚物(I)的聚甲基丙烯酸(烷基)酯-馬來酸酐共聚物作為粘合促進(jìn)劑添加到混合物中。
實(shí)驗(yàn)表明，這種類型的含高達(dá)75%木材含量的混合物可以非常好地在 210°C +/-1OK的范圍中塑化，并提供具有非常低吸水性、對水分的高尺寸穩(wěn)定性、和高機(jī)械穩(wěn)定性的WPC擠出物。
實(shí)施例1a
如一般說明中那樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將對應(yīng)于WO 2005/108486中實(shí)施例A的共聚物(I) 的聚甲基丙烯酸甲酯-馬來酸酐共聚物(具有10wt%的結(jié)合入的馬來酸酐)用作粘合促進(jìn)劑。
用于擠出的用量方面的組成如下
木纖維70wt%
粘合促進(jìn)劑10wt%
潤滑劑LICOffAX E 2. 0wt%
PMMA: PLEXIGLAS 7N 18wt%
對所得WPC的應(yīng)用性能試驗(yàn)的結(jié)果如下
在100°C下煮沸試驗(yàn)中的 吸水率4· 3%
斷裂強(qiáng)度4114kN
接曲，500N:1 · 8mm
權(quán)利要求
1.由至少一種含纖維素的材料和至少一種塑料制成的復(fù)合材料，其特征在于 至少一種塑料由包含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯并且包含至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物組成，或包含所述共聚物，優(yōu)選連同其它聚合物和/或添加劑和/或助劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其特征在于 它包含含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物作為粘合促進(jìn)劑，以及包含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯基體材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的復(fù)合材料，其特征在于 所述含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物具有 l-30ml/10min,優(yōu)選 3_15ml/10min 的 MVR 熔體指數(shù)[230°C，3. 8kg]。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的復(fù)合材料，其特征在于 所述包含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯且包含至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物的比例基于本發(fā)明復(fù)合材料的總重量計(jì)為O. 5wt%至(100_含纖維素的材料的比例)wt%, 2wt%至((100-含纖維素的材料的比例)/2) wt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的復(fù)合材料，其特征在于 所述環(huán)狀羧酸酐衍生物的比例基于本發(fā)明復(fù)合材料的總重量計(jì)在O. l-5wt%，優(yōu)選O.4-3wt%的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的復(fù)合材料，其特征在于 所述含纖維素的材料是木材或紙張或紙板，優(yōu)選具有至少20wt%，尤其優(yōu)選至少30wt%，非常尤其優(yōu)選至少40wt%的纖維素含量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的復(fù)合材料,其特征在于 在每種情況下基于復(fù)合材料的總重量，所述復(fù)合材料包含最高至80wt%的木材顆粒和至少15wt%的聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的復(fù)合材料，其特征在于 它包含以下組分 a)含纖維素的組分，優(yōu)選木纖維40-80wt% b)包含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物:l-50wt% c)潤滑劑0-5wt%，優(yōu)選O. 5-4wt% d)聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯基體聚合物0-59wt%，優(yōu)選1-57.5wt% e)染料0-5wt% f)光穩(wěn)定劑0-0. 5wt%，優(yōu)選 O. 01-0. 2wt%, 其中組分b)和d)—起占組分a)_f)的總重量的9. 5wt%_60wt%,且組分a)-f)的總和得到 100wt%。
9.制備由至少一種含纖維素的材料和至少一種基于聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯的塑料制成的復(fù)合材料的方法，其特征在于 將至少一種包含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物與至少一種含纖維素進(jìn)行加工，并加工而獲得復(fù)合材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的制備復(fù)合材料的方法，其特征在于將至少一種包含至少一種聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯和至少一種環(huán)狀羧酸酐衍生物的共聚物與至少一種含纖維素的組分和聚(甲基)丙烯酸(烷基)酯基體材料和/或潤滑劑和/或其它添加劑和/或助劑混合，并加工而獲得木材-塑料復(fù)合材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10之一的制備復(fù)合材料的方法，其特征在于 經(jīng)由擠出或注塑，優(yōu)選在小于230°C，尤其優(yōu)選小于225°C，非常尤其優(yōu)選170-220°C，特別優(yōu)選190-215°C，非常特別優(yōu)選190-210°C的溫度下加工所述混合物而獲得復(fù)合材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的復(fù)合材料作為具有提高的濕氣暴露的領(lǐng)域中的材料，尤其是戶外領(lǐng)域中的材料，例如作為地板覆層，例如陽臺(tái)嵌板等，作為構(gòu)造材料，例如作為構(gòu)造木材、擱板、梁、樓梯和樓梯階、支柱、殼子板、花園棚屋、攀登高臺(tái)、游戲設(shè)備、沙箱、車棚、亭子、門框、門頁、窗臺(tái)等，作為壁元件，作為壁包層，隔音元件，欄桿，作為天花板包層，作為屋頂蓋板，在造船中，或用于建造港口設(shè)施，例如橋形碼頭、船的轉(zhuǎn)向器、船甲板等，作為戶內(nèi)和戶外領(lǐng)域中不需維護(hù)的家具材料，例如椅子、床、框架、柜臺(tái)、花園長椅、廚房家具、工作板、浴室家具等，作為容器或邊飾，例如草地邊飾，花壇邊飾、輥?zhàn)舆吘壔▔?、花盆、植物槽等，作為游戲積木塊，和用于汽車內(nèi)部裝飾物中，和用于汽車外殼中，以及作為移動(dòng)房屋安裝件的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及由至少一種含纖維素的材料，優(yōu)選木材，和至少一種塑料制成的具有改進(jìn)的機(jī)械性能和改進(jìn)的耐候性的新型復(fù)合材料，它們的制備方法以及它們的應(yīng)用。
文檔編號C08L97/02GK103003354SQ201180031353
公開日2013年3月27日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月5日
發(fā)明者C·施烏特茲, C·羅特, R·卡爾洛夫, K·施烏特斯, V·克倫諾夫, E·萊恩赫梅爾 申請人:贏創(chuàng)羅姆有限公司