[发明专利]木纤维塑料复合材料

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2004年12月3日提交的美国临时申请No.60/632,788的优先权。

关于联邦赞助研究或开发的声明

不适用。

对光盘附件的引用

不适用。

发明背景

木纤维-塑料复合材料，有时被称作WPCs，是木纤维与至少一种热塑性材料(thermoplastic)的掺合物。最初，开发WPCs作为使用再循环塑料和废木料或锯屑的一种出路。许多木纤维-塑料复合材料制造商仍然使用再循环材料，但许多也使用等外和原始热塑性材料代替或补充再循环材料。WPCs的一个用途是作为外部铺面材料。根据配方，在某些复合材料中可能发生不需要的吸水。另一些复合材料可以具有降低的吸水性，但仍然容易由于承受其它环境应力而劣化。要考虑的另一问题是将木纤维塑料复合材料制成甲板之类制品的简易性。

改进对环境应力开裂之类问题的抵抗性的尝试通常导致另一性能，例如冲击强度的损失。例如，表现出高劲度和耐热性的聚合物的使用往往缺乏韧性并具有较低的抗环境应力开裂性(environmentalstress cracking resistance，ESCR)。类似地，为了改进聚合物加工性能，需要使用具有相对较低分子量和宽分子量分布以及显著的长链支化程度的聚合物。但是这类聚合物在具有更好加工性能的同时，通常缺乏用在木复合材料中所需的强度和韧性。因此，具有性能与可加工性的平衡的复合材料是有用的。

本发明的实施方案概述

一种组合物，包含(a)纤维素材料；(b)含硅烷的聚合物；和(c)热塑性材料的混合物或反应产物。在一些实施方案中，该组合物包含大约40至大约98重量％纤维素材料，其中重量％以组分(a)、(b)和(c)的重量计。在一些具体实施方案中，纤维素材料构成组合物的50重量％以下。

在一些实施方案中，该组合物包含大约0.5至大约60重量％的含硅烷的聚合物，其中重量％以组分(a)、(b)和(c)的重量计。在具体实施方案中，含硅烷的聚合物包括大约0.1至大约10重量％的源自烯键式不饱和硅烷的基团。一些含硅烷的聚合物通过将不饱和硅烷化合物接枝到α-烯烃均聚物或共聚物骨架上来制备。另一些含硅烷的聚合物通过使烯键式不饱和硅烷与α-烯烃共聚来制备。在一些实施方案中，烯键式不饱和硅烷化合物符合下式：

RSiR’_nY_3-n

其中R是烯键式不饱和烃基或烃氧基；各个R’独立地为脂族饱和烃基；各个Y独立地为可水解有机基团；n为0至2。

通常，本文所述的组合物包含大于0至大约60重量％的热塑性材料，其中重量％以组分(a)、(b)和(c)的重量计。在一些实施方案中，本文所述的组合物中使用的热塑性材料选自一种或多种聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酯和它们的结合物。在另一些实施方案中，热塑性材料包含热塑性聚烯烃。一些合适的热塑性烯烃包含乙烯与至少一种选自C₄-C₂₀直链、支链或环状二烯、乙酸乙烯酯和式H₂C＝CHR所示化合物(其中R是C₁-C₂₀直链、支链或环状烷基或C₆-C₂₀芳基)的共聚单体的共聚体。在另一些实施方案中，热塑性树脂包含丙烯与至少一种选自乙烯、C₄-C₂₀直链、支链或环状二烯和式H₂C＝CHR所示化合物(其中R是C₁-C₂₀直链、支链或环状烷基或C₆-C₂₀芳基)的共聚单体的共聚物。

上述组合物可以任选包括交联催化剂。在具体实施方案中，催化剂包含有机钛酸盐或有机锆酸盐。在另一些实施方案中，催化剂选自二辛酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、萘酸锡(tinnaphthonate)、辛酸锡、辛酸铅、辛酸铁、辛酸锌、原钛酸四丁酯、原钛酸四异丙酯、乙酰乙酸乙酯二异丙醇铝、和三(乙基乙酸)铝。在公开的美国专利申请20022003215和20020035213以及美国专利Nos.6441097、6395837和6005055中描述了一些合适的催化剂，这些文献各自全文经此引用并入本文。

本文所述的一些组合物可交联或至少部分交联。另一些组合物完全交联。当需要改进的蠕变性能时，具有交联的组合物是优选的。