[发明专利]包含纤维素和热塑性聚合物的复合材料

说明书

本发明涉及一种包含纤维素、热塑性聚合物(如聚氯乙烯)和相容剂的组合物。

发明背景

随着木料成本的增加和成熟树木的短缺，现在需要找到长期持续到将来的木材的优质替代品。过去几年来，在市场上更多地在应用中用聚合物-木复合材料代替传统纯木制品，如盖板、窗户、筑墙材料、汽车内部结构和垫板。这些复合材料通常由热塑性材料与锯末形式的小木块的混合物组成。所述复合材料可在与全木制品相同的很多应用中使用，但还给予了多个优点：提供阻燃性，并且增强对腐蚀，虫蛀和由于水分和日光影响腐烂变质的抵抗力。这些产品可具有与木料相同的可加工性，没有碎片，并且与只能被表面着色或涂漆的木料不同，能够被整体着色。

近来人们对木料和聚氯乙烯(PVC)的复合材料的兴趣已经提高，尤其是用于房屋板壁应用。由于复合材料比未复合的PVC板壁更类似于传统木板壁，此类复合材料非常合乎需要。此外，与木料复合提高了PVC的熔垂温度，并因此允许在复合板壁中使用深色。具有低熔垂温度的深色未复合的PVC在日光下吸收相当多的热量，因此显示具有熔垂倾向。请参阅例如美国专利6,011,091；6,103,791；和6,066,680；及美国专利申请2003/0229160。

然而，已知的复合材料包含多于约40％重量木料，尤其是在它们以适用于板壁应用的形式挤压时，边缘撕裂，并且挤出缓慢困难。

因此，非常需要PVC/木料复合材料，该复合材料包含木料，并且仍然具有允许它们用常规PVC方法制造并且用于传统PVC应用如房屋板壁的物理性能。

发明概述

本发明包括一种复合组合物，所述复合组合物包含或制备自(a)以复合组合物总重量计约10％至约90％的纤维素材料，(b)以复合组合物总重量计约70％至约10％的热塑性聚合物和(c)约1％至约20％的相容剂。

本发明还包括一种包含本发明的复合组合物的制品。

本发明还包括一种母料组合物，所述组合物包含或制备自以母料组合物总重量计约50％至约95％的纤维素材料和约5％至约50％的相容剂。

本发明还包括一种复合组合物，所述组合物通过使上述母料组合物与热塑性聚合物以一定量共混，使得所述复合组合物包含以复合组合物总重量计约10％至约90％的纤维素材料和约70％至约10％的热塑性聚合物来制备。

发明详述

在本文中商标用大写字母表示。除非另外阐明，所有百分比、份数、比率等均以重量计。此外，在量、浓度或其它值或参数作为上限值和下限值的范围或序列给出时，应将其理解为具体公开了由任何一对任何范围上限或优选值和任何范围下限或优选值形成的所有范围，而不考虑是否单独揭示这些范围。在限定一个范围时，不应将本发明的范围局限于所引用的具体值。

可使用一种或多种纤维素材料。可利用各种纤维素材料，例如，用木料和木料产物获得那些材料，如木浆纤维、来自棉的非木质造纸纤维；禾秆和草，如稻和细茎针茅草；甘蔗和芦苇，如甘蔗渣；竹；带有韧皮纤维的茎杆，如黄麻、亚麻、洋麻、大麻、亚麻线和苎麻；叶纤维，如马尼拉麻和剑麻；纸或聚合物涂布纸，包括循环纸和聚合物涂布纸。所用纤维素材料优选来自木源。适合的木源包括，软木源，如松木、云杉木和冷杉木；和硬木源，如橡木、槭木、桉木、杨木、山毛榉和山杨木。来自木源的纤维素材料的形式可以为锯末、木片、木粉等。

除了使用锯末外，还可以使用农业残渣和/或废物。农业残渣为收获庄稼后庄稼的剩余部分。此类适合残渣的实例包括来自收获例如小麦、稻米和玉米的残渣。适用于本发明的农业废物的实例包括禾秆、玉米茎秆、稻壳、小麦、燕麦、大麦和燕麦糠、椰壳、花生壳、胡桃壳、黄麻、大麻、甘蔗渣、竹、亚麻和洋麻及其组合。

纤维素材料可通过各种筛过筛，例如30目或40目筛，以便得到不同大小材料的混合物。本发明组合物所用的纤维素材料的大小可以为约10至约100目或约40至约100目。

木粉包括软木和硬木及其组合。优选的木粉为橡木和松木，可从American Wood Fibers of Schofield，Wisconsin分别作为OAK4037(40目)和PINE 402050(40目)购得。也可以使用槭木粉。