[发明专利]改性纤维素纤维，其制备和用途

说明书

本发明涉及一种生产复合材料的方法，其包括在一个步骤中

(A)用(B)的水乳液处理纤维素纤维而制备改性纤维素纤维：

(B)至少一种分子量M_n高达20000g/mol的最大值且包含呈掺入形式的如下物质作为共聚单体的乙烯共聚物：

(a)50-95重量％乙烯，

(b)5-50重量％至少一种具有至少一个经由间隔基连接至可聚合基团的烷基化或环烷基化氨基的共聚单体，

(c)0-30重量％其他共聚单体，

和在另一步骤中将改性纤维素纤维与如下物质混合：

(C)至少一种热塑性塑料和

(D)任选一种或多种辅助剂。

本专利申请进一步涉及用至少一种(B)的水乳液处理的纤维素纤维：

(B)至少一种分子量M_n高达20000g/mol的最大值且包含呈掺入形式的如下物质作为共聚单体的乙烯共聚物：

(a)50-95重量％乙烯，

(b)5-50重量％至少一种具有至少一个经由间隔基连接至可聚合基团的烷基化或环烷基化氨基的共聚单体，

(c)0-30重量％其他共聚单体。

本发明进一步涉及本发明纤维素纤维在生产复合材料中的用途。

木材作为原料已为人类所知数千年了。其特征在于在世界上大部分地区的易得性。另外，通过大量加工技术，木材可以以多种方式使用。在许多国家中，甚至至今仍继续将木材用于建筑物外部的应用场合中，例如用于制造屋顶、立面、窗框和阳台，以及制造长椅如公园长椅，和制造中空制品如用于装饰的空腔型材或窗台中。

然而，影响木材在建筑物外部中的应用的一个严重缺点是其老化稳定性不足。湿热老化尤其可导致腐烂。通过涂覆如通过清漆涂层保护木材以防老化影响的尝试当然可延缓腐烂，但不能完全防止腐烂。此外，清漆涂层的缺点是必须定期对其进行更新。此外，许多清漆体系对机械载荷和损害敏感，且这可例如导致涂层体系剥落。此外，木材仅可通过昂贵且不便的技术加工，这产生大量废弃物。

不缺乏用塑料替代木材的尝试。塑料如聚氯乙烯或聚烯烃如聚乙烯或聚丙烯例具有在许多室外应用中被证明是过度的热膨胀系数。另外，在许多情况下，硬度太低。

作为大量问题的解决方案，在最近一段时间内，已提供木材和塑料的复合材料(也简称为木塑复合材料，WPC)。这些材料通过将塑料材料与木纤维混合而生产。这类复合材料显示出比纯木材显著更高的老化稳定性，以及比某些纯塑料如聚乙烯或聚丙烯更好的机械性能。此外，可用上述复合材料实施成型技术如用纯热塑性塑料的那些，其实例为注塑和挤出。

然而，在许多情况下，木塑复合材料的一个问题是木材与塑料成分彼此之间的附着力不足。如果附着力不足，则在许多情况下，机械强度仍存在改进空间。

WO2008/101937公开了包含天然纤维(如木材)和热塑性聚合物以及任选其他物质的复合材料。所述复合材料通过将天然纤维、热塑性塑料和某些乙烯共聚物蜡以及任选的其他物质混合而生产。然而，在一些情况下，加工需要耗费较长时间，就加工工程角度而言这是不利的。此外，能改善一些机械性能如拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性、断裂应力、断裂伸长率和/或拉伸伸长率。

WO2007/118264公开了一种用含镁离子的溶液处理纤维素纤维的方法。所得的经处理材料适于包装应用，但由于发生降解反应，它们不适于复合材料。此外，在许多情况下，仍能改善防水性能。

因此，一个目的是提供一种生产复合材料的方法，其能改善均一性以及因此的复合材料性能。另一目的是提供显示出特别好的机械性能如拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性、断裂应力、断裂伸长率和/或拉伸伸长率以及更低吸水性的复合材料。又一目的是提供复合材料的用途。

因此，已发现开头所定义的方法，在下文中也称为本发明方法。

本发明方法起始于纤维素纤维(A)。在本发明上下文中，纤维素纤维还包括木素纤维素纤维。纤维素纤维(A)的实例为亚麻、剑麻、大麻、椰纤维、麻蕉(称为马尼拉麻)的纤维，而且还包括稻壳、竹、秸秆和花生壳的纤维。纤维素纤维(A)的优选实例为木纤维。这些木纤维可为新收获的木材或废木材的纤维。此外，木纤维可为不同木品种如冷杉、云杉、松树或落叶松的软木纤维，山毛榉和橡树的硬木纤维。此外合适的还有木材废弃物如刨屑、锯末或锯屑。木材组成就其成分而言可变化，如纤维素、半纤维素和木素。