[发明专利]增强聚合物复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强聚合物复合材料。它也涉及一种制造该增强聚合物复合材料的方法。它还涉及一种增强所述复合材料的细长金属元件。

背景技术

增强聚合物复合材料，尤其木材聚合物复合材料（WPC）被广泛用于建筑应用。WPC是一种包含木材和聚合物的复合材料。作为建筑应用，增强聚合物复合材料例如WPC被用于住宅的墙板、光学封闭的围栏、阳台地板或花园洋房等。但是它不可用于建筑中的负荷承受应用，因为在重负荷下它会蠕变和严重下垂。

为了增加复合材料的硬度和抗蠕变性，钢丝或钢丝绳被嵌入复合材料中。

WO2004/083541公开了一种包含热塑性合成聚合物材料基质和木材颗粒或含纤维素颗粒并且嵌有钢丝或钢丝绳的复合材料。所述钢丝或钢丝绳被用作增强元件。在嵌入基质之前，一薄层改性聚合物被施涂到所述钢丝或钢丝绳上。所述改性聚合物与基质和钢丝或钢丝绳相互作用。所述改性聚合物可以是聚丙烯。缺陷是所述增强元件非常容易从所述复合材料中被拉出。在另一方面，所述钢丝或钢丝绳不能牢固地嵌入基质中，因为增强元件和基质之间的粘着性差。因此当用这种复合材料增强时，负荷承受结构不稳定。

WO 2009/082350公开了一种使用偶联剂提高聚合物和天然纤维之间的相容性的聚合物/天然纤维复合颗粒。所述偶联剂选自马来酸酐、马来酸酐改性聚合物、具有单官能或多官能反应性氮基的化合物和硅烷。比常用木屑和研磨尾渣更长的天然纤维被用来改善复合颗粒的增强。所述天然纤维是棉、大麻、黄麻、亚麻、苎麻、剑麻或纤维素木质纤维。由于天然纤维自身的性质，所述复合颗粒硬度不足以用于负荷承受应用以承受重量和力。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷。

本发明的目的也是提供一种在复合材料及其增强物之间具有良好粘着性的增强聚合物复合材料。更具体地，本发明的目的是提供一种增强木材聚合物复合材料。

本发明的另一个目的是提供一种制造该增强聚合物复合材料，特别是增强木材聚合物复合材料的方法。

本发明的进一步目的是提供一种增强所述聚合物复合材料，特别是增强木材聚合物复合材料的细长金属元件。

根据本发明，增强聚合物复合材料包含热塑性材料基质，所述基质用至少一种细长的金属元件增强。所述细长的金属元件在嵌入基质之前至少涂有第一层和第二层。所述第一层包含粘着促进层，所述第二层包含与至少一种包含酐或羧酸官能团的单体共聚或接枝的聚烯烃。

所述增强聚合物复合材料进一步包含浓度为0wt%至95wt%的木材颗粒。木材颗粒的浓度是0wt%至95wt%。优选地，木材颗粒的浓度是20wt%至80wt%。更优选地，木材颗粒的浓度是35wt%至80wt%。最优选地，木材颗粒的浓度是70wt%至80wt%。此处“wt%”是指重量百分数，而总重量是增强聚合物复合材料的重量。

为了很好地与基质粘着，所述细长金属元件在嵌入基质之前至少涂有第一层和第二层。由于这两层，所述细长金属元件牢固地嵌入基质中。

所述第一层包括粘着促进层例如硅基涂料、钛基涂料或锆基涂料。

根据本发明，“硅基涂料”是指包含硅的任意涂料。优选地，所述硅基涂料包含硅烷基涂料。

对于本发明，“硅烷基涂料”是指包含有机官能硅烷的任意涂料。优选地，所述硅烷基涂料具有以下结构式：

Y'-R'-SiX'3

其中，

-SiX'3包含第一官能团；

-R'包含连接基团；

-Y'包含第二官能团。

所述第一官能团SiX'3能够结合到细长金属元件上。

X'表示硅官能团，独立地选自由-OH、-R、-OR、-OC(=O)R和卤素例如-Cl、-Br、-F组成的组，其中-R是烷基，优选C₁-C₄烷基，最优选-CH₃和-C₂H₅。

所述第二官能团Y'能够与改性聚烯烃的至少一个官能团结合或相互作用。优选地，Y'选自由-NH₂、-NHR'、-NR'₂、不饱和双键或三键碳-碳端基、丙烯酸基、甲基丙烯酸基及其甲酯或乙酯、-CN、-SH、异氰酸基、硫氰酸基和环氧基组成的组。

根据本发明，“钛基涂料”是指包含钛的任意涂料。优选地，所述钛基涂料包含钛酸盐。

根据本发明，“锆基涂料”是指包含锆的任意涂料。优选地，所述锆基涂料包含锆酸盐。