[发明专利]一种复合材料产品以及制备所述产品的方法

说明书

本发明涉及一种制造发泡纤维素纤维‑热塑性复合材料制品的方法。该方法包括以下步骤：提供共聚物组合物，将共聚物组合物和纤维素纤维组合，施加热量、混合能量和压力以形成可发泡的混合物，以及在模塑或挤出操作中形成可发泡的制品。该方法的特征在于，至少10％的纤维素纤维在与共聚物组合物组合之前已被热改性。

技术领域

本发明涉及一种制造发泡纤维素纤维-热塑性复合材料制品的方法。该方法包括步骤：提供共聚物组合物，将共聚物组合物和纤维素纤维组合(combining)，施加热(热量)、混合能量和压力以形成可发泡的混合物，以及在模塑或挤出操作中形成可发泡的制品。该方法的特征在于，至少10％的纤维素纤维在与共聚物组合物组合之前已被热改性。

背景技术

传统上，栅栏、甲板、门、窗户、覆层和壁板均由使用实木的组件制成。通常认为这些产品比由金属或水泥制成的产品(例如金属栅栏或水泥块墙壁或甲板)在美学上更具吸引力。但是，经过一段时间之后，实木产品可因天气暴露和生物侵袭自然地开始分解。已知可以通过用广泛可用的耐候性涂料、漆料、清漆、涂饰剂等处理木材来缓和这种劣化。然而，不幸的是，这些经处理的产品劣化需要部分或完全更换，往往只是时间问题。许多适合用于栅栏、甲板、窗户和门的实木材料都很昂贵。另外，由于木材的自然变化，更换单个组件可能导致产品的外观不一致、不均匀。

许多产品、技术和构思已被用于制造经挤出或模塑的热塑性材料，作为半结构户外应用如甲板、公园走道、儿童游乐场、座椅和长凳中的木材的替代品。最广泛使用的热塑性材料是聚乙烯，典型地来自HDPE、LDPE和LLDPE奶瓶、膜等的再循环产品。广泛使用的其他热塑性材料包括聚苯乙烯、冲击改性聚苯乙烯、PVC和聚丙烯。许多体系还使用配混(compound)到热塑性材料中的纤维素填料(典型地为木质或其他天然纤维)，以增强性能并使该配混物看起来更像其所替代的木板。这些体系正在迅速获得市场认可，尤其是在甲板上，其中的优势在于它们具有长期耐用性和不需要维护的优点。由于近来关于用于处理户外应用的木材的化学品和防腐剂的健康问题的关注以及鉴于耐用硬木的稀缺，它们具有了额外的优势。

许多复合材料如纤维素/聚合物复合材料被用作全天然木材、刨花板、华夫板和其他类似材料的替代品。例如，美国专利3,908,902；4,091,153；4,686,251；4,708,623；5,002,713；5,087,400；5,151,238；5,417,904；5,948,524；6,280,667；6,827,995和6,936,200涉及制造塑料/纤维素木材替代产品的方法。

苯乙烯-马来酸酐和木基填料的固体复合材料公开于美国专利3,765,934；3,894,975和3,958,069；加拿大公开专利申请2,626,992 A1以及“Properties of Styrene-Maleic Anhydride Copolymers Containing Wood-Based Fillers”,Simonsen等,ForestProducts Journal,48卷,No.1,89-92页,一月,1998中。

与天然木材相比，纤维素/聚合物复合材料提供对磨损和撕裂的优异的耐受性。特别地，纤维素/聚合物复合材料具有增强的耐湿性。事实上，已知水分的保留是天然木材翘曲、分裂和变色的主要原因。此外，纤维素/聚合物复合材料具有天然木材的外观，并且其可以以与天然木材相同的方式锯割、打磨、成形、车削(turn)、紧固和涂饰(finish)。因此，纤维素/聚合物复合材料通常用于以下应用，如室内和室外房屋装饰模制品(moldings，装饰线或槽板)、相框、家具、门廊甲板、甲板栏杆、窗户模制品、窗户组件、门组件、屋顶结构、建筑物壁板以及其他合适的室内和户外组件。此外，纤维素/聚合物复合材料可以替代高度耐用和稀缺的硬木，例如热带硬木。