專利名稱：：纖維素-熱塑性塑料復合材料及其制備方法
技術領域：
：隨著優(yōu)質(zhì)木材的日益缺乏，尋求能夠替代木材的替代材料已變得最為需要。由塑料和天然纖維制備的復合材料廣泛用作該木材替代品。這些復合材料在商業(yè)制品中的使用迅速增長。這些復合材料可以用于結構性和裝飾性建筑用途以及汽車用途所使用的各種產(chǎn)品。可以按與天然木材相同的方式對這些復合材料進行切割、成形、砂磨、鉆孔和固定。含有由塑料和天然纖維制備的這些復合材料的建筑產(chǎn)品通常通過擠出制備。含有這些復合材料的建筑產(chǎn)品可以用于住宅用途和商業(yè)用途。這些用途的例子包括蓋板、欄桿、柵欄、支柱、飾邊、模塑品、壁板、屋頂板、格架、窗臺和門窗的側柱。與木材相比，消費者期待這些復合材料提供更長的耐久性和耐候性以及更低的維護性。由塑料和天然纖維制備的復合材料通常防霉和防蟲害。使由塑料和天然纖維制備的這些復合材料的耐久性最大化對消費者和生產(chǎn)者都極其重要。這些復合材料通常比天然木材更貴。此外，它們也通常比木材重，這對于施工人員是潛在的困難，而且對建筑師和工程師提出了額外的結構問題。為了克服這些缺點，復合材料應當提供耐久性上出眾的優(yōu)點和低維護性。由塑料和天然纖維制備的復合材料還可以用于生產(chǎn)汽車用途中的制品。已制備了各種部件例如旋鈕、內(nèi)部門把手和裝飾性內(nèi)部儀表板；以及隱蔽部件例如隔音板、卡車襯里、輪胎軍、箱拒和地毯背襯。這些部件通常被壓制或模塑。由塑料和天然纖維制備的復合材料的其他用途包括纖維板、刨花板和膠合板的替代板材。復合材料可以用于制造各種各樣的小型制品例如花盆、浴盆、壺罐和畫框。有用的復合材料可以由各種塑料，包括聚乙烯、聚丙烯和共聚乙烯-醋酸乙烯酯制備。為了降低成本，經(jīng)常使用回收的塑料。高密度聚乙烯(HDPE)特別適合用于蓋板、欄桿、柵欄和類似的用途。為了降低復合材料的成本和重量，而且為了改善物理性能，尤其是勁度和拉伸強度，在復合材料中使用天然纖維。由于天然纖維的成本更低，因此天然纖維優(yōu)于碳和玻璃這樣的合成纖維。由于天然纖維產(chǎn)生更輕的復合材料，因此相對于礦物填料例如滑石和云母更優(yōu)選天然纖維。天然纖維通常是來自其他工藝的廢品?？梢允褂脦缀跞魏卫w維素粒子，包括木材、報紙、卡片紙板、稻草、農(nóng)業(yè)和植物殘體等。在由塑料和天然纖維制備的復合材料的形成中眾所周知的問題是纖維與塑料的不相容性。天然纖維是親水的，表面具有許多游離的極性羥基。塑料是疏水的。因此，塑料不容易潤濕天然纖維的表面并且粘附到其上。這使得到的復合材料產(chǎn)生強度損失。該問題可以通過向復合材料中添加偶聯(lián)劑而得以克服。據(jù)認為偶聯(lián)劑通過反應性酸酐或酸部分與纖維表面上的羥基反應以形成酯鍵合而發(fā)揮作用。疏水聚合物鏈從纖維表面向外延伸，其間它們可以與龐大的聚合物基體相互作用。該相互作用的確切性質(zhì)取決于偶聯(lián)劑和聚合物的選擇以及聚合物結晶性的程度。偶聯(lián)劑通常充當改善塑料與天然纖維表面粘合性的過渡橋梁。改善的粘合性可以使由塑料和天然纖維制備的復合材料產(chǎn)生改善的物理性能，尤其是拉伸和彎曲強度、耐吸水性和耐蠕變性，以及產(chǎn)生熱膨脹線系數(shù)(LCTE)的降低。如果由塑料和天然纖維材料制備的復合材料要通過擠出來加工，通常添加潤滑劑來輔助復合材料從模頭通過。不適當?shù)臐櫥w系會導致復合材料以不同的速率擠出。這會在復合材料中產(chǎn)生各種不能接受的物理缺陷，從鱗片狀篁魚皮外觀到鋸齒狀邊緣撕裂。通常使用的潤滑劑體系是硬脂酸鋅與N，N'-亞乙基雙硬脂酰胺(EBS)蠟的共混物。其他潤滑劑包括硬脂酸釣、硬脂酸鎂、非金屬硬脂酸鹽；石蠟、聚酯蠟、聚丙烯蠟、由脂肪酸衍生的雙酰胺、亞乙基雙油酰胺、酯例如硬脂酸硬脂酯、鄰苯二甲酸二硬脂酯、季戊四醇己二酸酯硬脂酸酯、乙二醇二硬脂酸酯、季戊四醇四硬脂酸酯、甘油三硬脂酸酯、聚乙二醇400單硬脂酸酯、甘油單油酸酯、甘油二硬脂酸酯、和共混的復合改性的脂肪酸酯。不幸地是，已發(fā)現(xiàn)通常使用的硬脂酸鋅-EBS潤滑劑體系干擾偶聯(lián)劑。據(jù)暗示硬脂酸鋅對于干擾馬來酸酐接枝的烯烴偶聯(lián)劑負有責任。硬脂酸鹽開環(huán)并且將酸酐基酯化，而鋅與得到的羧酸酯絡合。因此偶聯(lián)劑對于由塑料和天然纖維制備的復合材料的物理性能提供比預期顯著小的改善。一些由塑料和天然纖維制備的商業(yè)復合材料使用硬脂酸鋅/亞乙基雙硬脂酰胺潤滑劑體系而無任何偶聯(lián)劑。這些配方很容易擠出，并且提供具有優(yōu)異外觀的產(chǎn)品。當與天然木材的物理性能比較時，這些復合材料的物理性能不足。相關技術的說明美國專利No.6，632，863要求保護一種兩步方法，由此制成木材-塑料復合材料(WPC)顆粒，其可以含有0-35%的選自無機填料和潤滑劑的添加劑。所述潤滑劑隨后選自硬脂酸鋅和亞乙基雙硬脂酰胺。所述無機填料隨后選自滑石和云母。隨后將WPC顆粒與附加的塑料和添加劑一起再擠出。美國專利No.6，498，205和6，344，504要求保護一種WPC，其由木纖維/木粉、塑料、和選自硬脂酸鋅和蠟的潤滑劑的粉末共混物制備。說明書給出亞乙基雙硬脂酰胺作為蠟的例子。美國專利No.6，682，789和6，265，037以及美國專利申請No.2001/0051243教導了一種聚合物/纖維復合組合物、一種用于制造WPC的方法，并且公開了由此制備的擠出異型材，基于用現(xiàn)代茂金屬催化制備的分布比(Mw/Mn)為3-6且熔融指數(shù)小于2gm/10min的聚烯烴，其中水分含量小于5000份每百萬份配方(ppm)，并且纖維尺寸為100-2000微米(pm),長寬比為1:2-約1:5。使用馬來酸酐接枝的烯烴偶聯(lián)劑，并且該組合物可以含有潤滑劑和無機填料。美國專利申請No.2003/0229160教導由具有6-10個碳的羧酸制備的亞乙基雙酰胺是優(yōu)于目前在木材中使用的EBS/硬脂酸鋅共混物的潤滑劑。該申請還教導了一種復合材料，其包括約30-約70重量％的聚合物、約70-約30重量％的農(nóng)業(yè)廢纖維和約1-7重量％的潤滑劑，該潤滑劑由酰胺、亞烷基雙酰胺或它們的組合構成。美國專利No.4，791，020教導在WPC中使用至多40%的無機填料，其中所述填料選自由云母、滑石、碳酸鉤、二氧化硅、玻璃纖維、石棉和珪灰石組成的組。美國專利No.5,326,513教導了一種使用選自膨脹玻璃球、膨脹粘土、浮石顆粒和云母的材料與發(fā)泡且可固化的有機和無機粘合劑混合來生產(chǎn)塑料纖維板的方法，其中所述有機粘合劑為環(huán)氧樹脂或聚氨酯酚樹脂。美國專利No.5，516，472記載了在WPC行業(yè)中廣泛許可和使用的一種方法("StrandexProcess")。該專利教導上述方法^吏用的優(yōu)選的配方包括每100份木粉3.0份硬脂酸鋅和2.0份外部(石蠟類)蠟。發(fā)明概述現(xiàn)有技術暗示從復合材料配方中去掉金屬硬脂酸鹽是可取的?，F(xiàn)有技術沒有教導這可以在配方中保留熟悉的、便宜的且廣泛使用的亞乙基雙硬脂酰胺的情況下得以實現(xiàn)。本發(fā)明涉及有助于纖維素-熱塑性塑料復合材料的加工和制造的組合物。該組合物是如下的意想不到且協(xié)同的組合下述結構的脂肪酸雙酰胺(a)、無機粒子(b)、纖維素粒子(c)、熱塑性塑料(d)和用于將纖維素粒子(c)與熱塑性塑料(d)偶聯(lián)的偶聯(lián)劑(e)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>其中R1和R2獨立地是含有約11~約35個碳原子的飽和或不飽和的直鏈烴基。本發(fā)明還涉及將脂肪酸雙酰胺(a)、無機粒子(b)、纖維素粒子(c)、熱塑性塑料(d)和偶聯(lián)劑(e)的組合從擠出機擠出以提供纖維素-熱塑性塑料復合材料的方法。發(fā)明詳述能夠在纖維素-熱塑性塑料復合材料的配方中使用偶聯(lián)劑是最可取的。偶聯(lián)劑能夠提供纖維素-熱塑性塑料復合材料在物理性能方面的顯著改善。盡管在擠出含有偶聯(lián)劑的纖維素-熱塑性塑料復合材料中遇到的困難增加，這需要使用附加的潤滑劑。附加的潤滑劑能夠顯著地降低預期的物理性能上的改善。我們意想不到地發(fā)現(xiàn)，將偶聯(lián)劑(e)與脂肪酸雙酰胺(a)和少量的細粉狀浮石組合使用克服了這些加工問題，使得可以以與含有硬脂酸鋅/亞乙基雙硬脂酰胺且不含偶聯(lián)劑的比較配方獲得的速度可比的速度擠出外觀令人充分滿意的纖維素-熱塑性塑料復合材料。脂肪酸雙酰胺(a)起到潤滑劑的作用但并不削弱存在的偶聯(lián)劑(e)的功能。如上所述，脂肪酸雙酰胺(a)結構中，W和R2可獨立地是含有11~35個碳原子的飽和或不飽和的直鏈烴基。優(yōu)選地，r和R2獨立地是含有15~22個碳原子的飽和或不飽和的直鏈烴基。脂肪酸雙酰胺(a)的一些例子可以是N，N，-亞乙基雙硬脂酰胺(N，N，-亞乙基雙-十八酰胺)、N，N，-亞乙基雙油酰胺(N，N，-亞乙基雙-順式-9-十八碳烯酰胺)、N，N，-亞乙基雙-十二酰胺、N，N，-亞乙基雙-十四酰胺、N，N，-亞乙基雙-十六酰胺、N，N，-亞乙基雙-十七酰胺、N，N，-亞乙基雙-牛油酰胺、N，N，-亞乙基雙-二十酰胺、N，N，-亞乙基雙-二十二酰胺、N，N，-亞乙基雙-二十四酰胺、N，N，-亞乙基雙-4-十二碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-9-十二碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-4-十四碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-5-十四碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-順式-6-十八碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-反式-6-十八碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-順式-9-十/V;暖烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-反式-9-十八碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-反式-11-十八碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-順式-9-二十碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-順式-ll-二十碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-反式-ll-二十碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-順式-ll-二十二碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-順式-13-二十二碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-反式-13-二十二碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-順式-15-二十四碳烯酰胺和它們的組合。本領域技術人員也會認識到也可以使用N，N，-亞乙基二胺與兩種或更多種用于制備后面雙酰胺的母體脂肪酸的各種混合的交叉反應產(chǎn)物，例如N-油?；?N，-硬脂?；?亞乙基-雙酰胺。本領域技術人員可以理解該交叉反應產(chǎn)物可以通過使N，N，-亞乙基二胺與天然存在的脂肪酸，例如來源于牛油的酸的混合物反應而制備。本領域技術人員可以理解可以使用單一的脂肪酸雙酰胺(a)或者兩種或更多種該脂肪酸雙酰胺(a)。無機粒子(b)可以使用任何能夠賦予該組合物潤滑作用的無機粒子。該潤滑作用能夠有助于纖維素-熱塑性塑料復合材料以與沒有使用偶聯(lián)劑(e)的傳統(tǒng)的硬脂酸鋅/EBS潤滑劑組合物相比相當?shù)乃俣葦D出。適合的無機粒子(b)的例子可以是浮石、火山灰、氧化鋁、硅藻土、玻璃、二氧化硅、氧化鈦、氧化鐵、氧化鋅、氧化鎂、陶瓷材料、硅酸鉤水合物、微球體、珍珠巖、玄武巖(shiruabasalt)、沸石、粘土、高呤土、變高呤石、云母、碳酸釣、硅灰石、滑石、二氧化鈦、硫酸鋇、硫酸鈣、丙烯酸類塑料、蛭石、飛灰、孩i球體、石骨、鋁酸鈣、硬硅鈣石、氧化鎂和它們的組合。優(yōu)選的無機粒子(b)可以是浮石。最優(yōu)選的無機粒子(b)可以是細粉狀浮石，例如，由VitroCo(VitrolUe"、Elkem(Sidistar"、Hess生產(chǎn)的那些以及它們的組合。本領域技術人員可以理解可以使用單一的無機粒子(b)或者可以使用兩種或更多種的該無機粒子(b)。無機粒子(b)通?？梢跃哂?0jim或更小的顆粒大小，優(yōu)選35Mm或更小和更優(yōu)選20Mm或更小。纖維素粒子(c)可以是能夠用于纖維素-熱塑性塑料復合材料的任何已知的、常規(guī)的、或商業(yè)上使用的纖維素粒子。適合的纖維素粒子(c)的例子可以是木纖維、木粒子、木片(woodchips)、細磨木、木粉、薄木片(woodflakes)、木材單板、木材層合板、鋸末、紙、報紙、卡片紙板、木漿纖維、化學紙漿、回收的紙纖維、回收的箱、回收的箱纖維、回收的報紙、回收的報紙纖維、回收的計算機打印紙、回收的計算機打印紙纖維、磨制尾料(millingtailings)、硬木纖維、軟木纖維、新聞紙、磨碎的新聞紙、雜志、磨碎的雜志、書、磨碎的書、磨碎的卡片紙板、麥糠、竹纖維、池塘污泥、軟木和它們的組合。優(yōu)選地，纖維素粒子(c)選自由木纖維、木粉和它們的組合構成的組。本領域技術人員可以理解木漿可以是任何已知的木漿材料，例如熱機械木漿、化學熱機械木漿和它們的組合。本領域技術人員可以理解可以使用單一的纖維素粒子(c)或者使用兩種或更多種這樣的纖維素粒子(c)。纖維素粒子(c)可以通常為約3mm-約100pm長和約lmm-約100jum寬。優(yōu)選地，纖維素粒子(c)可以為約lmm-約400jim長和約500lum-約100nm寬。更優(yōu)選地，纖維素粒子(c)可以為約800nm-約200nm長和約400jam-約lOOjiim寬。纖維素粒子(c)可以通常具有約20:1-約1:1的長寬比。優(yōu)選地，纖維素粒子(c)可以具有約10:1-約l:l的長寬比。更優(yōu)選地，纖維素粒子(c)可以具有約5:l-約2:l的長寬比。熱塑性塑料(d)可以是任何聚合物，和優(yōu)選為聚烯烴和更優(yōu)選可以是聚乙烯、聚丙烯、乙烯和丙烯的共聚物、聚乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物以及它們的組合。更優(yōu)選地，熱塑性塑料(d)選自由高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯和丙烯的共聚物、共聚乙烯-醋酸乙烯酯和它們的組合構成的組。如上所述，在天然纖維-塑料復合材料的配方中能夠使用偶聯(lián)劑(e)是最可取的。偶聯(lián)劑在纖維素-熱塑性塑料復合材料的物理性能方面能夠提供顯著的改善。在纖維素-熱塑性塑料復合材料的彎曲強度和耐吸水性方面的改善最為顯著。改善的彎曲強度是重要的，原因在于天然木材具有比聚合物基體高得多的彎曲強度，和如果將纖維素-熱塑性塑料復合材料用于建筑用途則它們必須具有與天然木材類似的強度性能。改善的耐水性與防霉性相關，并且對于意在用于外部用途的產(chǎn)品也最為重要。在蠕變和LCTE上的降低改善纖維素-熱塑性塑料復合材料的尺寸穩(wěn)定性，和因此改善其對于建筑用途的適合性。在模塑的試樣中容易地觀察到物理性能上的這些改善。在擠出含有偶聯(lián)劑的纖維素-熱塑性塑料復合材料時遇到更大的困難。這需要使用附加的潤滑劑，如前所述，附加的潤滑劑能夠顯著地降低預期的物理性能上的改善。我們意想不到地發(fā)現(xiàn)，將偶聯(lián)劑(e)與脂肪酸雙酰胺(a)和少量的浮石細粉組合使用克服了這些加工問題，使得纖維素-熱塑性塑料復合材料在與用含有硬脂酸鋅/亞乙基雙硬脂酰胺和無偶聯(lián)劑的比較配方獲得的速度可比的速度下擠出令人完全滿意的外觀。本發(fā)明的纖維素-熱塑性塑料復合材料的彎曲強度和耐吸水性明顯優(yōu)于比較配方。偶聯(lián)劑(e)可以是馬來酸酐接枝的聚烯烴、丙烯酸接枝的聚烯烴、醋酸乙烯酯接枝的聚烯爛和它們的組合。優(yōu)選地，偶聯(lián)劑(e)可以是馬來酸酐接枝的高密度聚乙烯、馬來酸酐接枝的低密度聚乙烯、馬來酸酐接枝的聚丙烯、丙烯酸接枝的高密度聚乙烯、丙烯酸接枝的低密度聚乙烯、丙烯酸接枝的聚丙烯、共聚乙烯-醋酸乙烯酯和它們的組合。偶聯(lián)劑(e)最優(yōu)選地選自由馬來酸酐接枝的高密度聚乙烯(Polyboncf3009，Polyboncf3029，Polybond⑧3039)，馬來酸酐接枝的線型低密度聚乙烯(Polybond"109)，馬來酸酐接枝的聚丙烯(Polyboncf3000,Polyboncf3200)，丙烯酸接枝的高密度聚乙烯(Polyboncf1009)，丙烯酸接枝的聚丙烯(Polybond81001，Polybond81002)和它們的組合；以上全部可從ChemturaCorporation購得。組合物還可以含有至少一種附加組分。適合的附加組分的例子可以是抗氧化劑、UV穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、染料、顏料、交聯(lián)劑、抑制劑和促進劑。此外，可以使用另外的無機粒子作為填料。只要其不干擾擠出，可以使用任何另外的無機填料。加入抗氧化劑以防止加工過程中聚合物的降解。其例子為ChemturaCorporation的NaugardB25(三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯和四亞曱基(3,5-二叔丁基-4-羥基氬化肉桂酸酯)甲烷的混合物)。加入發(fā)泡劑以通過發(fā)泡降低纖維素-熱塑性塑料復合材料的密度。發(fā)泡劑的例子為ChemturaCorporation的Celogen*TSH(曱^t酰肼)，CelogenAZ(偶氮二碳酰胺)，Celogen0T(對-對'-氧聯(lián)雙(^t酰肼))，CelogenRA(對甲苯磺酰氨基脲)，Opex10(二亞硝基五亞曱基四胺)，和Expandex⑧5-PT(5-苯基四哇)。著色劑為顏料或染料。染料為通?？扇苡谛纬芍行苑肿尤芤旱乃芰现械挠袡C化合物。它們產(chǎn)生明亮而強烈的顏色并且是透明的。顏料通常不溶于塑料。顏色產(chǎn)生于微細顆粒(約0.01-約lpm的范圍內(nèi))在整個熱塑性塑料(d)中分散的結果。它們在纖維素-熱塑性塑料復合材料中產(chǎn)生不透明性或至少某種半透明性。顏料可以是有機或無機化合物并且可以以各種形式包括干粉、著色母料、液體和預著色樹脂顆粒存在。最常用的無機顏料包括基于重金屬例如鎘、鋅、鈥、鉛、鉬、鐵、它們的組合的氧化物、硫化物、鉻酸鹽和其他絡合物以及其他。群青是典型的含有鈉和鋁的硫化物-硅酸鹽絡合物。顏料通常包括已知比例的鐵、鋇、鈥、銻、鎳、鉻、鉛和其他的兩種、三種或更多種氧化物的混合物。二氧化鈦是廣泛使用和已知的亮白色的熱穩(wěn)定性無機顏料。有機顏料包括偶氮或重氮顏料、吡唑啉酮顏料和其他顏料包括永久紅2B、鎳偶氮黃、立索紅和顏料猩紅也是已知的?？扇芜x地添加交聯(lián)劑以增強纖維素粒子(c),如上所述，iiX最終均質(zhì)產(chǎn)品之間的鍵合。交聯(lián)劑將纖維素分子鏈上的羥基側基之間鍵合。交聯(lián)劑必須具有在較低溫度下形成牢固鍵合的特性。能夠使用的交聯(lián)劑的例子包括聚氨酯例如異氰酸酯、酚醛樹脂、不飽和聚酯和環(huán)氧樹脂以及它們的組合。酚醛樹脂可以是任何一級或兩級樹脂，優(yōu)選具有低己烷含量。添加抑制劑以延緩交聯(lián)反應的速度。已知的抑制劑的例子包括有機酸例如檸檬酸。添加促進劑以增加交聯(lián)反應的速度。促進劑的例子包括胺催化劑例如Dabco戀BDO(AirProducts)和DEH40⑧(DowChemical)。組合物中各種組分的量可以依賴于所使用的具體材料和材料的預期用途由本領域技術人員調(diào)節(jié)。在一個實施方案中，本發(fā)明涉及以下組合物，其包括以大約1-大約8重量％的量存在的脂肪酸雙酰胺(a)，以大約0.25-大約1.5重量％的量存在的無機粒子(b),以大約10-大約90重量％的量存在的纖維素粒子(c)，以大約90-大約10重量％的量存在的熱塑性塑料(d)，以大約0.2-大約10重量。/。的量存在的偶聯(lián)劑(e)。在另一實施方案中，本發(fā)明涉及如下組合物，其包括以大約l-大約8重量％的量存在的脂肪酸雙酰胺(a)，以大約0.25-大約1.5重量％的量存在的無機粒子(b),以大約20-大約80重量°/。的量存在的纖維素粒子(c)，以大約80-大約20重量％的量存在的熱塑性塑料(d)，選自以大約0.5-大約5重量％的量存在的馬來酸酐接枝的聚烯烴偶聯(lián)劑、和以大約1-大約7重量％的量存在的丙烯酸接枝的聚烯烴偶聯(lián)劑以及它們的組合的偶聯(lián)劑(e)。在另一實施方案中，本發(fā)明涉及以下組合物，其包括以大約2-大約6重量°/。的量存在的脂肪酸雙酰胺(a)，以大約0.25-大約1.0重量％的量存在的無積4立子(b),以大約40-大約70重量％的量存在的纖維素粒子(c)，以大約50-大約30重量％的量存在的熱塑性塑料(d)，和偶聯(lián)劑(e)，偶聯(lián)劑(e)是以大約1.0-大約3重量％的量存在的馬來酸酐接枝的高密度聚乙烯偶聯(lián)劑。在另一實施方案中，本發(fā)明涉及以下組合物，其包括脂肪酸雙酰胺(a)，其選自N,N，-亞乙基雙硬脂酰胺、N，N，-亞乙基雙油酰胺和它們的組合，并且以大約1-大約8重量％的量存在；無機粒子(b)，其為細粉狀浮石，并且以大約0.25-大約1.5重量％的量存在；纖維素粒子(c)，其選自木粉、木纖維和它們的組合，并且以大約10-大約90重量％的量存在；熱塑性塑料(d)，其選自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯和丙烯的共聚物、聚乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物以及它們的組合，并且以大約90-大約10重量％的量存在；和偶聯(lián)劑(e)，其為馬來酸酐接枝的高密度聚乙烯，并且以大約0.2-大約10重量°/。的量存在。在優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明涉及以下組合物，其包括脂肪酸雙酰胺(a)，其選自N，N，-亞乙基雙硬脂酰胺、N，N，-亞乙基雙油酰胺和它們的組合，并且以大約1_大約8重量％的量存在；無機粒子(b)，其為細粉狀浮石，并且以大約0.25-大約1.5重量°/。的量存在；纖維素粒子(c)，其選自木粉、木纖維和它們的組合，并且以大約20-大約80重量％的量存在；熱塑性塑料(d)，其選自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯和丙烯的共聚物、聚乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物以及它們的組合，并且以大約80-大約20重量°/。的量存在；和偶聯(lián)劑(e),其為馬來酸酐接枝的高密度聚乙烯，并且以大約0.5-大約5重量％的量存在。在更優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明涉及以下組合物，其包括脂肪酸雙酰胺(a)，其選自N，N，-亞乙基雙硬脂酰胺、N，N，-亞乙基雙油酰胺和它們的組合，并且以大約2-大約6重量％的量存在；無機粒子(b)，其為細粉狀浮石，并且以大約0.25-大約1.0重量％的量存在；纖維素粒子(c)，其選自木粉、木纖維和它們的組合，并且以大約40-大約70重量°/。的量存在；熱塑性塑料(d),其選自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯和丙烯的共聚物、聚乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物和它們的組合，并且以大約50-大約30重量％的量存在；和偶聯(lián)劑(e)，其為馬來酸酐接枝的高密度聚乙烯，并且以大約1.0-大約3重量°/。的量存在。本發(fā)明最優(yōu)選的實施方案涉及以下組合物，其包括脂肪酸雙酰胺(a)，其為亞乙烯雙石更脂酰胺，并且以大約2-大約6重量。/。的量存在；無機粒子(b)，其為細粉狀浮石，并且以大約0.5-大約1.0重量％的量存在；纖維素粒子(c)，其為40目松木粉，并且以大約45-大約65重量°/。的量存在；熱塑性塑料(d),其為高密度聚乙烯，并且以大約40-大約31重量％的量存在；和偶聯(lián)劑(e)，其為馬來酸酐接枝的高密度聚乙烯，并且以大約1.5-大約2.5重量％的量存在，其中所述接枝的高密度聚乙烯含有大約0.5-大約2.0重量％的琥珀酸酐(succinylanhydride)部分。所述組合物可以用于制造制品。該制品可以是實心或中空的纖維素-熱塑性塑料復合異型材、板材、棒材、線材、粒料、墻板(siding)、片材或它們的組合。所述組合物可以釆用本領域技術人員所清楚的任何標準方式進行配混和共混。在一種方法中，可以將脂肪酸雙酰胺(a)、無枳4立子(b)、纖維素粒子(c)、熱塑性塑料(d)和偶聯(lián)劑(e)的組合通過擠出機擠出以提供纖維素-熱塑性塑料復合材料?？梢栽谧阋詫崴苄运芰?d)熔融的溫度下將組合物擠出，然后通過才莫頭擠出以形成纖維素-熱塑性塑料復合材料?？梢栽诩s145。C-約200t:的溫度下通過擠出機對組合物進行加工。有多種本領域技術人員實施的擠出工藝。實施者通常選，混的纖維和塑料，尤其是木材和塑料，并且將該混合物擠出成預混材料，或者從供貨商購買這樣的預混材料，然后將該預混材料供給最終的產(chǎn)品加工。組合物在這里可以用于雙通道工藝，其中以相當?shù)谋壤龑⒗w維素粒子(c)和熱塑性塑料(d)在預混材料中結合。纖維素粒子(c)與熱塑性塑料(d)的相當比例的一些例子可以是約80:20-約io:90,優(yōu)選約70:30-約20:80和更優(yōu)選約60:40-約30:70。最優(yōu)選的組合物含有的纖維素粒子(c)與熱塑性塑料(d)的相當比例可以為約60:40-約40:60。纖維素粒子(c)和熱塑性塑料(d)的預混材料可以為混合物、粒料、薄片、切片、錠劑、顆粒和它們的組合的形式。類似地，可以以相當?shù)谋壤龑⒅舅犭p酰胺(a)和無機粒子(b)在預混材料中結合。脂肪酸雙酰胺(a)與無機粒子(b)的相當比例的一些例子可以是約40:60-約97:3，優(yōu)選約67:33-約96:4和更優(yōu)選約67:33-約92:8。最優(yōu)選的組合物含有的脂肪酸雙酰胺(a)與無機粒子(b)的相當比例為約67:33-約92:8。脂肪酸雙酰胺(a)與無機粒子(b)的預混材料可以為混合物、粒料、薄片、切片、錠劑、顆粒和它們的組合的形式。本領域技術人員可以理解纖維素粒子(c)和熱塑性塑料(d)的預混材料和/或脂肪酸雙酰胺(a)和無機粒子(b)的預混材料可以含有在本文中提供的任何其他組分?；谒璧募庸ず?或用戶的存儲需要可以將該附加組分添加到選擇的預混物中。在本文的具體實施方案中，在基本上不存在金屬皂類例如金屬羧酸鹽下將脂肪酸雙酰胺(a)、無機粒子(b)、纖維素粒子(c)、熱塑性塑料(d)和偶聯(lián)劑(e)結合；更具體地，在基本上不存在金屬硬脂酸鹽例如硬脂酸鋅下將它們結合。纖維素-熱塑性塑料復合材料適宜用作在居住和商業(yè)建筑用結構性和裝飾性產(chǎn)品，例如蓋板、欄桿、柵欄、支柱、飾邊、壁板、屋頂板等中使用的材料。纖維素-熱塑性塑料復合材料還可以用于生產(chǎn)汽車用途中的制品例如旋鈕、把手、內(nèi)部儀表板、隔音板和地毯背襯。當與通常使用的天然纖維-塑料復合材料比較時，由含有上述組成的纖維素-熱塑性塑料復合材料制備的制品具有改善的性能，例如改善的彎曲強度和改善的耐吸水性。如將從實施例中看到的那樣，當在纖維素-熱塑性塑料復合材料中與偶聯(lián)劑(e)聯(lián)合使用EBS和浮石時，觀察到彎曲強度比硬脂酸鋅/EBS體系提高38%。此外，還觀察到24小時吸水率降低28%。實施例<吏用AmericanWoodFibers4020+〉木粉(40目)制備測試配方。將木材在循環(huán)烘箱中在12rC下干燥24小時。得到的水分含量小于1%。熱塑性塑料(d)樹脂為BPSolvayB54-60分步熔融(frac-melt)高密度聚乙烯(熔體流動速率為0.5g/10min)，將其直接使用。將ChemturaPolybon(T3029馬來酸酐接枝的HDPE偶聯(lián)劑(1.3%琥珀酸酐，熔體流動速率-4g/10min，190"C，2.16kg)、NaugarcfB-25抗氧化劑、Lubrazinc②W(硬脂酸鋅)潤滑劑和Kemamide②EBS(亞乙基雙硬脂酰胺)均直接使用。將VitroCoVitrolite8XP浮石粉直接使用。將LuzenacAmericaSilverline①403滑石直接^f吏用。所有樣品均^f吏用具有共旋轉(zhuǎn)#403錐形雙螺桿結構和Brabender7150傳動裝置的Brabender⑧Intel1i-TorquePlasti-Corder①進行擠出。區(qū)域溫度設定為區(qū)域1(150°C)、區(qū)域2(160X:)、區(qū)域3(160。C)、區(qū)域4(模頭)(150'C)。模頭產(chǎn)生連續(xù)的扁平試樣，其為l.O"寬、0.080"厚。使用具有MultipleEvaluation的BrabenderMeasuringExtruderBasicProgram,Version3.2.1獲取數(shù)據(jù)。將配混的配方從K-TronK2VT20定容供料裝置供給到擠出機。在60rpm、有時80以及l(fā)OOrpm下將試樣擠出。偶聯(lián)劑的馬來酸酐含量通過將其溶解在沸騰的曱苯中并且使用標準的0.3N甲醇K0H溶液滴定到溴百里酚藍終點而測定。使用苯甲酸標定K0H滴定劑。測定中和100g偶聯(lián)劑所需的KOH滴定劑的毫當量數(shù)。然后在假設1摩爾KOH中和1摩爾馬來酸酐的情況下計算馬來酸酐在偶聯(lián)劑中的百分率。這種假設通過在與測試偶聯(lián)劑所處相同的條件下滴定純馬來酸酐而確認。通過用馬來酸酐的百分率除以化學品的分子量，然后乘以1000從而計算出每100g偶聯(lián)劑的官能度的毫摩爾數(shù)，其中化學品的分子量為98g每摩爾(g/mo1)。根據(jù)ASTMD1238中概括的步驟，使用Tinius01senExtrusionPlastometerModelMP600測定偶聯(lián)劑的熔體流動指數(shù)。使用修改過的ASTMD790測試步驟來產(chǎn)生彎曲強度和彎曲模量數(shù)據(jù)。在該修改的步驟中，使用十字頭速度0.5英寸/分(in/min)代替標準的0.05英寸/分。吸水率通過在室溫下將1.0英寸x2.0英寸的擠出物樣條浸入自來水中24小時并測量其重量增加從而測定。將測試配方示于表l。將來自在60轉(zhuǎn)/分(rpm)下擠出的試樣的測試數(shù)據(jù)示于表2。Y吏用MINITAB1.14.13(MinitabInc.)繪制圖1和2。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>PB3029為Chemtura生產(chǎn)的馬來酸酐接枝的高密度聚乙烯。WP2200為Lonza生產(chǎn)的亞乙基雙月桂酰胺。TPW為Ferro生產(chǎn)的不含金屬硬脂酸鹽的專賣材料。SXT為Struktol生產(chǎn)的非金屬硬脂酸鹽。B-25是20Naugar(fB-25抗氧化劑。所有百分比率均為重量百分率。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>在不存在硬脂酸鋅的情況下通過使用馬來酸酐接枝的偶聯(lián)劑所獲得的性能優(yōu)勢顯著。使用Polybond3029偶聯(lián)劑而無硬脂酸鋅的八個配方(1、2、A、E、F、G、I、J)的平均彎曲強度為30.3MPa，而含有硬脂酸鋅的三個配方(B、C、D)的平均值僅為22.7MPa。類似地，含有偶聯(lián)劑而無硬脂酸鋅的八個配方的24小時吸水率為6.2%,而含有硬脂酸鋅的三個配方為9.4%。將B、C和D進行比較表明使用偶聯(lián)劑的優(yōu)勢已經(jīng)損失于來自硬脂酸鋅的干擾。與酯或非金屬硬脂酸鹽潤滑劑相比，使用偶聯(lián)劑結合脂肪酸亞乙基雙酰胺潤滑劑的附加優(yōu)勢在偶聯(lián)劑/亞乙基雙酰胺配方1、2、A、G、I、J的平均值(31.6MPa)與偶聯(lián)劑和其他潤滑劑的配方E和F的平均值(26.6MPa)之間的彎曲強度比較中可以看到。將浮石添加到配方中的優(yōu)勢示于圖1和2。在每一種情況下，在該附加潤滑劑的情況下獲得了15-20%的產(chǎn)品單位時間產(chǎn)量的增加。浮石相對于另一無機粒子(b)滑石的優(yōu)勢在比較例I和J中示出。比較例I中，在0.75a/?；幘哂辛己玫奈锢硇阅埽珱]有正常擠出，并且顯示出劇烈的邊緣撕裂。比較例J中，在3.0%滑石處具有所有樣品中最低的擠出速率，并且適度地降低彎曲強度28.:2MPa。盡管上述描述包含許多詳細說明，但這些詳細說明不應當被解釋為對本發(fā)明的限制，而只應視為其優(yōu)選的實施方案的例證。本領域技術人員在附屬于其的權利要求所定義的本發(fā)明的范圍和主旨內(nèi)可以預見大量其他實施方案。權利要求1.一種組合物，包括(a)下述結構的脂肪酸雙酰胺其中R1和R2獨立地是含有11～35個碳原子的飽和或不飽和的直鏈烴基，(b)無機粒子，(c)纖維素粒子，(d)熱塑性塑料；和(e)用于將纖維素粒子(c)與熱塑性塑料(d)偶聯(lián)的偶聯(lián)劑。2.權利要求1所述的組合物，其中脂肪酸雙酰胺(a)選自N，N，-亞乙基雙硬脂酰胺、N，N，-亞乙基雙油酰胺、N，N，-亞乙基雙-十二酰胺、N，N，-亞乙基雙-十四酰胺、N，N，-亞乙基雙-十六酰胺、N，N，-亞乙基雙-十七酰胺、N，N，-亞乙基雙牛油酰胺、N，N，-亞乙基雙-二十酰胺、N，N，-亞乙基雙-二十二酰胺、N，N，-亞乙基雙-二十四酰胺、N，N，-亞乙基雙-4-十二碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-9-十二碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-4-十四碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-5-十四碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-順式-6-十/v^烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-反式-6-十八碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-順式-9-十八碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-反式-9-十八碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-反式-11-十八碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-順式-9-二十碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-順式-ll-二十碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-反式-11-二十碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-順式-ll-二十二碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-順式-13-二十二碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-反式-13-二十二碳烯酰胺、N，N，-亞乙基雙-順式-15-二十四碳烯酰胺、N-油?；?N，-硬脂?；?亞乙基-雙酰胺和它們的組合。3.權利要求l所述的組合物，其中脂肪酸雙酰胺(a)是N，N，-亞乙基二胺與兩種或更多種脂肪酸的交叉反應產(chǎn)物。4.權利要求1所述的組合物，其中無機粒子(b)選自浮石、火山灰、氧化鋁、硅藻土、玻璃、二氧化硅、氧化鈦、氧化鐵、氧化鋅、氧化鎂、陶瓷材料、硅酸鉤水合物、微球體、珍珠巖、玄武巖、沸石、粘土、高嶺土、變高嶺石、云母、碳酸鈣、硅灰石、滑石、二氧化鈦、硫酸鋇、硫酸釣、丙烯酸類塑料、蛭石、飛灰、微球體、石骨、鋁酸鈞、硬硅釣石、氧化鎂和它們的組合。5.權利要求1所述的組合物，其中纖維素粒子(c)選自木纖維、木粒子、木片、細磨木、木粉、薄木片、木材單板、木材層合板、鋸末、紙、報紙、卡片紙板、木漿纖維、化學紙漿、回收的紙纖維、回收的箱、回收的箱纖維、回收的報紙、回收的報紙纖維、回收的計算機打印紙、回收的計算機打印紙纖維、磨制尾料、硬木纖維、軟木纖維、新聞紙、磨碎的新聞紙、雜志、磨碎的雜志、書、磨碎的書、磨碎的卡片紙板、麥糠、竹纖維、池塘污泥、軟木和它們的組合。6.權利要求l所述的組合物，其中熱塑性塑料(d)選自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯和丙烯的共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和它們的組合。7.權利要求1所述的組合物，其中偶聯(lián)劑(e)選自馬來酸酐接枝的聚烯烴、丙烯酸接枝的聚烯爛、醋酸乙烯酯接枝的聚烯烴和它們的組合。8.權利要求1所述的組合物，其中偶聯(lián)劑(e)選自馬來酸酐接枝的高密度聚乙烯、馬來酸酐接枝的低密度聚乙烯、馬來酸酐接枝的聚丙烯、丙烯酸接枝的高密度聚乙烯、丙烯酸接枝的低密度聚乙烯、丙烯酸接枝的聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和它們的組合。9.權利要求l所述的組合物，其含有至少一種選自抗氧化劑、發(fā)泡劑、染料、顏料、交聯(lián)劑、抑制劑和促進劑的附加組分。10.權利要求1所述的組合物，其中脂肪酸雙酰胺(a)以大約1-大約8重量。/。的量存在，無機粒子(b)以大約0.25-大約1.5重量％的量存在，纖維素粒子(c)以大約10-大約90重量％的量存在，熱塑性塑料(d)以大約90-大約10重量°/。的量存在，和偶聯(lián)劑(e)以大約0.2-大約10重量°/。的量存在。11.權利要求1所述的組合物，其中脂肪酸雙酰胺(a)以大約1-大約8重量％的量存在，無機粒子(b)以大約0.25-大約1.5重量％的量存在，纖維素粒子(c)以大約20-大約80重量％的量存在，熱塑性塑料(d)以大約80-大約20重量％的量存在，偶聯(lián)劑(e)選自以大約0.5-大約5重量％的量存在的馬來酸酐接枝的聚烯烴和以大約1-大約7重量％的量存在的丙烯酸接枝的聚烯烴以及它們的組合。12.權利要求1所述的組合物，其中脂肪酸雙酰胺(a)以大約2-大約6重量％的量存在，無機粒子(b)以大約0.25-大約1.0重量°/。的量存在，纖維素粒子(c)以大約40-大約70重量％的量存在，熱塑性塑料(d)以大約50-大約30重量％的量存在，和偶聯(lián)劑(e)是以大約1,0-大約3重量％的量存在的馬來酸酐接枝的高密度聚乙烯。13.權利要求1所述的組合物，其中脂肪酸雙酰胺(a)選自N，N，-亞乙基雙硬脂酰胺、N,N，-亞乙基雙油酰胺和它們的組合，并且以大約l-大約8重量％的量存在；無機粒子(b)是細粉狀浮石，并且以大約0.25-大約1.5重量％的量存在；纖維素粒子(c)選自木粉、木纖維和它們的組合，并且以大約10-大約90重量％的量存在；熱塑性塑料(d)選自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯和丙烯的共聚物、聚乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物、和它們的組合，并且以大約90-大約10重量°/。的量存在；和偶聯(lián)劑(e)是馬來酸酐接枝的高密度聚乙烯，并且以大約0.2-大約10重量°/。的量存在。14.權利要求1所述的組合物，其中脂肪酸雙酰胺(a)選自N，N，-亞乙基雙硬脂酰胺、N，N，-亞乙基雙油酰胺和它們的組合，并且以大約l-大約8重量％的量存在；無機粒子(b)是細粉狀浮石，并且以大約0.25-大約1.5重量°/。的量存在；纖維素粒子(c)選自木粉、木纖維和它們的組合，并且以大約20-大約80重量％的量存在；熱塑性塑料(d)選自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯和丙烯的共聚物、聚乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物、和它們的組合，并且以大約80-大約20重量％的量存在；和偶聯(lián)劑(e)是馬來酸酐接枝的高密度聚乙烯，并且以大約O.5-大約5重量％的量存在。15.權利要求1所述的組合物，其中脂肪酸雙酰胺(a)選自N，N，-亞乙基雙硬脂酰胺、N，N，-亞乙基雙油酰胺和它們的組合，并且以大約2-大約6重量％的量存在；無機粒子(b)是細粉狀浮石，并且以大約0.25-大約1.0重量％的量存在；纖維素粒子(c)選自木粉、木纖維和它們的組合，并且以大約40-大約70重量％的量存在；熱塑性塑料(d)選自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯和丙烯的共聚物、聚乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物、和它們的組合，并且以大約50-大約30重量°/。的量存在；和偶聯(lián)劑(e)是馬來酸酐接枝的高密度聚乙烯，并且以大約l.0-大約3重量％的量存在。16.權利要求1所述的組合物，其中脂肪酸雙酰胺(a)是亞乙基雙硬脂酰胺，并且以大約2-大約6重量°/。的量存在；無機粒子(b)是細粉狀浮石，并且以大約0.5-大約1.0重量％的量存在；纖維素粒子(c)是40目松木粉，并且以大約45-大約65重量％的量存在；熱塑性塑料(d)是高密度聚乙烯，并且以大約40-大約n重量°/。的量存在；和偶聯(lián)劑(e)是含有大約0.5-大約2.0重量％的琥珀酸酐部分的馬來酸酐接枝的高密度聚乙烯，其以大約1.5-大約2.5重量％的量存在。17.由權利要求1所述的組合物制造的制品，其中所述制品選自實心或中空的纖維素-熱塑性塑料復合異型材、板材、棒材、線材、粒料、墻板、片材和它們的組合。18.基本上不存在硬脂酸鋅或金屬羧酸鹽的權利要求1所述的組合物。19.用于形成組合物的方法，其包括(i)混合(a)下述結構的脂肪酸雙酰胺<formula>seeoriginaldocumentpage6</formula>其中r和112獨立地是含有11~35個碳原子的飽和或不飽和的直鏈烴基，(b)無枳4立子，(c)纖維素粒子，(d)熱塑性塑料；和(e)用于將纖維素粒子(c)與熱塑性塑料(d)偶聯(lián)的偶聯(lián)劑，和(ii)將該組合物通過擠出機擠出以提供纖維素-熱塑性塑料復合材料。20.權利要求22所述的方法，其中纖維素粒子(c)和熱塑性塑料(d)在預混材料中與任選的至少一種其他組分基本上均勻混合。全文摘要本發(fā)明提供包括脂肪酸雙酰胺、無機粒子例如浮石、纖維素粒子、熱塑性塑料和馬來酸酐接枝的聚烯烴的組合物。亞乙基雙酰胺和少量浮石的組合產(chǎn)生了具有比傳統(tǒng)的金屬硬脂酸鹽/亞乙基雙硬脂酰胺(EBS)組合物更高的擠出性能例如改善的彎曲強度和抗吸水性的纖維素-熱塑性塑料復合材料。文檔編號C08L23/02GK101208384SQ200680023296公開日2008年6月25日申請日期2006年7月25日優(yōu)先權日2005年7月28日發(fā)明者M·L·理查德森,R·G·羅蘭德,W·D·西格沃斯申請人:科聚亞公司