专利名称：：纤维素-热塑性塑料复合材料及其制备方法
技术领域：
：随着优质木材的日益缺乏，寻求能够替代木材的替代材料已变得最为需要。由塑料和天然纤维制备的复合材料广泛用作该木材替代品。这些复合材料在商业制品中的使用迅速增长。这些复合材料可以用于结构性和装饰性建筑用途以及汽车用途所使用的各种产品。可以按与天然木材相同的方式对这些复合材料进行切割、成形、砂磨、钻孔和固定。含有由塑料和天然纤维制备的这些复合材料的建筑产品通常通过挤出制备。含有这些复合材料的建筑产品可以用于住宅用途和商业用途。这些用途的例子包括盖板、栏杆、栅栏、支柱、饰边、模塑品、壁板、屋顶板、格架、窗台和门窗的侧柱。与木材相比，消费者期待这些复合材料提供更长的耐久性和耐候性以及更低的维护性。由塑料和天然纤维制备的复合材料通常防霉和防虫害。使由塑料和天然纤维制备的这些复合材料的耐久性最大化对消费者和生产者都极其重要。这些复合材料通常比天然木材更贵。此外，它们也通常比木材重，这对于施工人员是潜在的困难，而且对建筑师和工程师提出了额外的结构问题。为了克服这些缺点，复合材料应当提供耐久性上出众的优点和低维护性。由塑料和天然纤维制备的复合材料还可以用于生产汽车用途中的制品。已制备了各种部件例如旋钮、内部门把手和装饰性内部仪表板；以及隐蔽部件例如隔音板、卡车衬里、轮胎軍、箱拒和地毯背衬。这些部件通常被压制或模塑。由塑料和天然纤维制备的复合材料的其他用途包括纤维板、刨花板和胶合板的替代板材。复合材料可以用于制造各种各样的小型制品例如花盆、浴盆、壶罐和画框。有用的复合材料可以由各种塑料，包括聚乙烯、聚丙烯和共聚乙烯-醋酸乙烯酯制备。为了降低成本，经常使用回收的塑料。高密度聚乙烯(HDPE)特别适合用于盖板、栏杆、栅栏和类似的用途。为了降低复合材料的成本和重量，而且为了改善物理性能，尤其是劲度和拉伸强度，在复合材料中使用天然纤维。由于天然纤维的成本更低，因此天然纤维优于碳和玻璃这样的合成纤维。由于天然纤维产生更轻的复合材料，因此相对于矿物填料例如滑石和云母更优选天然纤维。天然纤维通常是来自其他工艺的废品。可以使用几乎任何纤维素粒子，包括木材、报纸、卡片纸板、稻草、农业和植物残体等。在由塑料和天然纤维制备的复合材料的形成中众所周知的问题是纤维与塑料的不相容性。天然纤维是亲水的，表面具有许多游离的极性羟基。塑料是疏水的。因此，塑料不容易润湿天然纤维的表面并且粘附到其上。这使得到的复合材料产生强度损失。该问题可以通过向复合材料中添加偶联剂而得以克服。据认为偶联剂通过反应性酸酐或酸部分与纤维表面上的羟基反应以形成酯键合而发挥作用。疏水聚合物链从纤维表面向外延伸，其间它们可以与庞大的聚合物基体相互作用。该相互作用的确切性质取决于偶联剂和聚合物的选择以及聚合物结晶性的程度。偶联剂通常充当改善塑料与天然纤维表面粘合性的过渡桥梁。改善的粘合性可以使由塑料和天然纤维制备的复合材料产生改善的物理性能，尤其是拉伸和弯曲强度、耐吸水性和耐蠕变性，以及产生热膨胀线系数(LCTE)的降低。如果由塑料和天然纤维材料制备的复合材料要通过挤出来加工，通常添加润滑剂来辅助复合材料从模头通过。不适当的润滑体系会导致复合材料以不同的速率挤出。这会在复合材料中产生各种不能接受的物理缺陷，从鳞片状篁鱼皮外观到锯齿状边缘撕裂。通常使用的润滑剂体系是硬脂酸锌与N，N'-亚乙基双硬脂酰胺(EBS)蜡的共混物。其他润滑剂包括硬脂酸钓、硬脂酸镁、非金属硬脂酸盐；石蜡、聚酯蜡、聚丙烯蜡、由脂肪酸衍生的双酰胺、亚乙基双油酰胺、酯例如硬脂酸硬脂酯、邻苯二甲酸二硬脂酯、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单硬脂酸酯、甘油单油酸酯、甘油二硬脂酸酯、和共混的复合改性的脂肪酸酯。不幸地是，已发现通常使用的硬脂酸锌-EBS润滑剂体系干扰偶联剂。据暗示硬脂酸锌对于干扰马来酸酐接枝的烯烃偶联剂负有责任。硬脂酸盐开环并且将酸酐基酯化，而锌与得到的羧酸酯络合。因此偶联剂对于由塑料和天然纤维制备的复合材料的物理性能提供比预期显著小的改善。一些由塑料和天然纤维制备的商业复合材料使用硬脂酸锌/亚乙基双硬脂酰胺润滑剂体系而无任何偶联剂。这些配方很容易挤出，并且提供具有优异外观的产品。当与天然木材的物理性能比较时，这些复合材料的物理性能不足。相关技术的说明美国专利No.6，632，863要求保护一种两步方法，由此制成木材-塑料复合材料(WPC)颗粒，其可以含有0-35%的选自无机填料和润滑剂的添加剂。所述润滑剂随后选自硬脂酸锌和亚乙基双硬脂酰胺。所述无机填料随后选自滑石和云母。随后将WPC颗粒与附加的塑料和添加剂一起再挤出。美国专利No.6，498，205和6，344，504要求保护一种WPC，其由木纤维/木粉、塑料、和选自硬脂酸锌和蜡的润滑剂的粉末共混物制备。说明书给出亚乙基双硬脂酰胺作为蜡的例子。美国专利No.6，682，789和6，265，037以及美国专利申请No.2001/0051243教导了一种聚合物/纤维复合组合物、一种用于制造WPC的方法，并且公开了由此制备的挤出异型材，基于用现代茂金属催化制备的分布比(Mw/Mn)为3-6且熔融指数小于2gm/10min的聚烯烃，其中水分含量小于5000份每百万份配方(ppm)，并且纤维尺寸为100-2000微米(pm),长宽比为1:2-约1:5。使用马来酸酐接枝的烯烃偶联剂，并且该组合物可以含有润滑剂和无机填料。美国专利申请No.2003/0229160教导由具有6-10个碳的羧酸制备的亚乙基双酰胺是优于目前在木材中使用的EBS/硬脂酸锌共混物的润滑剂。该申请还教导了一种复合材料，其包括约30-约70重量％的聚合物、约70-约30重量％的农业废纤维和约1-7重量％的润滑剂，该润滑剂由酰胺、亚烷基双酰胺或它们的组合构成。美国专利No.4，791，020教导在WPC中使用至多40%的无机填料，其中所述填料选自由云母、滑石、碳酸钩、二氧化硅、玻璃纤维、石棉和珪灰石组成的组。美国专利No.5,326,513教导了一种使用选自膨胀玻璃球、膨胀粘土、浮石颗粒和云母的材料与发泡且可固化的有机和无机粘合剂混合来生产塑料纤维板的方法，其中所述有机粘合剂为环氧树脂或聚氨酯酚树脂。美国专利No.5，516，472记载了在WPC行业中广泛许可和使用的一种方法("StrandexProcess")。该专利教导上述方法^吏用的优选的配方包括每100份木粉3.0份硬脂酸锌和2.0份外部(石蜡类)蜡。发明概述现有技术暗示从复合材料配方中去掉金属硬脂酸盐是可取的。现有技术没有教导这可以在配方中保留熟悉的、便宜的且广泛使用的亚乙基双硬脂酰胺的情况下得以实现。本发明涉及有助于纤维素-热塑性塑料复合材料的加工和制造的组合物。该组合物是如下的意想不到且协同的组合下述结构的脂肪酸双酰胺(a)、无机粒子(b)、纤维素粒子(c)、热塑性塑料(d)和用于将纤维素粒子(c)与热塑性塑料(d)偶联的偶联剂(e)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>其中R1和R2独立地是含有约11~约35个碳原子的饱和或不饱和的直链烃基。本发明还涉及将脂肪酸双酰胺(a)、无机粒子(b)、纤维素粒子(c)、热塑性塑料(d)和偶联剂(e)的组合从挤出机挤出以提供纤维素-热塑性塑料复合材料的方法。发明详述能够在纤维素-热塑性塑料复合材料的配方中使用偶联剂是最可取的。偶联剂能够提供纤维素-热塑性塑料复合材料在物理性能方面的显著改善。尽管在挤出含有偶联剂的纤维素-热塑性塑料复合材料中遇到的困难增加，这需要使用附加的润滑剂。附加的润滑剂能够显著地降低预期的物理性能上的改善。我们意想不到地发现，将偶联剂(e)与脂肪酸双酰胺(a)和少量的细粉状浮石组合使用克服了这些加工问题，使得可以以与含有硬脂酸锌/亚乙基双硬脂酰胺且不含偶联剂的比较配方获得的速度可比的速度挤出外观令人充分满意的纤维素-热塑性塑料复合材料。脂肪酸双酰胺(a)起到润滑剂的作用但并不削弱存在的偶联剂(e)的功能。如上所述，脂肪酸双酰胺(a)结构中，W和R2可独立地是含有11~35个碳原子的饱和或不饱和的直链烃基。优选地，r和R2独立地是含有15~22个碳原子的饱和或不饱和的直链烃基。脂肪酸双酰胺(a)的一些例子可以是N，N，-亚乙基双硬脂酰胺(N，N，-亚乙基双-十八酰胺)、N，N，-亚乙基双油酰胺(N，N，-亚乙基双-顺式-9-十八碳烯酰胺)、N，N，-亚乙基双-十二酰胺、N，N，-亚乙基双-十四酰胺、N，N，-亚乙基双-十六酰胺、N，N，-亚乙基双-十七酰胺、N，N，-亚乙基双-牛油酰胺、N，N，-亚乙基双-二十酰胺、N，N，-亚乙基双-二十二酰胺、N，N，-亚乙基双-二十四酰胺、N，N，-亚乙基双-4-十二碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-9-十二碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-4-十四碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-5-十四碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-顺式-6-十八碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-反式-6-十八碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-顺式-9-十/V;暖烯酰胺、N，N，-亚乙基双-反式-9-十八碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-反式-11-十八碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-顺式-9-二十碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-顺式-ll-二十碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-反式-ll-二十碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-顺式-ll-二十二碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-顺式-13-二十二碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-反式-13-二十二碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-顺式-15-二十四碳烯酰胺和它们的组合。本领域技术人员也会认识到也可以使用N，N，-亚乙基二胺与两种或更多种用于制备后面双酰胺的母体脂肪酸的各种混合的交叉反应产物，例如N-油酰基-N，-硬脂酰基-亚乙基-双酰胺。本领域技术人员可以理解该交叉反应产物可以通过使N，N，-亚乙基二胺与天然存在的脂肪酸，例如来源于牛油的酸的混合物反应而制备。本领域技术人员可以理解可以使用单一的脂肪酸双酰胺(a)或者两种或更多种该脂肪酸双酰胺(a)。无机粒子(b)可以使用任何能够赋予该组合物润滑作用的无机粒子。该润滑作用能够有助于纤维素-热塑性塑料复合材料以与没有使用偶联剂(e)的传统的硬脂酸锌/EBS润滑剂组合物相比相当的速度挤出。适合的无机粒子(b)的例子可以是浮石、火山灰、氧化铝、硅藻土、玻璃、二氧化硅、氧化钛、氧化铁、氧化锌、氧化镁、陶瓷材料、硅酸钩水合物、微球体、珍珠岩、玄武岩(shiruabasalt)、沸石、粘土、高呤土、变高呤石、云母、碳酸钓、硅灰石、滑石、二氧化钛、硫酸钡、硫酸钙、丙烯酸类塑料、蛭石、飞灰、孩i球体、石骨、铝酸钙、硬硅钙石、氧化镁和它们的组合。优选的无机粒子(b)可以是浮石。最优选的无机粒子(b)可以是细粉状浮石，例如，由VitroCo(VitrolUe"、Elkem(Sidistar"、Hess生产的那些以及它们的组合。本领域技术人员可以理解可以使用单一的无机粒子(b)或者可以使用两种或更多种的该无机粒子(b)。无机粒子(b)通常可以具有50jim或更小的颗粒大小，优选35Mm或更小和更优选20Mm或更小。纤维素粒子(c)可以是能够用于纤维素-热塑性塑料复合材料的任何已知的、常规的、或商业上使用的纤维素粒子。适合的纤维素粒子(c)的例子可以是木纤维、木粒子、木片(woodchips)、细磨木、木粉、薄木片(woodflakes)、木材单板、木材层合板、锯末、纸、报纸、卡片纸板、木浆纤维、化学纸浆、回收的纸纤维、回收的箱、回收的箱纤维、回收的报纸、回收的报纸纤维、回收的计算机打印纸、回收的计算机打印纸纤维、磨制尾料(millingtailings)、硬木纤维、软木纤维、新闻纸、磨碎的新闻纸、杂志、磨碎的杂志、书、磨碎的书、磨碎的卡片纸板、麦糠、竹纤维、池塘污泥、软木和它们的组合。优选地，纤维素粒子(c)选自由木纤维、木粉和它们的组合构成的组。本领域技术人员可以理解木浆可以是任何已知的木浆材料，例如热机械木浆、化学热机械木浆和它们的组合。本领域技术人员可以理解可以使用单一的纤维素粒子(c)或者使用两种或更多种这样的纤维素粒子(c)。纤维素粒子(c)可以通常为约3mm-约100pm长和约lmm-约100jum宽。优选地，纤维素粒子(c)可以为约lmm-约400jim长和约500lum-约100nm宽。更优选地，纤维素粒子(c)可以为约800nm-约200nm长和约400jam-约lOOjiim宽。纤维素粒子(c)可以通常具有约20:1-约1:1的长宽比。优选地，纤维素粒子(c)可以具有约10:1-约l:l的长宽比。更优选地，纤维素粒子(c)可以具有约5:l-约2:l的长宽比。热塑性塑料(d)可以是任何聚合物，和优选为聚烯烃和更优选可以是聚乙烯、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们的组合。更优选地，热塑性塑料(d)选自由高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯和丙烯的共聚物、共聚乙烯-醋酸乙烯酯和它们的组合构成的组。如上所述，在天然纤维-塑料复合材料的配方中能够使用偶联剂(e)是最可取的。偶联剂在纤维素-热塑性塑料复合材料的物理性能方面能够提供显著的改善。在纤维素-热塑性塑料复合材料的弯曲强度和耐吸水性方面的改善最为显著。改善的弯曲强度是重要的，原因在于天然木材具有比聚合物基体高得多的弯曲强度，和如果将纤维素-热塑性塑料复合材料用于建筑用途则它们必须具有与天然木材类似的强度性能。改善的耐水性与防霉性相关，并且对于意在用于外部用途的产品也最为重要。在蠕变和LCTE上的降低改善纤维素-热塑性塑料复合材料的尺寸稳定性，和因此改善其对于建筑用途的适合性。在模塑的试样中容易地观察到物理性能上的这些改善。在挤出含有偶联剂的纤维素-热塑性塑料复合材料时遇到更大的困难。这需要使用附加的润滑剂，如前所述，附加的润滑剂能够显著地降低预期的物理性能上的改善。我们意想不到地发现，将偶联剂(e)与脂肪酸双酰胺(a)和少量的浮石细粉组合使用克服了这些加工问题，使得纤维素-热塑性塑料复合材料在与用含有硬脂酸锌/亚乙基双硬脂酰胺和无偶联剂的比较配方获得的速度可比的速度下挤出令人完全满意的外观。本发明的纤维素-热塑性塑料复合材料的弯曲强度和耐吸水性明显优于比较配方。偶联剂(e)可以是马来酸酐接枝的聚烯烃、丙烯酸接枝的聚烯烃、醋酸乙烯酯接枝的聚烯烂和它们的组合。优选地，偶联剂(e)可以是马来酸酐接枝的高密度聚乙烯、马来酸酐接枝的低密度聚乙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯、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-醋酸乙烯酯和它们的组合。偶联剂(e)最优选地选自由马来酸酐接枝的高密度聚乙烯(Polyboncf3009，Polyboncf3029，Polybond⑧3039)，马来酸酐接枝的线型低密度聚乙烯(Polybond"109)，马来酸酐接枝的聚丙烯(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)和它们的组合；以上全部可从ChemturaCorporation购得。组合物还可以含有至少一种附加组分。适合的附加组分的例子可以是抗氧化剂、UV稳定剂、发泡剂、染料、颜料、交联剂、抑制剂和促进剂。此外，可以使用另外的无机粒子作为填料。只要其不干扰挤出，可以使用任何另外的无机填料。加入抗氧化剂以防止加工过程中聚合物的降解。其例子为ChemturaCorporation的NaugardB25(三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和四亚曱基(3,5-二叔丁基-4-羟基氬化肉桂酸酯)甲烷的混合物)。加入发泡剂以通过发泡降低纤维素-热塑性塑料复合材料的密度。发泡剂的例子为ChemturaCorporation的Celogen*TSH(曱^t酰肼)，CelogenAZ(偶氮二碳酰胺)，Celogen0T(对-对'-氧联双(^t酰肼))，CelogenRA(对甲苯磺酰氨基脲)，Opex10(二亚硝基五亚曱基四胺)，和Expandex⑧5-PT(5-苯基四哇)。着色剂为颜料或染料。染料为通常可溶于形成中性分子溶液的塑料中的有机化合物。它们产生明亮而强烈的颜色并且是透明的。颜料通常不溶于塑料。颜色产生于微细颗粒(约0.01-约lpm的范围内)在整个热塑性塑料(d)中分散的结果。它们在纤维素-热塑性塑料复合材料中产生不透明性或至少某种半透明性。颜料可以是有机或无机化合物并且可以以各种形式包括干粉、着色母料、液体和预着色树脂颗粒存在。最常用的无机颜料包括基于重金属例如镉、锌、钬、铅、钼、铁、它们的组合的氧化物、硫化物、铬酸盐和其他络合物以及其他。群青是典型的含有钠和铝的硫化物-硅酸盐络合物。颜料通常包括已知比例的铁、钡、钬、锑、镍、铬、铅和其他的两种、三种或更多种氧化物的混合物。二氧化钛是广泛使用和已知的亮白色的热稳定性无机颜料。有机颜料包括偶氮或重氮颜料、吡唑啉酮颜料和其他颜料包括永久红2B、镍偶氮黄、立索红和颜料猩红也是已知的。可任选地添加交联剂以增强纤维素粒子(c),如上所述，iiX最终均质产品之间的键合。交联剂将纤维素分子链上的羟基侧基之间键合。交联剂必须具有在较低温度下形成牢固键合的特性。能够使用的交联剂的例子包括聚氨酯例如异氰酸酯、酚醛树脂、不饱和聚酯和环氧树脂以及它们的组合。酚醛树脂可以是任何一级或两级树脂，优选具有低己烷含量。添加抑制剂以延緩交联反应的速度。已知的抑制剂的例子包括有机酸例如柠檬酸。添加促进剂以增加交联反应的速度。促进剂的例子包括胺催化剂例如Dabco恋BDO(AirProducts)和DEH40⑧(DowChemical)。组合物中各种组分的量可以依赖于所使用的具体材料和材料的预期用途由本领域技术人员调节。在一个实施方案中，本发明涉及以下组合物，其包括以大约1-大约8重量％的量存在的脂肪酸双酰胺(a)，以大约0.25-大约1.5重量％的量存在的无机粒子(b),以大约10-大约90重量％的量存在的纤维素粒子(c)，以大约90-大约10重量％的量存在的热塑性塑料(d)，以大约0.2-大约10重量。/。的量存在的偶联剂(e)。在另一实施方案中，本发明涉及如下组合物，其包括以大约l-大约8重量％的量存在的脂肪酸双酰胺(a)，以大约0.25-大约1.5重量％的量存在的无机粒子(b),以大约20-大约80重量°/。的量存在的纤维素粒子(c)，以大约80-大约20重量％的量存在的热塑性塑料(d)，选自以大约0.5-大约5重量％的量存在的马来酸酐接枝的聚烯烃偶联剂、和以大约1-大约7重量％的量存在的丙烯酸接枝的聚烯烃偶联剂以及它们的组合的偶联剂(e)。在另一实施方案中，本发明涉及以下组合物，其包括以大约2-大约6重量°/。的量存在的脂肪酸双酰胺(a)，以大约0.25-大约1.0重量％的量存在的无积4立子(b),以大约40-大约70重量％的量存在的纤维素粒子(c)，以大约50-大约30重量％的量存在的热塑性塑料(d)，和偶联剂(e)，偶联剂(e)是以大约1.0-大约3重量％的量存在的马来酸酐接枝的高密度聚乙烯偶联剂。在另一实施方案中，本发明涉及以下组合物，其包括脂肪酸双酰胺(a)，其选自N,N，-亚乙基双硬脂酰胺、N，N，-亚乙基双油酰胺和它们的组合，并且以大约1-大约8重量％的量存在；无机粒子(b)，其为细粉状浮石，并且以大约0.25-大约1.5重量％的量存在；纤维素粒子(c)，其选自木粉、木纤维和它们的组合，并且以大约10-大约90重量％的量存在；热塑性塑料(d)，其选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、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们的組合，并且以大约90-大约10重量％的量存在；和偶联剂(e)，其为马来酸酐接枝的高密度聚乙烯，并且以大约0.2-大约10重量°/。的量存在。在优选的实施方案中，本发明涉及以下组合物，其包括脂肪酸双酰胺(a)，其选自N，N，-亚乙基双硬脂酰胺、N，N，-亚乙基双油酰胺和它们的组合，并且以大约1_大约8重量％的量存在；无机粒子(b)，其为细粉状浮石，并且以大约0.25-大约1.5重量°/。的量存在；纤维素粒子(c)，其选自木粉、木纤维和它们的组合，并且以大约20-大约80重量％的量存在；热塑性塑料(d)，其选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、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们的组合，并且以大约80-大约20重量°/。的量存在；和偶联剂(e),其为马来酸酐接枝的高密度聚乙烯，并且以大约0.5-大约5重量％的量存在。在更优选的实施方案中，本发明涉及以下组合物，其包括脂肪酸双酰胺(a)，其选自N，N，-亚乙基双硬脂酰胺、N，N，-亚乙基双油酰胺和它们的组合，并且以大约2-大约6重量％的量存在；无机粒子(b)，其为细粉状浮石，并且以大约0.25-大约1.0重量％的量存在；纤维素粒子(c)，其选自木粉、木纤维和它们的组合，并且以大约40-大约70重量°/。的量存在；热塑性塑料(d),其选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、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们的组合，并且以大约50-大约30重量％的量存在；和偶联剂(e)，其为马来酸酐接枝的高密度聚乙烯，并且以大约1.0-大约3重量°/。的量存在。本发明最优选的实施方案涉及以下组合物，其包括脂肪酸双酰胺(a)，其为亚乙烯双石更脂酰胺，并且以大约2-大约6重量。/。的量存在；无机粒子(b)，其为细粉状浮石，并且以大约0.5-大约1.0重量％的量存在；纤维素粒子(c)，其为40目松木粉，并且以大约45-大约65重量°/。的量存在；热塑性塑料(d),其为高密度聚乙烯，并且以大约40-大约31重量％的量存在；和偶联剂(e)，其为马来酸酐接枝的高密度聚乙烯，并且以大约1.5-大约2.5重量％的量存在，其中所述接枝的高密度聚乙烯含有大约0.5-大约2.0重量％的琥珀酸酐(succinylanhydride)部分。所述组合物可以用于制造制品。该制品可以是实心或中空的纤维素-热塑性塑料复合异型材、板材、棒材、线材、粒料、墙板(siding)、片材或它们的组合。所述组合物可以釆用本领域技术人员所清楚的任何标准方式进行配混和共混。在一种方法中，可以将脂肪酸双酰胺(a)、无枳4立子(b)、纤维素粒子(c)、热塑性塑料(d)和偶联剂(e)的组合通过挤出机挤出以提供纤维素-热塑性塑料复合材料。可以在足以将热塑性塑料(d)熔融的温度下将组合物挤出，然后通过才莫头挤出以形成纤维素-热塑性塑料复合材料。可以在约145。C-约200t:的温度下通过挤出机对组合物进行加工。有多种本领域技术人员实施的挤出工艺。实施者通常选，混的纤维和塑料，尤其是木材和塑料，并且将该混合物挤出成预混材料，或者从供货商购买这样的预混材料，然后将该预混材料供给最终的产品加工。组合物在这里可以用于双通道工艺，其中以相当的比例将纤维素粒子(c)和热塑性塑料(d)在预混材料中结合。纤维素粒子(c)与热塑性塑料(d)的相当比例的一些例子可以是约80:20-约io:90,优选约70:30-约20:80和更优选约60:40-约30:70。最优选的组合物含有的纤维素粒子(c)与热塑性塑料(d)的相当比例可以为约60:40-约40:60。纤维素粒子(c)和热塑性塑料(d)的预混材料可以为混合物、粒料、薄片、切片、锭剂、颗粒和它们的组合的形式。类似地，可以以相当的比例将脂肪酸双酰胺(a)和无机粒子(b)在预混材料中结合。脂肪酸双酰胺(a)与无机粒子(b)的相当比例的一些例子可以是约40:60-约97:3，优选约67:33-约96:4和更优选约67:33-约92:8。最优选的组合物含有的脂肪酸双酰胺(a)与无机粒子(b)的相当比例为约67:33-约92:8。脂肪酸双酰胺(a)与无机粒子(b)的预混材料可以为混合物、粒料、薄片、切片、锭剂、颗粒和它们的组合的形式。本领域技术人员可以理解纤维素粒子(c)和热塑性塑料(d)的预混材料和/或脂肪酸双酰胺(a)和无机粒子(b)的预混材料可以含有在本文中提供的任何其他组分。基于所需的加工和/或用户的存储需要可以将该附加组分添加到选择的预混物中。在本文的具体实施方案中，在基本上不存在金属皂类例如金属羧酸盐下将脂肪酸双酰胺(a)、无机粒子(b)、纤维素粒子(c)、热塑性塑料(d)和偶联剂(e)结合；更具体地，在基本上不存在金属硬脂酸盐例如硬脂酸锌下将它们结合。纤维素-热塑性塑料复合材料适宜用作在居住和商业建筑用结构性和装饰性产品，例如盖板、栏杆、栅栏、支柱、饰边、壁板、屋顶板等中使用的材料。纤维素-热塑性塑料复合材料还可以用于生产汽车用途中的制品例如旋钮、把手、内部仪表板、隔音板和地毯背衬。当与通常使用的天然纤维-塑料复合材料比较时，由含有上述组成的纤维素-热塑性塑料复合材料制备的制品具有改善的性能，例如改善的弯曲强度和改善的耐吸水性。如将从实施例中看到的那样，当在纤维素-热塑性塑料复合材料中与偶联剂(e)联合使用EBS和浮石时，观察到弯曲强度比硬脂酸锌/EBS体系提高38%。此外，还观察到24小时吸水率降低28%。实施例<吏用AmericanWoodFibers4020+〉木粉(40目)制备测试配方。将木材在循环烘箱中在12rC下干燥24小时。得到的水分含量小于1%。热塑性塑料(d)树脂为BPSolvayB54-60分步熔融(frac-melt)高密度聚乙烯(熔体流动速率为0.5g/10min)，将其直接使用。将ChemturaPolybon(T3029马来酸酐接枝的HDPE偶联剂(1.3%琥珀酸酐，熔体流动速率-4g/10min，190"C，2.16kg)、NaugarcfB-25抗氧化剂、Lubrazinc②W(硬脂酸锌)润滑剂和Kemamide②EBS(亚乙基双硬脂酰胺)均直接使用。将VitroCoVitrolite8XP浮石粉直接使用。将LuzenacAmericaSilverline①403滑石直接^f吏用。所有样品均^f吏用具有共旋转#403锥形双螺杆结构和Brabender7150传动装置的Brabender⑧Intel1i-TorquePlasti-Corder①进行挤出。区域温度设定为区域1(150°C)、区域2(160X:)、区域3(160。C)、区域4(模头)(150'C)。模头产生连续的扁平试样，其为l.O"宽、0.080"厚。使用具有MultipleEvaluation的BrabenderMeasuringExtruderBasicProgram,Version3.2.1获取数据。将配混的配方从K-TronK2VT20定容供料装置供给到挤出机。在60rpm、有时80以及lOOrpm下将试样挤出。偶联剂的马来酸酐含量通过将其溶解在沸腾的曱苯中并且使用标准的0.3N甲醇K0H溶液滴定到溴百里酚蓝终点而测定。使用苯甲酸标定K0H滴定剂。测定中和100g偶联剂所需的KOH滴定剂的毫当量数。然后在假设1摩尔KOH中和1摩尔马来酸酐的情况下计算马来酸酐在偶联剂中的百分率。这种假设通过在与测试偶联剂所处相同的条件下滴定纯马来酸酐而确认。通过用马来酸酐的百分率除以化学品的分子量，然后乘以1000从而计算出每100g偶联剂的官能度的毫摩尔数，其中化学品的分子量为98g每摩尔(g/mo1)。根据ASTMD1238中概括的步骤，使用Tinius01senExtrusionPlastometerModelMP600测定偶联剂的熔体流动指数。使用修改过的ASTMD790测试步骤来产生弯曲强度和弯曲模量数据。在该修改的步骤中，使用十字头速度0.5英寸/分(in/min)代替标准的0.05英寸/分。吸水率通过在室温下将1.0英寸x2.0英寸的挤出物样条浸入自来水中24小时并测量其重量增加从而测定。将测试配方示于表l。将来自在60转/分(rpm)下挤出的试样的测试数据示于表2。Y吏用MINITAB1.14.13(MinitabInc.)绘制图1和2。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>PB3029为Chemtura生产的马来酸酐接枝的高密度聚乙烯。WP2200为Lonza生产的亚乙基双月桂酰胺。TPW为Ferro生产的不含金属硬脂酸盐的专卖材料。SXT为Struktol生产的非金属硬脂酸盐。B-25是20Naugar(fB-25抗氧化剂。所有百分比率均为重量百分率。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>在不存在硬脂酸锌的情况下通过使用马来酸酐接枝的偶联剂所获得的性能优势显著。使用Polybond3029偶联剂而无硬脂酸锌的八个配方(1、2、A、E、F、G、I、J)的平均弯曲强度为30.3MPa，而含有硬脂酸锌的三个配方(B、C、D)的平均值仅为22.7MPa。类似地，含有偶联剂而无硬脂酸锌的八个配方的24小时吸水率为6.2%,而含有硬脂酸锌的三个配方为9.4%。将B、C和D进行比较表明使用偶联剂的优势已经损失于来自硬脂酸锌的干扰。与酯或非金属硬脂酸盐润滑剂相比，使用偶联剂结合脂肪酸亚乙基双酰胺润滑剂的附加优势在偶联剂/亚乙基双酰胺配方1、2、A、G、I、J的平均值(31.6MPa)与偶联剂和其他润滑剂的配方E和F的平均值(26.6MPa)之间的弯曲强度比较中可以看到。将浮石添加到配方中的优势示于图1和2。在每一种情况下，在该附加润滑剂的情况下获得了15-20%的产品单位时间产量的增加。浮石相对于另一无机粒子(b)滑石的优势在比较例I和J中示出。比较例I中，在0.75a/。滑石处具有良好的物理性能，但没有正常挤出，并且显示出剧烈的边缘撕裂。比较例J中，在3.0%滑石处具有所有样品中最低的挤出速率，并且适度地降低弯曲强度28.:2MPa。尽管上述描述包含许多详细说明，但这些详细说明不应当被解释为对本发明的限制，而只应视为其优选的实施方案的例证。本领域技术人员在附属于其的权利要求所定义的本发明的范围和主旨内可以预见大量其他实施方案。权利要求1.一种组合物，包括(a)下述结构的脂肪酸双酰胺其中R1和R2独立地是含有11～35个碳原子的饱和或不饱和的直链烃基，(b)无机粒子，(c)纤维素粒子，(d)热塑性塑料；和(e)用于将纤维素粒子(c)与热塑性塑料(d)偶联的偶联剂。2.权利要求1所述的组合物，其中脂肪酸双酰胺(a)选自N，N，-亚乙基双硬脂酰胺、N，N，-亚乙基双油酰胺、N，N，-亚乙基双-十二酰胺、N，N，-亚乙基双-十四酰胺、N，N，-亚乙基双-十六酰胺、N，N，-亚乙基双-十七酰胺、N，N，-亚乙基双牛油酰胺、N，N，-亚乙基双-二十酰胺、N，N，-亚乙基双-二十二酰胺、N，N，-亚乙基双-二十四酰胺、N，N，-亚乙基双-4-十二碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-9-十二碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-4-十四碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-5-十四碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-顺式-6-十/v^烯酰胺、N，N，-亚乙基双-反式-6-十八碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-顺式-9-十八碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-反式-9-十八碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-反式-11-十八碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-顺式-9-二十碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-顺式-ll-二十碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-反式-11-二十碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-顺式-ll-二十二碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-顺式-13-二十二碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-反式-13-二十二碳烯酰胺、N，N，-亚乙基双-顺式-15-二十四碳烯酰胺、N-油酰基-N，-硬脂酰基-亚乙基-双酰胺和它们的组合。3.权利要求l所述的组合物，其中脂肪酸双酰胺(a)是N，N，-亚乙基二胺与两种或更多种脂肪酸的交叉反应产物。4.权利要求1所述的组合物，其中无机粒子(b)选自浮石、火山灰、氧化铝、硅藻土、玻璃、二氧化硅、氧化钛、氧化铁、氧化锌、氧化镁、陶瓷材料、硅酸钩水合物、微球体、珍珠岩、玄武岩、沸石、粘土、高岭土、变高岭石、云母、碳酸钙、硅灰石、滑石、二氧化钛、硫酸钡、硫酸钓、丙烯酸类塑料、蛭石、飞灰、微球体、石骨、铝酸钧、硬硅钓石、氧化镁和它们的组合。5.权利要求1所述的组合物，其中纤维素粒子(c)选自木纤维、木粒子、木片、细磨木、木粉、薄木片、木材单板、木材层合板、锯末、纸、报纸、卡片纸板、木浆纤维、化学纸浆、回收的纸纤维、回收的箱、回收的箱纤维、回收的报纸、回收的报纸纤维、回收的计算机打印纸、回收的计算机打印纸纤维、磨制尾料、硬木纤维、软木纤维、新闻纸、磨碎的新闻纸、杂志、磨碎的杂志、书、磨碎的书、磨碎的卡片纸板、麦糠、竹纤维、池塘污泥、软木和它们的组合。6.权利要求l所述的组合物，其中热塑性塑料(d)选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯和丙烯的共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和它们的组合。7.权利要求1所述的组合物，其中偶联剂(e)选自马来酸酐接枝的聚烯烃、丙烯酸接枝的聚烯烂、醋酸乙烯酯接枝的聚烯烃和它们的组合。8.权利要求1所述的组合物，其中偶联剂(e)选自马来酸酐接枝的高密度聚乙烯、马来酸酐接枝的低密度聚乙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯、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们的组合。9.权利要求l所述的组合物，其含有至少一种选自抗氧化剂、发泡剂、染料、颜料、交联剂、抑制剂和促进剂的附加组分。10.权利要求1所述的组合物，其中脂肪酸双酰胺(a)以大约1-大约8重量。/。的量存在，无机粒子(b)以大约0.25-大约1.5重量％的量存在，纤维素粒子(c)以大约10-大约90重量％的量存在，热塑性塑料(d)以大约90-大约10重量°/。的量存在，和偶联剂(e)以大约0.2-大约10重量°/。的量存在。11.权利要求1所述的组合物，其中脂肪酸双酰胺(a)以大约1-大约8重量％的量存在，无机粒子(b)以大约0.25-大约1.5重量％的量存在，纤维素粒子(c)以大约20-大约80重量％的量存在，热塑性塑料(d)以大约80-大约20重量％的量存在，偶联剂(e)选自以大约0.5-大约5重量％的量存在的马来酸酐接枝的聚烯烃和以大约1-大约7重量％的量存在的丙烯酸接枝的聚烯烃以及它们的组合。12.权利要求1所述的组合物，其中脂肪酸双酰胺(a)以大约2-大约6重量％的量存在，无机粒子(b)以大约0.25-大约1.0重量°/。的量存在，纤维素粒子(c)以大约40-大约70重量％的量存在，热塑性塑料(d)以大约50-大约30重量％的量存在，和偶联剂(e)是以大约1,0-大约3重量％的量存在的马来酸酐接枝的高密度聚乙烯。13.权利要求1所述的组合物，其中脂肪酸双酰胺(a)选自N，N，-亚乙基双硬脂酰胺、N,N，-亚乙基双油酰胺和它们的組合，并且以大约l-大约8重量％的量存在；无机粒子(b)是细粉状浮石，并且以大约0.25-大约1.5重量％的量存在；纤维素粒子(c)选自木粉、木纤维和它们的组合，并且以大约10-大约90重量％的量存在；热塑性塑料(d)选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、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、和它们的组合，并且以大约90-大约10重量°/。的量存在；和偶联剂(e)是马来酸酐接枝的高密度聚乙烯，并且以大约0.2-大约10重量°/。的量存在。14.权利要求1所述的组合物，其中脂肪酸双酰胺(a)选自N，N，-亚乙基双硬脂酰胺、N，N，-亚乙基双油酰胺和它们的组合，并且以大约l-大约8重量％的量存在；无机粒子(b)是细粉状浮石，并且以大约0.25-大约1.5重量°/。的量存在；纤维素粒子(c)选自木粉、木纤维和它们的组合，并且以大约20-大约80重量％的量存在；热塑性塑料(d)选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、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、和它们的组合，并且以大约80-大约20重量％的量存在；和偶联剂(e)是马来酸酐接枝的高密度聚乙烯，并且以大约O.5-大约5重量％的量存在。15.权利要求1所述的组合物，其中脂肪酸双酰胺(a)选自N，N，-亚乙基双硬脂酰胺、N，N，-亚乙基双油酰胺和它们的组合，并且以大约2-大约6重量％的量存在；无机粒子(b)是细粉状浮石，并且以大约0.25-大约1.0重量％的量存在；纤维素粒子(c)选自木粉、木纤维和它们的组合，并且以大约40-大约70重量％的量存在；热塑性塑料(d)选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、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、和它们的组合，并且以大约50-大约30重量°/。的量存在；和偶联剂(e)是马来酸酐接枝的高密度聚乙烯，并且以大约l.0-大约3重量％的量存在。16.权利要求1所述的组合物，其中脂肪酸双酰胺(a)是亚乙基双硬脂酰胺，并且以大约2-大约6重量°/。的量存在；无机粒子(b)是细粉状浮石，并且以大约0.5-大约1.0重量％的量存在；纤维素粒子(c)是40目松木粉，并且以大约45-大约65重量％的量存在；热塑性塑料(d)是高密度聚乙烯，并且以大约40-大约n重量°/。的量存在；和偶联剂(e)是含有大约0.5-大约2.0重量％的琥珀酸酐部分的马来酸酐接枝的高密度聚乙烯，其以大约1.5-大约2.5重量％的量存在。17.由权利要求1所述的组合物制造的制品，其中所述制品选自实心或中空的纤维素-热塑性塑料复合异型材、板材、棒材、线材、粒料、墙板、片材和它们的组合。18.基本上不存在硬脂酸锌或金属羧酸盐的权利要求1所述的组合物。19.用于形成组合物的方法，其包括(i)混合(a)下述结构的脂肪酸双酰胺<formula>seeoriginaldocumentpage6</formula>其中r和112独立地是含有11~35个碳原子的饱和或不饱和的直链烃基，(b)无枳4立子，(c)纤维素粒子，(d)热塑性塑料；和(e)用于将纤维素粒子(c)与热塑性塑料(d)偶联的偶联剂，和(ii)将该组合物通过挤出机挤出以提供纤维素-热塑性塑料复合材料。20.权利要求22所述的方法，其中纤维素粒子(c)和热塑性塑料(d)在预混材料中与任选的至少一种其他组分基本上均勻混合。全文摘要本发明提供包括脂肪酸双酰胺、无机粒子例如浮石、纤维素粒子、热塑性塑料和马来酸酐接枝的聚烯烃的组合物。亚乙基双酰胺和少量浮石的组合产生了具有比传统的金属硬脂酸盐/亚乙基双硬脂酰胺(EBS)组合物更高的挤出性能例如改善的弯曲强度和抗吸水性的纤维素-热塑性塑料复合材料。文档编号C08L23/02GK101208384SQ200680023296公开日2008年6月25日申请日期2006年7月25日优先权日2005年7月28日发明者M·L·理查德森,R·G·罗兰德,W·D·西格沃斯申请人:科聚亚公司