Un agente de acoplamiento para humedecer una fibra natural que comprende:

una resina poliolefínica combinada con de 1.6 a 4.0 por ciento en peso de anhídrido maleico, dicho agente de acoplamiento teniendo menos de 1500 ppm de anhídrido maleico libre; donde dicho agente de acoplamiento tiene un índice de fluidez de 0.1 a 500 (g/10 min) a 190°C y 2.16 kg; y donde dicho agente de acoplamiento tiene un índice de amarilleo de 20 a 70

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

1. Campo de la invención [0001] La invención se refiere a materiales compuestos poliolefínicos que comprenden fibras naturales. Más particularmente, la presente invención se refiere a materiales compuestos poliolefínicos rellenos de fibras naturales con una resistencia mejorada resultantes de la inclusión de un agente de acoplamiento poliolefínico con niveles bajos de funcionalización.

2. Descripción de la técnica [0002] La incompatibilidad de la fibra con el plástico es un problema conocido en la formación de materiales compuestos preparados a partir de plásticos y fibras naturales. Las fibras naturales son hidrofílicas, con gran cantidad de grupos hidroxilo libres en la superficie. Los plásticos son hidrofóbicos. Por lo tanto, los plásticos no humedecen fácilmente la superficie de las fibras naturales para adherirse. Este hecho provoca una pérdida de dureza y un incremento de la absorción de agua del material compuesto resultante. [0003] Este problema puede superarse mediante la adición de agentes de acoplamiento al material compuesto. Se cree que los agentes de acoplamiento ejercen su función mediante la reacción de un anhídrido reactivo o una especie ácida con los grupos hidroxilo de la superficie de la fibra para formar un enlace éster. Las cadenas hidrofóbicas del polímero quedan extendidas hacia el exterior de la superficie de la fibra, donde pueden actuar con el material de la matriz polimérica. La naturaleza exacta de la interacción dependerá de la selección del agente de acoplamiento y del polímero y el grado de cristalinidad del polímero. El agente de acoplamiento generalmente sirve como un puente de transición que mejora la adhesión del plástico a la superficie de la fibra natural. Es conocido en la técnica que los agentes de acoplamiento mejoran el comportamiento de las poliolefinas rellenas de fibras naturales. Aumentan la resistencia a la tracción, a la flexión y al impacto, así como también la temperatura de reflección del calor. Disminuyen la termofluencia, el coeficiente lineal de expansión térmica (LCTE) y la absorción de agua. [0004] Las poliolefinas que contienen grupos reactivos o polares, útiles como

agentes de acoplamiento, pueden prepararse mediante el injerto de monómeros polares, tales como el anhídrido maleico, en la olefina. Los expertos en la materia conocen varias técnicas de injerto, incluido el injerto en solución mediante iniciación con peróxido, injerto en estado sólido utilizando peróxido o radiación en la iniciación, y extrusión reactiva en un extrusor de doble husillo, generalmente utilizando peróxido como iniciador. Alternativamente, las poliolefinas que contienen grupos reactivos o polares, útiles como agentes de acoplamiento, pueden prepararse mediante la copolimerización de al menos un monómero olefínico con al menos un monómero polar, por ejemplo anhídrido maleico. [0005] En la técnica se conocen procedimientos para la preparación de materiales compuestos que comprenden materiales de matriz termoplásticos de tipo resina con agentes de relleno de refuerzo dispersos en su interior, tales como fibras lignocelulósicas o celulósicas. También se conoce en la técnica como mejorar las características mecánicas de dichos materiales compuestos mediante el tratamiento de dichas fibras con agentes de acoplamiento previamente a su introducción en el material de matriz de tipo resinoso. Los siguientes artículos se encuentran entre los muchos que hacen referencia a la tecnología conocida:

P. Jacoby et al., "Wood Filled High Crystallinity Polypropylene," WOODPLASTIC CONFERENCE SPONSORED BY PLASTICS TECHNOLOGY, Baltimore, Md., Diciembre 5-6, 2000;

M. Wolcott et al., "Coupling Agent/Lubricant Interactions in Commercial Wood Plastic Formulations," 6TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON WOODFIBER-PLASTIC COMPOSITES, Madison, Wis., Mayo 15-16,2001;

W. Sigworth, "The Use of Functionalized Polyolefins in Environmentally Friendly Plastic Composites," GPEC 2002, Febrero 13-14, 2002, Detroit, Mich.;

J. Wefer y W. Sigworth, "The Use of Functionalized Coupling Agents in Wood-filled Polyolefins," WOOD-PLASTIC COMPOSITES, A SUSTAINABLE FUTURE CONFERENCE, Mayo 14-16,2002, Viena, Austria;

R. Heath, "The Use of Additives to Enhance the Properties and Processing of Wood Polymer Composites", PROGRESS IN WOODFIBRE-PLASTIC COMPOSITES CONFERENCE 2002, Mayo 23-24, 2002, Toronto, Canadá; y

W. Sigworth, "Additives for Wood Fiber Polyolefins: Coupling Agents", PROGRESS IN WOODFIBRE-PLASTIC COMPOSITES CONFERENCE 2002, Mayo 23-24, 2002, Toronto, Canadá.

Adicionalmente, Kokta, B.V. et al., 28(3) POLYM. PLAST. TECHNOL. ENG. 247-59 (1989) estudia las propiedades mecánicas del polipropileno con polvo de madera. La limadura de madera se trató con los agentes de acoplamiento polimetileno polifenilisocianato y silano antes de añadirlo al polímero. Raj, R.G. et al., 29(4) POLYM. PLAST. TECHNO. ENG. 339-53 (1990), se rellenó polietileno de alta densidad con tres fibras celulósicas diferentes que habían sido pretratadas con un agente de acoplamiento silano/polisocianato para mejorar la adhesión entre las fibras y la matriz polimérica. Matuana, L.M. et al., ANTEC 3:3313-18 (1998) estudia el efecto de las propiedades ácido/base de la superficie de PVC plastificado y fibras celulósicas en las propiedades mecánicas del material compuesto plástico/celulósico. Modificaron la superficie de las fibras con γaminopropiltrietoxisilano, diclorodietilsilano, anhídrido ftálico y propileno maleico. La patente US4717742 describe materiales compuestos de resina reforzados con silanos injertados en agentes de relleno orgánicos de los que se describe una durabilidad mejorada, incluso a temperaturas bajo cero o a altas temperaturas, propiedades físicas mejoradas y que pueden prepararse mediante un procedimiento en el que el agente de relleno orgánico se injerta con un agente de acoplamiento de tipo silano en una matriz polimérica maleica. US 2005/0187315 describe una composición de material compuesto que comprende material de celulosa en una matriz polimérica que comprende un polímero termoplástico, y al menos un copolímero de compatibilización preparado a partir de una olefina y un comonómero funcional y artículos preparados a partir de estos materiales compuestos. WO 90/01504 se refiere a un procedimiento para injertar anhídrido maleico en polímeros utilizando un extrusor de husillo múltiple. El polímero injertado que se obtiene tiene un índice de amarilleo inferior a 10.0. La patente US 4820749 describe un material compuesto basado en una sustancia polimérica o copolimérica que puede ser un material o goma termoplástico o termoendurecible y un material orgánico que es celulósico o almidón. El material celulósico está injertado con un agente sililante. También se describen procedimientos para la preparación de este material compuesto. La patente US 6265037 describe un miembro estructural mejorado de un material compuesto que comprende un miembro estructural de tipo complejo, hecho de un material compuesto que comprende un polímero de polipropileno y una fibra de madera. El material se describe como útil en usos convencionales de la construcción. La patente US 6300415 describe una composición de polipropileno para la preparación de varios artículos moldeados que se describen como excelentes en moldeabilidad, factor de reducción volumétrica en moldeado, rigidez, flexibilidad, resistencia al impacto, en particular resistencia al impacto a bajas temperaturas, transparencia, brillo, resistencia a fractura blanca, y el equilibrio de estas; varios artículos moldeados con las propiedades anteriores; una composición de propileno que es apropiada como base resinosa para la composición de polipropileno; y un procedimiento para su preparación. La composición de propileno comprende un homopolímero de propileno y un copolímero de propilenetileno. [0006] Un objeto de la invención es el incrementar la eficacia de enlace de agentes de acoplamiento. Una eficacia de enlace incrementada reduce la cantidad y el gasto de agente de acoplamiento mientras permite una unión comparable o mejor.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN [0007] Las poliolefinas funcionalizadas que se caracterizan por tener un contenido alto en anhídrido maleico y un peso molecular alto son más efectivas en la mejora de las propiedades de resistencia mecánica, resistencia a la termofluencia, y resistencia a la absorción de agua de materiales compuestos poliolefínicos rellenos de fibras naturales de lo que lo son las poliolefinas más convencionales que son inferiores en funcionalidad y/o peso molecular....

1. Un agente de acoplamiento para humedecer una fibra natural que comprende:

una resina poliolefínica combinada con de 1.6 a 4.0 por ciento en peso de anhídrido maleico, dicho agente de acoplamiento teniendo menos de 1500 ppm de anhídrido maleico libre; donde dicho agente de acoplamiento tiene un índice de fluidez de 0.1 a 500 (g/10 min) a 190°C y 2.16 kg; y donde dicho agente de acoplamiento tiene un índice de amarilleo de 20 a 70.

2. El agente de acoplamiento de la reivindicación 1 donde: dicho anhídrido maleico es de 1.6 a 3.0 por ciento en peso de dicho agente de acoplamiento, dicho agente de acoplamiento tiene menos de 600 ppm de anhídrido maleico libre; donde dicho agente de acoplamiento tiene un índice de fluidez de 0.5 a 100 (g/10 min) a 190°C y 2.16 kg; y donde dicho agente de acoplamiento tiene un índice de amarilleo de 20 a 55.

3. El agente de acoplamiento de la reivindicación 2 donde:

dicho anhídrido maleico es de 2.0 a 3.0 por ciento en peso de dicho agente de acoplamiento, dicho agente de acoplamiento tiene menos de 200 ppm de anhídrido maleico libre; donde dicho agente de acoplamiento tiene un índice de fluidez de 2 a 50 (g/10 min) a 190°C y 2.16 kg; y donde dicho agente de acoplamiento tiene un índice de amarilleo de 20 a 40.

4. El agente de acoplamiento de la reivindicación 1 donde dicha poliolefina es un polietileno.

5. El agente de acoplamiento de la reivindicación 4 donde dicho polietileno incluye un miembro seleccionado del grupo que consiste en polietileno de alta densidad, polietileno de baja densidad, polietileno lineal de baja densidad, copolímeros con otras alfa olefinas, y sus combinaciones.

6. El agente de acoplamiento de la reivindicación 5 donde dicho polietileno es homo y copolímeros de polietileno de alta densidad.

7. Un material compuesto celulósico que comprende: de 10 a 90 por ciento en peso de fibra celulósica; una primera resina poliolefínica con un índice de fluidez de 0.1 a 100 (g/10 min) a 190°C y 2.16 kg; de 0.1 a 10 por ciento en peso de un agente de acoplamiento, dicho agente de acoplamiento comprende una segunda resina poliolefínica con un índice de fluidez de 0.1 a 500 (g/10 min) a 190°C y 2.16 kg combinada con de 1.6 a

4.0 por ciento de anhídrido maleico, dicho agente de acoplamiento teniendo menos de 1500 ppm de anhídrido maleico libre; y donde dicha composición tiene un índice de amarilleo de 20 a 70.

8. El material compuesto celulósico de la reivindicación 7 donde dicha primera resina poliolefínica es un polietileno siendo un miembro seleccionado del grupo que consiste en polietileno de alta densidad, polietileno de baja densidad, polietileno de baja densidad lineal copolímeros con otras alfa olefinas, y sus combinaciones.

9. El material compuesto celulósico de la reivindicación 7 donde dicho anhídrido maleico está injertado en polietileno, dicho polietileno siendo un miembro seleccionado del grupo que consiste en polietileno de alta densidad, polietileno de baja densidad, polietileno lineal de baja densidad, copolímeros con otras alfa olefinas, y sus combinaciones.

10. El material compuesto celulósico de la reivindicación 7 donde dicha primera resina poliolefínica tiene un índice de fluidez de 0.3 a 20 a 190°C y

2.16 kg, dicha fibra celulósica es 20 a 80 por ciento en peso de dicho material compuesto, y dicho agente de acoplamiento es 0.5 a 3 por ciento en peso de dicho material compuesto.

11. El material compuesto celulósico de la reivindicación 7 donde dicha primera resina poliolefínica es homo- y copolímeros de HDPE con un índice de fluidez de 0.3 a 5 a 190°C y 2.16 kg, dicha fibra celulósica es de 40 a 65

por ciento en peso de dicho material compuesto, y dicho agente de acoplamiento es de 0.5 a 2 por ciento en peso de dicho material compuesto.

12. El material compuesto de la reivindicación 7 donde dicha fibra natural se selecciona del grupo que consiste en fibra de madera, polvo de madera y sus combinaciones.