Рисунок 2: Изображения, полученные сканирующим электронным микроскопом (SEM), показываю, что древесные частицы в композите HDPE являются несвязанными (слева) при отсутствии связующего агента, но частицы формируют сильные связи с матрицей полимера (справа) при добавлении в состав 2% связующего агента на основе малеинированного полиолефина (справа).

Dyneon, один из производителей связующих агентов на основе полиолефина, разработал запатентованный метод, позволяющий контролировать полимерную архитектуру этих добавок таким образом, что, как утверждается, их эффективность становится максимальной. Технология под названием «материалы с контролируемой архитектурой» (CAM) включает в себя малеиновый ангидрид и другие функциональные группы. Эти связующие агенты вводятся в комплект добавок, содержащий смазочные материалы. По словам представителей компании 1% комплекта добавок САМ может увеличить модуль разрыва в полипропилен-древесном композите до 41%, при этом снижая давление экструдера на 50%. К другим заявленным преимуществам нового комплекта добавок относят снижение количества разрывов по краям, процента брака и улучшение внешнего вида поверхности.

Таблица 1: Сорта и области применения стандартной линии (Polybond) связующих агентов на основе малеинированного полиолефина для композитов с содержанием дерева или природных волокон 30-70%.

*процент в итоговом составе

Одной из последних разработок в области древесно-пластиковых композитов является замещение пересаженных связующих агентов на основе ангидрида полиолефина сополимерами, в которых ангидрид является одним из участвующих в реакции мономеров. Компания DuPont, разработавшая сополимерные связующие агенты, заявляет, что к преимуществам этой методики относится уменьшение количества используемого связующего агента. По сообщениям компании, ее новую сополимерную добавку (Fusabond W PC-567D) можно добавлять в древесно-полиэтиленовые композиты в количестве менее 0.5% состава. Тем не менее, даже на этом уровне она обеспечивает трехкратное снижение уровня поглощения воды композитом на основе HDPE с 55-процентным содержанием дерева на период более 30 дней в сравнении с композитом, не содержащим связующего агента. Тем временем появились сообщения о том, что новая добавка вдвое повышает прочность и жесткость композита.

Рисунок 3: На микроснимке древесных волокон композита показано, что меньшее содержание добавки материала с контролируемой архитектурой Dyneon обеспечивает более гладкую поверхность волокон, чем более высокое содержание смазочных материалов или стандартного связующего агента на основе малеинированного полиолефина.

Органосиланы

Существует два способа использования органосиланов для повышения совместимости дерева и пластмассовых полимеров. Древесные волокна можно обрабатывать самими силанами, что придает им гидрофобные свойства и таким образом делает совместимыми с полимером. Также силаны можно добавить как связующие агенты во время процесса изготовления состава, повышая адгезию частиц дерева и базовых полимеров. Заявленные преимущества связующих агентов на основе органосиланов включают в себя повышение предела прочности на разрыв, прочности на изгиб и ударной вязкости, повышение теплостойкости при изгибе и пониженное влагопоглощение.

Хлорированные парафины

Длинноцепные хлорированные парафины (LCCP) также успешно применяются в качестве связующих агентов для древесно-пластиковых композитов; помимо этого, у них есть смазывающие свойства. Согласно отчету Пятого Мирового Симпозиума по Древесным композитам и Композитам из Природного Волокна, состоявшегося в 2004 году в Касселе, Германия, добавление 5-7 процентов LCCP (от общего веса композита) увеличило прочность на изгиб у 60% древесных композитов на 40%. Одна из компаний, Dover Chemical, предлагает на рынке коммерческие продукты, содержащие LCCP и запатентованные смазочные материалы. Утверждается, что эти продукты повышают смазочные свойства древесно-пластиковых композитов во время обработки, при этом не снижая совместимость между базовыми полимерами и древесными наполнителями. К указанным преимуществам этих составов относится пониженное энергопотребление обрабатывающего оборудования, снижение температуры процессов, а также повышение прочности композитов на изгиб.

Смазочные материалы как совмещающие агенты

Также заявляется, что несколько смазочных систем повышают совместимость между базовыми полимерами и древесными наполнителями. Система общего назначения компании Struktol (TPW 101) представляет собой смесь стеарата цинка и воска. Она предназначена для усиления технологических характеристик высоконаполненных полиолефинов; помимо этого, она предназначена для улучшения диспергирующих свойств наполнителей. Другим продуктом компании (TPW 104) является смесь алифатических карбоновых кислот и солей плюс моно- и диамиды.

Утверждается, что он повышает производительность полиолефин-древесных композитов, а также повышает качество их поверхности. Другой смазочный материал (TPW 113), смесь сложных эфиров жирных кислот, повышает смачивание наполнителей в полиолефин-древесных композитах. Одна из смазочных систем компании Struktol предназначенная для улучшения технологических характеристик, поверхностных свойств и физических свойств PVC-древесных композитов. Состав TPW 012 представляет собой запатентованную смесь продуктов переработки масел и воска.