Быстрое развитие индустрии древесно-полимерных композитов за последние несколько лет главным образом основано на тех преимуществах в эффективности, которыми они обладают над конкурирующими древесными материалами Главным элементом, лежащим в основе этих преимуществ, являются добавки, внедряемые в пластмассу, в частности, связующие агенты.

К этим преимуществам относятся повышенная прочность на изгиб и ударная вязкость, более высокая влагоустойчивость, пониженная усадка и улучшенная устойчивость против атмосферных воздействий.

Главным элементом, лежащим в основе этих улучшений, являются добавки, которые внедряются в наполненную деревом пластмассу. Возможно, самыми важными из этих добавок являются связующие агенты – химические вещества, которые усиливают совместимость неполярных молекул пластмассовых полимеров с высокополярными целлюлозно-древесными наполнителями. Связующие агенты помогают придать прочность целлюлозно-древесных волокон окружающей пластмассе, усиливая сцепление между молекулами целлюлозы и полимерами на основе углеводорода. Они также способствуют дисперсии древесных наполнителей.

Связующие агенты используются в сочетании с другими добавками. К таковым относятся смазочные материалы, термостабилизаторы, светостабилизаторы, красители, биоциды и пенообразователи. Иногда эти добавки могут вносить негативные эффекты – например, некоторые смазочные материалы склонны к интерференции со связующими агентами. Ведущиеся разработки нацелены на сведение этой интерференции к минимуму. Другая цель состоит в создании многофункциональных добавок, например отдельного соединения, обладающего действием одновременно как связывающего агента и смазочного материала.

Области применения

Древесно-полименые композиты применяются при изготовлении настилов и поручней, окон и дверей, декоративной отделки и формовки, помостов и дощатых тротуаров, а также для изготовления дверных панелей автомобилей и напольного настила в грузовиках.
В древесно-пластиковых композитах используются в основном полиолефины, например полиэтилен (особенно высокой плотности HDPE) и полипропилен (PP). Также используется поливинилхлорид (PVC), особенно в окнах, дверях и плоской черепице. Иногда в древесных композитах используются полистирол и акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS).

Композиты содержат древесные волокна и древесную муку. Любой композит на 50 – 70 процентов состоит из наполнителей. В целом, связующие агенты добавляются в количестве, составляющем от 1 до 3 процентов веса древесных наполнителей.

Классы связующих агентов

К настоящему моменту самую обширную группу связующих агентов составляют малеинированные полиолефины. Они состоят главным образом из полиэтилена или полипропилена с функциональными группами малеиновых ангидридов, привитыми на основные цепи полимера. Для этого используют пероксидные реагенты. Замещение производится у третичных углеродов в полимерной цепи или около пограничных алкеновых групп. После сплавления пересаженных полиолефинов с полимерами сходного состава и последующего охлаждения происходит их кристаллизация и формирование базовых полимеров, при этом группы малеиновых ангидридов взаимодействуют с группами гидроксила, находящимися на поверхности целлюлозных волокон, и формируют сильные ковалентные эфирные связи. Добавки в виде малеинированных полиолефинов доступны в виде гранул, их можно добавить в стандартное оборудование для экструзии или литья под давлением.

В древесно-пластиковых композитах используются и другие связующие агенты; к ним относятся органосиланы, дериваты жирных кислот, длинноцепные хлорированные парафины, а также полиолефиновые полимеры с кислотными ангидридами, внедренные в основные цепи полимеров (вместо пересаженных).