用于具有高水平抽提物的木质纤维素基材的粘合剂体系制造技术

本发明专利技术涉及用于制备木质纤维素复合材料的粘合剂体系，其包含：a)底漆组合物；以及b)聚氨酯粘合剂组合物，其中所述底漆组合物包含：占所述组合物的1-100重量％的至少一种化合物，所述化合物的羟值小于或等于30mg KOH/g，并且所述化合物选自聚亚烷基二醇、聚亚烷基二醇单醚和聚亚烷基二醇二醚；占所述组合物的0-99重量％的溶剂；以及占所述组合物的0-5重量％的表面活性剂，所述表面活性剂选自水溶性表面活性剂、水可乳化表面活性剂和它们的混合物。所述粘合剂体系特别适用于特征在于高水平的水溶性抽提物，特别是阿拉伯半乳聚糖的木质基材。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及适于制备木质纤维素复合材料(lignocellulosiccomposites)的粘合剂体系。更具体地，本申请涉及包含底漆(primer)组合物的粘合剂体系，在向木质纤维素基材表面施加聚氨酯粘合剂组合物之前，所述底漆组合物用于对木质纤维素基材表面进行处理，并且其中所述基材包含具有高水平(highlevel)抽提物的木质纤维素材料，例如落叶松。
技术介绍
木材抽提物(woodextractive)是存在于给定木材中的物质，木材抽提物不是细胞结构的组成部分，并且在用热水或冷水或者用其它化学惰性溶剂处理木材后，可以在溶液中的形式将木材抽提物从木材中移除。给定木材中的抽提物的类型和水平是粘合剂粘结组件的强度和耐久性的重要变量(第10章：WoodHandbook,WoodasanEngineeringMaterial,U.S.DepartmentofAgriculture,FPL-GTR-190,2010)。已知抽提物可迁移到木材表面并且导致所述表面失活或者与设置在所述表面的任何粘合剂反应。由抽提物迁移造成的表面失活的结果可能是粘合剂不能浸湿木材；粘合剂粘结到位于木材表面处的抽提物薄层；或者，抽提物溶解到粘合剂中并且影响固化动力学或者使得粘合剂太粘以致于不能充分渗透到木材结构中。本申请涉及含有高水平抽提物(特别是阿拉伯半乳聚糖)的那些木材或木质纤维素基材。这种多糖以不同比率包含半乳糖和阿拉伯糖单元并且分子量有所变化，所述多糖在宽的温度范围内以高浓度完全溶解在水中，从而产生稳定的低粘度溶液。它以高水平存在于木材例如落叶松、铁杉、黑云杉、花旗松、雪松、杜松和糖枫中。这些木材中，由于落叶松的大的强度以及其高的耐水性、耐昆虫蛀蚀性和耐害虫性，其已大量商业用于室外应用，例如桥梁、阳台和操场。由于其良好的美学外观，它也常用于室内应用，例如地板和家具。这就是说，落叶松中的高水平抽提物(特别是阿拉伯半乳聚糖)限制了这种木材作为纸浆造纸工业中的原料的使用(Bergstedt等人，LarchWood–ALiteratureReview,Forest&LandscapeDenmark,Univer-4,1990,263-272)。在粘结落叶松的情况下，认为这些抽提物减弱不同粘合剂体系的粘合耐久性，所述粘合剂体系包括作为本申请的主题的聚氨酯粘合剂体系。用于木材结构目的的聚氨酯粘合剂的耐久性由例如欧洲标准(EN)、美国材料试验学会(ASTM)和加拿大标准协会(CSA)密切监管。为同时符合法规和实际要求，Custodio等人在“AReviewofAdhesionPromotionTechniquesforSolidTimberSubstrates”,TheJournalofAdhesion84,2008,第502-529页中提出了许多用于木材元件的粘合改进技术；这些技术中，在向木材表面施加聚氨酯粘合剂组合物之前使用底漆对其进行处理具有实用、安全和环境的优点。事实上，某些作者已经使用底漆来解决聚氨酯粘合剂对木质基材的粘合耐久性问题。Kuenniger等人在ChemicalandTechnologicalEffectsofArabinogalactaninLarchBonding,CostActionE34,SBFNr.C05.0046,EidgenoessichesMaterialPruefungsamt(EMPA)Duebendorf,Schweiz(2006)中发现，用水洗涤落叶松抽提物有损于单组分(1K)聚氨酯粘合剂的性能。此出版物还评价了根据美国专利第5,543,487号(Vick等人)的教导使用羟甲基化的间苯二酚(HMR)来胶合落叶松。为形成HMR偶联剂，使甲醛和间苯二酚在弱碱性条件下在65℉-85℉的温度下原位反应4-6小时，然后以150g/m2的高涂布率施加到木材表面。施加后，随后将涂底漆的木材储存4小时，然后粘结。整体而言，Kuenniger等人的落叶松粘结方法花费大约数天时间，因此对于在生产厂中的经济应用而言过于缓慢。此外，反应物甲醛是已知的人类致癌物并且其使用需要昂贵的预防性厂房建设。国际专利申请公开第WO2007/095670号(联邦科学与工业研究组织)描述了用于在施加聚氨酯粘合剂之前施加到基材的水性底漆组合物，所述底漆包含多元胺(优选聚乙烯亚胺)并且pH为至少11.5。在该文献的公开实施方案中，在施加这种底漆之前，阔叶树材试样需要繁琐的两步砂磨过程，所述两步砂磨过程由连续的粗糙砂磨和后面的精细砂磨组成。此外，尽管含有所述底漆的样品的干拉伸强度已经提高，但这篇引用文献未能报告任何如结构使用标准所要求的关于湿粘合强度、分层或耐热性的结果，或者任何对于落叶松或类似种类而言特异性的结果。因此，仍然需要开发底漆组合物，所述底漆组合物在施加到落叶松和类似木质基材时可用于增强粘合剂体系内的聚氨酯粘合剂组合物的粘合耐久性以及理想地增强粘合强度，并且不具有现有技术的上述缺点。
技术实现思路
在本专利技术的第一方面中，提供用于制备木质纤维素复合材料的粘合剂体系，其包含：a)底漆组合物；以及b)聚氨酯粘合剂组合物，其中所述底漆组合物包含：i)占所述组合物的1-100重量％的至少一种化合物，所述化合物的羟值小于或等于30mgKOH/g，并且所述化合物选自聚亚烷基二醇、聚亚烷基二醇单醚和聚亚烷基二醇二醚；以及ii)占所述底漆组合物的0-99重量％的溶剂。所述底漆组合物可进一步包含iii)占所述底漆组合物的不超过5重量％的表面活性剂，所述表面活性剂选自水溶性表面活性剂、水可乳化(wateremulsifiable)表面活性剂和它们的混合物，其中所述表面活性剂不是化合物i)。在这种粘合剂体系的一个具体实施方案中，所述底漆组合物包含至少一种聚亚烷基二醇，所述聚亚烷基二醇的羟值小于或等于30mgKOH/g，所述聚亚烷基二醇的重均分子量(Mw)为5,000-20,000道尔顿并且所述聚亚烷基二醇的具有式(I)的结构：(I)HO—[CHR1—(CR2R3)nO]mH其中：n是1-5的整数，优选为1或2；m是正整数；并且R1、R2和R3独立地选自氢、烷基、芳基、芳烷基、烷芳基和它们的组合。在这种粘合剂体系的一个替代实施方案中，所述底漆组合物包含至少一种二醇醚，所述二醇醚的羟值小于或等于30mgKOH/g，所述二醇醚的重均分子量(Mw)为90-20,000道尔顿并且所述二醇醚具有式(II)的结构：(II)R4O—[CHR5—(CHR6本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备木质纤维素复合材料的粘合剂体系，其包含：a)底漆组合物；以及b)聚氨酯粘合剂组合物，其中所述底漆组合物包含：i)占所述组合物的1‑100重量％的至少一种化合物，所述化合物的羟值小于或等于30mg KOH/g，并且所述化合物选自聚亚烷基二醇、聚亚烷基二醇单醚和聚亚烷基二醇二醚；ii)占所述组合物的0‑99重量％的溶剂；以及iii)占所述组合物的0‑5重量％的表面活性剂，所述表面活性剂选自水溶性表面活性剂、水可乳化表面活性剂和它们的混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.11 EP 13183991.21.用于制备木质纤维素复合材料的粘合剂体系，其包含：
a)底漆组合物；以及
b)聚氨酯粘合剂组合物，
其中所述底漆组合物包含：
i)占所述组合物的1-100重量％的至少一种化合物，所述化合物的羟值小于或等于
30mgKOH/g，并且所述化合物选自聚亚烷基二醇、聚亚烷基二醇单醚和聚亚烷基二醇二醚；
ii)占所述组合物的0-99重量％的溶剂；以及
iii)占所述组合物的0-5重量％的表面活性剂，所述表面活性剂选自水溶性表面活性
剂、水可乳化表面活性剂和它们的混合物。
2.根据权利要求1所述的粘合剂体系，其中所述底漆组合物包含：
占所述组合物的5-60重量％的至少一种化合物，所述化合物的羟值小于或等于30mg
KOH/g，并且所述化合物选自聚亚烷基二醇、聚亚烷基二醇单醚和聚亚烷基二醇二醚；
占所述组合物的不超过95重量％的溶剂；以及
占所述组合物的0-0.1重量％的所述表面活性剂。
3.根据权利要求1或2所述的粘合剂体系，其中所述底漆组合物包含聚亚烷基二醇，所
述聚亚烷基二醇的重均分子量Mw为5,000-20,000道尔顿，并且所述聚亚烷基二醇具有式
(I)的结构：
(I)HO-[CHR1-(CR2R3)nO]mH
其中：n是1-5的整数，优选为1或2；m是正整数；并且R1、R2和R3独立地选自氢、烷基、芳
基、芳烷基、烷芳基和它们的组合。
4.根据权利要求3所述的粘合剂体系，其中所述聚亚烷基二醇中的R1、R2和R3是氢。
5.根据权利要求3或4所述的粘合剂体系，其中所述聚亚烷基二醇的分子量为5,000-
15,000道尔顿，并且所述聚亚烷基二醇选自聚乙二醇、聚丙二醇和聚乙二醇-聚丙二醇。
6.根据权利要求1或2所述的粘合剂体系，其中所述底漆组合物包含二醇醚，所述二醇
醚的重均分子量Mw为90-20,000道尔顿，并且所述二醇醚具有式(II)的结构：
(II)R4O-[CHR5-(CHR6)xO]y-R7其中：x是1-5的整数，优选为1或2；y是正整数；R4、R5、R6和R7独立地选自氢、烷基、芳基、
芳烷基、烷芳基和它们的组合；并且R4和R7不同时为氢。
7.根据权利要求6所述的粘合剂体系，其中R4、R5、R6和R7独立地选自氢和C1-C5烷基，条
件是R4和R7不同时为氢。
8.根据权利要求7所述的粘合剂体系，其中R5和R6是氢。
9.根据权利要求7或8所述的粘合剂体系，其中R4和R7中的至少一个是甲基。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的粘合剂体系，其中y可以是1-60的整数，优选2-30
的整数，更优选5-30的整数。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的粘合剂体系，其中所述底漆组合物中的溶剂包
含占所述溶剂重量的至少80重量...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·阿门陈，J·加布里埃尔，
申请(专利权)人：汉高股份有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE