木材中的改性的纳米颗粒用于降低挥发性有机化合物(VOC)发散的应用制造技术

本发明专利技术涉及人造板、特别是OSB板中的改性的纳米颗粒的一种应用，以降低挥发性的有机化合物(VOC)的发散，其中所述纳米颗粒借助于通式(I)RaSiX(4-a)的化合物中的至少一种来改性，其中-X是H、OH或者能水解的残基且选自卤素、烷氧基、羧基、氨基、单烷基氨基或者二烷基氨基、芳氧基、酰氧基、烷基羧基，-R是不能水解的有机残基R且选自取代和未取代的烷基、取代的和未取代的芳基、取代的和未取代的烯基、取代的和未取代的炔基、取代的和未取代的环烷基、取代的和未取代的环烯基，所述有机残基能够通过-O-或者-NH-中断，并且-其中R具有至少一个官能团Q，所述官能团选自环氧基团、羟基基团、醚基基团、氨基基团、单烷基氨基基团、二烷基氨基基团、取代的和未取代的苯胺基基团、酰胺基基团、羧基基团、炔基基团、丙烯酸基团、丙烯酰基基团、甲基丙烯酸基团、甲基丙烯酰基基团、巯基基团、氰基基团、烷氧基基团、异氰酸基基团、醛基基团、烷基羧基基团、酸酐基团和/或磷酸基团，并且-a＝1、2、3，特别是1或2。本发明专利技术同样涉及一种包含所述改性的颗粒的人造板和一种用于制造这样的人造板的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】木材中的改性的纳米颗粒用于降低挥发性有机化合物(VOC)发散的应用
本专利技术涉及一种改性的纳米颗粒的应用、一种用于利用改性的纳米颗粒制造人造板的方法和一种能够以该方法来制造的人造板。
技术介绍
人造板众所周知由木质纤维素或者含木质纤维素的材料、如木纤维或者木屑(Holzspaenen)构成。木质纤维素包括纤维素、半纤维素和木质素作为组成成分。纤维素是由葡萄糖单元、半纤维构成的长链的大分子、由戊糖和木质素构成的枝化的短链的大分子、由甲氧基苯基丙烷单元构成的三维的大分子。纤维素和半纤维素形成细胞壁的骨架物质，而木质素作为细胞骨架中的填充物质引起木质化。在制造人造板的进程中并且特别是由于木屑的制造过程而产生或者释放大量挥发性的有机化合物。容易蒸发的或者在较低的温度下已经蒸发的、例如在室温中作为气体而存在的、挥发性的有机物质属于挥发性有机化合物，也称为VOC。所有的下述化合物属于易挥发的有机化合物(VOC)，即所述有机化合物是易挥发的或者在低温下已经气状地存在。典型地，属于VOC的有机化合物的沸点在50℃至260℃之间的范围中。当然，VOC的定义是地区特定的进而相应地改变。特别地，在使用建筑产品、如室内的人造板时，易挥发的有机化合物的发散尤其是健康方面的负担源头。在德国，对建筑物室内中的挥发性有机化合物的发散的健康方面的评估通过建筑产品健康评价委员会(AgBB)来进行。根据由委员会制定的标准，挥发性有机化合物(VOC)包括残留范围C6至C16中的物质和高于C16至C22的残留范围中的不易挥发的有机化合物(SVOC)。易挥发的有机化合物(VOC)在此或者视作为单一物质或者在总体上视作为TVOC(TotaleVolatileOrganicCompound，总挥发性有机化合物)。建筑产品的VOC发散通常在试验箱中研究。适合的建筑产品的TVOC值根据AgBB标准在三天后应处于10mg/m3或者更低，并且在28天后处于1mg/m3或者更低(AgBB建筑产品中的VOC的评估方案，2010)。由联邦环境局制定类似的准则，根据所述准则，小于300μg/m3的VOC发散被定级为是卫生安全的(联邦环境局2007，联邦卫生公报7，第999-1005页)。在木材加工工业中，特别是易挥发的有机醛，如甲醛或乙醛，以及易挥发的萜烯是尤其重要的。相应地，本申请涉及减少醛和萜烯、特别是单萜烯。醛、如乙醛在此或者由木材中的天然的组成成分中产生或者通过天然脂肪的氧化降解产生。萜烯包含在天然的木材组成成分树脂中。通常挥发性的有机化合物或者作为制造过程期间的副产品出现或者其在产品的使用期间缓慢地释放到环境空气中。这两个过程导致特定的问题，所述问题能够提高整个制造过程的费用和/或能够导致在使用木质纤维板时的令人讨厌的气味。挥发性的有机化合物VOC或者已经存在于木质材料中并且在加工期间由这些木质材料释放或者挥发性的有机化合物在当前的认知状态下通过不饱和脂肪酸的降解形成，所述不饱和脂肪酸又是木材的分解产物。典型的在加工期间出现的转化产物例如是戊醛或己醛，但是也可以是辛醛、辛烯醛或者1-庚烯醛。特别是主要用于制造中密度纤维板或者OSB板的针叶树包含大量的树脂和脂肪，所述树脂和脂肪导致挥发性的有机萜烯类化合物和醛的形成。然而VOC和醛、如甲醛也能够在使用用于制造木材的特定的胶黏剂时产生。在VOC发散中存在相应地仅由木材引起的释放物，所述释放物划分为易挥发的木材含物、如萜烯或者化学的降解产物、如醋酸的初级发散物和所谓的次级发散物，例如较高的醛类、如戊醛或者较高的羧酸。VOC发散根据例如呈OSB板状的人造板的应用并且根据空间装载能够为显著的问题。通常，VOC的发散对于本身生态的木质纤维绝热材料而言与其它的、例如矿物的绝热材料相比是不利的。因此由于所提出的原因而期望：降低从人造板的挥发性的有机化合物的释放。对此在过去选择不同的方法途径。因此DE102007050935A1描述了一种用于制造木材的方法，其中对木质纤维在进行挤压之前加入含谷脘的胶黏剂、含乳蛋白的胶黏剂、含植物蛋白的胶黏剂或者这些胶黏剂的衍生物。含谷脘的胶黏剂是皮胶、骨胶、皮革胶；含乳蛋白的胶黏剂此外是络蛋白胶黏剂并且含植物蛋白的胶黏剂此外是大豆胶黏剂。在US2009/0130474A1中醛捕获剂被添加到木质材料或者结合材料中。作为典型的醛捕获剂，在这里是重亚硫酸盐、焦亚硫酸盐，例如亚硫酸轻钠、亚硫酸氢钾、亚硫酸锌、亚硫酸镁或者亚硫酸铝，以及连二亚硫酸盐。根据WO2010/136106，在制造木材产品期间，对由木质纤维和胶黏剂构成的混合物加入沸石作为醛去除剂。然而在使用沸石作为醛捕获剂时产生一些缺点。因此例如必须使用相对高的量的、例如5％来添加至绝对干燥的木头。
技术实现思路
本专利技术基于如下技术性的目的：将发散物，即易挥发的有机化合物、如来自于人造板、例如OSB板的醛类和萜烯类的发散长期降低到尽可能低的水平。所提出的目的通过使用根据本专利技术的改性的纳米颗粒来实现。相应地，根据本专利技术，在人造板、特别是OSB板中使用改性的纳米颗粒以降低挥发性的有机化合物(VOC)的发散，其中纳米颗粒借助于通式(I)的化合物中的至少一种来改性：RaSiX(4-a)(I)，其中-X是H、OH或者能水解的残基，其选自卤素、烷氧基、羧基、氨基、单烷基氨基或者二烷基氨基、芳氧基、酰氧基、烷基羧基，-R是不能水解的有机残基R，其选自取代和未取代的烷基、取代的和未取代的芳基、取代的和未取代的烯基、取代的和未取代的炔基、取代的和未取代的环烷基、取代的和未取代的环烯基，所述有机残基能够通过-O-或者-NH-中断，并且-其中R具有至少一个官能团Q，所述官能团选自环氧基团、羟基基团、醚基基团、氨基基团、单烷基氨基基团、二烷基氨基基团、取代的和未取代的苯胺基基团、酰胺基基团、羧基基团、炔基基团、丙烯酸基团、丙烯酰基基团、甲基丙烯酸基团、甲基丙烯酰基基团、巯基基团、氰基基团、烷氧基基团、异氰基团、醛基基团、烷基羧基基团、酸酐基团和/或磷酸基团，并且-a＝1、2、3，特别是1或2。所使用的纳米颗粒，特别是基于SiO2、A12O3、ZrO2、TiO2、SnO的氧化的、氢氧化的或者氧化氢氧化的纳米颗粒，具有通过羟基基团产生的亲水性的表面，进而能够借助于缩合化学地结合成木质纤维基质。此外，亲水性的颗粒表面实现不同的硅烷化合物的化学性键合或者耦联。官能化的硅烷化合物通过利用酸或者碱在存在水的情况下进行的上游的水解和缩合过程来结合到纳米级的颗粒的亲水的表面上。改性的纳米颗粒优选以如下方法制造，在所述方法中，首先在具有适当的催化剂、特别是酸和碱的水状的溶液中提供颗粒并且紧接着在50℃和80℃之间的温度中添加相应的硅烷化合物。在此，借助于硅烷在颗粒表面上的随后的缩合而发生水解，其中大约90％的硅烷结合在颗粒表面上。在制造这些颗粒时，优选获得水状的溶液，所述水状的溶液包含纳米颗粒，所述纳米颗粒在表面上具有硅烷层(硅烷单层)和水解的、但是可能仍未缩合的硅烷单体。硅烷层(硅烷单体)在颗粒表面上的存在从浓度为0.1mmol至0.8mmol硅烷/g的颗粒中产生，优选从0.4mmol至0.6mmol硅烷/g的颗粒中产生(借助于TEM来测量)。残基X有利地选自氟、氯、溴、碘本文档来自技高网...

【技术保护点】
人造板、特别是OSB板中的改性的纳米颗粒的一种应用，所述应用用于降低挥发性的有机化合物(VOC)的发散，其中所述纳米颗粒借助于通式(I)的化合物中的至少一种来改性：RaSiX(4‑a)    (I)，其中‑X是H、OH或者能水解的残基，其选自卤素、烷氧基、羧基、氨基、单烷基氨基或者二烷基氨基、芳氧基、酰氧基、烷基羧基，‑R是不能水解的有机残基R，其选自取代和未取代的烷基、取代的和未取代的芳基、取代的和未取代的烯基、取代的和未取代的炔基、取代的和未取代的环烷基、取代的和未取代的环烯基，所述有机残基能够通过‑O‑或者‑NH‑中断，并且‑其中R具有至少一个官能团Q，所述官能团选自环氧基团、羟基基团、醚基基团、氨基基团、单烷基氨基基团、二烷基氨基基团、取代的和未取代的苯胺基基团、酰胺基基团、羧基基团、炔基基团、丙烯酸基团、丙烯酰基基团、甲基丙烯酸基团、甲基丙烯酰基基团、巯基基团、氰基基团、烷氧基基团、异氰酸基基团、醛基基团、烷基羧基基团、酸酐基团和/或磷酸基团的组中选择，并且‑a＝1、2、3，特别是1或2。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.16 EP 12151240.41.人造板中的改性的纳米颗粒的一种应用，所述应用用于降低挥发性的有机化合物的发散，其中所述纳米颗粒借助于通式(I)的化合物中的至少一种来改性：RaSiX(4-a)(I)，其中X是H、OH或者能水解的残基，其选自卤素、烷氧基、羧基、氨基、单烷基氨基或者二烷基氨基、芳氧基、酰氧基、烷基羧基、乙酰基，R是不能水解的有机残基R，其选自取代和未取代的烷基、取代的和未取代的芳基、取代的和未取代的烯基、取代的和未取代的炔基、取代的和未取代的环烷基、取代的和未取代的环烯基，所述有机残基能够通过-O-或者-NH-中断，并且其中R具有至少一个官能团Q，所述官能团选自环氧基团、羟基基团、醚基基团、氨基基团、单烷基氨基基团、二烷基氨基基团、取代的和未取代的苯胺基基团、酰胺基基团、羧基基团、炔基基团、丙烯酸基团、丙烯酰基基团、甲基丙烯酸基团、甲基丙烯酰基基团、巯基基团、氰基基团、烷氧基基团、异氰基团、醛基基团、烷基羧基基团、芳基基团、酸酐基团和/或磷酸基团的组中选择，并且a＝1、2、3。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述人造板是OSB板。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，a＝1或2。4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，X选自氟、氯、溴、碘、C1-6烷氧基、C6-10芳氧基、C2-7酰氧基、C2-7羧基、具有C1至C12的单烷基氨基或者二烷基氨基。5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，X选自氟、氯、溴、碘、甲氧基、乙氧基和正丙氧基以及丁氧基、苯氧基、乙酰氧基或丙酸氧基、乙酰基、具有C1至C6的单烷基氨基或者二烷基氨基。6.根据权利要求1至4中任一项所述的应用，其特征在于，R选自取代的和未取代的C1-C30烷基、取代的和未取代的C2-C6烯基、取代的和未取代的C3-C8环烷基和取代的和未取代的C3-C8环烯基。7.根据权利要求1至4中任一项所述的应用，其特征在于，R选自取代的和未取代的C5-C25烷基、取代的和未取代的C2-C6烯基、取代的和未取代的C3-C8环烷基和取代的和未取代的C3-C8环烯基。8.根据权利要求1至4中任一项所述的应用，其特征在于，R选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、环己基、乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、丁烯基、乙炔基、丙炔基、取代的和未取代的丁二烯基或者取代的和未取代的环己二烯基。9.根据权利要求1至4中任一项所述的应用，其特征在于，所述官能团Q是氨基基团、单烷基氨基基团、芳基基团、羟基基团、丙烯酸基团、丙烯酰基基团、甲基丙烯酸基团或者甲基丙烯酰基基团、环氧基基团、和/或异氰基团。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述芳基基团是苯基基团，并且所述环氧基基团是缩水甘油基基团或者缩水甘油基氧基基团。11.根据权利要求1至4中任一项所述的应用，其特征在于，所述官能团Q是氨基基团、羟基基团和/或苯基基团。12.根据权利要求1至4中任一项所述的应用，其特征在于，所述纳米颗粒具有在2nm至400nm之间的大小。13.根据权利要求1至...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德里亚斯·吉耶，茱莉亚·博罗卡，约阿希姆·哈施，
申请(专利权)人：克罗诺泰克股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH