杂化酚醛和异氰酸酯基树脂制造技术

由酰化酚醛（ＰＦ）树脂和异氰酸酯组分形成的杂化树脂，具有延长的存放稳定性，而且在普通粗纸板、定向碎料板或其它板材制备工艺中使用时，以比其任意组分更快的速度固化。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及粘合剂领域，更具体地说，涉及可用于林产品领域，如胶合板、粗纸板(chipboard)、蜷片板(waferboard)、定向碎料板(strandboard)等的粘合剂。合成方法、所得粘合剂和使用该粘合剂的方法在本专利技术的范围之内。
技术介绍
林产品，尤其通过使用粘合剂制成有用材料的产品是普遍已知的。粗纸板、蜷片板、定向碎料板、胶合板和通过将粘合剂加到林产品或副产品中而制备的其它复合材料是成熟的产品。一般，粘合剂包括酚醛(PF)树脂。另一常用的树脂是液体多亚甲基多(苯基异氰酸酯)(pMDI)。虽然含水碱性酚醛树脂显示了良好的耐久性，相对低的成本和相对低的毒性，但已知它们具有更慢的压制时间，一般产生比由pMDI粘合剂组成的相同产品具有更高厚度溶胀性能的产物。虽然异氰酸酯树脂能够表现一些增强的性能，但它们比PF树脂成本更高。在生产厂中生产的其它缺陷是与压机和相关设备(包括在压缩工艺中供热的蒸汽产生设备)相关的巨大基本投资。然而压机本身在该工艺中是瓶颈，这是由于为了固化粘合剂而在压机中所需的产物的停留时间。因此，减少停留时间的任意方式将对板材制造业具有商业重要性。因此，对于生产改进木材产品，尤其外用级产品，如蜷片板和定向碎料板的适合粘合剂组合物存在着需求。专利技术概述因此，本专利技术的目的是提供新型粘合剂体系，它避免了与已知粘合剂相关的问题。本专利技术的另一个目的是提供包括PF树脂和异氰酸酯组分的混合物的杂化树脂，它可以形成单相液体物料，当用于普通板材制备工艺时，该杂化树脂同时具有存放稳定性和快速固化时间。我们已经发现，通过结合被保护的PF树脂和异氰酸酯组分，我们能够获得在室温下大于二周的保存期限。本专利技术的杂化树脂能够通过在搅拌机或类似装置中翻动或搅拌物料的同时，通过例如喷雾、共混或混合粘合剂和木素纤维素材料，如木材薄片、木材纤维、小木块、木材蜷片刨花、条状物或线材，或其它粉碎木素纤维素材料而应用于林产品。一旦共混，物料形成松散的垫子，任选在木素纤维素材料的取向之后，在加热板之间压缩，以凝固粘合剂和以致密的形式将薄片、线材、条状物、碎片等粘结在一起。普通方法在约120℃-225℃的高温下进行，包括使用热源，如蒸汽来加热平板，或甚至将蒸汽注入垫子中以固化树脂。另外，共混物料可以加入模具，以便形成其中树脂和颗粒在热和压力下粘结的模制品。然而，尽管使用特定的成形方法，但本专利技术的树脂比它的单个组分具有更快的固化时间。本专利技术的粘合剂具有其它用途，如通过将粘合剂辊涂、刮涂、幕涂或喷涂到单板(veneer)表面上来涂布在木材的单板或板条、层压材等上。然后叠置多个单板，形成所需厚度的板，再经受热和压力以便将材料加强和固化成板材。在优选实施方案的描述中还详细公开了本专利技术的新型粘合剂的合成。优选实施方案详述酚醛树脂一般公知根据苯酚与甲醛的比率而分为两类，通常称为“酚醛清漆”(热塑性)和“甲阶酚醛树脂”(热固性)。可用于形成根据本专利技术的异氰酸酯组合物的适合多异氰酸酯包括单体二异氰酸酯、NCO预聚物、和优选液体多异氰酸酯和多异氰酸酯加合物、及它们的混合物。适合的单体二异氰酸酯可以用式R(NCO)2来表示，其中R表示通过由具有约56-1,000，优选约84-400的分子量的有机二异氰酸酯除去异氰酸酯基团获得的有机基团。优选用于根据本专利技术的方法的二异氰酸酯是由其中R表示具有4-12个碳原子的二价脂族烃基、具有6-13个碳原子的二价环脂族烃基、具有7-20个碳原子的二价芳族烃基或具有6-18个碳原子的二价芳族烃基的以上结构式表示的那些。优选的单体二异氰酸酯是其中R表示芳族烃基的那些。适合的有机二异氰酸酯的实例包括1，4-四亚甲基二异氰酸酯、1，6-六亚甲基二异氰酸酯、2，2，4-三甲基-1，6-六亚甲基二异氰酸酯、1，12-十二亚甲基二异氰酸酯、环己烷-1，3-和-1，4-二异氰酸酯、1-异氰酸基-2-异氰酸基甲基环戊烷、1-异氰酸基-3-异氰酸基甲基-3，5，5-三甲基-环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯或IPDI)、双(4-异氰酸基环己基)甲烷、2，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、1，3-和1，4-双(异氰酸基甲基)环己烷、双(4-异氰酸基-3-甲基-环己基)甲烷、α，α，α’，α’-四甲基-1，3-和/或1，4-亚二甲苯基二异氰酸酯、1-异氰酸基-1-甲基-4(3)-异氰酸基甲基环己烷、2，4-和/或2，6-六氢甲苯二异氰酸酯、1，3-和/或1，4-亚苯基二异氰酸酯、2，4-和/或2，6-甲苯二异氰酸酯、2，4’-和/或4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、1，5-二异氰酸基萘和它们的混合物。还可以使用含有3个或3个以上异氰酸酯基的芳族多异氰酸酯如4，4’，4”-三苯基甲烷三异氰酸酯和通过将苯胺/甲醛缩合物光气化获得的多亚甲基多(苯基异氰酸酯)。根据本专利技术，至少一部分多异氰酸酯组分可以以NCO预聚物、半预聚物或多异氰酸酯加合物的形式存在。适合的多异氰酸酯加合物是含有异氰脲酸酯、脲二酮、双缩脲、脲烷、脲基甲酸酯、碳化二亚胺和/或恶二嗪三酮基团的那些。多异氰酸酯加合物具有2.0-4的平均官能度和5wt％-30wt％的NCO含量。适合的加合物/预聚物包括以下类型的组分1)可以如在DE-PS 2,616,416、EP-OS 3,765、EP-OS 10,589、EP-OS47,452、US-PS 4,288,586和US-PS 4,324,879中所述那样制备的含异氰脲酸酯基团的多异氰酸酯。异氰酸基-异氰脲酸酯一般具有3-4.0，优选3.2-3.6的平均NCO官能度，以及5wt％-30wt％，优选10wt％-25wt％和最优选15wt％-25wt％的NCO含量。2)可以通过在三烷基膦催化剂的存在下将二异氰酸酯的部分异氰酸酯基团低聚制备的脲二酮二异氰酸酯，它可以与其它芳族、脂族和/或环脂族多异氰酸酯，尤其在以上(1)中所述的含异氰脲酸酯的多异氰酸酯混合使用。3)可按照在U.S.专利3,124,605、3,358,010、3,644,490、3,862,973、3,906,126、3,903,127、4,051,165、4,147,714或4,220,749中公开的方法通过使用助反应剂如水、叔醇、伯和仲单胺，以及伯和/或仲二胺制备的含双缩脲基团的多异氰酸酯。这些多异氰酸酯优选具有18wt％-22wt％的NCO含量和3-3.5的平均NCO官能度。4)可按照在U.S.专利3,183,112中公开的方法通过使过量的多异氰酸酯，优选二异氰酸酯与分子量低于400的低分子量二醇和多元醇，如三亚丙基二醇、三羟甲基丙烷、甘油、1，2-二羟基丙烷和它们的混合物反应来制备的含脲烷基的多异氰酸酯。含脲烷基团的多异氰酸酯具有12wt％-20wt％的最优选的NCO含量和2.5-3的(平均)NCO官能度。5)可按照在U.S.专利3,769,318、4,160,080和4,177,342中公开的方法制备的含脲基甲酸酯的多异氰酸酯。含脲基甲酸酯的多异氰酸酯具有12wt％-28wt％的最优选的NCO含量和2-4的(平均)NCO官能度。6)可按照在U.S.专利5,124,427、5,208,334和5,235,018中所述的方法制备的含异氰脲酸酯和脲基甲酸酯基团的多异氰酸酯；本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括被保护的酚醛树脂和选自二异氰酸酯、多异氰酸酯、它们的预聚物、它们的加合物和它们的混合物之一的异氰酸酯组分的杂化树脂。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：托德R米勒，刘易斯D克里尔，威廉D德特勒夫森，
申请(专利权)人：博登化学公司，拜耳公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]