可以基本上由以下物质组成的组合物的含水反应产物：在水中的ｐＫａ为大约２到大约８的酸源，在水中的ｐＫｂ为大约２到大约６的碱源，和脲。可固化的脲／甲醛树脂组合物可以包含可固化的脲／甲醛树脂和上述组合物，和可以通过将该树脂与该组合物结合来制备。再生木材产品可以如下制备：将颗粒状木质纤维素材料与上述可固化的树脂结合，和固化该树脂。任选地，再生木材板材可以包含颗粒状木质纤维素材料和粘结剂组合物，后者包含可固化的树脂和上述含水反应产物的固化产物。形成聚合增强用组合物的浓缩物可以基本上由上述酸源、上述碱源和脲组成。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2004年7月30提交的美国临时申请序列号60/592,817的权益，该文献全文在此引入作为参考。
技术介绍
本专利技术涉及脲-甲醛树脂，包括蜜胺-脲-甲醛树脂，且尤其是此类树脂的聚合增强用组合物。脲-甲醛(UF)树脂已经用作基于再生木材的板材产品，例如内用级碎料板、中密度纤维板(MDF)和胶合板的粘结剂超过四十年。在使用中，将UF树脂与“配料”(即，纤维素或木质纤维素材料的颗粒、薄片、纤维或片材)结合，在合适的条件下形成垫、堆叠、并在热压机中的热压板之间进行压制以形成具有所需厚度和密度的板产品。这些板产品通常经受二次热压操作，包括层压。使用UF树脂，原因在于它们产生具有高物理强度性能的板材，允许在较高生产率和最小能量消耗下生产板材，并且远远比备选的粘结剂节省成本。UF树脂通常结合使用适度增加酸度和升高温度来固化。酸度的增加可以如下实现使木材产品与产酸催化剂，通常是硫酸、盐酸或硝酸的铵盐接触和/或添加这类催化剂。此类催化剂允许在较低含量的甲醛存在下较快固化；然而，它们的催化效率在F∶U摩尔比小于1.0的条件下显著地降低。在树脂固化之后，酸催化剂的继续存在能够将逆反应催化，这导致聚合物降解，在板材的热堆叠和/或在二次热压操作期间尤其如此。为了显著地减轻后一种影响，已经开发了缓冲的催化剂体系，如Motter等人的美国专利5,635,583所公开的。这一催化剂体系包含pH值调节到大约8.5到大约2.0的缓冲盐(优选磷酸氢二钾)的水溶液、磷酸和硫酸铵。该缓冲盐溶液最优选包括酸以获得这样一种pH值，该pH值在该缓冲盐溶液的缓冲范围的下半个范围中或者在该缓冲范围之下。也通过引入少量(0.1到5.0wt％)蜜胺将UF树脂改性以产生低F∶U摩尔比(通常＜1.0∶1.0)的混杂(mUF)树脂，该树脂抵抗在热堆叠和二次压制操作期间聚合物性能的降级，并且具有低的甲醛释放量。总体上，这些树脂比常规UF树脂成本高，为了获得足够的板材物理性能需要显著更高的施用量，并且需要显著更长的固化时间(和/或更高的能量输入)。常规铵盐基催化剂体系在这些mUF体系中不是那么有效。此外，已经使用一类较高蜜胺含量(＞5到大约30％)的UF树脂(MUF)来制造用于需要增强的抗湿性的应用的产品。这些树脂的成本、所需要的施用量和固化所需时间通常与蜜胺含量成比例地增加。因此，本领域中仍需要增强UF、mUF和/或MUF树脂的聚合的方法。具体来说，仍需要将改进UF、mUF和/或MUF树脂的固化速度和/或降低这些树脂的固化温度的组合物和方法。优选地，此类组合物和方法不会显著不利地影响这些树脂的有利性能，或者甚至将改进这些有利性能。专利技术概述上述缺陷和缺点由一种组合物的含水反应产物减轻，该组合物基本上由以下物质组成在水中的pKa为大约2到大约8的酸源，在水中的pKb为大约2到大约6的碱源，和脲。可固化的脲/甲醛树脂组合物可以结合地包含可固化的脲/甲醛树脂和基本上由以下物质的含水反应产物组成的组合物在水中的pKa为大约2到大约8的酸源，在水中的pKb为大约2到大约6的碱源，和脲。可固化的脲/甲醛树脂组合物的制造方法可以包括将以下物质结合可固化的脲/甲醛树脂；和基本上由以下物质的含水反应产物组成的组合物在水中的pKa为大约2到大约8的酸源，在水中的pKb为大约2到大约6的碱源，和脲。再生木材产品的制造方法，可以包括将以下物质结合颗粒状木质纤维素材料，可固化的脲/甲醛树脂，和基本上由以下物质组成的组合物的含水反应产物在水中的pKa为大约2到大约8的酸源，在水中的pKb为大约2到大约6的碱源，和脲；和固化该可固化的脲/甲醛树脂。在一个实施方案中，再生木材板材可以包含颗粒状木质纤维素材料；和粘结剂组合物，该粘结剂组合物包含以下物质的固化产物可固化的脲/甲醛树脂；和基本上由以下物质组成的组合物的含水反应产物在水中的pKa为大约2到大约8的酸源，在水中的pKb为大约2到大约6的碱源，和脲。另一个实施方案提供了用于形成聚合增强用组合物的浓缩物，其可以基本上由以下物质组成在水中的pKa为大约2到大约8的酸源，在水中的pKb为大约2到大约6的碱源，和脲。通过下面详细描述举例说明上述和其它特征。详细描述本专利技术人于此已经发现可固化的脲/甲醛树脂的反应性和/或已固化的脲/甲醛树脂的性能通过在包含以下物质的含水反应产物的组合物存在下将树脂固化而得到增强脲；在水中的pKa为大约2到大约8的酸，例如磷含氧酸(phosphorus oxyacid)；在水中的pKb为大约2到大约6的碱，例如氨。在一个尤其有利的特征中，在基于再生木材的板材产品的制造中使用这些组合物使得所施用的树脂固体的总量显著减少，而不会显著不利地影响板材性能和/或板材生产率。这一结果是令人惊奇的，因为本领域中的信条是必须使用强酸来获得良好的固化速度。因为本领域中通常认为脲和氨都会阻止固化而不是促进固化，所以这是更加令人惊奇的。在一个实施方案中，聚合增强用组合物基本上由以下物质的反应产物组成脲、弱酸(即，在水(在25℃下)中的pKa为大约2到大约8的酸)和弱碱(即，在水(在25℃下)中的pKb为大约2到大约6的碱)，其中该反应在水溶液中进行。所谓的“基本上由...组成”是指该组合物不含任何额外的将显著不利地影响该组合物对可固化的脲/甲醛树脂的催化特性的组分。进一步发现在与脲/甲醛树脂结合之前制备该反应产物是有利的。“基本上由...组成”因此也是指聚合增强用组合物包含基本上或完全地在没有脲/甲醛树脂存在的情况下制备的含水反应产物。在另一个实施方案中，聚合增强用组合物由以下物质在水中的反应产物组成酸(即，在水中的pKa为大约2到大约8的酸)、和弱碱(即，在水中的pKb为大约2到大约6的碱)、和脲。所谓的“由...组成”是指反应产物由以下组合物形成，该组合物除了通常在酸、弱碱、脲和水中发现的杂质和/或副产物以外不包含额外的组分。选择特定的酸和碱以使得脲/甲醛树脂的聚合有效增强。本文所使用的“增强”包括与不存在该聚合增强用组合物的相同反应相比反应速度获得增加，和/或通过该聚合制备的产物获得改进。产物的改进可以例如是改进的粘合强度，改进的机械性能如拉伸强度、吸水性等，或获得在没有聚合增强用溶液时的相同性能所需要的树脂固体的用量减少。此类酸和碱可以使用下面提供的准则来选择。当酸具有多个pKa时，至少一个pKa在大约2到大约8的范围内。在可选的实施方案中，酸具有大约2到大约3、大约3到大约4、大约4到大约5、大约5到大约6、大约6到大约7、和/或大约7到大约8的pKa。酸也可以具有大约2到大约4，和/或大约6到大约8的pKa。适合的酸的实例包括但不限于无机酸如碳酸、磷酸、多磷酸、次膦酸、膦酸等；和有机酸如乙酸、柠檬酸、甲酸、苯甲酸、酚、邻苯二甲酸、丙酸、琥珀酸、肉桂酸、丁酸、磺酸等。也可以使用包含上述酸中的至少一种的结合物。在一个实施方案中，聚合增强用组合物由磷含氧酸形成。示例性的磷含氧酸包括但不限于磷酸(H3PO4)、膦酸(H3PO3)和次膦酸(H3PO2)，以及相应的多元酸，例如，二磷酸(diphosphoric acid)(H4P2O7)、三磷酸(H5P3O10)、环三磷酸(亦称三聚偏磷酸)、多磷酸(亦本文档来自技高网...
【技术保护点】
基本上由以下物质组成的组合物的含水反应产物： 在水中的ｐＫａ为大约２到大约８的酸源， 在水中的ｐＫｂ为大约２到大约６的碱源，和 脲， 其中该含水反应产物对于增强脲／甲醛树脂的聚合是有效的。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：WK莫特，DM哈蒙，
申请(专利权)人：禾逊专业化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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