可固化组合物及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种包含丙烯酸均聚物和共聚物之类的聚合物、多元酸和强酸的组合物，该组合物可用作包括但不限于玻璃纤维的基片的粘合剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可固化组合物，以及该组合物用来处理基材的应用，还涉及使用该组合物制造的制品，所述制品包括耐热非织造织物、含木材的制品和粉末涂布的制品。
技术介绍
聚羧酸聚合物和共聚物，以及包含这些聚合物的制剂能用作各种非织造“织物”(例如玻璃纤维垫和绝缘材料)、木制品和纤维的粘合剂。由于甲醛基粘合剂会带来实际的或觉察到的健康问题，因此这些组合物可以在这些应用中特别有效地代替酚醛粘合剂。由于各种原因，聚羧酸基粘合剂体系的成本高于甲醛基粘合剂体系。聚羧酸基粘合剂体系使用更高成本的原料，它们比甲醛基体系等更容易腐蚀玻璃纤维制造设备。因此，为使聚羧酸基粘合剂体系的成本能够与甲醛基粘合剂竞争，无论采取何种降低成本的方法，只要能够降低聚羧酸基粘合剂体系的使用成本，就会受到欢迎。聚羧酸基体系造成腐蚀的一个原因是，由于Taylor在美国专利第6331350号所述的原因，通过加入无机酸，来改进使用该粘合剂制造的玻璃纤维产品的物理性质。无机酸当然会进一步引起腐蚀。为尝试降低成本，已经提出了各种其它的方法，这些方法包括Chen在美国专利第6699945号和美国专利公开第2003/0153690号所揭示的，向聚羧酸基粘合剂体系中加入一种或多种的某些多酸单体。然而，需要有其它能够降低聚羧酸基体系成本的事物，从而抵消多羧基聚合物体系相对于甲醛体系的较高成本。
技术实现思路
本专利技术的可固化组合物包含(A)选自以下的聚合物组合物(1)数均分子量约为1000-5000的多羧基聚合物和多元醇，(2)数均分子量约为1000-5000的羟基官能、羧基官能聚合物，包含以下组分(a)、(b)和(c)的反应产物(a)至少5重量％的α，β-烯键式不饱和羟基官能单体，(b)至少30重量％烯键式不饱和羧酸单体，(c)0重量％至小于50重量％的α，β-烯键式不饱和的非羟基官能、非羧基官能单体，或(3)数均分子量约为1000-5000的胺官能、羧基官能聚合物，包含以下组分(a)、(b)和(c)的反应产物(a)至少5重量％的α，β-烯键式不饱和胺官能单体，(b)至少30重量％烯键式不饱和羧酸单体，(c)0重量％至小于50重量％的α，β-烯键式不饱和的非胺官能、非羧基官能单体，(B)分子量约小于500的多元羧酸、或酸酐或其盐，其中所述多元酸或酸酐或其盐的重量百分数是聚合物组合物(A)重量的3-40％(优选5-40％)；(C)强酸；(D)至少占组合物总重量20重量％的水，该组合物的pH值不大于3.5，优选不大于2.5。具体实施例方式在一实施方式中，该组合物还包含一种催化剂，该催化剂包括能够促进聚合物热固化的含磷酸碱金属盐。在另一实施方式中，用于该组合物的强酸包括无机酸，优选硫酸。这种具有强酸和多元酸的组合物的一个出人意料的优点是，与不含强酸或多元酸的组合物相比，本专利技术组合物的固化能较低。较低固化能使能量消耗较少，降低了成本。这种具有强酸和多元酸的组合物的另一个出人意料的优点是，与不含强酸或多元酸的组合物相比，本专利技术组合物的粘度较低。粘度较低意味着使用者可以不需要向粘合剂组合物加入那么多的水便可达到使粘合剂在非织造织物材料之上或之内均匀铺展所需的粘度。水量较少意味着在粘合剂热固化之前除去水分所需的能量较少。粘度降低还可以减少表面活性剂的用量，或者不使用表面活性剂(例如美国专利申请第09/871467号所述)，进一步降低了成本。本专利技术的组合物可用作玻璃纤维绝缘材料之类的非织造织物基材的粘合剂。在玻璃纤维绝缘材料的情况下，可根据Strauss在美国专利第5318990号所述，将该组合物施用于玻璃纤维。在本专利技术中，可固化组合物包含至少一种分子量约等于或小于500，最优选等于或小于200的低分子量多元羧酸、酸酐或其盐。根据John Wiley and Sons，Inc于2002年出版的Hawley’s Condensed Chemical Dictionary第14版所定义，“多元酸”表示具有至少两个活性酸官能团的酸。合适的低分子量多元羧酸及酸酐的例子包括，例如马来酸、马来酸酐、富马酸、琥珀酸、琥珀酸酐、癸二酸、壬二酸、己二酸、柠檬酸、戊二酸、酒石酸、衣康酸、偏苯三酸、苯连三酸、1，3，5-苯三酸、丙三羧酸、1，2，3，4-丁烷四甲酸、1，2，4，5-苯四酸、羧酸低聚物等，以及它们的盐。任选地，在与多酸共聚物混合之前，在反应条件下将该低分子量多元羧酸、酸酐或其盐与含羟基的化合物混合。在本专利技术中，所述可固化组合物包含至少一种强酸。强酸指当将该酸加入水中时，能够完全或几乎完全解离形成H+离子和共轭碱的酸。强酸的例子包括无机酸，例如盐酸、氢溴酸、氢碘酸、硝酸、高氯酸和硫酸；以及某些有机酸，例如化学式R-SO3H表示的磺酸，式中R是1-22个碳原子的取代或未取代的烃基，6-22个碳原子的取代或未取代的芳基。也可使用这些酸的混合物以得到所需的固化速率和性质。有机强酸的一个例子是对甲苯磺酸。类似的，聚磺酸，例如聚(丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸)、聚(乙烯磺酸)、聚(对苯乙烯磺酸)、聚(甲基丙烯酸磺基丙酯)、聚(甲代烯丙基磺酸)、聚(磺化苯乙烯)、3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸和聚(烯丙氧基苯磺酸)、以及上述共聚单体制得的共聚物，也都适用。定义强酸的Ka＞1。在某些实施方式中，可固化组合物可包含含磷物质，这些含磷物质可以是以下的含磷化合物，例如碱金属的次磷酸盐、碱金属亚磷酸盐、碱金属多磷酸盐、碱金属磷酸二氢盐、多磷酸、磷酸烷基酯，或可以是具有含磷基团的低聚物或聚合物，例如在次磷酸钠存在下形成的丙烯酸和/或马来酸的加成聚合物，例如在亚磷盐(Phosphorous salt)链转移剂或终止剂的存在下由烯键式不饱和单体制备的本专利技术聚合物之类的加成聚合物，以及包含酸官能单体残基的加成聚合物，例如共聚的甲基丙烯酸磷酸乙酯和类似的磷酸酯，以及共聚的乙烯磺酸单体和它们的盐。以本专利技术聚合物的重量计，所述含磷物质的用量可为0-40％，优选0-5％，更优选0-2.5％，更优选0-1％，最优选0-0.5％。本专利技术还涉及涂布了上述组合物的基材。尽管该组合物可特别有效地用作玻璃纤维绝缘材料的粘合剂，但是“基材”并不限于非织造基材，或具体限于玻璃纤维。我们用“基材”表示不同于本专利申请所要求组合物的任何材料制成的下层的载体。我们使用Agilent AQGPC HPLC，以水性GPC(凝胶渗透色谱法)测量数均分子量，测量时使用峰分子量为900至一百万(具体来说是144、216、900、1510、1770、2925、4100、7500、16000、28000、47500、62900、115000、585400、782200、1100000)的16点系列聚丙烯酸校准标样进行校准。(使用术语“峰”是由于各标样都是单分散的，此时数均分子量与重均分子量近似相等。)洗脱液是20毫摩尔/升的磷酸盐缓冲液，其pH值为7.0。根据折射率检测。色谱柱是串连的Tosoh Bioscience TSKgel G21500PWx1和GMPWx1，校正曲线是LogMW相对于洗脱体积的曲线。我们相信该技术将提供与别的文献所报道的类似技术差不多的结果。“聚羧酸聚合物”指下述类型的聚羧酸均聚物和共聚物聚羧酸均聚物可用于本专利技术实践的聚羧酸均聚物可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，该组合物包含：（Ａ）选自以下的聚合物组合物（１）数均分子量约为１０００－５０００的多羧基聚合物和多元醇，（２）数均分子量约为１０００－５０００的羟基官能、羧基官能聚合物，包含以下组分（ａ）、（ｂ）和（ｃ）的反应产物：（ａ）至少５重量％的α，β－烯键式不饱和羟基官能单体，（ｂ）至少３０重量％烯键式不饱和羧酸单体，（ｃ）０重量％至小于５０重量％的α，β－烯键式不饱和非羟基官能、非羧基官能单体，或（３）数均分子量约为１０００－５０００的胺官能、羧基官能聚合物，包含以下组分（ａ）、（ｂ）和（ｃ）的反应产物：（ａ）至少５重量％的α，β－烯键式不饱和胺官能单体，（ｂ）至少３０重量％烯键式不饱和羧酸单体，（ｃ）０重量％至小于５０重量％的α，β－烯键式不饱和非胺官能、非羧基官能单体，（Ｂ）分子量约小于５００的多元羧酸、或酸酐或其盐，其中所述多元酸或酸酐或其盐的重量百分数是聚合物组合物（Ａ）重量的３－４０％；（Ｃ）强酸；（Ｄ）至少占组合物总重量２０重量％的水，该组合物的ｐＨ值不大于３．５。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：唐迅，B维恩斯坦，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]