具有改进的湿拉伸强度的可固化水性组合物和其用途制造技术

根据本发明专利技术，可固化水性组合物提供优异的湿拉伸强度并且包含(i)一种或多种多元酸，(ii)两种或更多种多元醇的混合物，所述多元醇包括季戊四醇，(iii)碳水化合物，如淀粉和iv)以总固体计0.5到12wt.％的一种或多种含氮杂环丁烷基的聚酰胺胺树脂。所述组合物适用于提供纤维制品，如耐热非织造物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的湿拉伸强度的可固化水性组合物和其用途
本专利技术涉及具有改进的湿拉伸强度的可固化水性组合物，涉及其用作纤维衬底和制品，如非织造物的粘合剂的方法，并且涉及由这些方法制造的产品。更具体地说，本专利技术涉及包含一种或多种多元酸、一种或多种多元醇、季戊四醇和含氮杂环丁烷基的树脂的水性热固性粘合剂组合物，和其作为耐热纤维和非织造物的粘合剂的用途。
技术介绍
在石材和玻璃棉制造中，常规上使用酚醛树脂来粘合纤维材料并形成机械完整的隔热材料。由于具有出色的成本/性能比，一直围绕这类粘合剂设计制造过程。近年来，矿棉制造商已经转向使用不含甲醛的含有碳水化合物的低成本热固性粘合剂。在向这些粘合剂转换时，仍存在若干技术挑战，使它们无法占据整个市场，特别是耐水性，如湿润或潮湿条件下的机械性能。然而，未形成固化基质的一部分的成分没有并且可以被抛光并因此从衬底去除。Rodriguez等人的美国专利公开第2004/0082241号公开了作为交联剂的具有酸和羟基官能度的共聚物粘合剂和多胺，如表氯醇的聚酰胺胺的可水性固化粘合剂组合物。所述组合物可以进一步包含催化剂，如含磷催化剂。Rodriguez组合物固体含量低，对于商业用途来说太昂贵并且不能提供可持续或生物基粘合剂。另外，Rodriguez并未认识到任何湿强度优势。因此，本专利技术人致力于提供用于纤维衬底和复合材料的可固化或热固性水性组合物，其在含碳水化合物的基本上不含甲醛的可固化水性组合物中实现改进的湿拉伸强度。
技术实现思路
1.根据本专利技术，可固化水性组合物包含(i)包含至少两个羧酸基团的一种或多种多元酸或其盐，优选至少一种聚合多元酸和有机多元酸的组合；(ii)两种或更多种多元醇的混合物，所述多元醇包括季戊四醇和一种或多种具有至少两个羟基的其它多元醇；(iii)以可固化水性组合物的总固体重量计，0.5到12wt.％，优选1到5wt.％的一种或多种含氮杂环丁烷基团的树脂，和(iv)以可固化水性组合物的总固体重量计，25到70wt.％，或优选30到60wt.％的一种或多种碳水化合物，其中(i)一种或多种多元酸中羧酸基团或其盐的当量数与(ii)两种或更多种多元醇的混合物中羟基的总当量数的比率为1/0.01到1/10，或优选1/0.2到1/3，或更优选1/0.2到1/1。2.根据以上第1项的可固化水性组合物，其中所述组合物进一步包含(v)一种或多种含磷促进剂。3.根据以上第1项或第2项中任一项的可固化水性组合物，其中(i)一种或多种多元酸包含聚合多元酸，优选聚丙烯酸(pAA)和pAA水溶液共聚物。4.根据以上第1、2或3项中任一项的可固化水性组合物，其中(ii)多元醇混合物中的一种或多种其它多元醇包含二元多元醇或三元多元醇，优选三乙醇胺(TEA)、甘油、二乙醇胺或三羟甲基丙烷(TMP)。5.根据以上第1、2、3或4项中任一项的可固化水性组合物，其中(i)一种或多种多元酸为以具有至少两个羟基的链烷醇胺的羧酸盐形式存在的聚合多元酸，为(ii)额外的多元醇，例如二乙醇胺、三乙醇胺、二丙醇胺和二异丙醇胺。6.根据以上第1、2、3、4或5项中任一项的可固化水性组合物，其中(iii)含氮杂环丁烷基团的树脂选自表卤代醇的氨基酰胺，如优选表氯醇的氨基酰胺。7.根据以上第1到6项中任一项的可固化水性组合物，其中所述(iv)一种或多种碳水化合物选自一种或多种单糖、二糖、糖醇或多糖，优选地，选自淀粉或麦芽糊精的多糖，或优选地，还原糖。8.根据以上第1到7项中任一项的可固化水性组合物，其中可固化水性组合物具有2到8或优选2到6的pH。9.根据以上第1到8项中任一项的可固化水性组合物，其中优选地，为了降低组合物的粘度，可固化水性组合物进一步包含一种或多种pKa≤3.0的强酸催化剂，如呈无机酸形式，并且可以具有≤4.5，优选≤3.5的pH。10.第二方面，本专利技术包含可固化水性组合物，所述可固化水性组合物包含(i-A)以可固化水性组合物的总固体重量计，10到50wt.％，优选15到30wt.％的一种或多种含有胺的无机稳定剂；(iii)以可固化水性组合物的总固体重量计，0.5到12wt.％，优选1到5wt.％的一种或多种含氮杂环丁烷基团的树脂，和(iv)以可固化水性组合物的总固体重量计，38到89.5wt.％的一种或多种碳水化合物，优选还原糖。11.根据以上第10项的可固化水性组合物，其中(i-A)含有胺的无机稳定剂选自无机酸的胺酸盐和氨酸盐或无机酸，如以下的铵盐：硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、亚磷酸、碳酸、钨酸，如钨酸铵、对位和间位、聚磷酸铵和其混合盐，优选pKa为7.5或更低，或优选碳酸氢铵、硝酸铵或硫酸铵。此类含有胺的无机稳定剂可以是一元、二元或多元的，取决于酸。例如，磷酸(H3PO4)可能具有三个酸性质子。因此，举例来说，磷酸二氢铵((NH4)H2PO4)、磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)和磷酸三铵((NH4)3PO4)可用于本专利技术的粘合剂组合物中。还涵盖磷酸的混合铵盐，如磷酸铵钠((NH4)2NaPO4)和磷酸氢铵钠(Na(NH4)HPO4)。如本文所用，术语“铵”包括“烷基铵”。12.根据以上第10项或第11项中任一项的可固化水性组合物，其中水性粘合剂组合物的pH使任何混合或储存或加工设备的腐蚀降到最低，并且在7-12范围内，例如小于或等于约10。13.在本专利技术的另一方面，用于处理、涂布或浸渍纤维和纤维制品衬底，如非织造织物、耐热非织造物(如玻璃纤维隔热材料)的方法包含：形成可固化水性组合物，所述可固化水性组合物包含与水或一种或多种水性溶剂混合的以下：(i)包含至少两个羧酸基团的一种或多种多元酸或其盐，优选至少一种聚合多元酸和有机多元酸的组合；(ii)两种或更多种多元醇的混合物，所述多元醇包括季戊四醇和一种或多种具有至少两个羟基的其它多元醇；(iii)以可固化水性组合物的总固体重量计，0.5到12wt.％，优选1到5wt.％的一种或多种含氮杂环丁烷基团的树脂，和(iv)以可固化水性组合物的总固体重量计，30到70wt.％的一种或多种碳水化合物，其中(i)一种或多种多元酸中羧酸基团或其盐的当量数与(ii)两种或更多种多元醇的混合物中所述羟基的总当量数的比率为1/0.01到1/10，或优选1/0.2到1/3，或更优选1/0.2到1/1；使衬底与可固化水性组合物接触，或替代地，将可固化水性组合物涂覆到衬底；并且在100℃到400℃的温度下加热可固化水性组合物。14.根据以上13的方法，可固化水性组合物可以是以上第1到9项中任一项的组合物。15.在本专利技术的又另一个方面，用于处理、涂布或浸渍纤维和纤维制品衬底，如非织造织物、耐热非织造物(如玻璃纤维隔热材料)的方法包含：形成可固化水性组合物，所述可固化水性组合物包含与水或一种或多种水性溶剂混合的以下：(i-A)以可固化水性组合物的总固体重量计，10到50wt.％，优选15到30wt.％的一种或多种含有胺的无机稳定剂；(iii)以可固化水性组合物的总固体重量计，0.5到12wt.％，优选1到5wt.％的一种或多种含氮杂环丁烷基团的树脂，和(iv)以可固化水性组合物的总固体重量计，45到89.5wt.％的一种或多种碳水化合物，优选还原糖；使衬底与可固化水性组合物接触，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可固化水性组合物，包含(i)包含至少两个羧酸基团的一种或多种多元酸或其盐；(ii)两种或更多种多元醇的混合物，所述多元醇包括季戊四醇和一种或多种具有至少两个羟基的其它多元醇；(iii)以所述可固化水性组合物的总固体重量计，0.5到12wt.％的一种或多种含氮杂环丁烷基团的树脂，和(iv)以所述可固化水性组合物的总固体重量计，25到70wt.％的一种或多种碳水化合物，其中所述(i)一种或多种多元酸中所述羧酸基团或其盐的当量数与所述(ii)两种或更多种多元醇的混合物中所述羟基的总当量数的比率为1/0.01到1/10。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.30 US 62/2484141.一种可固化水性组合物，包含(i)包含至少两个羧酸基团的一种或多种多元酸或其盐；(ii)两种或更多种多元醇的混合物，所述多元醇包括季戊四醇和一种或多种具有至少两个羟基的其它多元醇；(iii)以所述可固化水性组合物的总固体重量计，0.5到12wt.％的一种或多种含氮杂环丁烷基团的树脂，和(iv)以所述可固化水性组合物的总固体重量计，25到70wt.％的一种或多种碳水化合物，其中所述(i)一种或多种多元酸中所述羧酸基团或其盐的当量数与所述(ii)两种或更多种多元醇的混合物中所述羟基的总当量数的比率为1/0.01到1/10。2.根据权利要求1所述的可固化水性组合物，其中所述组合物进一步包含(v)一种或多种含磷促进剂。3.根据权利要求1所述的可固化水性组合物，其中所述(i)一种或多种多元酸包含至少一种聚合多元酸和有机多元酸的组合。4.根据权利要求1所述的可固化水性组合物，其中所述(i)一种或多种多元酸是选自聚丙烯酸(pAA)和pAA水溶液共聚物的聚合多元酸。5.根据权利要求1所述的可固化水性组合物，包含(iii)以所述可固化水性组合物的总固体重量计，1到5wt.％的一种或多种含氮杂环丁烷基团的树脂。6.根据权利要求1所述的可固化水性组合物，其中所述(ii)多元醇混合物中的所述一种或多种其它多元醇包含二元醇多...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·I·恩德雷斯，W·C·芬奇，D·E·威廉姆斯，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US