用于木质纤维素复合材料的压模友好性粘合剂制造技术

一种木质纤维素混合物，包含：(a)粘合剂组合物，其包含(i)异氰酸酯化合物、(ii)磺酸化合物及任选的(iii)催化剂化合物、(iv)不同于组分(ii)的酸化化合物和(v)其它添加剂化合物；和(b)一种或多种木质纤维素颗粒，其中至少一部分木质纤维素颗粒用所述粘合剂组合物部分涂覆，其中粘合剂组合物的粘合性记忆损失小于或等于50，与粘合剂组合物接触的金属制品表面上的金属损失大于或等于‑0.00009。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于木质纤维素复合材料的压模友好性粘合剂
技术介绍
相关申请的交叉引用本申请要求2017年9月29日提交的美国临时专利申请No.62/565,692的权益，其全部公开内容在这里作为参考全文引入。
本专利技术主要涉及用于粘合木质纤维素材料以形成木质纤维素复合材料制品的粘合剂组合物。
技术介绍
聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯(“pMDI”)在纤维素基木质复合材料如木质纤维素复合材料板的工业生产中广泛用作粘合剂。在生产这种复合材料中应用pMDI的一个优点是除了增强这种复合材料的可加工性(例如生产时间)外，所述粘合剂还为产品赋予各种物理和机械特性。例如，改进的可加工性包括加工效率如更短的压制循环时间，这将导致终端产品产量的提高。在一些实施方案中，通过向含有木质纤维素颗粒的旋转掺混机中引入粘合剂如pMDI来生产木质纤维素复合材料板。在粘合剂与颗粒混合后，可以将混合物引入模具或压机，在其中经受热和压力(例如压制过程)，从而形成复合材料板。但压制过程的一个缺点是为了固化粘合剂通常需要较长的压制时间。虽然复合材料板生产商可以应用本领域已知的氨基甲酸酯催化剂加快粘合剂的固化速率，但应用这种催化剂的一个缺点是在使粘合剂和颗粒的混合物经受压制过程前，必须应用附加粘合剂来补偿由于预先固化而失活的粘合剂。在这些例子中，生产商通常需承受与应用比预期更多粘合剂相关的附加成本。当木质纤维素颗粒和粘合剂的混合物不能及时经受压制时，粘合剂的预固化也是一个问题。为了处理预固化问题，配制者通常依赖各种强无机酸(例如盐酸)来封阻pMDI的异氰根酯官能团。这些酸将在高温下与异氰酸根基团分离，从而允许复合材料以更受控的方式固化。不幸的是，应用这些酸可能会导致处理设备(如钢模具)腐蚀，因为在过程各个阶段如热压过程中会释放出游离酸。因此，操作者的处理设备的寿命由于应用这些酸来减缓粘合剂组合物预固化而受限。具体实施方式正如这里所应用，除非另外明确指出，所有数字如表示数值、范围、量或百分比的那些，均可在其前冠有“约”，即使“约”本身并没有出现。复数包括单数，或者反之。正如这里所应用，“复数”指两个或更多个，而术语"数字"指1或大于1的整数。正如这里所应用，“包括”和类似术语指“包括但不限于”。当指任何数值范围时，这种范围应理解为包括所述最小值和最大值范围之间的每一个数字和/或分数。例如，范围“1-10”拟在包括所述最小值1和所述最大值10之间(和包括)的所有子范围，也就是说，具有大于或等于1的最小值，和小于或等于10的最大值。正如这里所应用，“分子量”指按凝胶渗透色谱测量的重均分子量(Mw)。除非在这里另外指出，当指任何化合物时，也包括这种化合物的所有异构体(如立体异构体)。粘合剂组合物和掺混的材料这里公开的粘合剂组合物不仅解决了上文提到的预固化问题，也减少或消除了可能的处理设备腐蚀。粘合剂组合物包含(i)异氰酸酯化合物、(ii)磺酸化合物及任选的(iii)催化剂化合物、(iv)与组分(ii)不同的酸化化合物和(v)其它添加剂化合物。在某些实施方案中，这里公开的粘合剂组合物的粘合性记忆损失(在实施例中定义)小于或等于50(例如40-0、30-5、20-10)。在其它实施方案中，与粘合剂组合物接触的金属基材(如金属压片)表面的金属损失(在实施例中定义)大于或等于-0.00009(例如-0.00005至1、-0.00002至0、-0.00001至0.000001、-0.000009至-0.000005或-0.000002至0)。在某些实施方案中，本专利技术涉及掺混的木质纤维素混合物以及由其获得的木质纤维素复合材料制品，所述掺混的木质纤维素混合物包含(a)上述的粘合剂组合物和(b)一种或多种木质纤维素颗粒。组分(i)：异氰酸酯化合物这里公开的粘合剂组合物包含一种或多种异氰酸酯化合物，和各种异氰酸酯化合物可以用作组分(i)。例如，在某些实施方案中，异氰酸酯化合物如亚甲基二苯基二异氰酸酯(“MDI”)可以用作组分(i)。MDI的合适例子包括那些在可获得的RUBINATE序列MDI产品(由HuntsmanInternationalLLC获得)。在本领域公知的是这种MDI序列的许多异氰酸酯可以包括聚合MDI。聚合MDI为几种二苯基甲烷二异氰酸酯异构体和官能度大于2的高官能度聚亚甲基聚苯基异氰酸酯的液体混合物。这些异氰酸酯混合物通常包含约一半重量的高官能度物质。在聚合MDI中存在的剩余二异氰酸酯物质通常是4,4′-MDI异构体为主，还有少量2,4′异构体和微量2,2′异构体。聚合MDI为苯胺-甲醛缩合物的复合混合物的光气化产品。其通常包含30-34wt％的异氰酸根(—NCO)基团和其数均异氰酸酯根基团的官能度为2.6-3.0。除了上述的异氰酸酯化合物，可在本专利技术中应用的其它合适的异氰酸酯化合物包括但不限于一种或多种数均异氰酸根(—NCO)基团官能度为2或更大和有机连接的异氰酸根基团浓度为约1-60wt％的脂族、芳基-脂族、芳脂族、芳族和杂环的聚异氰酸酯。可以应用的聚异氰酸酯化合物包括预聚物、假预聚物和本领域已知的含游离反应性有机异氰酸根基团的单体聚异氰酸酯的其它改性变体。在某些实施方案中，异氰酸酯化合物在25℃下为液体；在25℃下的粘度小于10,000cps，如5000cps；和其游离的有机连接的异氰酸根基团的浓度为10-33.6wt％。在某些实施方案中，将基本不含预聚物的MDI系列异氰酸酯可以用作组分(i)。在这些实施方案中，异氰酸酯包含小于1wt％(例如小于0.1wt％或替代地为0wt％)的预聚合物质。这些MDI序列的物质包括可具有31-32wt％的游离的有机连接的异氰酸根基团，数均异氰酸根(NCO)基团官能度为2.6-2.9，和在25℃的粘度小于1000cps。基于组合物的总重量计，组分(i)可以为所述粘合剂组合物的大于或等于90wt％(例如大于或等于94wt％、95wt％、96wt％、97wt％、98wt％或99wt％)。因此，在这些实施方案中，粘合剂组合物的所有其它组分(如组分(ii)、(iii)、(iv)和(v))组合起来将构成组合物的剩余部分。组分(ii)：磺酸化合物这里公开的粘合剂组合物包含磺酸化合物。不象在木质纤维素粘合剂组合物中通常应用的其它无机酸化合物，这里作为组分(ii)应用的磺酸化合物表现出与粘合剂组合物中通常应用的强无机酸(如盐酸或硝酸)相同的异氰酸根官能团封阻特性。不希望被任何特定理论所局限，据信所述磺酸化合物象盐酸一样，将与组分(i)的异氰酸根官能团相互作用(例如反应)，从而封阻所述官能基团。异氰酸根官能团的封阻防止了粘合剂组合物的预固化，因为异氰酸根官能团不再与空气和/或木质纤维素颗粒表面的水接触而发生反应。然后当磺酸化合物在热压制方法中经常出现的高温下(例如125-250℃、150-210℃或160-190℃)与异氰酸根官能团分开时，则可以恢复异氰酸根官能团的反应性。除了具有类似于强无机酸的异氰酸根官能团本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木质纤维素混合物，包含：/n(a)粘合剂组合物，其包含(i)异氰酸酯化合物、(ii)磺酸化合物及任选的(iii)催化剂化合物、(iv)不同于组分(ii)的酸化化合物和(v)其它添加剂化合物，其中粘合剂组合物的粘合性记忆损失小于或等于50，和与粘合剂组合物接触的金属制品表面的金属损失大于或等于-0.00009，其中粘合性记忆损失应用通式X计算和金属损失应用通式Y计算：/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170929 US 62/565,6921.一种木质纤维素混合物，包含：
(a)粘合剂组合物，其包含(i)异氰酸酯化合物、(ii)磺酸化合物及任选的(iii)催化剂化合物、(iv)不同于组分(ii)的酸化化合物和(v)其它添加剂化合物，其中粘合剂组合物的粘合性记忆损失小于或等于50，和与粘合剂组合物接触的金属制品表面的金属损失大于或等于-0.00009，其中粘合性记忆损失应用通式X计算和金属损失应用通式Y计算：

通式X：粘合性记忆损失＝100*[(BndS3-BndS0)/BndS0]
其中BndS3指在60℃和90％相对湿度下对薄木板样品预固化3小时后应用粘合性测试确定的组合物粘合强度；BndS0指在60℃和90％相对湿度下对薄木板样品预固化0小时后应用粘合性测试确定的组合物粘合强度；

通式Y：金属损失＝(斜率S1+斜率S2+斜率S3+斜率S4+斜率S5)/5
其中：
斜率S1＝(W10-W0)/10，其中W10指在钢垫片经过10次压制循环后应用金属损失测试测量的钢垫片重量；W0指在钢垫片经过0次压制循环后应用金属损失测试测量的钢垫片重量；
斜率S2＝(W20-W10)/10，其中W20指在钢垫片经过20次压制循环后应用金属损失测试测量的钢垫片重量；W10指在钢垫片经过10次压制循环后应用金属损失测试测量的钢垫片重量；
斜率S3＝(W30-W20)/10，其中W30指在钢垫片经过30次压制循环后应用金属损失测试测量的钢垫片重量；W20指在钢垫片经过20次压制循环后应用金属损失测试测量的钢垫片重量；
斜率S4＝(W40-W30)/10，其中W40指在钢垫片经过40次压制循环后应用金属损失测试测量的钢垫片重量；W30指在钢垫片经过30次压制循环后应用金属损失测试测量的钢垫片重量；
斜率S5＝(W50-W40)/10，其中W50指在钢垫片经过50次压制循环后应用金属损失测试测量的钢垫片重量；W40指在钢垫片经过40次压制循环后应用金属损失测试测量的钢垫片重量；和
(b)一种或多种木质纤维素颗粒，其中至少一部分木质纤维素颗粒用所述粘合剂组合物部分涂覆。


2.权利要求1的木质纤维素混合物，其中组分(b)包含十二烷基苯磺酸、苯磺酸、二壬基萘二磺酸、对-甲苯磺酸、对-甲苯磺酰氯、甲苯磺酰氯或它们的组合。


3.权利要求1的木质纤维素混合物，其中所述金属制品包括钢。


4.权利要求1的木质纤维素混合物，其中所述混合物不包含组分(iii)。


5.制备木质纤维素混合物的方法，包括：
(a)提供粘合剂组合物，其包含(i)异氰酸酯化合物、(ii)磺酸化合物及任选的(iii)催化剂化合物、(iv)不同于组分(ii)的酸化化合物和(v)其它添加剂化合物，其中粘合剂组合物的粘...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·J·莫里亚蒂，D·P·赫伯勒，P·W·麦基，
申请(专利权)人：亨斯迈国际有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US