含水粘合剂组合物制造技术

公开了一种含水粘合剂组合物，其包含：具有至少两个羟基和数均分子量是至少2000道尔顿的至少一种长链多元醇；包含至少两个羧酸基团的主交联剂；和次交联剂，其包含具有至少两个羟基和数均分子量小于2000道尔顿的短链多元醇。

Aqueous binder composition

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含水粘合剂组合物相关申请本申请要求2017年10月9日提交的美国临时专利申请No.62/569778的优先权和任何权益，其内容在此以其全部引入作为参考。
技术介绍
含水粘合剂组合物通常用于形成织造和非织造纤维产品，例如绝缘产品，复合材料产品，木纤维板等。绝缘产品例如玻璃纤维和矿物棉绝缘产品通常是通过将聚合物、玻璃或者其它矿物的熔融组合物纤维化，并且由纤维化设备例如旋转纺丝机纺丝细纤维来制造的。为了形成绝缘产品，将通过旋转纺丝机所生产的纤维用鼓风机从所述纺丝机朝着传送机向下牵拉。在所述纤维向下移动时，将粘合剂材料喷涂到纤维上，并且将所述纤维收集到传送机上的高度蓬松的连续毯中。所述粘合剂材料赋予绝缘产品以回弹性，来用于在包装后恢复和提供了刚度和可处置性，以使得所述绝缘产品可以处置和根据需要用于建筑物的绝缘腔室中。所述粘合剂组合物还提供了防止纤维发生长丝间磨损的保护和促进了个体纤维之间的相容性。所述含有粘合剂涂布的纤维的毯子然后送过固化烘箱，并且所述粘合剂固化来将毯子设置到期望的厚度。在粘合剂固化后，可以将所述纤维绝缘品切割成一定长度来形成个体绝缘产品，并且所述绝缘产品可以包装来用于运输到消费者的位置。以这种方式制备的玻璃纤维绝缘产品可以以不同的形式提供，包括用于不同应用的絮垫(batt)、毯子和板(加热的和压缩的絮垫)。在粘合剂涂布的纤维的絮垫从成型腔室中出来时，作为玻璃纤维回弹性的结果，它将倾向于膨胀。所述膨胀的絮垫然后通常传送到和穿过固化烘箱，在其中热空气送过所述绝缘产品来固化所述粘合剂。除了固化所述粘合剂之外，在固化烘箱内，所述绝缘产品可以用螺纹或者辊压缩来在所形成的毯子、絮垫或者板产品上产生期望的尺寸和表面饰面。苯酚-甲醛(PF)粘合剂组合物以及用脲扩链的PF树脂(PUF树脂)通常用于生产玻璃纤维绝缘产品。绝缘板，也称作“重密度”产品，例如天花板、包管材料、管道衬里等已经使用了苯酚-甲醛粘合剂技术来生产重密度产品，它们是不昂贵的，并且具有可接受的物理和机械性能。但是，甲醛粘合剂在制造玻璃纤维绝缘产品过程中散发出不期望的排放物。作为基于甲醛的粘合剂的一个替代选项，已经开发了某些无甲醛制剂来用作玻璃纤维绝缘产品中的粘合剂。但是，开发合适的替代选项的挑战之一是识别这样的制剂：其具有相当的机械和物理性能，同时避免了不期望的性能例如变色。这样的性能挑战包括热/湿性能、刚度、粘结强度、加工性(粘度，切割，喷砂，边缘涂漆)，并且实现了没有黄变的浅颜色。因此，存在着对于环境友好的、无甲醛的粘合剂组合物的需要，其用于生产绝缘产品，而没有发生物理和机械性能损失。
技术实现思路
本专利技术构思的不同的示例性方面涉及含水粘合剂组合物，其包含：具有至少两个羟基和数均分子量是至少2000的至少一种长链多元醇；包含至少两个羧酸基团的交联剂；和具有至少两个羟基和数均分子量小于2000的短链多元醇，其中羧酸基团与羟基的摩尔当量比是大约1/0.05-大约1.0/5.0和长链多元醇与短链多元醇之比是大约0.1/0.9-大约0.9/0.1。在一些示例性实施方案中，所述交联剂是聚合物聚羧酸，例如丙烯酸的均聚物或者共聚物。所述交联剂在粘合剂组合物中的存在量可以是大约50wt％-大约85wt％，基于所述含水粘合剂组合物的总固体含量。在一些示例性实施方案中，所述交联剂在粘合剂组合物中的存在量是大约65wt％-大约80wt％，基于所述含水粘合剂组合物的总固体含量。在一些示例性实施方案中，所述长链多元醇选自部分或者完全水解的聚乙烯醇和聚乙酸乙烯酯。所述长链多元醇在粘合剂组合物中的存在量可以是大约5wt％-大约30wt％，基于所述含水粘合剂组合物的总固体含量。在不同的示例性实施方案中，所述短链多元醇包含糖醇，2，2-双(羟甲基)丙酸，三(羟甲基)丙烷和短链烷醇胺中的一种或多种。当所述短链多元醇包含糖醇时，所述糖醇可以选自甘油，赤藓糖醇，阿拉伯糖醇，木糖醇，山梨糖醇，麦芽糖醇，甘露糖醇，艾杜糖醇，异麦芽酮糖醇(isomaltitol)，乳糖醇，纤维素二糖醇(cellobitol)，帕拉金糖醇(palatinitol)，麦芽三糖醇(maltotritol)，其糖浆及其混合物。在不同的示例性实施方案中，所述短链多元醇在粘合剂组合物中的存在量是大约3wt％-大约30wt％，基于所述含水粘合剂组合物的总固体含量。在不同的示例性实施方案中，所述粘合剂组合物在固化后的水溶性材料含量不大于6.0wt％。本专利技术构思的其它示例性方面涉及绝缘产品，其包含多个无规取向的纤维和至少部分地涂布所述纤维的含水粘合剂组合物。所述粘合剂组合物可以包含具有至少两个羟基和数均分子量是至少2000道尔顿的至少一种长链多元醇；包含至少两个羧酸基团的交联剂；和具有至少两个羟基和数均分子量小于2000道尔顿的短链多元醇。在一些示例性实施方案中，羧酸基团与羟基的摩尔当量比是大约1/0.05-大约1.0/5.0，和长链多元醇与短链多元醇之比是大约0.1/0.9-大约0.9/0.1。所述绝缘产品的纤维可以包含矿物纤维、天然纤维和合成纤维中的一种或多种，并且在一些实施方案中，所述纤维包含玻璃纤维。本专利技术的许多其它方面、优点和/或特征将从下面的示例性实施方案的详细说明和从与之一起提交的附图中而变得更加显而易见。附图说明本专利技术的构思以及其示例性实施方案和优点在下面作为例子，参考附图来更详细地描述，其中：图1图示了用具有不同摩尔当量比的羧酸基团/羟基和长链多元醇/短链多元醇的示例性固化粘合剂组合物制造的玻璃纤维绝缘产品的挠曲应力/重量/LOI。图2图示了用羧酸基团/羟基摩尔当量比为1/0.1和具有不同长链多元醇/短链多元醇比的示例性粘合剂组合物制造的玻璃纤维的拉力/LOI。图3图示了羧酸基团/羟基摩尔当量比为1/0.1和具有不同长链多元醇/短链多元醇比的示例性粘合剂组合物在固化后的％水溶性材料。图4图示了羧酸基团/羟基摩尔当量比为1/1.5和具有不同的长链多元醇/短链多元醇比的示例性固化的粘合剂组合物的拉力/LOI。图5图示了羧酸基团/羟基摩尔当量比为1/1.5和具有不同长链多元醇/短链多元醇比的示例性粘合剂组合物在固化后的％水溶性材料。图6图示了羧酸基团/羟基摩尔当量比为1/0.5和具有不同的长链多元醇/短链多元醇比的示例性固化的粘合剂组合物的拉力/LOI。图7图示了羧酸基团/羟基摩尔当量比为1/0.5和具有不同长链多元醇/短链多元醇比的示例性粘合剂组合物在固化后的％水溶性材料。图8图示了羧酸基团/羟基摩尔当量比为1/0.1和具有不同的长链多元醇/短链多元醇比的示例性固化的粘合剂组合物的拉力/LOI。图9图示了羧酸基团/羟基摩尔当量比为1/1和具有不同长链多元醇/短链多元醇比的示例性粘合剂组合物在固化后的％水溶性材料。图10图示了具有不同的摩尔当量比的羧酸基团/羟基的示例性固化的粘合剂组合物的拉力/LOI。图11图示了与常规的淀粉-杂化物(star本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.含水粘合剂组合物，其包含：/n至少一种长链多元醇，其具有至少两个羟基和数均分子量是至少2000道尔顿；/n包含至少两个羧酸基团的交联剂；和/n短链多元醇，其具有至少两个羟基和数均分子量小于2000道尔顿，其中羧酸基团与羟基的摩尔当量比是大约1/0.05-大约1.0/5.0，和长链多元醇与短链多元醇之比是大约0.1/0.9-大约0.9/0.1。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171009 US 62/569,7781.含水粘合剂组合物，其包含：
至少一种长链多元醇，其具有至少两个羟基和数均分子量是至少2000道尔顿；
包含至少两个羧酸基团的交联剂；和
短链多元醇，其具有至少两个羟基和数均分子量小于2000道尔顿，其中羧酸基团与羟基的摩尔当量比是大约1/0.05-大约1.0/5.0，和长链多元醇与短链多元醇之比是大约0.1/0.9-大约0.9/0.1。


2.权利要求1的含水粘合剂组合物，其中所述交联剂是聚合物聚羧酸。


3.权利要求1的含水粘合剂组合物，其中所述交联剂包含丙烯酸的均聚物或者共聚物。


4.权利要求1的含水粘合剂组合物，其中所述交联剂在粘合剂组合物中的存在量是大约50wt％-大约85wt％，基于所述含水粘合剂组合物的总固体含量。


5.权利要求4的含水粘合剂组合物，其中所述交联剂在粘合剂组合物中的存在量是大约65wt％-大约80wt％，基于所述含水粘合剂组合物的总固体含量。


6.权利要求1的含水粘合剂组合物，其中所述长链多元醇选自聚乙烯醇和聚乙酸乙烯酯。


7.权利要求1的含水粘合剂组合物，其中所述长链多元醇在粘合剂组合物中的存在量是大约5wt％-大约30wt％，基于所述含水粘合剂组合物的总固体含量。


8.权利要求1的含水粘合剂组合物，其中所述短链多元醇包含糖醇、2，2-双(羟甲基)丙酸、三(羟甲基)丙烷和短链烷醇胺中的一种或多种。


9.权利要求8的含水粘合剂组合物，其中所述短链多元醇包含选自下面的糖醇：甘油、赤藓糖醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露糖醇、艾杜糖醇、异麦芽酮糖醇、乳糖醇、纤维素二糖醇、帕拉金糖醇、麦芽三糖醇、其糖浆及其混合物。


10.权利要求1的含水粘合剂组合物，其中所述短链多元醇在粘合剂组合物中的存在量是大约3wt％-大约30wt％，基于所述含水粘合剂组合物的总固体含量。


11.权利要求1的含水粘合剂组合物，其中所述长链多元醇与短链多元醇之比是大约0.3/0.7-0.7/0.3。


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【专利技术属性】
技术研发人员：张秀娟，G·米勒，K·史密斯，
申请(专利权)人：欧文斯科宁知识产权资产有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US