不含甲醛的含蛋白质粘结剂组合物制造技术

本发明专利技术涉及不含甲醛的含蛋白质粘结剂组合物，描述了可包括蛋白质和交联组合物的单组分粘结剂组合物。所述交联组合物可至少包括第一交联化合物和第二交联化合物。所述第一和第二交联化合物各自可彼此交联和与所述蛋白质交联。所述蛋白质的例子包括大豆蛋白。本发明专利技术还描述了纤维制品和制造所述纤维制品的方法。所述纤维制品可以在基于所述单组分粘结剂组合物溶液的固化的热固性粘结剂中包括有机纤维、无机纤维或两者。

Formaldehyde free protein containing binder composition

The present invention relates to a formaldehyde free protein containing binder composition and describes a single component binder composition that can include proteins and cross-linking compositions. The crosslinked composition may comprise at least a first crosslinking compound and a second cross-linking compound. The first and second crosslinking compounds may each be cross-linked and crosslinked with the protein. Examples of the proteins include soy protein. The invention also describes a fiber product and a method of making said fiber product. The fiber product can include organic fibers, inorganic fibers, or both in a thermosetting binder based on the solution of the single component binder composition.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包括蛋白质和交联组合物的单组分粘结剂组合物。
技术介绍
用于复合纤维制品例如玻璃纤维绝缘物的热固性粘结剂正在放弃使用传统的基于甲醛的组合物。甲醛被认为是可能的人类致癌剂，以及刺激物和过敏原，并且它在建筑制品、纺织品、室内装潢业和其它材料中的使用日益受到限制。相应地，已经开发了不使用甲醛或不会分解产生甲醛的粘结剂组合物。这些不含甲醛的粘结剂组合物中的一种类型依赖于多羧基聚合物中的羧酸基团和醇中的羟基基团之间的酯化反应。水是这些共价交联酯的主要副产物，其使得这些粘结剂与传统的基于甲醛的粘结剂相比对环境更为友好。然而，这些不含甲醛的粘结剂组合物也大量使用了不能再生的、基于石油的组分。因此，需要对基于石油的组分依赖性更小的不含甲醛的粘结剂组合物。作为丰富和可再生的材料，蛋白质有很大的潜力成为基于石油的粘结剂的替代物。蛋白质已经被广泛用作许多基材的粘结剂成分。然而，多种含蛋白质的粘结剂具有差的胶粘强度和防水性。因此，需要改善含蛋白质的粘结剂组合物的结合强度和防水性至与那些传统的、基于石油的粘结剂组合物类似或更好的水平。在本专利技术中解决这些和其它的问题。
技术实现思路
专利技术概述本专利技术描述了可包括一种或多种蛋白质的单组分粘结剂组合物，其中所述蛋白质可与其它粘结剂成分有效地交联以提供刚性的热固性粘结剂。所述粘结剂组合物不含甲醛，而且包括可再生材料例如源于动物和植物的蛋白质(例如，大豆粉)，以减少或甚至消除对基于石油的粘结剂成分的需要。可以选择粘结剂组合物的组分以提高贮存期和预固化粘结剂溶液的再使用性，而不损害固化粘结剂制品的质量。所述粘合物组合物可以包括在不加入另一种化合物的情况下能够固化的单组分组合物。然而，可以任选加入其它的化合物例如固化催化剂以加速固化或一些其它作用的速度。另外，可以实现温度和/或其它外部条件的变化以固化粘结剂组合物并制造包括固化粘结剂的最终制品。示例性的粘结剂组合物可以包括均能够彼此形成共价键的至少三种组分。这些组分可以包括至少一种蛋白质和两种或更多种交联化合物的交联组合物。交联化合物可包括第一交联化合物(例如，聚合物配混料)和第二交联化合物(例如，交联剂)，其中所述两种交联化合物各自可彼此交联和与所述蛋白质交联。例如粘结剂组合物可以包括均具有能够彼此形成共价键的官能团的蛋白质、聚合物配混料和交联剂。蛋白质可以包括能够与聚合物配混料和交联剂上的互补的羧基和羟基基团形成共价键的羟基和羧基基团。类似地，选择具有互补官能团的聚合物配混料和交联剂以使它们互相形成共价键(例如，多羧基聚合物和含羟基基团的交联剂例如氨基醇)。当所有三种基团都能够与彼此形成共价键时，固化粘结剂中共价键合的密度会高于其中只有两个组分形成这种键的粘结剂中共价键的密度。具有三个或更多个共价键合的化合物的粘结剂系统中提高的共价键密度还会使得选择更稳定的化合物用于单组分粘结剂组合物。例如，可以选择在环境条件下(例如，室温)以较慢速度(例如，约为零的反应速度)经历共价交联反应的蛋白质、聚合物配混料和 /或交联剂，从而延长单组分粘结剂组合物的贮存期(亦称，保存期限)。可以选择单独化合物的稳定性以使单组分粘结剂组合物的贮存期为约一个月或更长。本专利技术的实施方式包括可以包括蛋白质和两种或更多种交联化合物的交联组合物的单组分热固性粘结剂组合物。所述交联组合物可包括第一交联化合物和第二交联化合物，其中第一和第二交联化合物各自可彼此交联和与所述蛋白质交联。本粘结剂组合物的一个具体的非限制性的实施例包括聚合物配混料；可以与聚合物配混料交联的交联剂；和可以与聚合物配混料和交联剂两者交联的蛋白质。所述蛋白质可以包括大豆蛋白，该大豆蛋白例如可以源于大豆粉。本专利技术的实施方式还可以包括纤维制品。该纤维制品可以包括无机或有机纤维 (或两者)和从单组分粘结剂溶液制备的固化的热固性粘结剂。所述粘结剂溶液可以包括蛋白质和两种或更多种交联化合物的交联组合物，其中蛋白质和交联化合物均可彼此交联。本专利技术的实施方式还可以包括制造纤维制品的方法。该方法可以包括如下步骤 提供纤维，所述纤维可以为有机纤维或无机纤维，将单组分粘结剂溶液施加至纤维。单组分粘结剂溶液可以包括蛋白质和两种或更多种交联化合物的交联组合物，其中蛋白质和交联化合物均可彼此交联。该方法还可以包括在所述单组分粘结剂溶液随后的应用中，将所述单组分粘结剂溶液未利用的部分再用于相同的所述纤维或用于不同组的纤维。在以下描述中部分地阐明另外的实施方式和特征，部分地将通过研究说明书或可以通过本专利技术实践的学习为那些本领域普通技术人员所了解。可以通过说明书中描述的工具、组合和方法实现和达到本专利技术的特征和优点。附图说明可以参考说明书的其他部分和附图以实现对本专利技术的性质和优点的进一步理解， 其中在几个图中使用类似的参考数字以指代类似的组分。在一些情况下，在连字号后的与参考数字有关的下标用来表示多个类似组分中之一。当提到参考数字而没有明确已有的下标时，意图是指所有这种多个类似的组分。图1是用于以下实施例中所述的粘结剂组合物选择的犬骨形复合物拉伸试验图表。专利技术详述本专利技术描述了包括可再生材料例如与两种或更多种粘结剂组分结合的蛋白质的单组分粘结剂组合物。实施例包括从至少一种蛋白质和两种或更多种交联化合物的交联组合物制得的单组分粘结剂组合物，其中蛋白质和交联化合物均可彼此交联。“可交联”指的是两种化合物彼此形成共价键的能力，虽然所述化合物之间也可以形成其它类型的键。单组分粘结剂组合物可以任选包括其它的组分例如固化催化剂。从现有的粘结剂组合物制得的粘结剂溶液可以被施加到基材例如无机和/或有机纤维上，并使其固化以制得热固性粘结剂和基材例如建筑材料(例如，玻璃纤维绝缘物) 的复合物。这些材料在它们的生产和使用过程中不会排放甲醛，也不会分解出甲醛而污染工厂、建筑、住宅和其它地区。另外，所述粘结剂组合物可以至少部分地用可再生化合物 (例如，蛋白质)代替不可再生化合物例如基于石油的化合物。示例件的粘结剂组合物示例性的粘结剂组合物可以包括至少包含一种蛋白质和两种或更多种交联化合物的交联组合物的组合物，其中蛋白质和交联化合物均可彼此交联。粘结剂组合物中使用的蛋白质可以包括植物和/或动物蛋白质。可以从可再生源很容易地得到这些蛋白质。可以用在粘结剂组合物中的蛋白质的例子包括大豆蛋白、小麦蛋白、玉米蛋白、乳清、白蛋白、 角蛋白、白明胶、胶原蛋白、麸质、酪蛋白，以及其它种类的蛋白质。可以未修改的、未变性的状态(即天然蛋白质)使用所述蛋白质。或可以使用物理的、化学的或酶的方法修饰蛋白质和/或使蛋白质变性，其中所述方法导致蛋白质的一级结构、二级结构、三级结构和/或四级结构发生变化。这些方法可以包括使蛋白质变性以改变它们的二级结构、三级结构和四级结构，并且以化学或酶促方式将蛋白质分子分解为小的片段。它们还可以包括改变蛋白质的侧链部分，例如在蛋白质分子上增加其它的羧基和/或羟基基团。本专利技术中使用的蛋白质的一个例子可以是大豆蛋白，其中大豆蛋白形式为大豆粉、浓缩大豆蛋白、分离大豆蛋白和/或大豆聚合物，以及其它形式的大豆蛋白。可以通过把大豆碾磨成粉制成大豆粉。大豆粉可以保留大豆中的天然油份和其它化合物，或可以使其脱脂以产生具有较高蛋白质含量的粉(例如，约50wt本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种单组分粘结剂组合物，包括：（ｉ）蛋白质；和（ｉｉ）至少包括第一交联化合物和第二交联化合物的交联组合物，其中所述第一和第二交联化合物各自可彼此交联和与所述蛋白质交联。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：张明付，贾韦德·阿斯拉尔，基亚拉什·阿拉维·舒什塔里，
申请(专利权)人：约翰斯曼维尔公司，
类型：发明
国别省市：US