[发明专利]包含氨基树脂的大豆复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料及其制造方法。具体来说，本发明涉及挠性复合材料，该复合材料包含基材以及固化的或干燥的粘合剂组合物，其中，所述固化的或者干燥的粘合剂组合物是由一种水性粘合剂组合物制得的，所述水性粘合剂组合物包含：作为主要组分的脱脂大豆粉，一种或多种乳液(共聚)聚合物，一种或多种氨基树脂，以及任选的一种或多种还原糖；本发明还涉及所述复合材料的制备方法。所述复合材料可以用于挠性用途，例如用于屋顶板的玻璃垫中。

背景技术

按常规人们使用脲醛(UF)树脂，酚醛(PF)树脂或者用脲增链的酚醛树脂(PFU)制备复合材料，例如纤维结构(例如无纺纤维绝缘材料)和成形制品(例如纤维板和刨花板)。商业粘合剂通常设计成粘合剂在固化后基本能为刚性。例如，在玻璃纤维绝缘粘合剂中，固化的粘合剂使绝缘材料能被压缩，但是要具有刚性，使所述压缩的绝缘材料在解除压力后能够基本上恢复其初始的形状。因此，所述绝缘材料能够以成卷的压缩的状态运输，在安装之前展开以解压，允许安装蓬松的隔热垫。使用主要由氨基树脂(最常用的是脲醛树脂)组成的粘合剂制备的玻璃纤维无纺织物经常很脆。另外，在垫制备之后，特别是当垫接触潮湿环境的时候，垫的强度性能会显著降低。对于其它的应用，已知的刚性粘合剂是不合乎需要的。对于用于屋顶的薄玻璃纤维或聚酯垫，用粘合剂将所述垫保持在一起，在粘合剂固化之后允许垫显著地挠曲，允许包括所述垫的最终产品在使用的时候显著地挠曲。例如，在屋顶垫中，最终的屋顶产品可以用沥青材料浸渍或者层叠铺设，所得的屋顶产品必须能够保持挠性，使其能够符合屋顶的形状(例如，在屋脊上方弯曲，弯入天沟中)，允许所述屋顶铺设材料随着温度的波动膨胀和收缩，同时垫本身不会由于过脆和缺乏挠性而发生破裂。为此，在必要的时候，人们已通过以下方式对UF树脂粘合剂进行改性：用交联剂和各种催化剂体系配制UF树脂，或者用胶乳(乳液)聚合物对UF树脂进行增强。此种挠性玻璃垫可以用于各种应用，包括屋顶，地板衬底，过滤介质和建筑产品。但是由于甲醛的毒性，可能具有致癌作用，人们希望将氨基树脂的使用减至最少。具体来说，生产商们需要包含天然产品或者源自天然产品的材料作为主要组分的组合物。

现有的用于复合材料的商业粘合剂包含羧酸聚合物和多元醇，它们在热固化的时候会酯化形成刚性的热固性材料。但是，这些粘合剂无法很好地适用于需要具有一些挠性的用途。

本发明的一个目的是提供挠性的复合材料，其包含基材以及固化的或者干燥的粘合剂组合物，其中，所述固化的或者干燥的粘合剂组合物由一种水性粘合剂组合物制得，以粘合剂组合物固体为基准，所述水性粘合剂组合物包含大于50重量％的天然产品或者源自天然产品的材料，例如脱脂大豆粉。之前使用的天然产品包括用于木材复合结构的基于大豆的粘合剂。之所以使用大豆分离物或者大豆浓缩物是因为这些进行过高度处理的形式在合适的pH条件下具有高水溶性。但是，它们价格过高，不能广泛地用作复合材料的粘合剂。另外，全研磨大豆和脱脂大豆粉不溶于水，难以使用。

在“脱脂大豆粉和弹性体复合材料的表征(Characterization of DefattedSoy Flour and Elastomer Composites)”，L.Jong，Journal of Applied PolymerScience，第98卷，353-361(2005)中揭示了脱脂大豆粉或大豆蛋白分离物与苯乙烯-丁二烯胶乳的复合材料。L.Jong在大豆以10％、20％和30％的含量掺混到苯乙烯-丁二烯橡胶中的时候将脱脂大豆粉与大豆蛋白分离物进行比较，用于研究大豆在苯乙烯-丁二烯橡胶中作为次要组分填料的效果。

Kelly在美国专利申请公开第2008/0051539号中描述了一种可固化的粘合剂组合物，其包含至少一种聚羧基乳液共聚物，至少一种包含至少两个羟基的羟基酰胺交联剂，以及至少一种增量剂，所述增量剂选自多糖或植物蛋白或它们的混合物。Kelly揭示了植物蛋白可以包含脱脂大豆粉。但是，Kelly揭示的粘合剂组合物可能不太适合于本发明的复合材料，这是因为在合适的配方固体含量(10-25％或更高)的条件下，羟基酰胺会使基于大豆的粘合剂的粘度增大，可能会导致在形成湿铺设的垫的时候适用性差，形成痕迹，条纹，或者低粘合剂重量(LOI)。

本发明人试图找到一种解决以下问题的方案，即提供一种用廉价的热固性粘合剂增强的复合材料，其在固化之后同时保持挠性和强度，其主要由天然产品或源自天然产品的材料组成。

发明内容