[发明专利]基于羧酸化木质素的粘合剂

说明书

技术领域

本发明涉及用于木质纤维素浆(lignocellulosic)和无纺抗热纤维基材的基于羧酸化木质素(carboxylated lignin)的粘合剂组合物。更具体的，本发明涉及粘合剂组合物，其含有烯键式不饱和羧酸接枝木质素或木质素衍生物成分，以及含有唑啉官能团的聚合物或树脂成分，其固体重量比是50∶50-98∶2，及其形成的复合物，包括木质复合材料，例如中密度纤维板(MDF)和低密度纤维板(LDF)，和含有无纺抗热纤维基材的复合材料，用作例如屋顶板用的纤维玻璃隔热粘合剂和玻璃垫。

背景技术

这类应用中的粘合剂通常使用脲甲醛(UF)树脂或在某些情况下使用酚醛树脂。这些树脂具有毒性危害。需要一种利用来自不含甲醛的可固化水相组合物制造抗热复合材料的方法，因为现在和正在推进的立法会减少或消除甲醛的使用。基于木质素磺酸盐再生(spent)亚硫酸盐废液的粘合剂显示了对于碎料板的良好内部键合强度，但是在高湿度或水浸条件下的强度维持就很差。在本发明中，用烯键式不饱和羧酸单体(甲基丙烯酸)通过自由基聚合接枝木质素磺酸盐，提供与木质素上存在的磺酸基团反应的官能度，从而促进防潮性能。另外，将羧酸化木质素与疏水唑啉稳定化的乳胶配合，后者也为接枝的羧酸基团提供了反应官能度，从而改善了湿强度。

已经进行了从天然粘合剂材料制备复合材料的各种尝试，通常是利用这些产品的生物可降解性。然而，这类复合材料通常制备成本昂贵，而且机械性能很差。

Koyo Sangyo有限公司的日本专利出版号JP2003147309公开了一种用具有羧酸官能基团的乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)乳液共聚物、具有唑啉环的聚合物以及淀粉填料(例如小麦面粉、米粉和玉米淀粉)的混合物制备的粘合剂。这种粘合剂为装饰母板和层压板，例如装饰胶合板提供了防水性。然而，Koyo Sangyo粘合剂不能提供具有约30％重量天然材料以上的组合物，因此得到的粘合剂不是生物可降解的。另外，该组合物含有约70％重量或以上的EVA，因此当与天然材料组合物相比时，无法提供成本优势。

本发明人致力于解决这些问题，以提供主要来自天然材料的粘合剂组合物，用于复合木材和含有无纺抗热纤维基材的复合材料，从而能够获得具有可接受的机械性能，包括湿强度的无甲醛复合材料。

发明内容

本发明提供了一种水相粘合剂复合物，其含有一种或多种烯键式不饱和羧酸接枝木质素或木质素磺酸盐的一种组分，以及一种或多种含唑啉官能团的聚合物或树脂的一种成分，其固体重量比是50∶50-98∶2。在一个实施例中，固体重量比是60∶40-98∶2。

在配制使用的粘合剂组合物中，组合物可含有40-98重量％，优选50wt％或以上的天然衍生的木质素或木质素磺酸盐(ligosulfonate)组分。

在另一个实施例中，粘合剂组合物含有一种或多种原位酸生成剂化合物。

在另一个实施例中，含有唑啉官能团的聚合物或树脂组分选自：唑啉官能化加成树脂，其是用基于聚合反应固体计的10.0-100wt％的烯键式不饱和唑啉官能化单体制备的；唑啉官能化加成寡聚物，其是用基于聚合反应固体计的10.0-100wt％的烯键式不饱和唑啉官能化单体制备的；唑啉官能化加成聚合物；唑啉官能化加成寡聚物；唑啉官能化树脂，及其混合物。

在一个实施例中，含唑啉官能团的聚合物或树脂组分是树脂负载型(supported)乳液聚合物。

在另一个实施例中，酸接枝木质素磺酸盐中烯键式不饱和羧酸单体的聚合单元占酸接枝木质素磺酸盐总重量的1-50wt％，优选5-25wt％。

在本发明的一个方面，提供了一种由粘合剂组合物和细分散(finely divided)木材形成的复合木材，其中基于固体计，细分散木材和粘合剂组合物的重量比是100∶1-1∶1。在这样的一个实施例中，复合木材选自木渣板、碎木板、纤维板和定向结构板(oriented strand board)。

在本发明的另一个方面，提供了粘合剂组合物与纤维、碎片、刨花或颗粒物质形成的无纺复合材料，其中基于固体计，纤维、碎片、刨花或颗粒物质与粘合剂组合物的重量比为100∶1-1∶1。在一个这样的实施例中，无纺复合材料选自玻璃纤维、聚酯和石棉(stonewool)。