[发明专利]粘结剂和相关产品

说明书

本发明涉及水溶性预反应的粘结剂组合物，其制造方法，所述预反应的粘结剂组合物的应用，制造通过聚合物粘结剂粘结的物质收集体的方法，包含所述预反应的粘结剂组合物的粘结剂溶液或分散体，以及包含呈固化状态的所述预反应的粘结剂组合物的产品。

一般而言，粘结剂因为其能够固结(consolidate)非组装或松散组装的物质而用于制造制品。例如，粘结剂能够使两个或更多个表面变得结合。特别地，粘结剂可用于制造包含固结纤维的产品。热固性粘结剂的特征可在于通过热量或催化作用转化成不溶且不熔的材料。热固性粘结剂的实例包括多种酚-醛、脲-醛、蜜胺-醛及其它缩合-聚合材料，如呋喃及聚氨酯树脂。含有酚-醛、间苯二酚-醛、酚/醛/脲、酚/蜜胺/醛等的粘结剂组合物广泛地用于粘结纤维、织物、塑料、橡胶及许多其它材料。

历史上，矿棉及木板工业使用过苯酚甲醛基粘结剂，其一般用脲进行了扩展。苯酚甲醛型粘结剂为最终产品提供适合的性能；然而，对更大可持续性的期望和环境考虑推动了替代性粘结剂的发展。一种此类替代性粘结剂为获自使碳水化合物与酸的反应的碳水化合物基粘结剂，例如美国公开申请第2007/0027283号及公开的PCT申请WO 2009/019235。另一种替代性粘结剂是使多元羧酸和多元醇反应的酯化产物，例如，美国公开申请第2005/0202224号。因为这些粘结剂不利用甲醛作为试剂，所以它们统称为无甲醛粘结剂。

当前发展的一个领域为贯穿包含建筑及汽车领域中的产品的大范围的产品(例如矿棉隔离体(mineral wool insulat ion)、木板、颗粒板、胶合板、办公台及声学隔音体)寻找苯酚甲醛型粘结剂的替代物。特别地，先前所开发的无甲醛粘结剂可能不具有所有的所需性能。例如，丙烯酸和聚(乙烯醇)基粘结剂已显示出对于一些(但不是全部)产品的有前景的性能特征。然而，它们与苯酚甲醛粘结剂相比相对更昂贵，基本上由石油基资源获得，且与苯酚甲醛基粘结剂组合物相比具有显示较低反应速率的倾向(需要延长的固化时间或提高的固化温度)。

碳水化合物基粘结剂组合物由相对廉价的前体制成，且主要由可再生性资源获得。然而，这些粘结剂亦可能需要基本上不同于传统苯酚甲醛粘结剂体系固化的那些条件的固化反应条件。

具体来说，上述苯酚甲醛粘结剂的通用替代方案是使用碳水化合物多元胺粘结剂，它们是通过碳水化合物与含至少一个伯胺基的多元胺的反应而获得的聚合物粘结剂。这些碳水化合物多元胺粘结剂是苯酚甲醛粘结剂的有效替代物，因为它们具有相似的或更好的粘结特性并与现有的方法高度相容。

通常，碳水化合物多元胺粘结剂制备为溶液，例如水溶液，并随后施加到待粘结的松散组装的物质上。然后，例如，热处理此种湿的松散组装的物质以使碳水化合物多元胺粘结剂固化。

尽管如此，碳水化合物多元胺粘结剂溶液中固体相当高的浓度与各种缺点有关，例如粘结剂溶液的快速凝胶化或凝固，以及碳水化合物组分的再结晶。基于相当短的储存期限，观察到与碳水化合物多元胺粘结剂的存储和装运有关的进一步的问题。

因此，成为本发明的基础的技术问题是提供改进的粘结剂，尤其是与现有方法相容，环境上可接受并克服上述问题的粘结剂。

为了解决上述技术问题，作为第一方面，本发明提供水溶性预反应的粘结剂组合物，其包含(i)至少一种碳水化合物组分和(ii)至少一种含氮组分的反应产物。

预反应的粘结剂可以呈含至少20重量％，例如至少25重量％，30重量％，35重量％，40重量％，45wt.-％，50重量％，55重量％，60重量％，65重量％，70重量％，75重量％或80重量％的所述预反应的粘结剂组合物和/或至多85重量％，例如至多80重量％，75重量％或70重量％的所述预反应的粘结剂组合物的水溶液或分散体形式。

根据本发明，术语“预反应的粘结剂组合物”不受特别限制并一般包括通过使碳水化合物组分和含氮组分反应而可获得和/或获得的任何化学组合物，它们按原样或在进一步改性时可以用作粘结剂，例如粘结松散组装的物质。