[发明专利]用于制备木质纤维素复合材料的粘合剂体系

说明书

技术领域

本申请涉及适合制备木质纤维素复合材料的粘合剂体系。更具体而言，本申请涉及包含底漆组合物的粘合剂体系，其中先用所述底漆组合物处理木质纤维素基材的表面，然后将聚氨酯粘合剂组合物施用到所述木质纤维素基材的表面上。

背景技术

用于木材结构目的的粘合剂的耐久性由例如，美国国家标准学会(AmericanNationalStandardsInstitute，ANSI)、美国材料试验协会(AmericanSocietyforTestingMaterials，ASTM)和加拿大标准协会(CanadianStandardsAssociation，CSA)严格管理。如果聚氨酯粘合剂意欲用作结构木材产品中的粘合剂，那么其必须符合这些管理标准。

C.B.Vick和E.A.Okkonen在StrengthandDurabilityofOne-PartPolyurethaneAdhesiveBondstoWood,ForestProductsJournal,48(11-12),1999,第71-76页中示出了，虽然聚氨酯粘合剂对木材的干粘合强度(dryadhesionstrength)可与其它粘合剂化学物质媲美，但是木材在湿气暴露后的破坏水平往往并不令人满意。鉴于所述木材破坏水平是特别包含在加拿大标准协会规范(Norm)CSA112.9中的对意欲用于室外暴露的结构木材粘合剂的一个重要要求，最近的研究已经着重于改善聚氨酯粘合剂的湿粘合强度(wetadhesionstrength)。

Custodio等人在“AReviewofAdhesionPromotionTechniquesforSolidTimberSubstrates”,TheJournalofAdhesion84,2008,第502-529页中提出了许多用于木材部件的粘合改善技术，包括例如电晕放电和火焰处理。然而，出于实际、安全和环境原因，许多作者已经开始关注于使用底漆，其中先用所述底漆处理木材表面，然后将粘合剂组合物施用到所述木材表面上。

公开号为WO03/093385的国际专利申请(亨斯迈国际有限责任公司(HuntsmanInternationalLLC))公开了任选地使用表面处理溶液用于改善单组分(1K)聚氨酯粘合剂在南方黄松(SouthernYellowPine)和花旗松(DouglasFir)上的粘合性。这些表面处理溶液可以包含：含0.05至10重量％的或者尿素、聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸盐，或者乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物的水溶液。虽然该文献发现了尿素溶液在南方黄松上具有良好的结果(符合ASTMD2559关于木材分层所设立的规范)，但是这些溶液在花旗松上并不有效。另外，该文献教导了对已施用了所述表面处理溶液的木材必须首先刨平和砂磨；如果没有砂磨步骤，所述水溶液不会将聚氨酯粘合强度提高到通过ASTMD2559的湿暴露要求所需的程度。注意到砂磨在工厂规模上并不经常进行，并且其也不是关于结构木材产品的官方规范所容许的。

第5,543,487号美国专利(Vick等人)公开了一种包含基于甲醛的、羟甲基化的间苯二酚作为有效成分的羟甲基化间苯二酚偶联剂，其能够使商购的热固性粘合剂(例如双酚A环氧、苯酚-间苯二酚-甲醛、乳液聚合物异氰酸酯、苯酚-甲醛以及间苯二酚-甲醛)形成与各种未经处理的和经防腐处理的木材的粘结。为形成偶联剂，使甲醛和间苯二酚在弱碱性条件下于65°与85°F之间的温度下原位反应4到6个小时，然后再将其以150g/m²的极高涂布率施用到木材表面。该文献的粘结过程总共要花费大约数天，而这对于生产工厂中的经济应用来说太慢。此外，反应物甲醛是一种已知的人体致癌物质，使用它必须进行昂贵的预防性工厂建造。

公开号为WO2007/095670的国际专利申请(澳大利亚联邦科工研究组织(CommonwealthScientificandIndustrialResearchOrganisation))涉及一种包含聚胺且pH为至少11.5的含水底漆组合物，其中所述聚胺优选为分子量在500至3百万之间的聚乙烯亚胺。该文献还涉及一种改善木材与涂层(例如静电涂层)间的粘结的方法以及使用所述底漆组合物的粘合剂。在该文献的可行实施方案中，在施用底漆之前需要对木材试样进行砂磨：出于上述原因，在这里或许有更多的原因，这是有问题的；因为所述砂磨为两步砂磨法，所述两步砂磨法由首先使用粗糙的80粒度(grit)砂纸的粗砂磨和接着用150粒度砂纸的细砂磨组成。另外，虽然含有底漆的样品的干拉伸强度得到了明显改善，但是该引文没有报告结构用途标准所需的关于湿粘合强度、分层或耐热性的任何结果。