[发明专利]具有改进的湿拉伸强度的可固化水性组合物和其用途

说明书

根据本发明，可固化水性组合物提供优异的湿拉伸强度并且包含(i)一种或多种多元酸，(ii)两种或更多种多元醇的混合物，所述多元醇包括季戊四醇，(iii)碳水化合物，如淀粉和iv)以总固体计0.5到12wt.％的一种或多种含氮杂环丁烷基的聚酰胺胺树脂。所述组合物适用于提供纤维制品，如耐热非织造物。

技术领域

本发明涉及具有改进的湿拉伸强度的可固化水性组合物，涉及其用作纤维衬底和制品，如非织造物的粘合剂的方法，并且涉及由这些方法制造的产品。更具体地说，本发明涉及包含一种或多种多元酸、一种或多种多元醇、季戊四醇和含氮杂环丁烷基的树脂的水性热固性粘合剂组合物，和其作为耐热纤维和非织造物的粘合剂的用途。

背景技术

在石材和玻璃棉制造中，常规上使用酚醛树脂来粘合纤维材料并形成机械完整的隔热材料。由于具有出色的成本/性能比，一直围绕这类粘合剂设计制造过程。近年来，矿棉制造商已经转向使用不含甲醛的含有碳水化合物的低成本热固性粘合剂。在向这些粘合剂转换时，仍存在若干技术挑战，使它们无法占据整个市场，特别是耐水性，如湿润或潮湿条件下的机械性能。然而，未形成固化基质的一部分的成分没有并且可以被抛光并因此从衬底去除。

Rodriguez等人的美国专利公开第2004/0082241号公开了作为交联剂的具有酸和羟基官能度的共聚物粘合剂和多胺，如表氯醇的聚酰胺胺的可水性固化粘合剂组合物。所述组合物可以进一步包含催化剂，如含磷催化剂。Rodriguez组合物固体含量低，对于商业用途来说太昂贵并且不能提供可持续或生物基粘合剂。另外，Rodriguez并未认识到任何湿强度优势。

因此，本发明人致力于提供用于纤维衬底和复合材料的可固化或热固性水性组合物，其在含碳水化合物的基本上不含甲醛的可固化水性组合物中实现改进的湿拉伸强度。

发明内容

1.根据本发明，可固化水性组合物包含(i)包含至少两个羧酸基团的一种或多种多元酸或其盐，优选至少一种聚合多元酸和有机多元酸的组合；(ii)两种或更多种多元醇的混合物，所述多元醇包括季戊四醇和一种或多种具有至少两个羟基的其它多元醇；(iii)以可固化水性组合物的总固体重量计，0.5到12wt.％，优选1到5wt.％的一种或多种含氮杂环丁烷基团的树脂，和(iv)以可固化水性组合物的总固体重量计，25到70wt.％，或优选30到60wt.％的一种或多种碳水化合物，其中(i)一种或多种多元酸中羧酸基团或其盐的当量数与(ii)两种或更多种多元醇的混合物中羟基的总当量数的比率为1/0.01到1/10，或优选1/0.2到1/3，或更优选1/0.2到1/1。

2.根据以上第1项的可固化水性组合物，其中所述组合物进一步包含(v)一种或多种含磷促进剂。

3.根据以上第1项或第2项中任一项的可固化水性组合物，其中(i)一种或多种多元酸包含聚合多元酸，优选聚丙烯酸(pAA)和pAA水溶液共聚物。

4.根据以上第1、2或3项中任一项的可固化水性组合物，其中(ii)多元醇混合物中的一种或多种其它多元醇包含二元多元醇或三元多元醇，优选三乙醇胺(TEA)、甘油、二乙醇胺或三羟甲基丙烷(TMP)。

5.根据以上第1、2、3或4项中任一项的可固化水性组合物，其中(i)一种或多种多元酸为以具有至少两个羟基的链烷醇胺的羧酸盐形式存在的聚合多元酸，为(ii)额外的多元醇，例如二乙醇胺、三乙醇胺、二丙醇胺和二异丙醇胺。

6.根据以上第1、2、3、4或5项中任一项的可固化水性组合物，其中(iii)含氮杂环丁烷基团的树脂选自表卤代醇的氨基酰胺，如优选表氯醇的氨基酰胺。

7.根据以上第1到6项中任一项的可固化水性组合物，其中所述(iv)一种或多种碳水化合物选自一种或多种单糖、二糖、糖醇或多糖，优选地，选自淀粉或麦芽糊精的多糖，或优选地，还原糖。

8.根据以上第1到7项中任一项的可固化水性组合物，其中可固化水性组合物具有2到8或优选2到6的pH。