[发明专利]粘合木质纤维素材料的方法

说明书

本发明涉及使用聚异氰酸酯粘合木质纤维素材料的方法及该方法中使用的组合物。

把含纤维，颗粒或层状物的木质纤维素材料模制成复合体已为人们所熟知。通常使用的粘合剂是合成树脂胶，如脲醛树脂或酚醛树脂在水中的悬浮液。用这种方法生产的含木质纤维素的复合体缺乏耐久性，而且对潮湿环境敏感，在某些建筑物应用的条件下易变质。

有机二异氰酸酯和聚异氰酸酯用作木质纤维素材料的粘合剂已有报道，并知道它能提高产品的稳定性和机械强度。但是，即使在减少粘合剂用量水平的情况下，聚异氰酸酯与脲醛或酚醛树脂粘合剂相比，其成本仍然不能令人满意。

本发明的目的之一是提供用聚异氰酸酯粘合的木质纤维素材料，它在聚异氰酸酯粘合剂用量水平减少的情况下，仍保持同等的板材性能。

本发明的另一目的是提供在同等聚异氰酸酯用量下性能得到改善的用聚异氰酸酯粘合的木质纤维素材料。

因此，本发明提供粘合木质纤维素材料的生产方法，包括以下步骤：

a)使该木质纤维素材料与有机聚异氰酸酯组合物接触，

b)接着，使该材料粘合，其特征在于该木质纤维素材料和有机聚异氰酸酯组合物及木质素溶剂的接触既可同时进行，亦可独立进行。

本发明的优点在于可显著减少固化冲压复合木质纤维素体的聚异氰酸酯的必需量，同时保持同等或更优的复合板材物理特性。

进一步，在同等聚异氰酸酯用量的复合体中，强度、膨胀性等物理特性得到改善。在某些情况下也观察到从冲压机压板上脱落时的性能有改善，尤其是在中等密度纤维板制品中。

这里所用的木质素溶剂是指那些可以溶解天然原木质素或可以溶解由木质纤维素材料回收工艺改性的木质素的物质。优先考虑不与异氰酸酯发生反应的木质素溶剂。

用于本发明方法中的合适木质素溶剂的实例包括环脲(如N，N′-二甲基乙撑脲和N，N′-二甲基丙邻撑脲)、乙酰甲醇、二羟基喹啉、酯类(如硫酸二乙酯、草酸乙酯和磷酸三乙酯)、聚酯类、酮类(如丙酮、异佛尔酮、异亚丙基丙酮、甲基乙基酮和戊二酮)、1，4-二氧六环、二氧戊环、甲基吗啉、吗啉、1，2-环氧丙烷、四氢糠醇、四氢呋喃、噻啶、丙烯腈、2-硝基-2-乙基-1，3-丙二醇(熔化)、2-硝基-2-甲基-1-丙醇(熔化)、二甲基噻吩烷、二甲亚砜、甲酰胺、丁醇和硝基乙醇及其混合物。

其中，优选N，N′-二甲基乙撑脲和N，N′-二甲基丙邻撑脲。用这两种化合物作为木质素溶剂在此前未曾述及。

单独的一种上述木质素溶剂可用于本发明的方法中，或者可使用两种或多种的混合物。

用于本发明方法的木质素溶剂，尤其是环脲，其用量为聚异氰酸酯重量的0.1～6.0％，优选为0.3～3％，最优选为0.5～2％。

优选的木质素溶剂及其优选用量取决于木材种类，这可以很容易地由本领域的技术人员确定。

按上述用量使木质素溶剂与聚异氰酸酯结合，在聚异氰酸酯用量减少15～20％情况下，可得到同等物理性能的板材。

木质素溶剂既可在聚异氰酸酯组合物与木质纤维素材料接触之前加入该组合物中，也可在聚异氰酸酯加入之前或之后(优选之前)加入到木质纤维素材料中。

包含上述含量的木质素溶剂的聚异氰酸酯组合物是稳定的。

惰性稀释剂，如亚麻油、油酸甲酯和2，3-二苯甲基甲苯，可以加入到这样的聚异氰酸酯组合物中。

通过将木质素和木质素溶剂一并加入到木质纤维素材料中，进一步减少聚异氰酸酯用量而保持板材性能是可能的。

各种来源的木质素均可使用。实例为由牛皮纸和苏打木材制装工艺得到的木质素，如碱性木质素(也称牛皮纸木质素和硫酸盐木质素)；由亚硫酸盐木材制浆工艺得到的木质素如磺化木质素；由木材水解得到的木质素。优选有机可溶木质素和碱性木质素。由硬木和软木原料得到的木质素也可使用。

除了木质素本身以外，基于天然木质素单体单元(即苯基丙烷)的木质素类似物也可使用。