[發明專利]一種膠粘劑和使用該膠粘劑生產木質纖維素復合材料的方法

有效

• 申請號: 201410441467.X
• 申請日: 2008-05-22
• 公開（公告）號: CN104277757B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: C·J·莫里亞蒂;S·N·辛;P·D·科爾曼
• 申請（專利權）人: 亨斯邁國際有限責任公司
• 主分類號: C09J175/08
• 分類號: C09J175/08;C08G18/48;C08G18/22
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 柳冀

本申請是申請日為2008年5月22日、申請號為200880022251.2、發明名稱為“用于生產木質纖維素復合材料的膠粘劑、反應體系、以及方法”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及用于生產木質纖維素復合材料的膠粘劑、反應體系、以及方法。

背景技術

由木屑或纖維以及多異氰酸酯膠粘劑的混合物生產模壓復合材料，是眾所周知的。對木屑或纖維而言，異氰酸酯膠粘劑是優良的膠粘劑，但是在由這些木質纖維素粒狀基材生產復合板的過程中，它們要求采用高的熱壓溫度。為了在合理的時間內使膠粘劑有效地固化，經常需要大于400℉的熱壓溫度，經常高達430℉或者甚至更高。在熱壓溫度和壓機中的停留時間之間，存在一種折中。較低的熱壓溫度通常等同于較長的停留時間。在工業中，較長的停留時間不是期望的，因為這降低了生產工藝的產量。高熱壓溫度需要更多的能量，并且在壓制過程中，經常會從所述基材中產生不期望的量的VOC(揮發性有機化合物)揮發物。此外，高溫經常會對復合板造成熱破壞，并且，在某些情況下，甚至會在壓機中著火。高的熱量需求傾向于將最終產品(板)的含水量降至不期望的低水平。

在工業實踐中所用的多異氰酸酯膠粘劑的種類幾乎總是MDI系列的異氰酸酯，通常是聚合物型MDI(是指二苯甲烷二異氰酸酯和較高分子量的多亞甲基多苯基多異氰酸酯低聚物的各種混合物)。在所制備的板材的質量方面，相對于較老的膠粘劑種類(最顯著地為酚醛(PF)型膠粘劑)，這些多異氰酸酯膠粘劑代表了一種改進。采用MDI膠粘劑制備的木制纖維素復合材料通常比由PF樹脂制備的類似的板材更耐水破壞。使MDI膠粘劑在OSB(定向刨花板)工業中日益引人注目的另一個優點是，基材中的更大的水分容許量。與PF樹脂相反，MDI膠粘劑能經常被用于具有較高含水量的木質基材上。對于工業上實際所用的壓機停留時間而言，PF樹脂要求具有非常高的熱壓溫度。廣泛使用的MDI多異氰酸酯系列與木質基材(木屑和/或纖維，在工業上經常被稱為“配料”)能很好地匹配，所述木質基材已被預干燥至含水量為約2－6wt％。這仍然需要將配料進行某種程度的預干燥，盡管其通常不像PF膠粘劑所需的那么多。預干燥采用大量的能量，并且需要在生產工藝中增加步驟。其還需要另外的設備，并引入一種新的危險——干燥器著火。完全避免預干燥步驟，或者至少使所需要的預干燥的量進一步下降，這在工業實踐中是非常令人期望的。

因此，在木質復合材料工業中，特別是在壓制的粒狀木質復合材料如定向刨花板(OSB)的生產中，強烈需要能用于較高含水量的配料中，并且能在較低的熱壓溫度下固化而不會降低壓制產量的膠粘劑。能在小于400℉，優選350℉或更低的熱壓溫度下使用，而不會提高壓機停留時間，這是令人期望的。能使用含水量為大于6wt％的配料，這也是令人期望的。能成功滿足所有這些需求的膠粘劑，具有通過降低能量消耗，顯著降低產品成本的能力。其他益處包括改善產品質量、降低排放、以及提高工廠安全性。

發明簡述

能滿足上述需要的一個具體實施方案是一種用于生產木質纖維素復合材料制品的反應體系。所述反應體系含有多組分膠粘劑和木質纖維素基材。所述木質纖維素基材優選包含多個木質纖維素粘合體。更優選地，所述木質纖維素基材實質上是由大量木質纖維素粒子所組成的。所述多組分膠粘劑至少含有兩種能相互反應的組分，所述組分令人期望地，作為獨立的料流被施加到木質纖維素基材上。所述多組分膠粘劑含有至少一種多官能異氰酸酯、一種親水性多官能度活潑氫化合物以及一種催化劑。所述催化劑優選包含至少一種過渡金屬有機金屬化合物。所述優選的過渡金屬有機金屬化合物能用于與多官能異氰酸酯的混合中。為了在環境溫度下提供充分的異氰酸酯相容性，非常令人期望的是所述催化劑實質上不含堿金屬或堿土金屬化合物。進一步優選的是，所述催化劑實質上不含在環境條件下，能導致所述多異氰酸酯發生顯著的自身反應的其他金屬化合物，特別是錫化合物。高度優選的催化劑種類是鐵的有機化合物，特別是具有螯合配體的鐵化合物。一類優選的親水性多官能度活潑氫化合物全部基于或主要基于氧化乙烯的聚醚多元醇，其中氧化乙烯片段占所述多元醇重量的大于50％。所述多官能異氰酸酯令人期望地包括MDI系列中的一種或多種異氰酸酯。優選的多官能異氰酸酯實質上由MDI系列中的一種或多種組成，更優選為一種或多種二苯甲烷二異氰酸酯異構體與一種或多種MDI系列的較高分子量的低聚物(多亞甲基多苯基多異氰酸酯)的混合物。

能滿足上述要求的另一個具體實施方案是一種用于生產木質復合材料的方法。所述方法至少包括如下步驟：