專利名稱：由還原糖和伯多胺制備的耐用熱固性材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含一種或多種還原糖和一種或多種二伯二胺或多(伯胺)的水性粘合劑組合物，以及該組合物作為可固化粘合劑用于各種細(xì)碎基材的用途，以及織造織物和無紡織物，以及由該組合物制備的固化的粘合劑處理的產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
過去，人們選擇的熱固性粘合劑樹脂是苯酚/甲醛或脲/甲醛樹脂，這是因為這些樹脂具有極佳的成本/性能。甲醛樹脂的應(yīng)用非常廣泛，特別是用于礦物和玻璃纖維粘合。 對于絕緣產(chǎn)品，固化的礦物纖維粘合劑能夠使得絕緣材料被壓縮，同時保持剛性，當(dāng)解除壓縮力的時候，所述壓縮的絕緣材料能夠基本上恢復(fù)其初始的形狀。這允許例如所述絕緣材料以成卷的壓縮的狀態(tài)運(yùn)輸，在安裝之前展開而釋放壓縮，允許安裝蓬松的熱絕緣的墊?，F(xiàn)有的商業(yè)無甲醛粘合劑通常包含多羧酸聚合物和多元醇，它們在熱固化的時候會酯化形成熱固性聚合物。但是，已知這些粘合劑主要由石油原料得到，而石油原料的供應(yīng)日漸緊缺， 價格會發(fā)生很大的波動，并且增加大氣中的二氧化碳。此外，甲醛被認(rèn)為是高毒性的，已經(jīng)被多個健康機(jī)構(gòu)歸入人致癌物質(zhì)；基于環(huán)境、健康和安全(EHS)方面的主動考慮以及新的規(guī)定，要求在纖維性建筑材料如石棉、玻璃棉、復(fù)合材料和纖維素纖維中對復(fù)合物使用無甲醛粘合劑。近來，已經(jīng)由非石油來源的可持續(xù)材料制備無甲醛粘合劑。Swift等的美國專利公開2007/0123679和2007/0123680揭示了一種無甲醛粘合劑組合物，該組合物利用蛋白質(zhì)或氨基酸與還原糖的縮合反應(yīng)形成類黑精作為熱固性聚合物。還參見http:// en. wikipedia. org/wiki/Melanoidin0但是，這些組合物在用作粘合劑時，僅僅在非?？量痰臈l件下才能固化，并且所提供的固化產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度和耐水性不夠。而且，這些粘合劑傾向于較硬，不適合用于撓性基材，固化過慢，不適用于實際的應(yīng)用。本發(fā)明人已經(jīng)在探索找到一種無甲醛粘合劑來解決需要可再生資源熱固性粘合劑的問題，該粘合劑符合更耐用、耐水、無甲醛、并且在固化早期就能產(chǎn)生強(qiáng)度的熱固性粘合劑的要求。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明，水性粘合劑組合物包含二伯二胺，例如賴氨酸，多(伯胺)，例如重均分子量等于或小于5，000、優(yōu)選等于或小于3，800、更優(yōu)選等于或小于2，500的聚胺，例如聚乙烯亞胺；和還原糖，其選自還原單糖和二糖，它們的天然或合成立體異構(gòu)體或光學(xué)異構(gòu)體，羥基、鹵素、烷基、烷氧基或羰基取代的還原單糖和二糖，以及還原單糖和二糖的脫水形式。較佳地，水性粘合劑組合物基本不含強(qiáng)酸，并且基本不含多羧酸。
具體實施例方式在一個實施方式中，二伯二胺或多(伯胺)的胺當(dāng)量等于或小于400，優(yōu)選等于或小于200。在另一個實施方式中，二伯二胺選自氨基胍以及其中伯胺基與仲胺基的比值大于 2.01 1的二伯二胺。在另一個實施方式中，多(伯胺)包含伯胺基(例如乙胺)含量等于或大于10重量％、優(yōu)選等于或大于20重量％的聚合物。在一個實施方式中，還原單糖和二糖的化學(xué)式量等于或小于500原子質(zhì)量單位。伯胺的當(dāng)量數(shù)與還原糖中羰基(作為醛基或酮基)的當(dāng)量數(shù)之比可以為0.4 1 或更高，最高達(dá)2 1，優(yōu)選等于或高于0.6 1，或者優(yōu)選為等于或高于0.8 1，或者等于或高于1.0 1。如果伯胺與還原糖中羰基的當(dāng)量比為2 1，則相當(dāng)于每摩爾具有一個羰基的還原糖(例如右旋糖)50摩爾％的二伯二胺。本發(fā)明提供水性粘合劑組合物，其還包含一種或多種封端劑(capping agent)，例如鈦酸鹽、鋯酸鹽或鋁酸鹽，例如乳酸鈦。以粘合劑的固體總重量為基準(zhǔn)計，這類封端劑的用量為1.0-5重量％。在一個實施方式中，水性粘合劑組合物還包含乙烯基乳液或分散體聚合物，以共聚的單體的總重量為基準(zhǔn)計，該聚合物包含最高達(dá)10重量％的含共聚的羧基的單體。這類聚合物可以是(甲基)丙烯酸酯共聚物，其包含以共聚的單體的總重量為基準(zhǔn)計大于30重量％的共聚的C2或更高級烷基的(甲基)丙烯酸酯，或者這類聚合物可以是(甲基)丙烯酸酯共聚物，其包含以共聚的單體的總重量為基準(zhǔn)計最高達(dá)5重量％或者優(yōu)選最高達(dá)3重量％的共聚的含羧基單體，例如甲基丙烯酸。在另一個實施方式中，以粘合劑的固體總重量為基準(zhǔn)計，水性粘合劑組合物還可包含1重量％或更多，或優(yōu)選最高達(dá)5重量％的有機(jī)硅烷。在另一個實施方式中，水性粘合劑組合物還可包含一種或多種反應(yīng)性防水劑，其選自C5-C3Q燒基(烯基)2-羥乙基烷(烯)酰胺，C5-C3Q燒基(烯基)二(2-羥乙基)酰胺，C11-C3tl烷基(烯基)2-羥乙基(烷(烯))胺，C11-C3tl烷基(烯基)二(2-羥乙基)胺， C11-C30烷基(烯基)三O-羥乙基)胺，C5-C30烷基(烯基)單酸甘油酯，三元醇的C5-C30 烷基(烯基)單羧酸酯，(聚)烷氧基化的胺和(聚)烷氧基化的烷基(烯基)單羧酸酯。 以粘合劑的固體總重量為基準(zhǔn)計，這類反應(yīng)性防水劑的用量最高為10重量％。在另一個實施方式中，水性粘合劑組合物還可包含含磷促進(jìn)劑或酯化催化劑，例如堿金屬次磷酸鹽，堿金屬膦酸氫鹽，單和二堿金屬膦酸鹽，烷基膦酸和芳基膦酸或次膦酸，包括它們的堿金屬鹽。以粘合劑的固體總重量為基準(zhǔn)計，合適的催化劑的用量為0.1重量％或更多，或者最高達(dá)30重量％，優(yōu)選為4. 0重量％或更多，或者最高達(dá)20重量％。另外，本發(fā)明提供了一種用所述水性粘合劑組合物處理基材然后進(jìn)行干燥和熱固化的方法。另外，本發(fā)明提供根據(jù)本發(fā)明方法制備的包含處理過的基材的制品。在本文中，術(shù)語“烷基”表示包含一個或多個碳原子的任意脂族烷基，所述烷基包括正烷基、仲烷基、異烷基、叔烷基或脂環(huán)族烷基，所述脂環(huán)族烷基包含一個或多個五元、六元或七元的環(huán)結(jié)構(gòu)。在本文中，術(shù)語“水性”包括水以及主要由水和可與水混溶的溶劑組成的混合物。在本文中，術(shù)語"乳液聚合物"表示在與水或水性溶劑混合時能形成水性乳液的分散相的聚合物。在本文中，術(shù)語"基本無甲醛"表示不含加入的甲醛、而且不會由于干燥和/或固化而明顯放出甲醛的組合物。較佳地，這種粘合劑或結(jié)合了該粘合劑的材料由于粘合劑干燥和/或固化的原因釋放的甲醛小于lOOppm，更優(yōu)選小于25ppm，最優(yōu)選小于5ppm。在本文中，術(shù)語“多(伯胺)”表示具有三個或更多個伯胺基的任意化合物。在本發(fā)明中，術(shù)語“聚合物”包括術(shù)語“共聚物”，除非另外說明，否則，術(shù)語“共聚物”表示由任意兩種或更多種不同單體制備的聚合物，包括例如三元共聚物，五元共聚物， 以及在聚合之后官能化使得產(chǎn)物共聚物中存在兩個或更多個不同官能團(tuán)的均聚物，嵌段共聚物，多嵌段共聚物，接枝共聚物，以及它們的任意混合物或組合。(共聚)聚合物表示均聚物或共聚物。在本文中，術(shù)語“基本不含強(qiáng)酸”表示以粘合劑的固體總量為基準(zhǔn)計，組合物所含的這類酸的量小于500ppm。在本文中，術(shù)語“基本不含多羧酸”表示以粘合劑的固體總量為基準(zhǔn)計，組合物含有小于1. O重量％的多羧酸，包括多質(zhì)子多羧酸，例如檸檬酸，聚合多羧酸，例如丙烯酸類或乙烯基溶液聚合物，其含有超過10重量％的共聚的含羧基單體。在本文中，術(shù)語“多羧酸”不包括含有10重量％或更少的共聚的含羧基單體的乳液聚合物。在本文中，除非另外說明，否則，術(shù)語“重均分子量”表示使用尺寸排阻凝膠色譜法 (SEC)測得的物質(zhì)的分子量。在本文中，“重量％”或“重量百分?jǐn)?shù)”表示以固體為基準(zhǔn)計的重量百分?jǐn)?shù)。在本文中，術(shù)語“以粘合劑的固體總量為基準(zhǔn)計”表示任意特定組分的重量與粘合劑中所有非揮發(fā)性組分(例如糖、伯胺、封端劑、硅烷、乳液共聚物、反應(yīng)性防水劑等)的總重量相比較。除非上下文明確有其它的說明，否則單數(shù)形式“一個”、“一種”和“該”包括復(fù)數(shù)的指代物。除非另外說明，否則本文中使用的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語的含義與本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的含義相同。除非另外說明，否則，任何包括括號的術(shù)語表示不存在括號的完整術(shù)語情況，以及不包括括號內(nèi)的內(nèi)容的情況，以及這些情況的組合。因此，術(shù)語“(甲基)丙烯酸酯”包括甲基丙烯酸酯，或丙烯酸酯，或它們的混合物。表示相同組分或性質(zhì)的所有范圍的端點(diǎn)是包括端值且可以獨(dú)立地組合。因此，例如，所揭示的比值范圍為0.4 1或更高并且最高達(dá)2 1、優(yōu)選0.6 1或更高、或優(yōu)選 0.8 1或更高，表示以下所列中的任意和所有范圍0.4 1-2 1,0.4 1-0.6 1， 0.6 1-2 1,0.6 1-0.8 1,0.4 1-0.8 1，和 0.8 1-2 1。除非另外的說明，否則，溫度和壓力條件是室溫和標(biāo)準(zhǔn)壓力，也稱為“環(huán)境條件”。 這些水性粘合劑組合物可以在不同于環(huán)境條件的條件下進(jìn)行干燥。本發(fā)明的水性粘合劑組合物包含大量由天然資源得到的可再生材料，例如植物原料。通過使用本發(fā)明的水性粘合劑組合物可以提高熱濕拉伸強(qiáng)度，由此提高用粘合劑處理的產(chǎn)品的耐久性。另外，如固化過程中物理性質(zhì)快速發(fā)展所顯示的，與由其它天然或可再生原料得到的粘合劑相比，該水性粘合劑組合物表現(xiàn)出較低的固化能量。對于本發(fā)明所述的各種水性粘合劑組合物，在另外的實施方式中，所述水性組合物是粘合劑組合物，所述組合物為復(fù)合材料或復(fù)合產(chǎn)品的形式。在本發(fā)明中，術(shù)語“復(fù)合材料”表示包含以下組分的材料(a)基材，其選自纖維、長條、碎屑、顆粒、薄膜、片材以及這些形式的組合；以及(b)所述實施方式的粘合劑組合物。以水性粘合劑的總重量為基準(zhǔn)計，本發(fā)明提供的水性粘合劑組合物具有的總固體含量為5-95重量％，優(yōu)選為4重量％或更高，或優(yōu)選為等于或小于50重量％，或更優(yōu)選為 60-70重量％。水性粘合劑還包括粉末狀的粘合劑，它可通過對任何水性粘合劑溶液進(jìn)行干燥得到。本發(fā)明的水性粘合劑組合物包含至少一種還原糖，它是單糖或二糖。文中所述的還原糖是在其為開鏈形式時具有醛基或酮基的任何糖。由此，所述糖可以作為還原劑，例如在與胺反應(yīng)的時候作為還原劑。當(dāng)一種糖的異頭碳原子(與兩個氧原子相連的碳)為自由形式的時候，此種糖可以是還原糖。糖可以為鏈狀結(jié)構(gòu)以及環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在這兩種形式之間可能存在平衡。此外，一些酮糖也是還原糖，因為它們可能通過一系列互變異構(gòu)遷移，使得羰基遷移到鏈端部，從而轉(zhuǎn)化為醛。在熱固化過程中，這種途徑變得容易實現(xiàn)。還原糖包括全部的單糖，無論醛糖(包含醛)或酮糖(包含酮)均可。還原糖包括葡糖糖、果糖、甘油醛、乳糖、阿拉伯糖和麥芽糖。因此，本發(fā)明的還原糖組分可以是醛糖或酮糖形式的單糖，包括丙糖、丁糖、戊糖、己糖或庚糖。甘油醛和二羥基丙酮分別被看作是醛糖和酮糖。丁醛糖的例子包括赤蘚糖和蘇糖；丁酮糖包括赤蘚酮糖。戊醛糖包括核糖，阿拉伯糖，木糖和來蘇糖；戊酮糖包括核酮糖，阿拉伯酮糖，木酮糖和來蘇酮糖。己醛糖的例子包括葡萄糖(例如右旋糖)，甘露糖，半乳糖，阿洛糖，阿卓糖，塔羅糖，古洛糖和艾杜糖；己酮糖包括果糖，阿洛酮糖，山梨糖和塔格糖。庚酮糖包括景天庚酮糖。大部分二糖也是還原糖。還原糖的其它天然或合成的立體異構(gòu)體或光學(xué)異構(gòu)體也可以用作水性粘合劑組合物的還原糖組分；例如右旋糖是葡萄糖的一種光學(xué)異構(gòu)體。所述水性粘合劑組合物的還原糖組分可以任選地被取代基取代，例如取代基可以是例如羥基、鹵素、烷基、烷氧基或其它取代基；例如，二羥基丙酮是合適的酮取代的酮糖。另外，還原糖可包含還原單糖或二糖的脫水形式，例如由脫氫葡萄糖產(chǎn)生的羥甲基糠醛。還原糖可以任選地被取代基取代，例如取代基可以是羥基、商素、烷基、烷氧基、羰基或其它取代基。合適的還原糖可包括例如果糖、甘油醛、乳糖、阿拉伯糖、麥芽糖、葡萄糖、右旋糖和左旋糖。另外，多種合適的還原糖源都可使用，例如玉米糖漿、高果糖玉米糖漿和其它果糖和右旋糖等同物。在一個實施方式中，還原糖組分包含高右旋糖含量的糖漿，例如包含大于30重量％的右旋糖。在此糖漿中，右旋糖的含量越高越好；右旋糖含量大于95%的糖漿可以從市場上購得，例如購自艾切丹尼爾斯米德蘭公司(Archer Daniels Midland Company)(美國伊利諾伊州迪凱特市(Decatur, Illinois, USA))的ADM 97/71玉米糖漿。合適的伯二胺和多伯多胺可包括例如烷基二伯或更高伯二胺，例如脂族伯二胺， 例如氨基胍及其鹽，例如氨基胍鹽酸鹽，腐胺，η-亞烷基二胺，例如乙二胺，1，6_己二胺，以及其它亞烷基二胺；脂環(huán)族伯二胺，例如二氨基乙基哌嗪；伯胺官能氨基酸，例如賴氨酸和氨基甘氨酸；芳族二伯胺，例如二 _(氨基甲基)環(huán)己烷(bisAMC)，間二甲苯二胺(M)(D)；所需分子量的多胺聚合物，例如聚乙烯亞胺，含聚乙烯亞胺的共聚物，含有10重量％或更多伯胺基的嵌段共聚物，η-氨基烷基(甲基)丙烯酸酯的(共聚)聚合物，例如甲基丙烯酸氨乙酯，聚胍，和具有至少10重量％、優(yōu)選20重量％伯胺基的任何其它(共聚)聚合物。 一種合適的脂環(huán)族伯二胺是陶氏高級材料(前羅門哈斯公司(賓夕法尼亞州費(fèi)城))的 PRIMENE MD0可用于本發(fā)明的封端劑包括例如鈦酸鹽和鋯酸鹽，例如杜邦公司以商品名Tyzor 出售的有機(jī)鈦酸鹽和鋯酸鹽，例如水溶性Tyzor，諸如Tyzor LA.Tyzor 13UTyzor 217 和Tyzor 218 ；二月桂酸二丁基錫，其它有機(jī)錫鹽，例如錫(IV)烷氧基化物；鋁或鎂的單羧酸鹽和二羧酸鹽，以及通式為MXn的封端劑，其中M是金屬，X是有機(jī)酸、酮酸(例如葡糖酸)、還原糖或烷氧基(烷基)，η是1-5的整數(shù)，例如鐵(II)(葡糖酸鹽)2。封端劑可選自例如鋅、鋁、鋯、鐵、鎂、錫、鈦和硼的檸檬酸鹽、乳酸鹽和葡糖酸鹽；以及它們的混合金屬鹽； 有機(jī)錫化合物或鹽；以及醇或羧酸的鈦酸鹽或鋯酸鹽。還可以使用封端劑的組合。較佳的是，封端劑是水溶性的，在水中的溶解性大于1克/升。在另一個實施方式中，水性粘合劑組合物可以沒有加入的堿，水性粘合劑的ρΗ為中性到堿性，例如等于或高于7. 0，或者等于或高于7. 4。這類組合物可以基本不含強(qiáng)酸 (pKa等于或小于3. 0)，或多羧酸或它們的胺或氨鹽。在另一個適用于撓性粘合劑的實施方式中，水性組合物還包含乳液聚合物。合適的乳液聚合物可包含丙烯酸類乳液，其具有作為聚合單元的最高達(dá)10 %、優(yōu)選最高達(dá)3重量％ (以共聚的單體的總重量為基準(zhǔn)計)的聚合的酸共聚單體；疏水性乳液聚合物，其包含大于30重量％ (以乳液聚合物的固體重量為基準(zhǔn)計)的含C2或更高級烷基的烯健式不飽和丙烯酸類單體；以及丙烯酸類或苯乙烯丙烯酸類乳液聚合物。用于制備乳液聚合物的合適的酸共聚單體可包括例如甲基丙烯酸、丙烯酸、富馬酸、馬來酸、衣康酸、2-甲基衣康酸、a, b-亞甲基戊二酸、馬來酸單烷基酯、以及富馬酸單烷基酯；烯鍵式不飽和酸酐，例如馬來酸酐、衣康酸酐、丙烯酸酐和甲基丙烯酸酐；以及它們的鹽。(甲基)丙烯酸是優(yōu)選的羧酸共聚單體。以粘合劑的固體總量為基準(zhǔn)計，乳液聚合物在組合物中的含量等于或大于1重量％，或者等于或大于5重量％，或者最高達(dá)50重量％，或者最高為30重量％。在另一個實施方式中，水性粘合劑組合物還包含反應(yīng)性防水劑。反應(yīng)性防水劑的烷氧基化形式可包括例如(聚)烷氧基化三元醇的C5-C3tl烷基(烯基)單羧酸酯，C5-C3tl烷基(烯基)胺(聚)烷氧基化物，C5-C30烷基(烯基)二胺(聚)烷氧基化物，在烷基(烯基)胺基團(tuán)中含有醚基或硫醚基的C5-C3tl烷基(烯基)胺(聚)烷氧基化物，以及它們的混合物。以粘合劑的固體總量為基準(zhǔn)計，反應(yīng)性防水劑的用量最高為10重量％。在另一個實施方式中，水性粘合劑組合物還可包含添加劑，例如殺生物劑；阻燃劑，腐蝕抑制劑，例如三唑和磷酸鹽化合物，草酸錫，硫脲，草酸鹽，和鉻酸鹽，除塵劑，例如礦物油，消泡劑如二甲基硅油，硅-聚合物(聚硅氧烷)油和乙氧基化的非離子物質(zhì)。在一個實施方式中，可以將殺生物劑作為獨(dú)立的溶液與水性粘合劑組合物一起應(yīng)用，用作粘合劑用品的一部分?；蛘?，或與將殺生物劑施加到粘合劑中聯(lián)合使用，可以將殺生物劑在生產(chǎn)地點(diǎn)施加到“白水(white water)”中。這種白水可用于處理制造的產(chǎn)品，以及/或者制備應(yīng)用的粘合劑溶液。在另一個實施方式中，水性粘合劑組合物還可包含偶聯(lián)劑，例如硅烷，特別是Silquest A_187(位于美國康涅狄格州威爾頓市的GE硅酮-OSi特殊公司(GE Silicones-OSi Specialties, Wilton CT)制造)；其它氨基硅烷，例如3_氨基丙基二烷氧基硅烷和3-(2-氨基乙基)氨基丙基硅烷；環(huán)氧硅烷，例如縮水甘油氧基丙基硅烷、乙烯基硅烷和疏水性硅烷。為了使得水性組合物的甲醛含量最小化，優(yōu)選在制備所述包含聚合物的無甲醛可固化組合物的時候，使用聚合助劑和添加劑，例如引發(fā)劑，還原劑，鏈轉(zhuǎn)移劑，固化劑，殺生物劑，表面活性劑，乳化劑，偶聯(lián)劑，消泡劑，抑塵劑，填料等，其本身不含甲醛，或者在粘合劑形成、施加或固化過程中不含或不產(chǎn)生甲醛。本發(fā)明提供使用粘合劑的方法，該方法包括將粘合劑施涂到基材上，然后干燥和 /或固化。在對可固化組合物進(jìn)行干燥(如果以水性形式施用)和固化的時候，加熱的時間和溫度會對所處理的基材的干燥速率、加工或處理的方便程度、以及所產(chǎn)生的性質(zhì)造成影響。合適的熱處理溫度等于或高于100°c，并且最高達(dá)400°C。優(yōu)選的處理取決于基材。 熱敏基材如纖維素纖維可在130-175°C的溫度下進(jìn)行處理，而熱敏性不高的復(fù)合材料可在 150-2000C的溫度下進(jìn)行處理，而耐熱性基材如礦物纖維可在220-300°C的溫度下進(jìn)行處理，處理所需的時間必需能實現(xiàn)固化。較佳的是，熱處理溫度等于或高于150°C ；這種優(yōu)選的熱處理溫度可以最高達(dá)225°C，或者更優(yōu)選最高達(dá)200°C，最高達(dá)150°C。在一些使用方法中，在將粘合劑施涂到基材上之前，無需將組合物的所有組分都預(yù)先混合。例如可以將一種或多種組分施涂到無紡織物基材，然后以水性或干態(tài)形式施涂本發(fā)明的其它粘合劑組分。施涂之后，可通過將涂覆后的無紡織物加熱到足以使得粘合劑在基材上固化的溫度，使得粘合劑固化。所述粘合劑可以通過任意合適的方式施涂于基材(例如纖維網(wǎng))，例如空氣噴涂或無空氣噴涂、浸軋(padding)、飽和、輥涂、幕涂、打漿沉積、凝結(jié)或浸漬和擠壓施涂，所得的位于支承金屬絲網(wǎng)或篩網(wǎng)上的飽和的濕網(wǎng)移動通過一個或多個真空箱，以除去足夠的粘合劑，實現(xiàn)產(chǎn)物或經(jīng)處理的基材中所需的粘合劑含量。如果需要，所述干燥和固化可以在兩個或更多個獨(dú)立的步驟中進(jìn)行。例如，所述可固化組合物可以首先在一定的溫度下加熱一定的時間，所述溫度和時間足以使得組合物至少部分干燥，但是未使得所述組合物完全固化，然后在較高的溫度加熱第二時間和/或加熱較長的時間，以進(jìn)行固化。該過程被稱為"分段法(B-staging) ”，可用來提供例如卷形式的粘合劑處理的無紡織物，其可以隨后固化，在進(jìn)行固化過程的同時通過成形或模塑而形成特定的構(gòu)型，或者不進(jìn)行所述成形或模塑。適用于粘合劑施涂的基材可包括例如織物，包括棉花，亞麻，毛織物，以及由聚酯、 人造絲或尼龍制備的合成織物，以及超吸收性纖維；植物纖維或纖維素纖維，例如黃麻、劍麻、亞麻、棉花和動物纖維；以及耐熱性基材，例如金屬；塑料；合成纖維，例如聚酯、人造絲、聚(丙烯腈)(PAN)、聚(乳酸)(PLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、芳族聚酰胺纖維、聚酰亞胺纖維、聚烯烴和雙組分纖維，其包含兩種或更多種形成纖維的聚合物，例如聚對苯二甲酸丙二酯和聚對苯二甲酸乙二酯；礦物纖維，例如玻璃和礦物纖維，礦渣或石棉，陶瓷纖維，金屬纖維，碳纖維，以及由它們制備的織造和無紡織物；熱敏基材，例如木材，包括實體木材，木材顆粒，纖維，碎片，木粉，漿液和薄片；紙和紙板。本發(fā)明的粘合劑可優(yōu)選用于處理無紡織物網(wǎng)。“無紡織物網(wǎng)"表示由天然和/或合成纖維制備的任何制品或片狀形式，其中纖維以無規(guī)或半無規(guī)的順序排列(例如，不是特意有序的)，這種排列通過機(jī)械方法和/或化學(xué)方法或它們的組合實現(xiàn)，機(jī)械方法例如是由針刺法、紡粘法、射流噴網(wǎng)法、熔噴網(wǎng)法、氣流成網(wǎng)(干法成網(wǎng))法以及濕法成網(wǎng)法引起的纏繞，所述化學(xué)方法例如是用聚合物粘合劑進(jìn)行處理。礦物纖維的形式可以為網(wǎng)，例如吹入到成形室內(nèi)，用粘合劑噴涂，作為網(wǎng)沉積在傳送裝置上。在任何成網(wǎng)處理過程中形成一定程度的纖維有序性(主要在機(jī)器方向上)。適用于本發(fā)明的無紡織物網(wǎng)的定義包括通過化學(xué)或機(jī)械加工作用制備的多孔膜(例如穿孔膜)。在一個優(yōu)選的實施方式中，經(jīng)粘合劑處理的產(chǎn)品包含無紡織物，例如耐熱性無紡織物。耐熱性無紡織物還可包含本身不具有耐熱性的纖維，例如聚酯纖維、人造絲纖維、尼龍纖維，以及超吸收性纖維，只要這些纖維的含量不會對基材的性能造成實質(zhì)性負(fù)面影響即可。—些合適的耐熱性無紡織物在高于環(huán)境溫度的溫度下使用，例如將含玻璃纖維的無紡織物在熱浙青組合物中浸漬以制備屋頂板或屋頂鋪設(shè)卷材的情況。當(dāng)無紡織物在 150_250°C的溫度下與熱浙青組合物接觸的時候，所述無紡織物可能發(fā)生下垂、收縮或扭曲。因此，結(jié)合可固化組合物的無紡織物應(yīng)當(dāng)基本能夠保持可固化水性組合物提供的性質(zhì)， 例如拉伸強(qiáng)度。另外，所述固化的組合物應(yīng)當(dāng)不會使得無紡織物的主要特征顯著變差，例如所述固化的組合物在加工條件下不能變得過硬或過脆、或者變粘。在另一個實施方式中，本發(fā)明包括對由纖維網(wǎng)制備的墊子進(jìn)行處理的方法，優(yōu)選將其轉(zhuǎn)移到移動的篩網(wǎng)，該篩網(wǎng)移動通過粘合劑施涂位置，在此位置將本發(fā)明的水性粘合劑施涂于所述墊。在固化之前，以經(jīng)過處理的干態(tài)基材的總重量為基準(zhǔn)計，施加到基材中的粘合劑的量可以為最終基材的5重量％或更多，或者10重量％或更多，或者最高達(dá)35重量％，優(yōu)選為12重量％或更多，或者最優(yōu)選為15-25重量％。適于本發(fā)明粘合劑的一些用途包括例如制備用于室內(nèi)家具、裝飾和模塑的非結(jié)構(gòu)復(fù)合品和層疊物；濕法最終成形和干法最終處理或涂布紙、紙板和硬紙板，例如過濾器介質(zhì)；制備和處理織造和無紡織物，例如玻璃纖維和石棉絕熱棉絮，聚酯和紡粘屋頂瓦，襯墊物和麻棉布，石膏板貼面裝飾，過濾器介質(zhì)，例如空氣和油過濾器。實施例以下實施例用于更好地闡述本發(fā)明，本發(fā)明不旨在受以下實施例所限。實施例1 處理過的玻璃微纖維濾紙及其抗張測試將各配方的各組分混合，提供約150克固體含量為15重量％的水性粘合劑，由此制得可固化組合物。通過以下方式制備為20. 3厘米x25. 4厘米片形式的粘合劑浸漬的微纖維過濾片 (英格蘭梅德斯通市的沃特曼國際有限公司(Whatman International Inc. , Maidstone, England), GF/A,目錄號1820866)機(jī)械牽拉一過濾片通過填充了 120克15重量％預(yù)混的水性粘合劑(已經(jīng)通過攪拌進(jìn)一步混合)的槽，然后將經(jīng)過浸泡的樣品夾在兩個硬紙板之間，以吸收過量的粘合劑，然后在兩個硬紙板之間壓入伯奇兄弟公司(Birch Bros.)的微調(diào)電容器(ffaxham,N. C.)，壓力設(shè)定在68. 9476千帕，速度為5米/分鐘。所得樣品在Mathis 烘箱(Niederhasli/蘇黎世，瑞士)中在90°C干燥90秒，該烘箱有通風(fēng)口或者裝配了脫揮發(fā)器。然后將干燥的片在用于干燥樣品的相同類型的Mathis烘箱中在190°C固化60秒和180秒。確定固化后重量，以計算粘合劑增量。“增量(Add on)”是以過濾片的重量為基準(zhǔn)計，在固化后保留在過濾片上的粘合劑的固體重量(重量％ )。所有片的粘合劑增量約為
20重量％。將固化后的片材切割成2. 56厘米(1英寸)(與加工方向橫切的方向)X 10. 24厘米(4英寸)(加工方向)的測試條，在Ttiwing-Albert Intelect 500張力測試儀(Phila.， PA)中測量其沿加工方向的拉伸強(qiáng)度。固定間隙為5. 12厘米O英寸)，牽拉速率為2. 56 厘米(1英寸)/分鐘。測試條在”未處理態(tài)”進(jìn)行測量(干張力)或在85°C的水中浸泡10 分鐘之后立即測量。拉伸強(qiáng)度表示為在分離過程中測量到的峰值力。所報導(dǎo)的數(shù)據(jù)是7個測試條的平均結(jié)果。表1 水件粘合劑配方
權(quán)利要求
1.一種水性粘合劑組合物，其包含一種或多種二伯二胺或多(伯胺)；和一種或多種還原糖，其選自還原單糖，還原二糖，它們的立體異構(gòu)體，它們的光學(xué)異構(gòu)體，羥基、鹵素、烷基、烷氧基或羰基取代的還原單糖，羥基、鹵素、烷基、烷氧基或羰基取代的還原二糖，脫水還原單糖和脫水還原二糖，其中，伯胺的當(dāng)量數(shù)與還原糖中的羰基的當(dāng)量數(shù)的比值為0.4 1-2 1，其中，在多(伯胺)是聚胺時，其重均分子量等于或小于5，000，并且具有等于或大于 10重量％的伯胺基。
2.如權(quán)利要求1所述的粘合劑組合物，其特征在于，二伯二胺或多(伯胺)的胺當(dāng)量等于或小于400。
3.如權(quán)利要求1所述的粘合劑組合物，其特征在于，伯胺的當(dāng)量數(shù)與還原糖中的羰基的當(dāng)量數(shù)的比值為等于或高于0.6 1。
4.如權(quán)利要求1所述的粘合劑組合物，其特征在于，所述組合物還包含一種或多種封端齊U。
5.如權(quán)利要求4所述的粘合劑組合物，其特征在于，所述封端劑選自鈦酸鹽、鋯酸鹽、 鋁酸鹽、有機(jī)錫鹽、鋁的單羧酸鹽和二羧酸鹽、鎂的單羧酸鹽和二羧酸鹽、以及通式為MXn的封端劑，其中M是金屬，X是有機(jī)酸、還原糖或烷氧基(烷基)，η是1-5的整數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的粘合劑組合物，其特征在于，所述組合物還包含丙烯酸類或乙烯基乳液或分散體聚合物，以共聚的單體的總重量為基準(zhǔn)計，該聚合物包含最高達(dá)10重量％的含共聚的羧基的單體。
7.如權(quán)利要求1所述的粘合劑組合物，其特征在于，所述組合物還包含一種或多種反應(yīng)性防水劑，其選自C5-C3tl烷基(烯基)2-羥乙基烷(烯)酰胺，C5-C3tl燒基(烯基)二 (2-羥乙基)酰胺，C11-C3tl烷基(烯基)2-羥乙基(烷(烯))胺，C11-C3tl烷基(烯基)二 (2-羥乙基)胺，C11-C3tl烷基(烯基)三O-羥乙基)胺，C5-C3tl烷基(烯基)單酸甘油酯， 三元醇的C5-C3tl烷基(烯基)單羧酸酯，(聚)烷氧基化的胺和(聚)烷氧基化的烷基(烯基)單羧酸酯。
8.如權(quán)利要求1所述的粘合劑組合物，其特征在于，所述組合物還包含含磷促進(jìn)劑或酯化催化劑。
9.如權(quán)利要求1所述的粘合劑組合物，其特征在于，所述組合物基本不含強(qiáng)酸，并且基本不含多羧酸。
10.一種用如權(quán)利要求1所述的水性粘合劑組合物處理基材的方法，該方法包括將粘合劑組合物施涂到基材上，然后進(jìn)行干燥和熱固化。
全文摘要
本發(fā)明提供熱固性水性粘合劑組合物，其包含一種或多種二伯二胺，例如賴氨酸或多(伯胺)，例如聚乙烯亞胺；一種或多種還原糖，其中伯胺的當(dāng)量數(shù)與還原糖中羰基的當(dāng)量數(shù)之比為0.4∶1-2∶1，該粘合劑適用于纖維、無紡織物、織造織物網(wǎng)和細(xì)碎基材。該粘合劑至少基本不含甲醛，不需要多羧酸或多羧酸鹽組分，在使用中經(jīng)歷較短的1分鐘或不到1分鐘的固化時就能提供極佳的熱濕拉伸強(qiáng)度。
文檔編號C09J177/02GK102304342SQ201110113678
公開日2012年1月4日 申請日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者B·溫斯坦, C·蘭德, F·J·蔕默斯, H·李, R·L·薩米爾, W·D·R·芬奇 申請人:羅門哈斯公司, 陶氏環(huán)球技術(shù)有限公司