用于處理木質(zhì)纖維素材料的官能化的聚有機(jī)硅氧烷或硅烷的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及用于處理木質(zhì)纖維素材料的官能化的聚有機(jī)硅氧烷或硅烷。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于處理木質(zhì)纖維素材料的官能化的聚有機(jī)硅氧烷或硅烷
[0001]本發(fā)明涉及用于處理木質(zhì)纖維素材料的官能化的聚有機(jī)硅氧烷或硅烷，它們適合保藏木材和基于纖維素和/或木質(zhì)素的其它材料，并且特別適合保護(hù)這些材料對(duì)抗天氣條件、微生物、昆蟲(chóng)和真菌。另外，通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的聚有機(jī)硅氧烷或硅烷，木質(zhì)纖維素材料、特別是木材的吸水率降低，木質(zhì)纖維素材料、特別是木材的收縮行為得以改善。另外，通過(guò)使用本發(fā)明的聚有機(jī)硅氧烷或硅烷可以實(shí)現(xiàn)殺蟲(chóng)配置(Ausstatung)，這樣使得不必使用常規(guī)的殺蟲(chóng)劑。
[0002]已知通過(guò)涂敷漆料(Lacken)和彩色油漆(Farben)增加木材對(duì)天氣條件的抵抗性。然而由外部濕度變化造成的木材的尺寸變化，例如由于吸水或釋放水而溶脹和收縮造成的變化會(huì)導(dǎo)致這些漆料剝離。
[0003]另外還知道，通過(guò)用砷、離子銅和鉻VI的混合物浸潰以保護(hù)木材的光學(xué)外觀和對(duì)有害微生物例如藍(lán)變霉菌(blueing fungi)或白腐菌、褐腐菌和軟腐菌的抵抗性。
[0004]這類(lèi)木材防腐劑的不利之處在于，至少鉻和珅對(duì)于健康和環(huán)境是有害的。即使銅絡(luò)合物和硼化合物現(xiàn)在在這方面也被看做是危險(xiǎn)的。
[0005]另外，已知水溶性的木材防腐劑，其包括季銨化合物例如氯芐烷銨。這類(lèi)木材防腐劑的不利之處在于，由于它們直接鍵合在木材上所以它們僅沉積在木材上層。
[0006]另外的生物殺滅性活性物質(zhì)是氨基甲酸3-碘-2-丙炔基丁基酯(IPBC)或三唑(丙環(huán)唑、戊唑醇)。
[0007]已知的有機(jī)木材防腐劑用于根據(jù)DIN EN 351的應(yīng)用分類(lèi)1、2和3中并且不會(huì)導(dǎo)致木材疏水化，從而木材吸水的趨勢(shì)和隨之的尺寸穩(wěn)定性保持不變。
[0008]為了降低木材的吸水率，主要使用基于油、脂肪和蠟(石蠟和硅酮)的化合物。
[0009]用于疏水化和含有硅化合物`的已知的木材防腐劑也是已知的。因此，JP2002-348567 A描述了木材防腐劑，其由不同的烷氧基硅烷的混合物組成，其中包括含氨基的烷氧基硅烷和砸酸。
[0010]US 6294608公開(kāi)了用具有烷基和烷氧基或氨基烷基的硅烷的混合物處理礦物建筑材料和木材的水性乳液。并沒(méi)有公開(kāi)聚硅氧烷化合物。
[0011]EP 0716127公開(kāi)了聚有機(jī)硅氧烷及其水性混合物，它們特別用于例如在用天然和/或人工材料制成的皮革和織物的浸潰中和在有機(jī)和礦物建筑材料以及建筑保護(hù)領(lǐng)域中使表面疏水化。
[0012]EP 0716128公開(kāi)了氨基烷基烷氧基硅烷，其特別可以用于使纖維素產(chǎn)品疏水化或作為添加劑用于油漆和漆料。其中并沒(méi)有公開(kāi)聚有機(jī)硅氧烷。
[0013]US 2002/0026881描述了用于使特別是含有硅酮的表面疏水化的組合物。
[0014]US 4757106公開(kāi)了堿性氮含量>0.5 %的氨基有機(jī)硅氧烷與分子量>620 g/mol的硅氧烷在基本無(wú)溶劑的配制劑中結(jié)合對(duì)礦物質(zhì)基體進(jìn)行整理。
[0015]DE 3447636公開(kāi)了堿性氮含量>0.5 %的氨基有機(jī)硅氧烷與堿性氮含量為0-0.5%的第二氨基硅氧烷和任選地摩爾質(zhì)量〈600 g/mol的硅氧烷在溶劑存在下結(jié)合。
[0016]EP 0621115和DE 4241727公開(kāi)了堿性氮含量>0.5 %的氨基有機(jī)硅氧烷與防水劑例如硅氧烷任選地在堿性氮含量為0-0.5 %的第二化合物存在下結(jié)合用于木材處理。DE 10 2004 036918建議在木材防腐劑中使用氨基有機(jī)硅氧烷。該硅氧烷應(yīng)當(dāng)具有500-500, 000g/mol的分子量和硅氧烷單元用氨基取代的程度應(yīng)達(dá)50%。
[0017]DE 4202320描述了通過(guò)使用超臨界的二氧化碳作為載體介質(zhì)用非官能化的聚二甲基硅氧烷浸潰木材。此提議的缺點(diǎn)在于非官能化的聚二甲基硅氧烷會(huì)從木材中浸出。
[0018]EP 680810描述了通過(guò)在升高的溫度下用乙酸酐進(jìn)行乙酰化將木材改性。此方法的缺點(diǎn)在于改性的木材洗水性減少不足。
[0019]上述所有建議的缺點(diǎn)在于實(shí)際上木材的長(zhǎng)久保護(hù)到目前為止僅可以通過(guò)對(duì)木材的兩步處理來(lái)完成。在所謂的Royal法中在第一步中首先用有機(jī)銅鹽(Cu-HDO)或無(wú)機(jī)銅鹽浸潰木材，隨后在第二步中用油進(jìn)行浸潰，以防止生物殺滅性銅的浸出。
[0020]含有可水解基團(tuán)的硅氧烷與水和酸或堿接觸后易于縮合，這樣溶解度、乳化能力和降低了木材的滲透能力。用如DE 10 2004 036918中描述的硅氧烷浸潰不持久，因?yàn)檫@些硅氧烷在長(zhǎng)期暴露于水之后會(huì)再被釋放出來(lái)。
[0021]因此本發(fā)明的目的是以實(shí)際可行的一步法持久浸潰木材，并由此進(jìn)一步減小木材的吸水趨勢(shì)、提高在環(huán)境濕度條件變化時(shí)的尺寸穩(wěn)定性和有效地降低木材被真菌、細(xì)菌和昆蟲(chóng)，如木材損害性昆蟲(chóng)，例如白蟻、家天牛(Hausbockkaefer)、普通家具甲蟲(chóng)、粉蛀蟲(chóng)(Splintholzkaefer)降解。同時(shí)由于光和天氣影響造成的木材發(fā)黃和發(fā)灰也將受到抑制。
[0022]本發(fā)明涉及用于處理木質(zhì)纖維素材料、特別是木材和其它木質(zhì)纖維素材料以提高它們例如對(duì)微生物或由真菌引起的降解作用和/或天氣條件如日光(UV射線(xiàn))、雨水和其它的空氣濕度大小變化的抵抗性的聚有機(jī)硅氧烷或硅烷。本發(fā)明中使用的聚有機(jī)硅氧烷或硅烷用作木質(zhì)纖維素材料抵抗天氣影響、真菌、微生物和昆蟲(chóng)的防腐劑。另外，根據(jù)本發(fā)明使用聚有機(jī)硅氧烷或硅烷通過(guò)用它們處理木質(zhì)纖維素材料導(dǎo)致木材或木質(zhì)纖維素材料的性能如收縮和溶脹改善。另一方面，本發(fā)明涉及木質(zhì)纖維素材料，特別是木材，它們已經(jīng)用根據(jù)本發(fā)明使用的聚有機(jī)硅氧烷和/或硅烷進(jìn)行了處理。
[0023]本發(fā)明中使用的聚有機(jī)硅氧烷和/或硅烷特別可以用于處理處理木質(zhì)纖維素材料如木材和木制品、刨花板、中密度纖維板、定向結(jié)構(gòu)板(oriented beach boards) (OSB)、紙、卡紙板、基于木質(zhì)纖維素的軟質(zhì)纖維板、膠合板、薄木板和含有生物可降解化合物的包裝材料(下文統(tǒng)稱(chēng)為“木質(zhì)纖維素材料”)。本發(fā)明中使用的聚有機(jī)硅氧烷和/或硅烷在浸潰之后另外具有高的抗浸出性。作為進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明使用的聚有機(jī)硅氧烷和/或硅烷還允許以單一的方法步驟施用例如通過(guò)浸潰。令人驚奇地，通過(guò)短鏈聚有機(jī)硅氧烷或硅烷中某些有機(jī)官能基團(tuán)可以實(shí)現(xiàn)需要的改善。氨基官能化的硅酮首先是不需要的。
[0024]本發(fā)明因此涉及用于處理木質(zhì)纖維素材料的聚有機(jī)硅氧烷或硅烷，特征在于:所述聚有機(jī)硅氧烷是直鏈的、支化的或環(huán)狀的聚有機(jī)硅氧烷及其鹽，其由平均2-30個(gè)選自如下的甲硅烷氧基單元形成:
【權(quán)利要求】
1.用于處理木質(zhì)纖維素材料的聚有機(jī)硅氧烷或硅烷及其鹽，其特征在于:所述聚有機(jī)硅氧烷是直鏈的、支化的或環(huán)狀的聚有機(jī)硅氧烷，由平均2-30個(gè)選自如下的甲硅烷氧基單元形成，
2.根據(jù)權(quán)利要求1的聚有機(jī)硅氧烷或硅烷，特征在于:基團(tuán)R1選自Rf和Rn，其中基團(tuán)Rf是具有所提到的官能團(tuán)F的那類(lèi)基團(tuán)R1，和其中Rn是沒(méi)有上述官能團(tuán)F的那類(lèi)基團(tuán)R1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的聚有機(jī)硅氧烷，其特征在于:包含至少一個(gè)官能團(tuán)F的基團(tuán)Rf的摩爾含量基于甲硅烷氧基單元的數(shù)量為3.33-100mol%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一的聚有機(jī)硅氧烷，其特征在于:支化的基團(tuán)T和Q的摩爾含量基于甲硅烷氧基單元的數(shù)量為0-50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一的聚有機(jī)硅氧烷，其特征在于:甲硅烷氧基單元的平均數(shù)為2-20。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一的聚硅氧烷或硅烷，特征在于:取代基R1選自:具有最多達(dá)100個(gè)碳原子的、直鏈的、環(huán)狀的或支化的、飽和、不飽和或芳族的烴基，其可以任選地含有一個(gè)或多個(gè)選自如下的基團(tuán): -O-， -S-, -NR2 -，其中R2表示氫、具有最多達(dá)60個(gè)碳原子的一價(jià)直鏈的、環(huán)狀的或支化的、飽和、不飽和或芳族的烴基，其可以含有一個(gè)或多個(gè)選自-O-、-S-、-NH-、-C(O)-和-C(S)-的基團(tuán)，并且可以任選地被一個(gè)或多個(gè)選自羥基、優(yōu)選地含有一個(gè)或多個(gè)氮原子的任選地取代的雜環(huán)基團(tuán)、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、銨、聚醚基團(tuán)和聚醚酯基團(tuán)的取代基取代，其中如果存在多個(gè)基團(tuán)NR2，這些基團(tuán)可以相同或不同，
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一的聚硅氧烷或硅烷,特征在于:基團(tuán)Rf選自: -如下通式的含有季磷鎗基團(tuán)的基團(tuán):
-R3-P+(R2)3 其中R3如上述定義，且經(jīng)由碳鍵合在硅原子上，基團(tuán)R2可以相同或不同且如上述定義，并優(yōu)選基團(tuán)R2中至少一個(gè)不是氫， -如下通式的含有膦基團(tuán)的基團(tuán):
-R3-P (R2) 2 其中R3如上述定義，且經(jīng)由碳鍵合在硅原子上，基團(tuán)R2可以相同或不同且基團(tuán)R2如上述定義， -選自如下的含有環(huán)氧基團(tuán)的基團(tuán):


8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一的聚硅氧烷，特征在于:它們含有通式Mf的至少一個(gè)基團(tuán):
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一的聚硅氧烷，特征在于:它們選自如下通式:
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一的聚硅氧烷，特征在于:它們具有如下通式
11.用于處理木質(zhì)纖維素材料的組合物，其包含如權(quán)利要求ι-?ο中任一項(xiàng)所述的至少一種聚硅氧烷和/或硅烷，和至少一種溶劑和/或至少一種生物殺滅活性物質(zhì)。
12.組合物，包含: a)如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的至少一種聚硅氧烷和/或硅烷，具有選自如下酸性官能團(tuán)的官能團(tuán)F: -兩性離子基團(tuán)， -羧酸/羧酸酯基團(tuán)， -磺酸/磺酸酯基團(tuán)， -硫酸半酯/硫酸鹽基團(tuán)， -磷酸酯/磷酸鹽基團(tuán) -膦酸酯/膦酸鹽基團(tuán)， -亞磷酸酯/亞磷酸鹽基團(tuán)， 和 b)具有選自氣基、按基、憐鐵基和勝基的喊性官能團(tuán)的至少一種聚硅氧烷和/或娃燒。
13.用于處理木質(zhì)纖維素材料的方法，包括用如權(quán)利要求1-10之一所述的至少一種聚硅氧烷或硅烷或如權(quán)利要求11或12之一所述的組合物通過(guò)表面處理、浸潰處理或真空或加壓浸潰處理木質(zhì)纖維素材料。
14.如權(quán)利要求1-10之一所述的至少一種聚硅氧烷或硅烷或如權(quán)利要求11或12之一所定義的組合物用于處理木質(zhì)纖維素材料的用途。
15.如權(quán)利要求1-10之一所述的至少一種聚硅氧烷或硅烷或如權(quán)利要求11或12之一所述的組合物用于在使用或不使用其它用來(lái)抵抗白蟻的殺蟲(chóng)劑的情況下驅(qū)逐白蟻的用途。
16.木質(zhì)纖維素材料，包含如權(quán)利要求1-10之一所述的至少一種聚硅氧烷或硅烷或如權(quán)利要求11或12之一所述的組合物。
【文檔編號(hào)】C09D183/08GK103764725SQ201280029938
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月18日
【發(fā)明者】J.G.P.德利斯, E.克拉森, J-W.赫爾曼, H.米利茨, C.邁, M.普里斯, R.瓦格納, K-H.佐克爾, K-H.施塔胡拉, K-H.克斯勒, G.霍夫米勒 申請(qǐng)人:邁圖高新材料有限責(zé)任公司