專利名稱：觸變性木材粘結(jié)劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過碎木塊(木顆粒)與一種觸變粘結(jié)劑組合物的組合制備木材復(fù)合材料的方法。合適的觸變粘結(jié)劑組合物包含1)(a)多異氰酸酯，優(yōu)選多亞甲基多(苯基異氰酸酯)，或者1)(b)多異氰酸酯的半預(yù)聚物，優(yōu)選多亞甲基多(苯基異氰酸酯)半預(yù)聚物；以及2)觸變劑，選自(a)礦物種，(b)流變種、(c)由(i)多異氰酸酯或其半預(yù)聚物與(ii)取代的芳族胺和/或(iii)脂肪胺生成的加合物，以及(d)上述的混合物。
諸如取向纖維束板、碎料板和刨花板之類的復(fù)合材料一般是通過粉碎的木素纖維素材料如刨花、木纖維、碎木塊、木材夾心碎片、木條或纖維束、木片或者其他粉碎的木素纖維素材料，與粘結(jié)劑組合物摻混或以其噴灑，同時(shí)粉碎的木素纖維素材料在摻混機(jī)之類的設(shè)備中不斷翻滾或攪拌以達(dá)到摻混而制成的。經(jīng)過充分摻混形成均勻混合物以后，材料被成形為疏松的墊，將其放在加熱壓臺(tái)(壓腳)或板之間壓縮，以便使粘結(jié)劑固化，從而將刨花、纖維束、木條、木片之類粘結(jié)在一起成為致密的形式。傳統(tǒng)過程通常在約120～225℃的溫度，在由木材或木素纖維素材料放出攜帶的含濕而產(chǎn)生各種不同數(shù)量蒸汽的存在下進(jìn)行。這些方法通常還要求，在與粘結(jié)劑摻混之前，木素纖維素材料的含濕量必須介于約2～約20wt％之間。
層壓板(膠合板)的生產(chǎn)過程是將粘結(jié)劑組合物通過輥涂、刮涂、簾涂或噴涂涂布到薄木片(veneer)表面。然后，許多薄木片碼放起來形成要求厚度的片材。該墊或片材隨后放在加熱的壓機(jī)中，通過壓縮達(dá)到致密并使該材料固化成為板。
制造此種復(fù)合木材產(chǎn)品的過程中一向使用的粘結(jié)劑組合物包括酚醛樹脂、脲醛樹脂和異氰酸酯。例如參見，James B.Wilson的論文，題為“用作組合物板粘結(jié)劑的異氰酸酯粘合劑”，發(fā)表在《木材粘合劑——研究、應(yīng)用和需求》討論會(huì)的論文集中，該討論會(huì)于1980-09-23～25在Madison，威斯康星舉行，文中討論了這些不同類型粘結(jié)劑的優(yōu)、缺點(diǎn)。
異氰酸酯粘結(jié)劑在商業(yè)上頗受歡迎，因?yàn)樗鼈兾佟⒄辰Y(jié)和內(nèi)聚強(qiáng)度高、在固化溫度和速率方面配方靈活、多用，加工性能優(yōu)異、能粘結(jié)高含水量木素纖維素材料，并且不釋放甲醛。異氰酸酯的缺點(diǎn)是，由于反應(yīng)性高故加工困難，粘附壓臺(tái)，缺乏冷粘性，成本高以及需要特殊貯存條件。美國(guó)專利3,870,665和德國(guó)公開2,109,686公開了多異氰酸酯(及其使用的催化劑)在層壓板、纖維板、壓塑制品制造中的應(yīng)用，以及當(dāng)用作粘結(jié)劑時(shí)的各種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。
用多亞甲基多(苯基異氰酸酯)(以下稱“聚合MDI”)處理纖維素材料，以便改善產(chǎn)品的強(qiáng)度的技術(shù)是已知的。就典型而言，此種處理涉及將異氰酸酯施于材料上，并待異氰酸酯固化，這或者通過加熱并加壓(例如參見美國(guó)專利3,666,593、5,008,359、5,140,086、5,143,768和5,204,176)或者在室溫進(jìn)行(例如參見美國(guó)專利4,617,223和5,332,458)來實(shí)現(xiàn)。雖然可以讓聚合MDI在環(huán)境條件下固化，但是殘余異氰酸酯基團(tuán)將殘留在處理后的產(chǎn)品上達(dá)數(shù)周，某些情況下甚至數(shù)月之久。又知，為此目的可利用甲苯二異氰酸酯。
異氰酸酯預(yù)聚物是用于解決粘結(jié)劑組合物中各種加工問題，特別是粘附壓機(jī)壓臺(tái)和高反應(yīng)性問題的優(yōu)選異氰酸酯材料之一。例如，美國(guó)專利4,100,328公開了改善產(chǎn)品脫模性能的異氰酸酯端基預(yù)聚物。美國(guó)專利4,609,513也公開用異氰酸酯端基預(yù)聚物粘結(jié)劑改善產(chǎn)品脫模的方法。一種采用特殊類型異氰酸酯預(yù)聚物來改善室溫粘合性的粘結(jié)劑組合物公開在美國(guó)專利5,179,143中。
異氰酸酯粘結(jié)劑遇到的主要困難是，異氰酸酯與木素纖維素材料中存在的水以及粘結(jié)劑組合物本身中存在的任何水之間的迅速反應(yīng)。一種盡量減少這種困難的方法是使用僅具有低含濕的木素纖維素材料(即，含濕量介于約3～約8％)。此種低含濕量通常是通過對(duì)纖維素原料干燥以降低含濕量實(shí)現(xiàn)的。然而，此種干燥卻很昂貴，因此對(duì)方法的經(jīng)濟(jì)性具有顯著影響。使用低含濕量材料的缺點(diǎn)還在于，由干燥過的復(fù)合材料制成的板具有吸濕傾向并且當(dāng)在潮濕環(huán)境中使用時(shí)容易脹大。
另一種解決含濕和異氰酸酯反應(yīng)性問題的途徑公開在美國(guó)專利4,546,039中。在該公開的方法中，含濕量高達(dá)20％的含木素纖維素原料被涂以主要是二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)混合物的預(yù)聚物。該預(yù)聚物的游離異氰酸酯基團(tuán)含量介于約15～約33.6wt％，25℃的粘度介于120～1000mPa.s。該預(yù)聚物是這樣制備的(1)約0.05～約0.5羥基當(dāng)量官能度介于2～8、分子量約62～約2000的多元醇，與(2)1當(dāng)量包含(a)和(b)的多異氰酸酯混合物起反應(yīng)，其中(a)0～約50wt％多苯基多亞甲基多異氰酸酯，(b)約50～約100wt％二苯甲烷二異氰酸酯的異構(gòu)體混合物，后一種混合物包含10～75wt％2，4′-異構(gòu)體和25～90wt％4，4′-異構(gòu)體。
美國(guó)專利5,002,713描述一種以含濕量至少是15％，一般介于15～40％的木素纖維素材料為原料制造壓塑制品的方法。在該公開的方法中，在木素纖維素材料中加入催化劑。然后一種耐水粘結(jié)劑施涂到含催化劑的木素纖維素中，繼而，涂布的材料在低于400°F的溫度壓塑成形為要求的復(fù)合材料制品。催化劑是叔胺、有機(jī)金屬催化劑或二者的混合物。粘結(jié)劑可以是諸如下列疏水異氰酸酯中的任何一種聚合的二苯甲烷二異氰酸酯、間-和對(duì)-苯二異氰酸酯、氯苯二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、甲苯三異氰酸酯、三苯甲烷三異氰酸酯、聯(lián)苯醚-2，4，4′-三異氰酸酯以及多苯酚多異氰酸酯。催化劑的加入是為了保證，異氰酸酯/水反應(yīng)速率不被降低到導(dǎo)致生產(chǎn)模塑產(chǎn)品需要的加壓時(shí)間明顯延長(zhǎng)的程度。
層壓板、取向纖維束板以及平行纖維束板材的壓制，同時(shí)采用蒸汽注入以及傳統(tǒng)粘結(jié)劑如脲醛樹脂或聚合二苯甲烷二異氰酸酯(PMDI)的方法是已知的。此種已知壓制方法的例子公開在美國(guó)專利4,684,489、4,393,019、4,850,849和4,517,147中。這些方法生產(chǎn)的產(chǎn)品，如果粘結(jié)劑完全固化的話，具有滿意的物理性能。
粘結(jié)劑固化的完全程度當(dāng)然可通過讓樣品在加工條件下固化不同時(shí)間，然后進(jìn)行破壞試驗(yàn)來確定。生產(chǎn)過程期間使用的固化時(shí)間應(yīng)根據(jù)在最短時(shí)間內(nèi)完全固化的樣品確定。此種方法的缺點(diǎn)一眼便可看出。寶貴的產(chǎn)品在試驗(yàn)中破壞掉了。再者，任何在木材組成、粘結(jié)劑在木材顆粒上的分布廣度等，或可能影響到粘結(jié)劑固化速率的加工條件等方面的差異，在上述方法中均未考慮。
包含由多異氰酸酯和脲水溶液的組合衍生的脲-增鏈多異氰酸酯粘結(jié)劑組合物，以及該粘結(jié)組合物的制備方法，公開在美國(guó)專利5,128,407中。該參考文獻(xiàn)還描述了由木素纖維素的分散顆?；虮∧酒苽鋸?fù)合材料的方法，包括以這些粘結(jié)組合物涂布顆?；虮∧酒?。
一種以有機(jī)多異氰酸酯化合物作為粘結(jié)劑生產(chǎn)木素纖維素型材料的壓塑制品的方法，公開在美國(guó)專利5,744,079中。該粘結(jié)劑包含(A)有機(jī)多異氰酸酯，例如MDI或PMDI，(B)熔點(diǎn)介于50℃～160℃的蠟的水乳液，(C)有機(jī)磷酸酯衍生物，以及(D)任選地，水。
唯一地用多異氰酸酯粘結(jié)的復(fù)合材料的大規(guī)模工業(yè)制造，以前一直很有限。某些多異氰酸酯，特別是性能較好的異氰酸酯，例如聚合MDI，的應(yīng)用一直受到其成本的限制。由于成本的制約，這類昂貴異氰酸酯對(duì)給定材料的用量一直保持在低水平。提高此種異氰酸酯用量的一種方法涉及用廉價(jià)增鏈劑(增量劑)使異氰酸酯鏈加長(zhǎng)。
已知，有機(jī)多異氰酸酯樹脂具有優(yōu)異粘合性能和作為粘合劑用于熱壓塑制品如由諸如木片、木纖維之類木素纖維素型材料生產(chǎn)碎料板和中級(jí)纖維板的可加工性，并且這些制品表現(xiàn)出優(yōu)異物理性能。然而，此種有機(jī)多異氰酸酯樹脂的優(yōu)異粘合性卻造成壓塑制品牢牢粘附在連續(xù)或間歇熱壓方法中的加熱板金屬接觸表面的缺點(diǎn)。
為解決對(duì)加熱板的討厭粘附這一缺點(diǎn)，需要首先在加熱板表面噴涂一種隔離劑以形成隔離層(或剝離層)。日本專利公開號(hào)3-21321公開了一種不同于外部隔離劑噴涂的方法，其中有機(jī)多異氰酸酯與礦物蠟的混合物在熱壓塑之前被噴涂到木素纖維素型材料上。日本專利公開申請(qǐng)?zhí)?-232004公開了一種木素纖維素型材料的熱壓塑方法，它加入中性正磷酸酯作為相容劑，以及蠟和多異氰酸酯。
低粘度有機(jī)多異氰酸酯樹脂的另一個(gè)性質(zhì)是它們趨于迅速滲透到木顆粒表面內(nèi)。滲透的樹脂對(duì)促進(jìn)顆粒彼此粘附所起到的效力不如呆在木顆粒表面上的樹脂那樣好。高粘度樹脂的滲透比低粘度來得慢。一項(xiàng)用于涂料和粘合劑工業(yè)的簡(jiǎn)單而常用控制粘度的方法是在樹脂組合物中加入觸變膠。
一種含游離異氰酸酯基團(tuán)的氣干、觸變粘結(jié)劑的制備方法公開在美國(guó)專利4,719,278中。它們是通過選擇的含游離異氰酸酯基團(tuán)預(yù)聚物或半預(yù)聚物與選擇的芳族二胺起反應(yīng)制備的。合適的預(yù)聚物或半預(yù)聚物是那些含游離異氰酸酯基團(tuán)并具有約0.5～20wt％異氰酸酯含量的。合適的芳族二胺是在每個(gè)氨基基團(tuán)的鄰位具有至少1個(gè)烷基取代基的那些化合物。NCO∶NH2當(dāng)量比介于約0.5∶1～50∶1，以異氰酸酯組分的異氰酸酯基團(tuán)與芳族二胺的氨基基團(tuán)為基準(zhǔn)，條件是，異氰酸酯基團(tuán)比氨基基團(tuán)的當(dāng)量比至少是10∶1。
美國(guó)專利4,692,479描述了觸變添加劑用于聚合MDI以改善低粘度多異氰酸酯與粘度高得多的酚醛樹脂之間的混合。這類組合物具有約30,000～40,000 cp(厘泊)的非常高粘度，因此被用作(鑄造)型芯粘結(jié)劑，但用作木材粘結(jié)劑則嫌太粘稠。
美國(guó)專利5,459,185和5,668,222均描述觸變膠在聚氨酯粘合劑的濕固化中的應(yīng)用。這里的原理是利用膠凝劑或不相容混合物以便為聚氨酯組合物提供觸變性能。該粘合劑依然要求大于30,000cp的非常高粘度。
本發(fā)明的目的是利用少量觸變膠來降低PMDI樹脂在形成木材組合物之前向木顆粒內(nèi)部的滲透。粘度必須維持在低到足以噴涂樹脂的程度。還有，這類材料的加入不得損害形成的復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)性能。降低樹脂向木顆粒內(nèi)部的滲透將減少可能在壓制前接觸到反應(yīng)性異氰酸酯基團(tuán)的水量。因此，樹脂涂布后顆粒的可操作敞露時(shí)間得以延長(zhǎng)，即便在木顆粒內(nèi)存在較高含濕量的情況下。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)木材復(fù)合材料的方法，包括A)碎木塊與觸變粘結(jié)劑組合物組合在一起，以及B)對(duì)A)中所形成的木顆粒與觸變粘結(jié)劑組合物的組合進(jìn)行模塑或壓塑。在步驟A)中與木顆粒組合的合適觸變粘結(jié)劑組合物包含1)多異氰酸酯組分，選自(a)NCO基團(tuán)含量介于約30～33％的多亞甲基多(苯基異氰酸酯)組分，優(yōu)選20℃的粘度小于約2,000厘泊的多亞甲基多(苯基異氰酸酯)，最優(yōu)選官能度介于約2.1～約3.5、NCO基團(tuán)含量介于約30％～約33％，且單體含量介于約30％～約90wt％的多亞甲基多(苯基異氰酸酯)，其中單體含量包含最高約5wt％2，2′-異構(gòu)體，約1％～約20wt％2，4′異構(gòu)體以及約25％～約65wt％4，4′-異構(gòu)體，均以多異氰酸酯的整個(gè)重量為基準(zhǔn)；以及(b)NCO基團(tuán)含量介于約25～33％的多亞甲基多(苯基異氰酸酯)的半預(yù)聚物，優(yōu)選氨酯基團(tuán)含量介于約0.5～6％且20℃粘度小于約2,000厘泊的多亞甲基多(苯基異氰酸酯)的半預(yù)聚物，后者是通過多亞甲基多(苯基異氰酸酯)與多元醇起反應(yīng)，或者通過多亞甲基多(苯基異氰酸酯)與由單體亞甲基雙(苯基異氰酸酯)生成的預(yù)聚物互相摻混制備的；以及2)觸變劑，選自(a)礦物種，(b)流變添加劑，(c)含NCO端基和脲基團(tuán)的加合物，它包括下列組分的反應(yīng)產(chǎn)物，(1)多異氰酸酯或多異氰酸酯的半預(yù)聚物，與(2)選自(i)取代的芳族二胺，(ii)脂肪胺，以及(iii)基于脂肪酸的多胺的化合物；以及(d)上述的混合物。
適合本發(fā)明的觸變劑在上述多異氰酸酯組分1)中的加入量應(yīng)使得，形成的觸變粘結(jié)劑組合物在高剪切(即，≥50rpm)下的粘度小于1,000厘泊(優(yōu)選250～750厘泊，最優(yōu)選250～500厘泊)，其中組分2)比組分1)的重量比介于0.001∶1～0.1∶1，優(yōu)選0.002∶1～0.05∶1，最優(yōu)選0.005∶1～0.02∶1。
按照本發(fā)明，木顆粒與占木材復(fù)合材料的總重量的1～25％，優(yōu)選2～10％，最優(yōu)選3～8wt％上面所描述的觸變粘結(jié)劑組合物進(jìn)行組合。
在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案中，觸變粘結(jié)劑組合物另外還包含3)最高20wt％，以觸變粘結(jié)劑組合物總重量為基準(zhǔn)計(jì)的高沸點(diǎn)溶劑。
發(fā)明詳述涉及到觸變劑，本文所使用的術(shù)語高剪切是指，其粘度是在25℃，至少50rpm，優(yōu)選至少50～100rmp條件下測(cè)定的。
本文所使用的聚合MDI，是指由苯胺-甲醛縮合產(chǎn)物經(jīng)光氣化衍生的3環(huán)和/或更高環(huán)數(shù)的產(chǎn)物。
適合在本發(fā)明中用作組合物的組分1)的多異氰酸酯包括(a)NCO基團(tuán)含量介于約30～33％的多亞甲基多(苯基異氰酸酯)共混物，優(yōu)選20℃的粘度小于約20,000厘泊；以及(b)NCO基團(tuán)含量介于約25～33％的多亞甲基多(苯基異氰酸酯)的半預(yù)聚物。這些半預(yù)聚物的氨酯基團(tuán)含量介于約0.5～6％且20℃的粘度小于約2,000厘泊。優(yōu)選的是，本發(fā)明的多亞甲基多(苯基異氰酸酯)共混物和半預(yù)聚物在20℃的粘度介于約20～約400厘泊，最優(yōu)選約40～約250厘泊。
本發(fā)明多異氰酸酯的官能度介于約2.1～3.5，優(yōu)選2.3～3.0，最優(yōu)選2.6～2.8，且NCO基團(tuán)含量介于約30％～約33％，優(yōu)選約30.5％～約32.5％，并且單體含量介于約30％～約90wt％，優(yōu)選約40％～約70％，其中單體含量包含最高約5wt％2，2′-異構(gòu)體，約1～約20wt％2，4′-異構(gòu)體，以及約25～約65wt％4，4′-異構(gòu)體，均以多異氰酸酯的整個(gè)重量為基準(zhǔn)。這些異氰酸酯的聚合MDI含量占異氰酸酯總重量的約10-約70％重量，優(yōu)選約30％-60％重量。
優(yōu)選的多亞甲基多(苯基異氰酸酯)共混物的官能度介于2.2～2.4，其NCO基團(tuán)含量介于約31.2～約32.8wt％，單體含量介于約55％～約80％，其中單體含量包含不超過約3wt％2，2′-異構(gòu)體，約15％～約20wt％2，4′-異構(gòu)體以及約40％～約55wt％4，4′-異構(gòu)體，均以多異氰酸酯整個(gè)重量為基準(zhǔn)。該多異氰酸酯共混物包含，以多異氰酸酯整個(gè)重量為基準(zhǔn)，約20～約45wt％聚合MDI。
最優(yōu)選的多異氰酸酯包括，例如多亞甲基多(苯基異氰酸酯)共混物，其平均官能度介于約2.5～約3.0，優(yōu)選約2.6～約2.8，NCO基團(tuán)含量介于約30～32wt％，單體含量介于約40～50wt％，其中單體含量包含不超過約1wt％2，2′-異構(gòu)體，約2％～約10wt％2，4′-異構(gòu)體以及約35％～約45wt％4，4′-異構(gòu)體，均以多異氰酸酯整個(gè)重量為基準(zhǔn)。該多異氰酸酯共混物包含，以多異氰酸酯整個(gè)重量為基準(zhǔn)，約50～約60wt％聚合MDI。
適合作本發(fā)明組分1)(a)的多異氰酸酯還包括，例如上面所描述的多異氰酸酯共混物與MDI的加合物的混合物，該加合物例如包括MDI的脲基甲酸酯，如描述在美國(guó)專利5,319,053、5,319,054和5,440,003中，在此將其公開內(nèi)容收作參考，以及MDI的碳化二亞胺，如描述在美國(guó)專利2,853,473、2,941,966、3,152,162、4,088,665、4,294,719以及4,244,855中，在此將其公開內(nèi)容收作參考。
適合作本發(fā)明組分1)(b)的多亞甲基多(苯基異氰酸酯)的半預(yù)聚物包括NCO基團(tuán)含量介于25～30wt％的那些半預(yù)聚物。這些半預(yù)聚物的氨酯基團(tuán)含量介于約0.5～6％，20℃的粘度小于約2,000厘泊。就典型而言，合適的半預(yù)聚物可通過多亞甲基多(苯基異氰酸酯)與多元醇起反應(yīng)或者通過多亞甲基多(苯基異氰酸酯)與單體亞甲基雙(苯基異氰酸酯)的預(yù)聚物摻混來制備，例如描述在美國(guó)專利5,462,766和5,714,562中，在此將其公開內(nèi)容收作參考。
合適的半預(yù)聚物還可由單體與聚合的MDI的混合物與具有至少1個(gè)羥基基團(tuán)并且分子量介于約62～約6,000的異氰酸酯反應(yīng)性材料來制備。這些異氰酸酯封端的預(yù)聚物是通過多異氰酸酯混合物與具有1～8個(gè)羥基基團(tuán)并且分子量介于約62～約6,000的異氰酸酯反應(yīng)性化合物起反應(yīng)制備的，其中反應(yīng)物數(shù)量應(yīng)滿足，羥基基團(tuán)對(duì)異氰酸酯基團(tuán)的當(dāng)量比介于約0.001∶1～約0.20∶1，優(yōu)選約0.004∶1～約0.1∶1。該多異氰酸酯混合物必須是聚合MDI與MDI異構(gòu)體混合物的混合物。
該多異氰酸酯混合物可按先有技術(shù)中任何已知技術(shù)來生產(chǎn)。二苯甲烷二異氰酸酯的異構(gòu)體含量，需要的話，可通過技術(shù)上熟知的技術(shù)控制在要求的范圍內(nèi)。改變異構(gòu)體含量的一種技術(shù)是向聚合MDI含量高于要求數(shù)值的MDI混合物中加入單體MDI。
由甲苯二異氰酸酯生產(chǎn)過程的殘余物制備的聚合異氰酸酯可任選地加入到本發(fā)明粘結(jié)劑組合物中。此種殘余物例如描述在美國(guó)專利5,349,082中，在此將其公開內(nèi)容收作參考。
可用于生產(chǎn)本發(fā)明半預(yù)聚物的異氰酸酯反應(yīng)性化合物必須具有至少1個(gè)羥基基團(tuán)，優(yōu)選約2～約8個(gè)羥基基團(tuán)，最優(yōu)選約2～約4個(gè)羥基基團(tuán)，并且分子量介于約62～約8,000，優(yōu)選約100～約5,000，最優(yōu)選約100～約2,000。任何滿足這一條件、具有至少1個(gè)羥基基團(tuán)的已知異氰酸酯反應(yīng)性材料均可使用。合適的異氰酸酯反應(yīng)性材料包括但不限于，任何已知的聚酯和聚醚。
可用于生產(chǎn)本發(fā)明預(yù)聚物的聚酯包括多元(優(yōu)選二元)醇與多元(優(yōu)選二元)羧酸、多羧酸酐或多羧酸的低級(jí)醇酯的反應(yīng)產(chǎn)物。多羧酸可以是脂族、環(huán)脂族、芳族和/或雜環(huán)的，并且可任選地被取代(例如被鹵素原子)和/或是不飽和的。適宜羧酸及其衍生物的具體例子是琥珀酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對(duì)苯二甲酸、偏苯三酸、鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、四氯鄰苯二甲酸酐、內(nèi)亞甲基鄰苯二甲酸酐、戊二酸酐、馬來酸、馬來酐、富馬酸酐、二聚和三聚不飽和脂肪酸(任選地與單體不飽和脂肪酸，例如油酸形成混合物)，對(duì)苯二甲酸二甲酯和對(duì)苯二甲酸雙乙二醇酯。適宜醇的具體例子是1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、2，3-丁二醇、1，6-己二醇、1，8-辛二醇、新戊二醇、1，4-雙羥甲基環(huán)己烷、2-甲基-1，3-丙二醇、甘油、三羥甲基丙烷、1，2，6-己三醇、1，2，4-丁三醇、三羥甲基乙烷、季戊四醇、對(duì)環(huán)己二醇、甘露醇、1，4-環(huán)己烷二甲醇、山梨醇、formito1、甲基葡糖酐、二甘醇、三甘醇、三甘醇、四甘醇、更高級(jí)聚乙二醇、二丙二醇、更高級(jí)聚丙二醇、二丁二醇以及更高級(jí)聚丁二醇。聚酯可包含端羧基或有一小部分單官能酯封端的官能度。內(nèi)酯(例如，ε-己內(nèi)酯)的或者二羥基羧酸(例如ω-羥基己酸)的聚酯也可使用。
優(yōu)選的聚酯是由鄰苯二甲酸、間苯二甲酸和對(duì)苯二甲酸與乙二醇、二甘醇和更高級(jí)聚乙二醇的混合物制備的。該材料通常是在塑料瓶回收過程中獲得的。
可用于生產(chǎn)本發(fā)明預(yù)聚物的聚醚，例如可通過環(huán)氧化物本身在路易斯酸催化劑存在下聚合，或者通過將環(huán)氧化物加成到含活潑氫原子啟動(dòng)組分，例如水、醇、氨或胺上來制備。可使用的環(huán)氧化物包括環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丁烷、四氫呋喃、氧化苯乙烯以及表氯醇。環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷及其組合是尤其優(yōu)選的。
適宜啟動(dòng)組分的具體例子包括乙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、三羥甲基丙烷、甘油、山梨醇、4，4′-二羥基二苯基丙烷、苯胺、乙醇胺、取代的乙醇胺如甲基乙醇胺和甲基二乙醇胺、乙二胺以及蔗糖。啟動(dòng)組分可單獨(dú)使用或者與其他啟動(dòng)組分混合使用。
優(yōu)選的聚醚是聚環(huán)氧丙烷在胺，例如氨、乙二胺和取代的乙醇胺上的加合物。
用于生產(chǎn)本發(fā)明半預(yù)聚物的多異氰酸酯混合物和異氰酸酯反應(yīng)性材料每一種的用量應(yīng)滿足，羥基基團(tuán)比異氰酸酯基團(tuán)的當(dāng)量比介于約0.001∶1～約0.20∶1，優(yōu)選約0.004～約0.1∶1，最優(yōu)選約0.005～約0.02這一條件。
本發(fā)明半預(yù)聚物可通過多異氰酸酯混合物與羥基化合物在約10～約250℃的溫度，優(yōu)選約60～約120℃反應(yīng)約1～約1500min，優(yōu)選約30～約200min的時(shí)間來制備。
本發(fā)明半預(yù)聚物制備中可任選使用的其他材料包括含異氰酸酯反應(yīng)性氫原子的聚碳酸酯、酯型碳酸酯和醚型碳酸酯本發(fā)明半預(yù)聚物的特征在于，20℃的粘度小于2,000厘泊，優(yōu)選20℃的粘度小于1,000厘泊。該預(yù)聚物還要求NCO(即，異氰酸酯基團(tuán))含量介于約25～約33％。
按照本發(fā)明優(yōu)選的是，用作組分1)(b)的半預(yù)聚物的NCO基團(tuán)含量介于約27～31％，氨酯基團(tuán)含量介于約1～約4％，并且20℃的粘度小于約1,000厘泊。
在本發(fā)明中用作組分2)的適宜觸變劑選自(a)礦物種，(b)流變添加劑，(c)含NCO端基和脲基團(tuán)的加合物，它包含(1)多異氰酸酯或其半預(yù)聚物與(2)選自(i)取代的芳族二胺，(ii)脂肪胺，以及(iii)基于脂肪酸的多胺的化合物的反應(yīng)產(chǎn)物，以及(d)上述的混合物。
適合在本發(fā)明中用作組分2)(a)的適宜礦物種包括，例如親有機(jī)粘土，例如高嶺土、膨潤(rùn)土、磺酸鈣，以及表面改性的親有機(jī)粘土等，二氧化硅，例如硅膠、熱解法二氧化硅、沉淀法二氧化硅，以及表面處理的二氧化硅，膠體顆粒如鈣和鋇的碳酸鹽和乙酸鹽，硬硅鈣石纖維如微米化的合成硅酸鈣鹽晶體等。
適合在本發(fā)明中用作觸變劑組分2)(b)的適宜流變添加劑包括，例如聚酯、多胺和/或聚酯胺，后者由脂肪酸如二聚酸或氫化二聚酸、由諸如蓖麻油之類脂肪酸衍生的酯、本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的脂肪酸酰胺胺來制備。適宜用作本發(fā)明觸變劑的某些流變添加劑的例子包括但不限于，諸如氫化蓖麻油-聚酰胺低聚物之類的化合物、由蓖麻油和脂肪酸制備的聚酯、由二胺和聚合脂肪酸制備的聚酰胺、基于氨端基聚酯和妥爾油脂肪酸和/或脂肪酸二聚體的聚氧化烯-聚酰胺、由聚合脂肪酸制備的聚酯酰胺、由乙氧基化胺，例如乙氧基化cocamine，制備的聚酯酰胺、由酯酰胺和蓖麻油酸制備的聚酯酰胺。
本發(fā)明的范圍還包括使用某種加合物組分2(c)，作為觸變劑。這些加合物(c)包含NCO端基和脲基團(tuán)。合適的加合物包含下列組分的反應(yīng)產(chǎn)物(1)多亞甲基多(苯基異氰酸酯)或其半預(yù)聚物，其NCO基團(tuán)含量介于約25～33wt％，與(2)選自下列的化合物，(i)芳族二胺，具有在每個(gè)氨基基團(tuán)的鄰位上取代的至少1個(gè)烷基替代基，(ii)脂肪胺，以及(iii)基于脂肪酸的多胺。優(yōu)選的是，它們是多異氰酸酯或其半預(yù)聚物與基于脂肪酸的多胺的加合物。這些組分的含量應(yīng)使得，NCO∶NH2當(dāng)量比，即，2)(c)(1)∶2)(c)(2)，介于約50∶1～200∶1。
適合用于制備適合在本發(fā)明中作為組分2)(c)的加合物的多異氰酸酯及其半預(yù)聚物包括，NCO基團(tuán)含量介于30～33％的多亞甲基多(苯基異氰酸酯)，以及NCO基團(tuán)含量介于25～33％的多亞甲基多(苯基異氰酸酯)半預(yù)聚物。
為制備異氰酸酯半預(yù)聚物，上面例舉的原料多異氰酸酯與多羥基化合物在一起反應(yīng)，二者的用量應(yīng)使得獲得的半預(yù)聚物的異氰酸酯含量介于約25～33wt％，優(yōu)選約27～31wt％。該反應(yīng)按已知方式實(shí)施，一般在約0℃～250℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。獲得包含游離異氰酸酯基團(tuán)和氨酯基團(tuán)的反應(yīng)產(chǎn)物。伴隨上述產(chǎn)物的還有未反應(yīng)原料多異氰酸酯，具體依加入反應(yīng)中的多異氰酸酯過量程度而定。
適宜制備在本發(fā)明方法中作為觸變劑的加合物的組分2(c)(2)(i)的取代芳族二胺包括任何芳族二胺，只要具有至少1個(gè)位于每個(gè)氨基基團(tuán)鄰位的烷基取代基，特別是這樣的二胺，它具有在第1氨基基團(tuán)的鄰位的至少1個(gè)烷基取代基，以及在第2氨基基團(tuán)的鄰位的2個(gè)烷基取代基，每個(gè)具有1～4，優(yōu)選1～3個(gè)碳原子。那些在每個(gè)氨基基團(tuán)的至少1個(gè)鄰位具有乙基、正丙基、和/或異丙基取代基，并任選地在該氨基基團(tuán)的其余鄰位具有甲基取代基者，是尤其優(yōu)選的。下面是此類二胺的例子2，4-二氨基-1，3，5-三甲苯、1，3，5-三乙基-2，4-二氨基苯、1，3，5-三異丙基-2，4-二氨基苯、1-甲基-3，5-二乙基-2，4-二氨基苯、1-甲基-3，5-二乙基-2，6-二氨基苯、最后提到的2種二胺的混合物、4，6-二甲基-2-乙基-1，3-二氨基苯、3，5，3′，5′-四乙基-4，4′-二氨基二苯甲烷、3，5，3′，5′-四異丙基-4，4′-二氨基二苯甲烷、3，5-二乙基-3′，5′-二異丙基-4，4′-二氨基二苯甲烷、1-叔丁基-3，5-二甲基-2，4-二氨基苯、1-叔丁基-3，5-二甲基-2，6-二氨基苯及其與1-甲基-3，5-二乙基-2，6-二氨基苯的混合物，該混合物通常包含最高約35wt％，以整個(gè)混合物為基準(zhǔn)，2，6-異構(gòu)體，尤其優(yōu)選作為本發(fā)明的原料組分2)(c)2)(i)。
適宜在本發(fā)明中用于制備加合物2)(c)(2)，作為組分2)(c)(2)(ii)的脂肪胺包括但不限于，例如脂族或環(huán)脂族胺，包含12～30個(gè)碳原子，最優(yōu)選18～24個(gè)碳原子，或其混合物。此種脂肪胺的例子包括二十二烷胺、二十烷胺以及N，N-雙(2-乙基己基)胺。還包括由各種各樣天然油，包括但不限于，例如椰子油、棕櫚油之類經(jīng)皂化，隨后胺化制取的產(chǎn)物。
在制備本發(fā)明加合物中適合用作組分2)(c)(2)(iii)的基于脂肪酸的多胺包括，例如任何基于脂肪酸和/或脂肪胺的胺官能聚酰氨基胺，只要其數(shù)均分子量小于約500。這些包括但不限于，作為由C12～18脂肪酸、二聚C36～54脂肪酸(主要由油酸和亞油酸制成)、豆油、妥爾油、亞麻子油、蓖麻油及其二聚體，與多胺，如二亞丙基三胺和六亞甲基二胺以及，特別是乙二胺及其衍生物，二亞乙基三胺、三亞乙基四胺和四亞乙基五胺之間的反應(yīng)產(chǎn)物的化合物。還包括二聚酸為基礎(chǔ)的氨端基聚酰胺，包括這樣的反應(yīng)產(chǎn)物它包括單-，例如辛酸、硬脂酸或C4～12脂族二羧酸，例如己二酸、癸二酸和壬二酸等部分。還包括聚酰氨基胺，分子中包含至少1個(gè)聚氧化烯二胺部分，例如Jeffamine D-2000，任選地帶有其他多胺。在本發(fā)明方法中，觸變粘結(jié)劑組合物不僅可通過將觸變劑加入到多異氰酸酯中來制備，而且也可在多異氰酸酯，即，上面描述的組分1)中就地生成觸變加合物2)(c)。這些組分的用量比應(yīng)使得，本發(fā)明組分1)的多異氰酸酯或其半預(yù)聚物中異氰酸酯基團(tuán)，以二苯甲烷系列多異氰酸酯混合物為基準(zhǔn)，比取代的芳族二胺、脂肪胺中的或者基于脂肪酸的多胺中的胺基團(tuán)之間的當(dāng)量比介于約50∶1～200∶1，優(yōu)選約100∶1～150∶1。
粘結(jié)劑組合物被賦予觸變性的程度主要取決于通過組分1)與組分2)起反應(yīng)獲得的含脲基團(tuán)反應(yīng)產(chǎn)物的比例。為產(chǎn)生要求觸變效果所需要的各個(gè)原料的數(shù)量因此很容易通過少數(shù)幾個(gè)初步試驗(yàn)便加以確定。
制備上面描述的本發(fā)明用觸變劑的方法優(yōu)選在室溫下，在最高20wt％適當(dāng)惰性，優(yōu)選非極性或僅略帶極性的噴漆溶劑，如芳烴加工油、石油烴、二甲苯、甲苯以及此類溶劑混合物中進(jìn)行。更優(yōu)選的是，溶劑的用量，以觸變粘結(jié)劑組合物總重量為基準(zhǔn)介于約5％～約20wt％。優(yōu)選的是，溶劑具有高沸點(diǎn)、低可燃性和毒性，例如描述在美國(guó)專利5,140,856中，在此將其公開內(nèi)容收作參考。優(yōu)選的是，溶劑的閃點(diǎn)高于120℃。因此，優(yōu)選使用例如亞丙基碳酸酯、芳烴和亞麻子油衍生物之類的溶劑和其他增量劑。
加速異氰酸酯加成反應(yīng)的已知催化劑原則上可用來制備這些觸變劑。適合此目的的催化劑包括錫化合物，例如二月桂酸二丁基錫或辛酸錫(II)。其他催化劑描述在《塑料手冊(cè)》，卷VII中，Becker和Braun，Carl Hanser出版社出版，慕尼黑，1983，pp.92～98。使用的話，催化劑的用量，以反應(yīng)物總量為基準(zhǔn)介于約0.001～10wt％，優(yōu)選約0.002～0.1wt％。
其他可包括在本發(fā)明觸變粘結(jié)組合物中的任選添加劑和/或助劑包括，例如用于減少吸水的蠟乳液或疏松石蠟，防腐劑、表面活性劑如乳化劑和穩(wěn)定劑、脫模劑如硬脂酸鋅以及其他肥皂等。
一般而言，異氰酸酯組分1)與觸變劑2)，按照本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的一般間歇混合方法采用低剪切和高剪切混合機(jī)進(jìn)行混合。在線或連續(xù)混合裝置，例如包括銷釘混合機(jī)、靜態(tài)混合器等，也適合本發(fā)明使用。
本文所使用的術(shù)語分子量是指數(shù)均分子量，按端基分析確定。
下面的實(shí)施例進(jìn)一步舉例說明本發(fā)明方法的細(xì)節(jié)。上面所公開的本發(fā)明，不論在精神上還是在范圍上都不受這些實(shí)施例的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易懂得，還可采用對(duì)下面程序的條件做出的各種修改方案。除非另行指出，所有溫度都是℃，所有份數(shù)和百分?jǐn)?shù)分別是重量份和重量百分?jǐn)?shù)。
實(shí)施例在本發(fā)明實(shí)例1～8中使用下列組分異氰酸酯A聚合MDI共混物，粘度約200mPa.s，異氰酸酯含量約31.5％(Mondur541)觸變膠A市售熱解法二氧化硅，由DeGussa公司(Dublin，OH)按商品名AerosilR202供應(yīng)。
使用的木片是具有類似顆粒型式的白楊木纖維束。這些纖維束尺寸為12英寸X12英寸X1mm。木材粘結(jié)劑包含異氰酸酯A和觸變膠A。
吸收性研究方法粘度在不同溫度下測(cè)定每種樣品的粘度，測(cè)定時(shí)維持1rpm的恒定轉(zhuǎn)子速度。又在不同速度下測(cè)定粘度，其間溫度恒定在25℃。表1顯示，在1rpm下異氰酸酯A的粘度對(duì)溫度的數(shù)據(jù)；表2顯示25℃下異氰酸酯A的粘度對(duì)轉(zhuǎn)子速度的數(shù)據(jù)；表3顯示0.875％觸變膠A/99.125％異氰酸酯A混合物的25℃粘度對(duì)轉(zhuǎn)子速度的數(shù)據(jù)。表1.在1rpm下，溫度對(duì)異氰酸酯A的粘度
表2.25℃下轉(zhuǎn)子速度對(duì)異氰酸酯A的粘度
表3.轉(zhuǎn)子速度對(duì)0.875％觸變膠A/99.125％異氰酸酯A混合物的25℃粘度
樣品制備木材首先被浸泡在液氮中，然后用刀片切削成尺寸5cmX1cmX1 mm的片。這樣做的目的是盡量減少切削期間造成的孔隙閉合，并且根據(jù)掃描電子顯微鏡(SEM)檢查確認(rèn)為最佳切削方法。然后，木材放在干燥烘箱內(nèi)加熱以驅(qū)除固有含濕，并貯存在塑料ziploc袋中。采用IKALabs Eurostar Digivisc機(jī)械攪拌器在低剪切下(250～500rpm)下引入諸組分，制成異氰酸酯A和觸變劑A(用量的改變見下表)的樣品。每次暴露于大氣之后，樣品在氮?dú)庀陆埐⒁允灻芊狻?br> 芯吸木條從分析天平上垂直地懸吊在Cahn動(dòng)態(tài)接觸角分析儀(型號(hào)DCA-312)的密閉室內(nèi)。該室接受在氮?dú)庀碌拇祾?，以盡量降低樣品內(nèi)的含濕。室內(nèi)氮?dú)鈮毫愣ㄔ?大氣壓，并監(jiān)視溫度變化，保持溫度變化在19～28℃的范圍。木材浸沒在各種不同異氰酸酯/觸變劑樣品內(nèi)達(dá)4mm深度，大約每一秒鐘記錄一次被吸入物質(zhì)的重量(mg)。讓樣品不受打擾地靜置20min。每次完成芯吸試驗(yàn)以后，用毫米尺子測(cè)量木材上的樣品吸入高度。每個(gè)樣品均芯吸4次，但異氰酸酯A(對(duì)照例)則例外，需芯吸12次，另外99％異氰酸酯A/1％觸變劑A的樣品則芯吸8次。表4中給出的數(shù)值是每種情況的平均值。
表4吸收性對(duì)觸變膠用量的關(guān)系
注A純凈異氰酸酯A，作為對(duì)照例。
B采用泊肅葉定律的計(jì)算值(Peoples，S.A.，《Proc.West.Pharmaco1.Soc.》15161～165(1972))。
從表4所列數(shù)據(jù)可以斷定，與單獨(dú)的異氰酸酯相比，觸變劑降低了木材吸入觸變粘結(jié)劑的速率。
實(shí)例9～15木材復(fù)合板研究本申請(qǐng)的實(shí)例9～15中，使用了下列附加組分
溶劑A一種芳族石油餾分，商品名Viplex885；由Crowley化學(xué)公司購(gòu)得(紐約，紐約)。
胺A一種市售脂肪酸酰氨基胺，商品名Versamid140，漢高公司(Kankakee，IL)供應(yīng)。
觸變膠B市售有機(jī)改性鋰蒙脫石粘土，商品名BentoneGelCAO，Rheox公司(Hightstown，NJ)供應(yīng)。
觸變膠C市售磺酸鈣化合物，商品名Ircogel903，Lubrizol公司(Wichliffe，OH)供應(yīng)。
碎料板配料混合的硬木碎塊，包含6～7％水分，作為“表面細(xì)配料”從Allegheny碎料板公司(匹茲堡，賓夕法尼亞)購(gòu)得。
OSB配料白楊木纖維束，尺寸大約6英寸X6英寸X1毫米，具有類似的粒面圖案。
如同表5中列舉的那樣，這些實(shí)例的情況是這樣的實(shí)例9(對(duì)照例)異氰酸酯A，以5wt％的用量加入到碎料板配料中實(shí)例1099.125 wt％異氰酸酯A和0.875wt％觸變劑A，混合物以5wt％的用量加入到碎料板配料中實(shí)例11(對(duì)照例)80wt％異氰酸酯A和20wt％溶劑A，混合物以5wt％的用量加入到碎料板配料中實(shí)例1279.2wt％/0.8wt％的異氰酸酯A/胺A以及20wt％溶劑A，混合物以5wt％的用量加入到碎料板配料中實(shí)例1397wt％異氰酸酯A和3wt％觸變劑B，混合物以5wt％的用量加入到OSB配料中實(shí)例1497wt％異氰酸酯A和3wt％觸變劑C，混合物以5wt％的用量加入到OSB配料中實(shí)例15(對(duì)照例)5wt％異氰酸酯A加入到OSB配料中。
復(fù)合材料按下列程序制備觸變粘結(jié)劑(僅指異氰酸酯和觸變劑)的制備程序本發(fā)明各種體系的粘結(jié)劑的制備采取與實(shí)例1～8相同的方法，只是使用的組分有所不同，具體如表4所示。異氰酸酯A加入到16盎司玻璃容器中，將其置于IKA Labs Eurostar Digivisc可變速機(jī)械攪拌器下。啟動(dòng)攪拌器，速度設(shè)定在1000rpm，與此同時(shí)慢慢加入各種觸變膠。讓觸變粘結(jié)劑組合物混合10min，然后，肉眼判斷材料已經(jīng)均勻。
稀釋粘結(jié)劑的制備程序(異氰酸酯和溶劑)異氰酸酯A放入到16盎司玻璃容器中，然后把IKA Labs EurostarDigivisc可變速機(jī)械攪拌器放入到異氰酸酯中。加入溶劑A，同時(shí)不斷維持?jǐn)嚢杵鲾嚢?1000rpm)，讓混合物攪拌10min。肉眼判斷材料已經(jīng)均勻。
稀釋的觸變粘結(jié)劑(異氰酸酯/胺觸變粘結(jié)劑，其中加入溶劑)的制備程序制備包括異氰酸酯A、溶劑A和胺A的粘結(jié)劑將異氰酸酯放入到16盎司玻璃容器中，然后把IKA Labs Eurostar Digivisc可變速機(jī)械攪拌器放入到異氰酸酯中。啟動(dòng)攪拌器，速度設(shè)定在1000rpm，并慢慢加入溶劑A。讓樣品混合10min，然后，肉眼判斷材料已經(jīng)均勻。讓樣品靜置30min，以便讓異氰酸酯與溶劑混合期間可能夾帶的任何空氣放出。樣品再次放在IKA Labs攪拌器下，速度設(shè)定在2000rpm。然后加入胺A，在5min內(nèi)便就地形成觸變粘結(jié)劑。樣品再攪拌10min，然后肉眼判斷材料已經(jīng)均勻。
下面的程序用于制備復(fù)合材料板，其中采用上面所描述的各種不同粘結(jié)劑體系。
碎料板的制備程序碎料板配料放入到不銹鋼碗(與KitchenAid KSM90混合機(jī)配套的)。將不銹鋼碗轉(zhuǎn)移到KitchenAid混合機(jī)中，然后在5min的時(shí)間內(nèi)連續(xù)地滴加粘結(jié)劑混合物，其間混合機(jī)以最低速度設(shè)定值運(yùn)轉(zhuǎn)。該配料再混合10min。樹脂涂布的配料隨后放入到8英寸X8英寸模板(盒)中。然后，該模板盒放入到PHI液壓機(jī)(PW-22系列)中，在350°F下壓制4.5min。
取向纖維束板(OSB)板片的制備程序取向纖維束板配料經(jīng)過篩除去尺寸不夠和不規(guī)則的纖維束，然后稱重到2個(gè)30加侖塑料容器中，再放入到Coil Manufacturing Systems Rotary摻混機(jī)中。異氰酸酯粘結(jié)劑稱重加入到摻混機(jī)內(nèi)的暫存容器中，同時(shí)也加入Casco-wax(Borden化學(xué)公司出品的疏松蠟的水分散體)。異氰酸酯的加入量按下面的實(shí)施例的規(guī)定，而蠟，在所有情況下均以相對(duì)于復(fù)合材料總重量的0.5wt％加入到OSB配料中。摻混機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)后，異氰酸酯和蠟借助轉(zhuǎn)鐘噴灑裝置在10～15min內(nèi)均勻地分布到配料表面。然后，涂布樹脂和蠟的纖維束再放回到30加侖容器中，以便轉(zhuǎn)移到模板盒中。隨后用用手將纖維束按規(guī)定重量均勻分布到模板盒中，以獲得要求的40pcf(磅/立方英尺)密度。然后，從分布好的纖維束上取下模板盒，于是纖維束便形成墊。在此期間，壓機(jī)，Newman Hydra-Press，型號(hào)HP-188，加熱到工作溫度，隨后通過壓機(jī)的加熱壓臺(tái)排出一股蒸汽，以除掉管線內(nèi)可能積累的水。將墊放在2個(gè)金屬壓臺(tái)(壓腳)之間，并轉(zhuǎn)移到壓機(jī)中。隨后，在預(yù)壓的墊子內(nèi)插入探頭以測(cè)量?jī)?nèi)部溫度和內(nèi)部壓力。然后，在100psi蒸汽壓下、對(duì)墊子施加2.5min的600psi壓力以達(dá)到板的壓塑成形，從而獲得1.5英寸厚成品板。
制成的板按ASTM，方法D1037“木基纖維和碎料板材料的性能評(píng)估”試驗(yàn)了內(nèi)部結(jié)合強(qiáng)度和厚度脹大。
表5.復(fù)合板性能
從表5所列數(shù)據(jù)可以斷定，與僅含異氰酸酯A的樣品相比，含觸變粘結(jié)劑的樣品的性能等于或好于對(duì)照例。在樹脂用溶劑稀釋的情況下(實(shí)例11)，觸變膠的加入(實(shí)例12)實(shí)際上改善了由它們成形的復(fù)合材料性能，其性能甚至達(dá)到優(yōu)于不含觸變膠但多異氰酸酯用量較高的情況(實(shí)例9)。
雖然在上面為說明的目的已詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是要知道，這些細(xì)節(jié)純粹是為了說明的目的，而本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明精神和范圍的條件下還可制訂出各種各樣的修改，唯一的限制由權(quán)利要求規(guī)定。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)木材復(fù)合材料的方法，包括A)碎木塊與占木材復(fù)合材料總重量1～25wt％的觸變粘結(jié)劑組合物組合在一起，該觸變粘結(jié)劑組合物包含1)異氰酸酯組分，選自(a)NCO基團(tuán)含量介于約30～33％的多亞甲基多(苯基異氰酸酯)，以及(b)NCO基團(tuán)含量介于約25～33％的多亞甲基多(苯基異氰酸酯)半預(yù)聚物；以及2)觸變劑，選自(a)礦物種，(b)流變添加劑，(c)下列組分的加合物，(1)多異氰酸酯或多異氰酸酯半預(yù)聚物，與(2)選自(i)取代的芳族二胺，(ii)脂肪胺，以及(iii)基于脂肪酸的多胺的化合物，以及(d)上述的混合物；其中組分A)2)比組分A)1)的重量比介于0.001∶1～0.1∶1；以及B)模塑或壓塑在A)中形成的的組合。
2.權(quán)利要求1的方法，其中碎木塊與占木材復(fù)合材料總重量2～10wt％的觸變粘結(jié)劑組合物進(jìn)行組合。
3.權(quán)利要求2的方法，其中A)2)比A)1)的重量比介于0.002∶1～0.05∶1。
4.權(quán)利要求2的方法，其中A)2)比A)1)的重量比介于0.005∶1～0.02∶1。
5.權(quán)利要求1的方法，其中碎木塊與占木材復(fù)合材料總重量3～8wt％的觸變粘結(jié)劑組合物進(jìn)行組合。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述觸變粘結(jié)劑組合物另外還包含3)以觸變粘結(jié)劑組合物總重量為基準(zhǔn)最高20wt％的至少1種高沸點(diǎn)溶劑。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述觸變粘結(jié)劑組合物在高剪切下的粘度小于1,000厘泊。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述異氰酸酯組分A)1)在20℃的粘度小于約2,000厘泊。
9.權(quán)利要求1的方法，其中A)1)(b)所述半預(yù)聚物的氨酯基團(tuán)含量介于0.5～6％。
10.權(quán)利要求9的方法，其中A)1)(b)所述半預(yù)聚物包含多亞甲基多(苯基異氰酸酯)與多元醇的反應(yīng)產(chǎn)物。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述多元醇包含具有至少1個(gè)羥基基團(tuán)并且分子量介于約62～約6,000的異氰酸酯反應(yīng)性材料。
12.權(quán)利要求11的方法，其中羥基基團(tuán)比異氰酸酯基團(tuán)的當(dāng)量比介于約0.001∶1～約0.20∶1。
13.權(quán)利要求1的方法，其中A)1)(a)所述多亞甲基多(苯基異氰酸酯)的官能度介于約2.1～約3.5，并且單體含量介于約30％～約90wt％，而單體含量中包含最高約5wt％2，2′-異構(gòu)體、約1～約20wt％2，4′-異構(gòu)體以及約25～約65wt％4，4′-異構(gòu)體，均以多異氰酸酯的全部重量為基準(zhǔn)。
14.權(quán)利要求1的方法，其中所述多亞甲基多(苯基異氰酸酯)的平均官能度介于約2.5～約3.0，NCO基團(tuán)含量介于約30～32wt％并且單體含量介于約40～50wt％，而單體含量中包含不超過約1wt％2，2′-異構(gòu)體、約2～約10wt％2，4′-異構(gòu)體以及約35～約45wt％4，4′-異構(gòu)體，均以多異氰酸酯的全部重量為基準(zhǔn)。
15.權(quán)利要求1的方法，其中組分2)(c)(1)和2)(c)(2)的存在量使得NCO∶NH2當(dāng)量比介于約50∶1～200∶1。
16.權(quán)利要求1的方法，其中2)(c)(2)(i)所述取代的芳族二胺包含具有至少1個(gè)處于每個(gè)氨基基團(tuán)鄰位的烷基取代基的芳族二胺。
17.權(quán)利要求1的方法，其中2)(c)(2)(ii)所述脂肪胺包含12～30個(gè)碳原子的脂族或環(huán)脂族胺。
18.權(quán)利要求1的方法，其中2)(c)(2)(iii)所述基于脂肪酸的多胺包括基于脂肪酸和/或脂肪胺并具有小于約500的數(shù)均分子量的胺官能多酰氨基胺。
19.權(quán)利要求1的方法，其中所述觸變劑2)(c)是在1)所述異氰酸酯組分中就地生成的。
20.權(quán)利要求6的方法，其中3)所述溶劑的閃點(diǎn)大于120℃。
21.權(quán)利要求6的方法，其中3)所述溶劑選自芳族加工油、碳酸亞丙基酯、芳烴以及亞麻子油衍生物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)復(fù)合木材產(chǎn)品的方法。該方法包括a)將一種觸變粘結(jié)劑組合物施涂到碎木塊上,以及b)模塑或壓塑用粘結(jié)劑處理過的碎木塊,從而形成復(fù)合木材產(chǎn)品。合適的觸變粘結(jié)劑組合物包含多亞甲基多(苯基異氰酸酯)和一種高剪切下粘度低于1,000厘泊的觸變劑。
文檔編號(hào)C08L97/02GK1331709SQ99815014
公開日2002年1月16日 申請(qǐng)日期1999年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月23日
發(fā)明者J·W·羅斯陶澤 申請(qǐng)人:美國(guó)拜爾公司