[发明专利]低甲醛的木素纤维素材料及其生产方法

说明书

本发明涉及以交联形式包含可交联氮化合物的低或零甲醛的木素纤维素材料以及一种生产它们的方法。

木素纤维素材料，尤其是木材以及其它木素纤维素材料如竹、天然纤维等在许多应用中具有作为建筑和结构材料的重要性。一个缺点是这些材料的天然耐久性受到水分作用的不利影响以及受到周围气氛中水分含量变化的不利影响。其原因是木素纤维素在与水或潮湿气氛接触时，其吸收水并在干燥气氛中再次释放水的性能。伴随于此的膨胀或收缩以及与此相关的材料缺乏尺寸稳定性对于许多应用是不希望的，而且在极端情况下还可导致材料由于开裂而被破坏。此外这些材料在潮湿状态下受到木材分解或木材变色微生物的侵袭，这在许多情况下使得必需用杀真菌剂或生物杀伤剂整理这些材料。除费用之外，从生态角度考虑这种整理也是不利的。

为了改进耐久性和尺寸稳定性，通常将木材和类似的木素纤维素基材料改性，例如通过用含蜡的浸渍剂处理。这使水渗入材料的孔中变得困难，这些材料的尺寸稳定性得以改进且受真菌或细菌侵染的危险降低。

有人建议通过使用酸酐如乙酸酐将木材颗粒乙酰化而改进木材和木质材料如碎料板和纤维板的尺寸稳定性以及它们对木材破坏性生物体的稳定性(参见EP-A 213252和其中引用的文献以及Rowell等，Wood and FiberScience，21(1)，第67-79页)。该处理的高成本以及如此处理的材料所具有的令人不爽的固有气味是不利的，因而这些措施尚未在市场上成功。

由出现在Wood Science and Technology 1993，第347-355页中的出版物″Treatment of timber with water soluble dimethylol resins to improvethe dimensional stability and durability″，已知木材的收缩和膨胀性能以及对真菌和昆虫的耐受性可通过用浸渍剂处理而改进，所述浸渍剂由二羟甲基二羟基亚乙基脲(DMDHEU或1，3-二(羟甲基)-4，5-二羟基咪唑烷-2-酮)水溶液和催化剂组成。在升高温度下，DMDHEU与其自身和木材发生反应。如此研究了尺寸为20mm×20mm×10mm木制品。所述方法仅可在小尺寸木制品的情况下使用，因为它们在较大尺寸的情况下倾向于开裂。

WO 2004/033170公开了一种生产具有增加的耐久性、尺寸稳定性和表面硬度的木制品的方法，其中将可交联脲化合物如1，3-二(羟甲基)-4，5-二羟基咪唑烷-2-酮，用链烷醇或多元醇改性的二(羟甲基)-4，5-二羟基咪唑烷-2-酮，1，3-二甲基-4，5-二羟基咪唑烷-2-酮、二羟甲基脲、1，3-二(甲氧基甲基)脲、四羟甲基乙炔二脲、1，3-二(羟甲基)咪唑烷-2-酮和1-羟甲基-3-甲基脲或其混合物用作浸渍剂，然后使所述木制品在升高温度下固化同时保持湿度条件。如此得到的木质材料的甲醛释放并不令人满意且脲化合物在木材中的固定仅为中等。

WO 2004/033171公开了一种处理木材的方法，其中用包含选自用C₁-C₅醇、多元醇或其混合物改性的1，3-二(羟甲基)-4，5-二羟基咪唑烷-2-酮(mDMDHEU)的可交联氮化合物，合适的话1，3-二(羟甲基)-4，5-二羟基咪唑烷-2-酮、1，3-二甲基-4，5-二羟基咪唑烷-2-酮、二(羟甲基)脲、二(甲氧基甲基)脲、四(羟甲基)乙炔二脲、1，3-二(羟甲基)咪唑烷-2-酮或羟甲基甲基脲作为额外浸渍剂和促使这些化合物交联的催化剂的水溶液浸渍未处理的木制品。所述方法尤其应导致所生产的木制品的甲醛释放降低。但其中并没有描述低释放的同时具有高含量脲化合物的木质材料。

PCT/EP2006/004020(在先德国专利申请DE 102005020387.6)公开了由改性木材或改性木质材料或改性木素纤维素材料制得的其它材料制成的模制品的表面处理，其中类似于WO 2004/033170和WO 2004/033171，预先用可交联氮化合物浸渍改性木质材料或木素纤维素材料制得的改性材料并预先交联。

PCT/EP2006/004019(在先德国专利申请DE 102005020386.8)公开了用基于可交联氮化合物的反应性组合物浸渍并交联的改性木质材料，该组合物除至少一种可交联氮化合物之外，还以溶解或分散形式包含至少一种作用物质。