[发明专利]用于无纺材料的可再生粘合剂

说明书

[0001]本非临时申请要求了在35 U.S.C.§119(e)下的申请日为2006年11月3日的U.S.临时申请No.60/864,253的优先权，其全部的内容通过参考文献并入本文中。

发明领域

[0002]本发明涉及一种用于无纺产品例如玻璃纤维隔离物(insulation)的无甲醛粘合剂。更特别的，本发明涉及包含可用水无限稀释的碳水化合物聚合物和多官能交联剂的水溶液的热固化自交联树脂。

发明背景

[0003]玻璃纤维隔离物产品由以共价交联的粘合剂树脂粘合在一起的玻璃纤维组成。制造玻璃纤维隔离物的过程通常包括将熔融的玻璃流拉伸到纺车，在那里通过离心力将它们纺成细纤维。然后将纤维吹到成型室中，用水性粘合剂喷雾并且在移动的传送带上沉积成团(mat)。之后将涂布的团转移到固化烘箱中，在那里热空气吹过团将粘合剂固化并且与玻璃纤维刚性粘合在一起。

[0004]用于这一意义的玻璃纤维粘合剂不能和与现有技术中完全不同和不相似的基质树脂混淆。虽然有时候称为“粘合剂”，但是基质树脂表现为填充了纤维之间全部的空隙空间，生成稠密的，纤维增强的产物，其中基质必须将纤维的力学性质转化到复合材料，而这里使用的“粘合剂树脂”并不填充空隙，而是仅仅涂布在纤维上，且特别是与纤维连接在一起。玻璃纤维粘合剂也不等同于粘结性质适合纤维素基质的化学特性的纸张或木材产品“粘合剂”。许多这种粘合剂，例如脲/甲醛和间苯二酚/甲醛树脂并不适合用作玻璃纤维粘合剂。玻璃纤维粘合剂领域的技术人员不会期待纤维素粘合剂解决任何与玻璃纤维粘合剂相关的已知问题。

[0005]用于玻璃纤维隔离物产品的粘合剂通常要求在未固化的状态下具有低粘度，但是其具有固化时与玻璃纤维形成刚性热固性聚合物团的特有能力。在未固化状态下低的粘合剂粘度允许该团正确地施胶。此外，粘稠的粘合剂倾向于发粘，并且因此它们导致纤维在成型室壁上的堆积。这种堆积的纤维随后可以落在团上导致致密的区域和产品问题。当压缩包装和运输时，期望当固化时形成刚性基质的粘合剂以至于当安装于建筑物中时最后的玻璃纤维绝热体产品将会恢复它指定的竖直尺寸。

[0006]苯酚-甲醛(PF)树脂以及用脲掺杂的PF树脂广泛用于玻璃纤维隔离物工业。这种树脂并不昂贵，其具有低粘度并且固化形成刚性聚合物，因此提供了具有优良物理性质的最终产品。

[0007]PE树脂一个严重缺点在于高的游离甲醛的浓度，这通常用脲进行部分清除。固化反应期间，甲醛和低分子量苯酚-甲醛化合物从粘合剂中挥发到周围的环境中。因此，一直需要当固化时并不释放甲醛的玻璃纤维粘合剂替代品。

[0008]许多无甲醛组合物开发用作制造玻璃纤维隔离物产品的粘合剂。

[0009]U.S.4,076,917公开了使用β-羟基烷基酰胺固化多羧基聚合物，例如聚丙烯酸。但是这种体系太粘稠，不能用作用于玻璃纤维的粘合剂。

[0010]U.S.6,221,973和6,331,350描述了一种包括多元酸例如聚丙烯酸和分子量小于大约1000的多元醇的无甲醛玻璃纤维粘合剂，多元醇例如举例来说为丙三醇，三乙醇胺，山梨醇或乙二醇。含磷催化剂用于加速组合物的固化。

[0011]U.S.5,932,689描述了一种可固化的用于隔离物的水性组合物，其含有(a)至少包含两个羧酸基团、酸酐基团或它们的盐的多元酸；(b)含氢的活性化合物，例如多元醇或多元胺，以及(c)氨氰，二氰胺或氰基胍。合适的促进剂包括含磷盐或氟硼酸盐。

[0012]WO 03/104284描述了一种环氧型无甲醛隔离物粘合剂，其含有可用水基本无限稀释或分散的环氧化物和多官能交联剂例如聚氨基胺聚合物的混合物。

[0013]U.S.5,006,140公开了凝胶化淀粉氨基磺酸盐水分散体的应用，其用作用于玻璃棉的粘合剂。这种分散体的缺点在于更难以将它们喷雾在纤维上。凝胶化淀粉的粘度太高以至于当用于棉上时组合物具有差的流动性。同样的，组合物中的淀粉粘合剂仅仅凝胶化并且并不作为交联剂与树脂化学结合。

[0014]尽管有这些公开的内容，还存在增长的新的适合用作用于玻璃纤维隔离物粘合剂的无甲醛水性组合物的需要。公开的体系中的一些缺点和限制包括高成本，高粘度，低pH值导致的生产线金属部分的腐蚀以及高的固化温度。此外，由于将来矿物资源将会缺乏，用可再生资源制造粘合剂的需要在增加。因此，具有低成本并且使用可再生材料的新的无甲醛粘合剂是所期望的。

发明概述