[发明专利]用于粘合木质纤维素材料的多异氰酸酯组合物

说明书

本发明涉及多异氰酸酯组合物和，尤其，涉及用于粘和木质纤维素材料的多异氰酸酯组合物，该木质纤维素材料用于薄片板（wafer board）(广泛地已知为取向线条板（strand board）)，中密度纤维板和碎料板(也已知为刨花板(chipboard))的制造。

有机多异氰酸酯作为用于制造片材或模塑体如如薄片板、刨花板、纤维板和胶合板的木质纤维素材料的粘结剂的用途是众所周知的并且是工业上所需要的，因为所得复合材料具有：高的粘合性和内聚强度，对木材种类的改变的灵活性，相对于固化温度和速率而言的适用性，所得复合材料的优异的结构性能以及与具有更高水含量(与典型用于缩合树脂如酚醛（phenol formaldehyde）树脂中的水含量相比)的木质纤维素材料之间粘结的能力。在典型的方法中，有机多异氰酸酯，任选呈现溶液、分散体或水性乳液的形式，施加于木质纤维素材料，该木质纤维素材料然后经历加热和加压处理。

优选的异氰酸酯是具有2或更高官能度的芳族多异氰酸酯，如纯二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)或含有二官能、三官能和更高官能度的多异氰酸酯的亚甲基桥接的多苯基多异氰酸酯(polyphenyl polyisocyanates)的混合物。亚甲基桥接的多苯基多异氰酸酯是本领域中所熟知的。它们是通过苯胺和甲醛的缩合反应获得的多胺的相应混合物的光气化来制备的。为了方便起见，含有二官能、三官能和更高官能度的多异氰酸酯类的亚甲基桥接的多苯基多异氰酸酯的聚合物混合物在下面称作聚合MDI。

聚合MDI的组成能够部分地依据各种分子量同系物的各种异构体的相对量来描述。

因此，例如，对于双官能异氰酸酯，可以提及4,4’-MDI，2,4’- MDI和2,2’- MDI异构体的相对量。该2,4’- MDI和2,2’- MDI异构体能够一起考虑，它们的丰度（abundances）能够合计并且它们能够被称作次要异构体并且与主要4,4’- MDI异构体的含量进行比较。

同样地，对于在聚合MDI中存在的具有7种不同异构体的三官能MDI，特定的主要异构体总是存在于工业制造的聚合MDI中，后者是通过在酸催化的多胺生产方法中形成的主要三胺异构体的光气化所生产的，这已描述在 Chemistry and Technology of Isocyanates, H. Ulrich, John Wiley & Sons, 1996 [ISBN 0-471-96371-2]，其它异构体[参见Ulrich]可以总共一起被认为是次要三官能异氰酸酯异构体。仍然更高分子量低聚物的各种异构体(四-，五-，六异氰酸酯，等等)的比率也按照与制造方法相关的各种方式发生变化，但是在聚合MDI中存在的各同系物的异构体的数量使得它们的测定变得更有问题。

分别量的二异氰酸酯异构体和三异氰酸酯异构体的测定能够利用在聚氨酯工业中广泛采用的并且为本领域中的那些技术人员所公知的气相色谱法来测定。因此，聚合MDI的表征的这一方面方便地以二异氰酸酯和三异氰酸酯异构体丰度为基础。需要理解的是，在这些术语中聚合MDI组合物的进一步描述包括：根据推理，在通常存在的全部更高分子量种类的异构体比率上的相关变化。

含有较高水平的次要三官能异氰酸酯异构体的商购聚合MDI是已知的。然而，标准的聚合MDI通常具有低于17 wt% (基于总的三异氰酸酯含量)的相对次要的三官能异氰酸酯异构体含量。

该多异氰酸酯粘结剂组合物当与水分接触时能够为复合材料提供优异的尺寸稳定性。

然而，当使用标准聚合MDI组合物时，所实现的尺寸稳定性(在水分存在下的厚度溶胀，和收缩率)不是最佳的。

因此，本发明的目的是提供用于粘合木质纤维素材料的多异氰酸酯组合物，它最大程度减少厚度溶胀但不会负面地影响其它性能特征如粘结强度。

本发明提供包含亚甲基桥接的多苯基多异氰酸酯的用于粘合木质纤维素材料的多异氰酸酯组合物，该多苯基多异氰酸酯具有基于全部三官能异氰酸酯含量的至少17 wt%，优选至少20 wt%和最优选至少22 wt%的次要三官能异氰酸酯异构体的相对含量。

该聚合MDI具有较高的邻位含量，即具有高于正常百分比的与MDI家族的分子的亚甲基桥相邻的异氰酸酯基团。在聚合MDI中的三官能MDI异构体比率用于定量分析该邻位含量。

依据次要三官能异氰酸酯异构体的绝对含量，基于全部的亚甲基桥接的多苯基多异氰酸酯，这些数值一般对应于至少4 wt%，优选至少4.5 wt%，和最优选至少4.8 wt%。