[发明专利]由二醛制备的5元和6元环烯胺化合物得到的快速固化热固性材料

说明书

技术领域

本发明涉及包含一种或多种5元或6元环烯胺化合物和水溶性或水分散性非挥发性伯胺的水性粘合剂组合物，该组合物的制备方法，以及该组合物作为可固化粘合剂用于各种细碎基材如纤维、薄片、颗粒和无纺织物的用途。更具体地，本发明涉及在杂环中具有单个氮的环烯胺化合物和/或其低聚物(例如1，4-二氢吡啶或低聚(1，4-二氢吡啶)的快速固化热固性粘合剂，还涉及该粘合剂的制备方法，包括将二醛与过量的挥发性碱(例如氨)混合形成环烯胺化合物，用水溶性或水分散性非挥发性伯胺化合物如赖氨酸配制组合物。

背景技术

过去，人们选择的热固性粘合剂树脂是苯酚/甲醛或脲/甲醛树脂，这是因为这些树脂具有良好的成本/性能。甲醛树脂的应用广泛，特别是用于矿物、玻璃和木材复合纤维粘合。对于绝缘产品，固化的矿物纤维粘合剂能够使得绝缘材料被压缩，同时保持刚性，在除去压缩力以后，所述压缩的绝缘材料能够基本上恢复其初始的形状。这允许例如所述绝缘材料以成卷的被压缩的状态运输，在安装之前展开而解除压缩，允许安装蓬松的热绝缘的垫。但是，甲醛被认为是高毒性的，已经被多个健康机构归入人致癌物质；环境、健康和安全(EHS)方面的创议以及新的规定正在要求在纤维性建筑材料如石棉、玻璃棉、复合材料、纤维素纤维和薄片中对复合物使用无甲醛粘合剂。大部分现有的含有甲醛的粘合剂或无甲醛粘合剂、多羧酸聚合物和多元醇的工业粘合剂主要由石油原料得到，而石油原料逐渐减少，价格发生很大的波动，并且促使大气中的二氧化碳增加。另外，多羧酸热固性材料是酸性的，可用在石棉或其它碱性基材上。因此，仍然迫切需要由可再生资源制备的无甲醛粘合剂。

近来，已经由不完全来源于石油加工原料的更可持续材料制备无甲醛粘合剂。B.Jaffrennou的世界知识产权组织(WIPO)的专利公开W02010029266A中揭示了通过聚(多)醛与氢化糖(例如糊精)缩合制备的作为热固性材料的无甲醛粘合剂组合物。但是，这些组合物在用作粘合剂时，仅仅在非常苛刻的热条件下才能固化，并且所提供的固化产品的拉伸强度和耐水性不足。此外，可用于制备粘合剂的聚(多)醛(例如乙二醛)具有毒性，可含有甲醛。而且，由这些组合物形成的热固性材料往往不适合用于耐水耐用基材，固化过慢，不适用于实际的应用。

本发明人已设法提供一种无甲醛粘合剂来解决提供快速固化无甲醛粘合剂的问题，该粘合剂符合更耐用、耐水的热固性粘合剂的要求，并且至少部分地由可再生资源制得。

发明内容

依据本发明，快速固化的热固性水性粘合剂组合物包含：一种或多种环烯胺化合物和/或其低聚物，例如双烯胺，诸如1，4-二氢吡啶或低聚(1，4-二氢吡啶)；氨，氢氧化铵或铵盐，诸如磷酸铵；以及任选的一种或多种具有一个或多个伯胺基或仲胺基的水溶性或水分散性非挥发性胺，例如赖氨酸或谷氨酰胺。该组合物可任选地还包含一种或多种多元醇、糖醇或碳水化合物，优选包含糖醇。

在一个实施方式中，水性粘合剂组合物包含一种或多种环烯胺化合物或其低聚物，其在过量氨、氢氧化铵或铵盐中由二醛产生，形成双烯胺(bis-enamine)、其低聚物、二烯胺(di-enamine)或其低聚物，优选形成双烯胺。因此，环烯胺或双烯胺化合物是通过以下方式产生：向二醛(例如戊二醛)中加入过量氨或其盐，形成环烯胺，例如1，4-二氢吡啶或低聚(1，4-二氢吡啶)。

在另一个实施方式中，水性粘合剂组合物包含环烯胺化合物，氨、氢氧化铵或铵盐，以及任选的一种或多种水溶性或水分散性非挥发性胺，优选是伯胺，其中环烯胺基与胺基的摩尔比为0.1∶1-20∶1，或最高达15∶1，或优选最高达8∶1，更优选等于或高于3.0∶1。如果环烯胺基与胺基的当量比为2∶1，则相当于每一摩尔具有两个环烯胺基的环烯胺化合物(例如1，4-二氢吡啶)有100摩尔％的具有一个胺基的胺。

一种或多种水溶性或水分散性非挥发性胺可选自：具有一个或多个胺基的脂族羟基胺，例如烷醇胺，诸如乙醇胺，具有一个或多个胺基的芳族胺，例如氨基苯酚，氨基-间苯二酚，胺官能聚合物，蛋白质，例如大豆粉或明胶，氨基酸，氨基-糖，多肽，脲，胺和多元醇的混合物，以及胺和碳水化合物的混合物。

在优选的实施方式中，水溶性或水分散性非挥发性胺是伯胺，例如赖氨酸，甘氨酸，丝氨酸，天冬氨酸和其它常见氨基酸，脂族伯胺和二伯胺，芳族伯氨基醇和芳族二伯氨基醇，以及具有两个或更多个伯胺基的聚(多)(伯胺)，例如聚(乙烯亚胺)。可用的聚(多)胺的分子量小于或等于5,000，优选小于或等于3,800，更优选小于或等于2,500。