[发明专利]具有胺-表氯醇和异氰酸酯添加剂的蛋白质粘合剂配制物

说明书

发明领域

本发明涉及包括蛋白质源、胺-表氯醇加合物(AE)和异氰酸酯官能材料的组合的粘合剂组合物。

发明背景

衍生自含蛋白质的大豆粉的粘合剂首先在二十世纪二十年代期间得到通用(美国专利号1,813,387、1,724,695和1,994,050)。适用用于粘合剂中的大豆粉以前可以，现在仍旧可以通过从大豆中去除一些油或绝大部分油而得到。典型地，使用己烷从压碎的大豆中提取绝大多数非极性油，尽管挤压/提取法也适用于油的去除。而后用碱性试剂将得到的大豆粉变性(即改变蛋白质的二级、三级和/或四级结构，暴露出可以键合的额外极性官能团)至某种程度，水解(即打开共价键)产生用于在干燥条件下粘合木材的粘合剂。然而，所述早期的大豆粘合剂显示弱的耐水性，其应用被严格限制于内部应用，因此，其被基本上基于甲醛的矿物燃料粘合剂大量替代。最近，在木材粘合剂工业中需要产生更环保的产品，如具有降低水平的甲醛排放的那些。蛋白质粘合剂再次成为可选项，只要其耐水性可以被强化。胺-表氯醇加合物/大豆“AE/大豆”粘合剂满足了市场对无甲醛添加的(NAF)粘合剂的需求，符合调节木材产品中的甲醛排放的法律(加州空气资源管理局(California Air Resource Board)2007年4月26日发布的“减少复合木材产品中的甲醛排放的空气传播毒性控制措施(AIRBORNE TOXIC CONTROL MEASURE TO REDUCEFORMALDEHYDE EMISSIONS FROM COMPOSITE WOODPRODUCTS”，以及2010年7月7日发布的复合木材产品的甲醛标准)，并达到环保建筑的义务标准，如美国绿色建筑委员会(USGBC)在能量和环境设计(LEED)评级系统中的领导力。相比于传统大豆基粘合剂，AE/大豆粘合剂还在耐水性上有显著改善。

胺-表氯醇聚合物(AE聚合物)已经与蛋白质组合用作木材产品的粘合剂(美国专利号7,060,798和7,252,735；美国专利申请2008/0021187、2008/0050602和2008/0292886)。AE/大豆组合已被证明是在用于商业系统中的胶合板中的有效和强大的粘合剂，在干燥和潮湿条件下均显示比传统大豆基粘合剂显著改善的性能。AE/大豆粘合剂已被证明可以有效代替诸如脲-醛(UF)粘合剂的甲醛基粘合剂。然而，仍然有某些可以改善所述材料性能的领域。特别是，所述粘合剂在特定难于粘合木材类型的粘合剂强度上已经面临挑战。某些有粘合问题的木材类型是枫木、山胡桃木和熏黄桦木。AE/大豆粘合剂可以从额外的改善中受益的其他领域是，当用作颗粒板(PB)或中密度纤维板(MDF)的粘合剂树脂时的更高的弯曲度和硬度强度领域，以及在潮湿条件下的通常粘合剂粘合强度改善的领域。在AE/大豆粘合剂中减少AE添加剂的水平也是期望的，因为AE添加剂是比大豆粉更昂贵的成分。

基于大豆和AE树脂的组合的木材粘合剂是众所周知的(U.S.专利3,494,750；美国专利7,252,735；美国专利7,060,798)。已经提交了大量专利申请，其描述了所述技术的改善，例如使用低粘度PAE树脂(美国专利公开号20080050602)、可喷雾粘合剂的制备和在PB和MDF中的应用(美国专利公开号2007/073771、2009/0098387、和2010/046898)、以及防污添加剂的应用(美国专利公开号2008/0292886)。尽管AE/大豆组合已被证明是商业系统中的胶合板、PB和MDF中的有效和强大的粘合剂，但是仍然有某些可以改善所述材料性能的领域。

发明概述

本发明涉及包括蛋白质组分、AE加合物组分和异氰酸酯组分的粘合剂组合物。本发明还涉及复合材料和制造包括基材和本发明的粘合剂组合物的复合材料的方法。

AE加合物是表氯醇与胺官能材料的反应产物。

令人惊奇的是，已经发现相比于用AE加合物自身作为添加剂，在粘合剂配制物中使用更低水平的总添加剂，AE加合物/蛋白质/异氰酸酯组合提供对诸如熏黄桦木的难于粘合的薄木片的改善的粘合。为了本发明的目的，AE加合物组分和异氰酸酯组分是添加剂。AE加合物的一个实例是聚酰胺型胺表氯醇(PAE)。另外，已经发现当用作颗粒板(PB)或中密度纤维板(MDF)中的粘合剂时，AE加合物/大豆蛋白/异氰酸酯组合提供改善的弯曲强度和硬度。大豆是优选的蛋白质源。