[发明专利]用于矿物、天然有机或合成纤维产品和非织物垫的可固化剪切的或挤出的、交联淀粉纳米颗粒胶乳粘结剂

说明书

相关申请的交叉参考

本专利要求在2011年6月3日提交的美国临时专利申请第61/493,266号的权益，其通过引用纳入本文。

关于联邦资助研究的声明

未应用。

发明背景

1.发明领域

本发明涉及可固化的组合物，例如用于形成包括生物聚合物颗粒的复合材料的组合物，并且也涉及复合材料，例如矿物纤维绝热材料和屋顶板。

2.背景技术

下面的讨论并非承认下面的任何讨论是本领域技术人员的常识或可引用作为现有技术。

在绝热产品和非织物垫中使用的矿物纤维通常用交联的粘结剂树脂结合在一起。所述粘结剂必需提供用于包装后恢复的回弹性(在绝热产品的情况中)和硬度以及个体纤维之间的相容性。

用于制作矿物纤维产品如纤维玻璃绝热材料的方法通常包括熔化矿物、砂或循环的玻璃，产生经过高空气压力的成纤器或“旋转轮”的熔融的玻璃物流，其中所述玻璃然后旋转形成纤维并且传输到带上形成纤维玻璃绝热产品。考虑到很大的体积和表面积膨胀，温度几乎立即从红热矿物流降低到相对凉的矿物纤维。温度上的快速降低促使在成纤器之后立即施用水性聚合物粘结剂组合物而基本没有降解聚合物和其他粘结剂组分，并且更重要的是，没有触发过早的固化和交联使得能够使用随后的制造工艺部分以控制纤维玻璃垫产品的尺寸。所述纤维然后被吹到通过成形室的传送件上，在成形室中它们被干燥和固化。作为这个工艺的一部分，涂覆的垫通常被转移到成形或空气膨松室中并且随后转移到固化烘箱中以固化所述粘结剂并且将玻璃纤维结合在一起。在固化工艺之前，膨松的程度促进了对矿物纤维产品的颗粒等级的尺寸的控制。

用于绝热材料和非织物垫以及木质产品的主流粘结剂是基于甲醛的树脂，如苯酚-甲醛(PF)、三聚氰胺-甲醛(MF)和尿素-甲醛(UF)树脂等，以及混合的苯酚/尿素-甲醛(P/UF)树脂等。基于甲醛的树脂的一个严重的缺点是在制造和使用过程中向环境释放游离的甲醛，污染我们呼吸的空气，这出于健康和生态原因都是不理想的。应注意的是已经将甲醛报道为一种人类致癌物质(IARC2004。国际癌症研究机构(IARC)将甲醛分类为对于人类的致癌物。IARC新闻稿第153号。国际癌症研究机构，来自www.iarc.fr/en/media-centre/pr/2004/pr153.html。材料概况：甲醛气体。Report on Carcinogens(《致癌物报告》)，第11版。National Toxicology Program(国家毒理学项目)，来自http://ntp.niehs.nih.gov/ntp/roc/eleventh/profiles/s089form.pdf；以及NationalEmissions Standard for Formaldehyde in Composite Wood Products Becomes Law(在复合木质产品中甲醛的国家排放标准成为法律)，见http://www.aqs.com/DesktopDefault.aspx？mid＝168&tabid＝82&ltemld＝30)。除了健康和环境问题以外，使得该问题更严重的是最低成本的基于甲醛的粘结剂是基于UF树脂。因此，在传统上UF树脂已经成为在矿物纤维产品、纤维玻璃绝热材料、非织物以及木质产品，如刨花板、胶合板和定向纤维板(OSB)产品中使用的主流粘结剂系统。在所有的基于甲醛的树脂中，UF是对水解最不稳定的，尤其是在升高的温度(30-45℃或更高)和湿度下，其通常已经是室内应用(如在厨房安全柜、柜台面、家具等中使用的刨花板)中优选的粘结剂，在其中空气污染和人暴露的风险是最高的。最近在美国可以看到这个问题，当飓风卡特里娜(Katrina)和丽塔(Rita)对路易斯安那(Louisiana)、密西西比(Mississippi)和亚拉巴马(Alabama)的海岸造成破坏时。在流离失所的飓风受害者的严重的健康和空气质量抱怨以及在一些旅行拖车和临时房屋(FEMA拖车)中发现高水平的甲醛而产生的问题之后，这个问题被推向了前沿。在拖车中居住的幸存者暴露于由炎热和潮湿的当地气候条件产生的高水平的甲醛中(空气质量科学公司(Air Quality Sciences，Inc.)的四年后：《甲醛暴露和排放标准，产品评价技术简介》(Formaldehyde Exposure & Emissions Standards，Product Evaluations Technology Brief)，第9卷，第9期)。略贵的纯PF和MF树脂通常对于水解更稳定。这些树脂通常在户外应用中使用，并且因此它们的主要挑战是工作者在制造过程中的暴露，而在使用中释放的甲醛不太重要，尤其是在户外应用中。然而，应注意由树脂供应商运输的PF树脂产品可能含有显著水平的游离的甲醛，其然后需要通过下游(例如，纤维玻璃)的制造商在预反应中降低。这通常使用尿素进行以捕获大多数的游离的甲醛以产生混合的P/UF粘结剂系统。因此，在这些应用中使用的所谓PF粘结剂实际上是P/UF系统，考虑到UF部分对水解是较不稳定的，该系统易于在使用中释放更多的游离的甲醛，尤其是在30-45℃或更高的温度下。