[发明专利]具有改进的耐湿性的生物基阻燃的热固性粘合剂

说明书

本发明涉及由碳水化合物和胺、磷源和聚合多酸水溶液聚合物形成的无甲醛的水性热固性粘合剂，该粘合剂可抑制火焰蔓延，并提供改进的耐水性（例如在结合了矿棉的绝缘产品中）。

热固性甲醛缩合树脂，例如苯酚甲醛(PF)、脲甲醛(UF)或三聚氰胺甲醛(MF)，尽管当其固化时是耐水性的，但其在加工或使用中会释放甲醛这种毒素。近来提出的无甲醛的热固性粘合剂组合物包含具有以下成分的形成类黑精的粘合剂：一种或多种还原糖、一种或多种具有多羧酸的氨化合物或无机酸铵盐形式的氨化合物（例如碳酸氢铵）。第一代这种无甲醛的热固性树脂可用于许多之前被甲醛热固性材料占领的应用，例如绝缘/绝热产品，木质复合材料产品，叠层产品和玻璃纤维毡片产品。然而，当施涂这种包含热固性树脂的碳水化合物并固化后，所涂覆的基材的耐湿性不够。另外，还原糖（即右旋糖）和胺热固性制剂在燃烧过程中可支持火焰燃烧。由于热固性材料用于结构性绝热建筑产品，例如玻璃纤维绝缘体、天花板墙面板等，非常需要热固性材料不会支持火焰蔓延。最理想的是能抑制火焰蔓延的热固性制剂。

近来，Hampson等人的US2010030125公开了水性还原糖、铵盐无机酸前体热固性材料，并且发现有机酸单体可限制熏烧对基材造成的破坏，所述熏烧是有机粘合剂在固化后由于热量不能释放而造成的持续放热的反应。Hampson公开了无机盐和有机多羧酸单体可以帮助减少熏烧以及火焰危害。但是，Hampson粘合剂的使用成本很高，并且得到的产品耐水性有限。

根据本发明，发明人试图解决上述问题，提供具有还原糖和胺的无甲醛的热固性粘合剂制剂，该粘合剂制剂具有优异的机械性质，特别是在固化情况下的湿强度，其不会支持火焰蔓延并且使用中粘合剂成本较低。

发明内容

根据本发明，提供了能抑制火焰蔓延且使用成本低的水性热固性粘合剂组合物，该组合物包含一种或多种具有至少一个醛基或酮基的还原糖、一种或多种多伯胺（优选二伯二胺）、一种或多种含磷酸盐（优选磷酸铵）以及含磷的聚合多酸水溶液聚合物。

1.所述水性组合物可包含i)以固体总量为基准计，50-87重量%，优选65-85重量%的还原糖，优选右旋糖；ii)二伯二胺或多伯二胺，优选二伯二胺，例如1,6-己二胺（HMDA），其中伯胺/还原糖的摩尔比为1.1:1至0.3:1，优选1.0:1至0.4:1.0，所述比例以固体为基准计；iii)以固体总量为基准计，0.5-15重量%，优选2-12重量%的含磷酸盐，优选铵盐；以及iv)以固体总量为基准计，3-20重量%，优选4-15重量%的含磷的水性聚合多酸溶液聚合物或其盐，优选具有次膦酸盐/酯端基,其中该组合物包含至少0.7%P(s/s)，优选至少1.0%P(s/s)，并且至多5%P(s/s)，优选至多2.5%P(s/s)。

2.以固体总量为基准计，如1所述的组合物还可包含0.02-5重量％的不含磷的阻燃剂，例如有机溴化合物。优选地，所述不含磷的阻燃剂是水溶性的。

3.如1或2所述的组合物还可包含一种或多种稳定剂，例如pKa小于或等于8.5，优选小于或等于7.5的稳定剂酸或盐。

4.以固体总量为基准计，如1、2或3中任一项所述的组合物还可包含1-25重量％，优选小于或等于20重量％的多糖，所述多糖的右旋糖当量数为5-30，例如麦芽糖糊精(J.Food Sci.,第74卷,#,第C34–C40页,2009)。

5.在如1-4中任一项所述的组合物中，所述一种或多种还原糖优选为5-碳或6-碳单糖，例如右旋糖（葡萄糖）和木糖。

6.在本发明的另一方面，使用所述水性热固性粘合剂组合物1-5中任一种的方法包括将所述粘合剂组合物施涂到基材上或者将其与基材混合，然后对该经过处理的基材或混合物在例如100-400℃下加热，以使粘合剂固化。合适的基材可包括纤维、细条、碎屑、颗粒、膜、片以及它们的组合。合适的基材材料可包括例如玻璃、玻璃纤维、石材、石纤维、有机和无机基材的复合材料和复合纤维、木材或木质材料。

7.在另一个方面，本发明包括含有固化的粘合剂的纤维垫(matt)，该纤维垫通过将上述1-5中任一种组合物施涂在其上得到，其中所述纤维垫的密度为5-220千克/米³（单位）。

在本文中,术语“水性”包括水以及主要由水和可与水混溶的溶剂组成的混合物。

在本文中，术语“以固体总量为基准计”表示任意特定成分的重量与粘合剂中所有非挥发性成分(例如糖、伯胺、硅烷、溶液聚合物、稳定剂等)的总重量相比较。