[发明专利]碳水化合物多胺粘合剂及用其制备的材料

说明书

本申请是申请号为201180022853.X，申请日为2011年5月7日，发明名称为“碳水化合物多胺粘合剂及用其制备的材料”的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年5月7日提交的美国临时申请61/332,458的权益，该申请以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种粘合剂制剂及以其制得的包含基于碳水化合物的粘合剂的材料及其制备方法。具体而言，描述了包含碳水化合物反应物与多胺的反应产物的粘合剂及以其制得的材料。

背景技术

粘合剂因为其能够固结非组装或松散组装的物质而适用于制造物品。举例而言，粘合剂能使两个或两个以上表面粘结起来。具体而言，粘合剂可用于制造包含固结纤维的产物。热固性粘合剂的特征可在于通过加热或催化作用转化成不溶且难熔的材料。热固性粘合剂的实例包括多种苯酚-醛、脲-醛、三聚氰胺-醛及其他缩合-聚合材料，如呋喃及聚氨酯树脂。含有苯酚-醛、间苯二酚-醛、苯酚/醛/脲、苯酚/三聚氰胺/醛等的粘合剂组合物用于粘结纤维、织物、塑料、橡胶及许多其他材料。

历史上，矿棉及纤维板工业曾使用苯酚甲醛粘合剂来粘合纤维。苯酚甲醛型粘合剂使最终产品具有适合的性质；然而，环境考虑推动了替代性粘合剂的发展。一种此类替代性粘合剂为由碳水化合物与多质子酸反应获得的基于碳水化合物的粘合剂，例如美国公开申请第2007/0027283号及公开的PCT申请WO 2009/019235。另一替代性粘合剂为多羧酸与多元醇反应的酯化产物，例如美国公开申请第2005/0202224号。因为此类粘合剂不利用甲醛作为试剂，所以其统称为无甲醛粘合剂。

当前发展的一个领域为寻找用于建筑及汽车部门的全部范围产品(例如玻璃纤维隔离、粒子板、办公台及隔音)中苯酚甲醛型粘合剂的替代物。具体而言，先前所开发的无甲醛粘合剂可能不具有用于此部门中所有产品的所有所需性质。举例而言，基于丙烯酸及聚(乙烯醇)的粘合剂已显示出有前景的性能特征。然而，此类粘合剂与苯酚甲醛粘合剂相比相对较昂贵，基本上由基于石油的资源获得，且与基于苯酚甲醛的粘合剂组合物相比具有展现较低反应速率的倾向(需要延长固化时间或升高固化温度)。基于碳水化合物的粘合剂组合物由相对廉价的前体制成，且主要由再生性资源获得；然而，此类粘合剂亦可能需要基本上不同于传统苯酚甲醛粘合剂系统固化的条件的固化反应条件。因此，利用现有替代物顺畅地替代苯酚甲醛型粘合剂并不容易实现。

发明内容

根据本发明，描述了基于碳水化合物的粘合剂。粘合剂组合物具有使其适用于多种应用的性质；具体而言，粘合剂可用于粘合松散组装的物质，例如纤维。

在说明性实施方式中，本发明涉及包含碳水化合物反应物与多胺的聚合物产物的粘合剂。在一个实施方式中，碳水化合物反应物为多醣。在一个实施方式中，碳水化合物反应物为单醣或二醣。在另一实施方式中，碳水化合物为这样的单醣，该单糖为其醛醣或酮醣形式。在另一实施方式中，碳水化合物反应物选自右旋糖、木糖、果糖、二羟基丙酮及其混合物。在另一实施方式中，聚合物产物为热固性聚合物产物。

在说明性实施方式中，多胺为伯多胺。在一个实施方式中，多胺可为具有式H₂N-Q-NH₂的分子，其中Q为烷基、环烷基、杂烷基或环杂烷基，其各自可任选被取代。在一个实施方式中，Q为选自C₂至C₂₄的烷基。在另一实施方式中，Q为选自C₂至C₈的烷基。在另一实施方式中，Q为选自C₃至C₇的烷基。在另一实施方式中，Q为C₆烷基。在一个实施方式中，Q选自环己基、环戊基或环丁基。在另一实施方式中，Q为苄基。

在说明性实施方式中，多胺选自二胺、三胺、四胺及五胺。在一个实施方式中，多胺为选自1,6-二氨基己烷及1,5-二氨基-2-甲基戊烷的二胺。在一个实施方式中，二胺为1,6-二氨基己烷。在一个实施方式中，多胺为选自二亚乙基三胺、1-哌嗪乙胺或双(六亚甲基)三胺的三胺。在另一实施方式中，多胺为四胺，例如三亚乙基四胺。在另一实施方式中，多胺为五胺，例如四亚乙基五胺。

在说明性实施方式中，伯多胺为聚醚-多胺。在一个实施方式中，聚醚-多胺为二胺或三胺。