專利名稱：基于多異氰酸酯的高度反應(yīng)性的穩(wěn)定化粘合劑的制作方法
基于多異氰酸酯的高度反應(yīng)性的穩(wěn)定化粘合劑本發(fā)明涉及一種高度反應(yīng)性異氰酸酯組分，其包含具有至少兩個(gè)異氰酸酯基團(tuán)的有機(jī)異氰酸酯、基于有機(jī)金屬化合物的催化劑和包含芳族磺?；惽杷狨セ鶊F(tuán)的化合物。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種使用該高度反應(yīng)性異氰酸酯組分生產(chǎn)含木素纖維素材料的方法、該類含木素纖維素材料和包含該高度反應(yīng)性異氰酸酯組分的密封劑?；谀舅乩w維素的材料是已知的。含木素纖維素的物質(zhì)的重要實(shí)例是木材部分，如木材層、木條、木片或木纖維，其中木纖維任選還可以源于含木纖維的植物如亞麻、大麻、向日葵、洋姜或油菜。該類木 材部分或小木塊的原料通常是來自森林砍伐的木料、工業(yè)廢木料和用過的木料以及含木纖維的植物。得到所需含木素纖維素的物質(zhì)如小木塊的處理通過已知方法進(jìn)行，例如參見 M. Dunky, P. Niemt, Holzwerkstoffe und Leime, 第 91-156 頁，Springer VerlagHeidelberg,2002。含木素纖維素的模制品一在本文中在木材作為木素纖維素的情況下也稱為木基材料一是實(shí)木的經(jīng)濟(jì)且資源保護(hù)性替代品并且變得越來越重要，尤其是在家具建造中和作為建筑材料。來自不同木材的不同厚度木材層、木條、木片或木纖維通常用作木基材料的原料。該類木材部分或小木塊通常在升高的溫度下用天然和/或合成粘合劑并在任選加入其他添加劑下壓制而得到板狀或線狀木基材料。該類含木素纖維素的模制品或木基材料實(shí)例是中密度纖維板(MDF)，小木塊材料，如碎料板和定向結(jié)構(gòu)刨花板(OSB)，夾板，如膠合板，以及膠合木材。所用粘合劑通常為含甲醛粘合劑，例如脲-甲醛樹脂或含蜜胺的脲-甲醛樹脂。樹脂通過甲醛與脲和/或蜜胺縮聚而制備。使用該類甲醛樹脂可能導(dǎo)致在最終木基材料中存在游離甲醛。通過縮聚物的水解，可能釋放額外的甲醛。木基材料中的游離甲醛和在該木基材料使用過程中通過水解釋放的甲醛可能釋放到環(huán)境中。甲醛超過一定限度可能在人類中引起過敏、皮膚刺激、呼吸道刺激和眼刺激。因此，降低組件，尤其是內(nèi)部區(qū)域中的甲醛釋放是重要的挑戰(zhàn)。為了降低或抑制甲醛釋放，可以使用氨基塑料膠料，其使用很少甲醛制備。此外，可以用所謂的甲醛清除劑如包含胺基團(tuán)的化合物后處理成品木基材料。另一可能性是對該木基材料施用頂層，該頂層使用已經(jīng)作為甲醛清除劑加有更大量蜜胺和/或脲的膠料得到。然而，該類措施仍不能完全令人滿意。使用更少甲醛制備氨基塑料膠料或者向氨基塑料膠料中加入甲醛清除劑導(dǎo)致膠料更緩慢硬化，這延長了在熱壓機(jī)中的停留時(shí)間并因此不利地影響生產(chǎn)木基材料的成本效率。DE-A 2 306771 (Deutsche Novopan GmbH)描述了一種例如由加有粘合劑且噴淋至少三層并隨后熱壓的木片生產(chǎn)碎料板的方法，其中將限定的酚樹脂用作頂層的粘合劑且例如將異氰酸酯用作中間層中的粘合劑。DE 28 32 509B1 (Deutsche Novopan GmbH)描述了具有中間層和頂層的碎料板，該中間層用脲-甲醛樹脂、異氰酸酯并加入脲而生產(chǎn)且頂層用脲-甲醛樹脂和加入的脲生產(chǎn)。將異氰酸酯用作粘合劑的優(yōu)點(diǎn)是所得含木素纖維素材料的高水解穩(wěn)定性。將異氰酸酯用作粘合劑的缺點(diǎn)是它們的價(jià)格相對高。使用異氰酸酯的成本效率可以通過在熱壓機(jī)中的更短停留時(shí)間而提高。因此，本發(fā)明的目的是提供一種甚至更高反應(yīng)性的異氰酸酯組分，其適合用作生產(chǎn)含木素纖維素材料的粘合劑，在熱壓過程中快速反應(yīng)且可以在室溫下長時(shí)間儲(chǔ)存。本發(fā)明的目的由一種高度反應(yīng)性異氰酸酯組分實(shí)現(xiàn)，該組分包含具有至少兩個(gè)異氰酸酯基團(tuán)的有機(jī)異氰酸酯、基于有機(jī)金屬化合物的催化劑和包含芳族磺?；惽杷狨セ鶊F(tuán)的化合物。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知的所有有機(jī)異氰酸酯和預(yù)聚物，優(yōu)選對木基材料或聚氨酯的生產(chǎn)已知的那些可以用作具有至少兩個(gè)異氰酸酯基團(tuán)的有機(jī)異氰酸酯。該類有機(jī)異氰酸酯及其制備和用途例如描述于Becker/Braun, Kunststoff Handbuch,第3修訂增補(bǔ)版，第 7 卷，“Polyurethane”，Hanser 1993，第 17-21 頁，第 76-88 頁和第 665-671 頁中。優(yōu)選的有機(jī)異氰酸酯是具有2-10個(gè)，優(yōu)選2-8個(gè)單體單元和每個(gè)單體單元平均至少一個(gè)異氰酸酯基團(tuán)的低聚異氰酸酯。特別優(yōu)選的有機(jī)異氰酸酯是低聚有機(jī)異氰酸酯PMDI ( “聚合亞甲基二亞苯基二異氰酸酯”)，其可以通過甲醛與苯胺的縮合和在縮合中形成的異構(gòu)體和低聚物的光氣化得到(例如參見 Becker/Braun, KunststofTHandbuch,第 3 修訂版，第 I 卷 “Polyurethane”，Hanser 1993，第18頁最后一段至第19頁第二段和第76頁第五段)。PMDI優(yōu)選在25° C下的粘度為100-600mPa. s，特別優(yōu)選150_300mPa. S。還可以使用有機(jī)異氰酸酯的混合物。在本發(fā)明上下文中非常合適的PMDI產(chǎn)品是BASF SE的;[JJPRANiil 系列產(chǎn)品，尤其是BASF SE 的；LUPRANAT M 20 FB。所有促進(jìn)異氰酸酯與包含羥基的化合物，尤其是與含木素纖維素的物質(zhì)反應(yīng)的已知有機(jī)金屬化合物可以用作基于有機(jī)金屬化合物的催化劑。該類有機(jī)金屬化合物的實(shí)例是有機(jī)錫化合物，如有機(jī)羧酸的錫(II)鹽，如乙酸錫(II)、辛酸錫(II)、乙基己酸錫(II)和月桂酸錫(II)，以及有機(jī)羧酸的二烷基錫(IV)鹽，如二乙酸二丁基錫、二月桂酸二丁基錫、馬來酸二丁基錫和二乙酸二辛基錫，還有羧酸鉍，如新癸酸鉍(III)，2-乙基己酸鉍和辛酸鉍，或羧酸的堿金屬鹽，如乙酸鉀或甲酸鉀，以及這些化合物相互之間的混合物。優(yōu)選使用有機(jī)錫化合物，尤其是錫硫醇鹽，如二甲基錫或二辛基錫硫醇鹽?；谟袡C(jī)金屬化合物的催化劑相對于高度反應(yīng)性異氰酸酯組分的總重量的比例優(yōu)選為0. 01-0. 3%，特別優(yōu)選0. 01-0. 15重量％，尤其是0. 01-0. 08重量％。此外，本發(fā)明的高度反應(yīng)性異氰酸酯組分還包含含有芳族磺?；惽杷狨セ鶊F(tuán)的化合物。該磺?；惽杷狨セ鶊F(tuán)必須連接于芳族體系，例如苯基環(huán)。優(yōu)選該芳族體系不包含其他異氰酸酯基團(tuán)。例如，可以將對甲苯磺酰基異氰酸酯用作包含芳族磺?；幕衔?。包含芳族磺?；惽杷狨セ鶊F(tuán)的化合物基于高度反應(yīng)性異氰酸酯組分的總重量的比例優(yōu)選為0. 01-2. 0重量％，更優(yōu)選0. 01-0. 5重量％，甚至更優(yōu)選1-5倍于基于有機(jī)金屬化合物的催化劑含量，特別優(yōu)選2-4倍于基于有機(jī)金屬化合物的催化劑含量，尤其是
2.5-3. 5倍于基于有機(jī)金屬化合物的催化劑含量。 除了所述物質(zhì)外，高度反應(yīng)性異氰酸酯組分可以具有其他常存在于用作生產(chǎn)含木素纖維素材料的粘合劑的異氰酸酯組分中的化合物。這些例如可以為常規(guī)添加劑，如鐵化合物，例如氯化鐵(III)。若使用氯化鐵(III)，則鐵含量基于有機(jī)異氰酸酯的總重量通常為10-100mg/kg，優(yōu)選40-70mg/kg。在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，鐵含量基于有機(jī)異氰酸酯的總重量為 10-30mg/kg。為了生產(chǎn)含木素纖維素材料，使含木素纖維素的物質(zhì)與本發(fā)明的高度反應(yīng)性異氰酸酯組分混合，然后在40-250°C，優(yōu)選100-240°C，特別優(yōu)選150_230°C的模具溫度下在模具中壓制。本發(fā)明含木素纖維素材料，優(yōu)選其中含木素纖維素顆粒為小木塊的那些的生產(chǎn)以常規(guī)方式進(jìn)行，如“Taschenbuch der Spanplatten TechnikT^.-J. Deppe,K. Ernst,第4版，2000, DRff-Ve rlag WeinbrennerGmbH & Co.，Leinfelden-Echterdingen, % 3. 5 章所述。術(shù)語木素纖維素對本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員是已知的。含木素纖維素顆粒的重要實(shí)例是木材部分，如木材層、木條、木片或木纖維，其中木纖維任選還可以源于含木纖維植物，如亞麻、大麻、向日葵、洋姜或油菜。小木塊，尤其是木纖維或木片，優(yōu)選作為含木素纖維素的物質(zhì)。除了高度反應(yīng)性異氰酸酯組分和含木素纖維素的物質(zhì)以外，可以使用常用于生產(chǎn)該類材料的其他粘合劑。這些包括例如基于甲醛和酚、脲或蜜胺的縮聚物的常規(guī)粘合劑。該類樹脂及其制備例如描述于 Ullmanns Llizyklopadie der technischen Chemie,第 4 修訂擴(kuò)展版，Verlag Chemie, 1973,第 403-424 頁，“Aminoplaste，，;Ullmann，s Encyclopediaof IndustrialChemistry,第A2卷,VCH Verlagsgesellschaft, 1985,第 115-141 頁,“AminoResins” 以及 M. Dunky, P. Niemz, HolzwerkstofTe und Leime, Springer 2002,第 251-259頁(UF resins)和第303-313頁(具有少量蜜胺的MUF和UF)中。此外，可以使用常規(guī)添加劑。這些包括本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知的所有添加劑，例如蠟類、石蠟乳劑、阻燃添加劑、潤濕劑、鹽，還有無機(jī)或有機(jī)酸和堿，例如無機(jī)酸如硫酸、硝酸，有機(jī)磺酸，羧酸如甲酸或乙酸，或無機(jī)或有機(jī)堿，例如氫氧化鈉(含水或原樣)，氧化鈣或碳酸鈣(各自含水或原樣)或氨(含水或原樣)。這些添加劑可以基于含木素纖維素的物質(zhì)的干物質(zhì)以0-20重量％，優(yōu)選0-5重量％，尤其是0-1重量％的量加入。特別優(yōu)選使水的比例最小化。因此，水的比例優(yōu)選小于2重量％，特別優(yōu)選小于I重量％，尤其小于0. 5重量％，在每種情況下基于用于生產(chǎn)含木素纖維素材料的所有原料的總重量，包括含木素纖維素的物質(zhì)中存在的殘留水分。在壓制之前，用本發(fā)明的高度反應(yīng)性異氰酸酯組分對含木素纖維素的物質(zhì)，優(yōu)選小木塊，特別優(yōu)選木片或木纖維涂膠。該類所謂的涂膠方法對于用常規(guī)氨基塑料樹脂生產(chǎn)常規(guī)木基材料是已知的且例如描述于“Taschenbuch der SpanplattenTechnik，，H.-J. Deppe, K. Ernst,第 4 版，2000, DRW - Verlag Weinbrenner GmbH & Co.,Leinfelden-Echterdingen, % 3. 3 章中。優(yōu)選該高度反應(yīng)性異氰酸酯組分和任選使用的其他粘合劑和/或常規(guī)添加劑在與含木素纖維素的物質(zhì)接觸之前不混合。所有組分可以同時(shí)加入含木素纖維素的物質(zhì)中。優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的高度反應(yīng)性異氰酸酯組分作為最后組分加入含木素纖維素的物質(zhì)中。該程序任選在多層中進(jìn)行。這些層可以在含木素纖維素的物質(zhì)類型和尺寸、所用粘合劑或所用添加劑的量和類型上不同。本發(fā)明的多層含木素纖維素材料，優(yōu)選板狀模制品的厚度隨使用領(lǐng)域而變化且通常為 0. 5-300mm，優(yōu)選 10_200mm，尤其是 12-100_。本發(fā)明的多層含木素纖維素模制品，優(yōu)選板狀模制品的各層的厚度比可變。也稱為覆蓋層的外層單獨(dú)或總體而言通常比中間層的各層要薄。各覆蓋層的質(zhì)量通?；诒景l(fā)明的多層含木素纖維素模制品總質(zhì)量為5-30重量％，優(yōu)選10-25重量％。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種可以由本發(fā)明方法得到的含木素纖維素材料。本發(fā)明的該含木素纖維素材料例如可以用于生產(chǎn)家具制品和家具部件、包裝材料，用于住宅建筑或車輛如小汽車、公共汽車、卡車、船舶和飛機(jī)中。它具有低甲醛釋放且對水解特別穩(wěn)定。
本發(fā)明的高度反應(yīng)性異氰酸酯組分的特征在于在室溫下良好的儲(chǔ)存性和與對異氰酸酯呈反應(yīng)性的基團(tuán)接觸或與水分接觸時(shí)快速的固化，例如在升高的溫度下。因此，本發(fā)明的高度反應(yīng)性異氰酸酯組分還可以用于其他目的，例如用作密封劑。該類密封劑尤其可以用作水分固化密封劑，例如用在建筑工業(yè)中。在這里固化時(shí)間與已知密封劑相比還可以在室溫下顯著縮短。下面參考實(shí)施例說明本發(fā)明。儲(chǔ)存穩(wěn)定性測試在20° C下粘度為260mPa. S、鐵含量為25mg/kg且來自Witco的錫催化劑FomrezUL32含量為0.04重量％的聚合物MDi異氰酸酯組分的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。為此，將聚合物MDI異氰酸酯組分在沒有其他添加劑下在25° C下儲(chǔ)存(對比)和在基于該混合物總重量為0. 12重量％的對甲苯磺?；惽杷狨ハ略?5° C(實(shí)施例I)和50° C(實(shí)施例2)下儲(chǔ)存。各混合物的粘度(mPa. s)隨儲(chǔ)存持續(xù)時(shí)間的變化示于表I和圖I中。表I
權(quán)利要求
1.一種高度反應(yīng)性異氰酸酯組分，包含具有至少兩個(gè)異氰酸酯基團(tuán)的有機(jī)異氰酸酯、基于有機(jī)金屬化合物的催化劑和包含芳族磺酰基異氰酸酯基團(tuán)的化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的高度反應(yīng)性異氰酸酯組分，其中所述包含芳族磺?；惽杷狨セ鶊F(tuán)的化合物為對甲苯磺酰基異氰酸酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的高度反應(yīng)性異氰酸酯組分，其中所述基于有機(jī)金屬化合物的催化劑為有機(jī)錫化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的高度反應(yīng)性異氰酸酯組分，其中所述有機(jī)異氰酸酯為基于單體和聚合亞甲基二苯基二異氰酸酯的異氰酸酯。
5.一種生產(chǎn)含木素纖維素材料的方法，其中使含木素纖維素的物質(zhì)與根據(jù)權(quán) 利要求1-4中任一項(xiàng)的高度反應(yīng)性異氰酸酯組分混合并隨后在模具中在40-250° C的模具溫度下壓制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中將所述含木素纖維素的物質(zhì)與根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的高度反應(yīng)性異氰酸酯組分和基于甲醛樹脂的粘合劑混合。
7.一種可以通過根據(jù)權(quán)利要求5或6的方法得到的含木素纖維素材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的含木素纖維素材料在生產(chǎn)家具制品和家具部件、包裝材料、在住宅建筑或在車輛(小汽車、公共汽車、卡車、船舶、飛機(jī))中的用途。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的高度反應(yīng)性異氰酸酯組分作為密封劑的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高度反應(yīng)性異氰酸酯組分，其包含具有至少兩個(gè)異氰酸酯基團(tuán)的有機(jī)異氰酸酯、基于有機(jī)金屬化合物的催化劑和包含芳族磺酰基異氰酸酯基團(tuán)的化合物。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種使用該高度反應(yīng)性異氰酸酯組分生產(chǎn)含木素纖維素材料的方法、該類含木素纖維素材料和包含該高度反應(yīng)性異氰酸酯組分的密封劑。
文檔編號(hào)C08G18/71GK102648224SQ201080055729
公開日2012年8月22日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月8日
發(fā)明者H-U·施密特, S·烏爾曼, W·沙茨 申請人:巴斯夫歐洲公司