用于木质纤维素材料例如木材的水性粘合剂组合物及其生产方法与流程

发明领域本发明涉及用于木质纤维素材料例如木材的水性粘合剂组合物和生产粘结的木质纤维素产品的方法，所述方法包括使一种或多种木质纤维素材料与粘合剂接触并固化所述组合物的步骤。

背景技术：

1、用于木质纤维素材料例如木材的粘合剂种类的列表很长，并且包含例如：脂肪族树脂，动物胶，酪蛋白，接触水泥，环氧化物，热胶，酚醛和脲醛的粘合剂。

2、这些各有其优缺点。有些坚固但使用有害材料或昂贵，例如异氰酸酯基粘合剂；其他的廉价，但是对热和/或水分的抵抗力很低，例如聚醋酸乙烯酯基粘合剂；并且其他的使用廉价的可再生材料，但粘结强度低。

3、就这种氧化木质素基粘合剂而言，我们有一种产品，其具有良好的粘合性能，使用低成本和可再生资源，并且能够抵抗各种条件，例如热和水分。

4、木质素主要通过燃烧产生热能，用作牲畜的饲料或作为废物被简单处理。一小部分木质素用于不同的工艺中，例如用于例如水泥和沥青的分散剂，或作为某些芳香族化合物(例如香兰素)的原料。

5、木质素的一种潜在用途是在粘合剂中的用途，例如用于木材的粘合剂。

6、在现有技术中可以找到一些粘合剂或粘合剂型木质纤维素产品。jp2014065779描述了一种树脂组合物，其包含有机溶剂可溶的木质素以及含有多个噁唑啉环的化合物的组合。wo18138450描述了木质素基纤维板，其用于从生物基材料生产碳纤维，其中将非化学改性的木质素、增塑剂和交联剂熔融挤出，然后碳化处理以形成所述碳纤维。us2009169867描述了一种复合材料，其包括基底材料和聚合物颗粒，脱脂大豆粉、交联剂的任何混合物的固化/干燥的粘合剂组合物，所述交联剂为以下交联剂：甘油，甘油衍生物，二乙醇胺，三乙醇胺，季戊四醇，羟烷基脲，尿素，噁唑啉，聚乙烯醇，锆或锌金属离子；该专利还涉及添加木质素或木质素磺酸盐，在这种情况下，其充当扩链剂或填充剂。

7、us2010069533描述了一种用木材粘合剂组合物粘结的木材复合物，所述木材粘合剂组合物包含大豆蛋白分离物、大豆粉、磨碎亚麻粉、亚麻粉、大麻粉和谷物粉的任何混合物；含有一个或多个噁唑啉官能团和可能的木质素或木质素磺酸盐的组分；和/或产酸剂化合物。重要的是要注意，us2010069533没有描述任何增塑剂，它没有描述木质素或木质素磺酸盐的任何化学处理，例如氧化，也没有使用木质素或木质素磺酸盐作为主要组分。

8、us2011159768描述了一种水性粘合剂组合物，其包含一种或多种烯属不饱和羧酸接枝的木质素或木质素磺酸盐的组分以及一种或多种含噁唑啉官能团的聚合物或树脂的组分。重要的是要注意，us2011159768描述了一种水性粘合剂组合物，其相对于本发明包含明显不同的化学处理的木质素或木质素磺酸盐，并且没有描述增塑剂的使用或氧化。

9、木质素有几个重要的特性与粘合剂有关。木质素是具有高玻璃化转变温度(tg)的芳族聚合物。木质素在很宽的温度范围内发生热分解，因为不同的含氧部分具有不同的稳定性，并且由于木质素聚合物的受阻结构，发生的反应可以是连续的，但也可以是竞争的。木质素的表面化学性质(如表面张力分量)类似于固化的酚醛(pf)粘合剂的相同性质。这种情况做出了合理的假设，即木质素的粘合性能可以与木材产品以及类似产品中长期使用的pf粘合剂处于相似水平。然而，木质素是天生的异质材料，最重要的是，基于所使用的从生物质中提取木质素的各种技术以及生物质本身，木质素的性质和结构是不同的。区别在于结构，木质素芳族单元的键合方式，分子量，官能团等。

10、在典型的木质素中大量存在的反应性官能团是羟基，其是酚羟基或脂肪族羟基。酚羟基的存在还活化了芳环，使其与醛反应。总体上，可以说木质素结构将交联剂的选择限制在往往对环境有害的试剂上，并且因此限制了在包括化学反应的工艺中使用木质素作为起始材料的可能性。

11、为了利用木质素作为不同用途的起始材料，已经提出了木质素的化学衍生化。提议的木质素衍生化方法之一是氧化。木质素的氧化通常在碱金属氢氧化物的存在下用强氧化剂进行。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提供粘合剂，其特别适合对木质纤维素材料例如木材的粘合，使用可再生材料作为起始材料，减少或消除腐蚀性和/或有害材料，并且生产成本相对低廉。

2、本发明的另一个目的是提供用这种粘合剂粘合的产品。

3、根据本发明的第一方面，提供了用于木质纤维素材料例如木材的水性粘合剂组合物，其包含：

4、-一种或多种氧化木质素形式的组分(i)；

5、-一种或多种交联剂形式的组分(ii)；

6、-一种或多种增塑剂形式的组分(iii)。

7、根据本发明的第二方面，提供了生产木质纤维素产品的方法，其包括使一种或多种木质纤维素材料与上述水性粘合剂组合物接触的步骤。

8、根据本发明的第三方面，提供了木质纤维素产品，其包含与固化的根据本发明的粘合剂组合物接触的一种或多种木质纤维素材料。

9、本发明人惊奇地发现，可以获得由粘合剂的固化导致的粘合的木质纤维素产品，由此粘合剂的主要组成是氧化木质素作为主要组分，由廉价的可再生材料大量生产，不包含或仅包含少量的任何腐蚀性和/或有害物质。

1.用于木质纤维素材料，例如木材的水性粘合剂组合物，其包含：

2.根据权利要求1所述的水性粘合剂组合物，其中组分(i)为一种或多种氧化木质素形式，所述木质素选自硫酸盐木质素、碱木质素、木质素磺酸盐木质素、有机溶剂木质素、来自木质纤维素原料的生物精炼过程的木质素，或其任何混合物。

3.根据权利要求1或2所述的水性粘合剂组合物，其中组分(i)为一种或多种氧化硫酸盐木质素形式。

4.根据权利要求1或2所述的水性粘合剂组合物，其中组分(i)为一种或多种氧化碱木质素形式。

5.根据前述权利要求中任一项所述的水性粘合剂组合物，其中组分(i)为一种或多种氨氧化木质素(aol’s)形式。

6.根据权利要求5所述的水性粘合剂组合物，其中所述氨氧化木质素包含一种或多种选自氨、胺或其任何盐的化合物。

7.根据前述权利要求中任一项所述的水性粘合剂组合物，其中基于组分(i)的干重，组分(i)的羧酸基团含量为0.05至10mmol/g，例如0.1至5mmol/g，例如0.20至1.5mmol/g，例如0.40至1.2mmol/g，例如0.45至1.0mmol/g。

8.根据前述权利要求中任一项所述的水性粘合剂组合物，其中组分(i)的平均羧酸基团含量为每个组分(i)大分子大于1.5个基团，例如大于2个基团，例如大于2.5个基团。

9.根据前述权利要求中任一项所述的水性粘合剂组合物，其中组分(iia)为一种或多种化合物形式的改性剂，其选自基于脂肪酸甘油三酯的环氧化油。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的水性粘合剂组合物，其中组分(iia)是一种或多种化合物形式的改性剂，其选自具有3个或更多个环氧基团的分子。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的水性粘合剂组合物，其中组分(ii)是一种或多种柔性低聚物或聚合物形式的改性剂，例如低tg基于丙烯酸的聚合物，例如低tg乙烯基聚合物，例如低tg的聚醚，其包含反应性官能基团，例如碳二亚胺基团，例如酸酐基团，例如噁唑啉基团，例如氨基，例如环氧基团。

12.根据前述权利要求中任一项所述的水性粘合剂组合物，其中基于组分(i)的干重，以1至40重量％，例如4至20重量％，例如6至12重量％的量包含组分(iia)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的水性粘合剂组合物，其还包含一种或多种选自氨，胺或其任何盐的形式的组分。

14.根据前述权利要求中任一项所述的水性粘合剂组合物，其包含尿素形式的其他组分，特别是以5至40重量％，例如10至30重量％，例如15至25重量％的量，基于组分(i)的干重。

15.根据前述权利要求中任一项所述的水性粘合剂组合物，包含一种或多种氨氧化木质素形式的组分(i)，基于组分(i)的干重，其羧酸基团含量为0.05至10mmol/g，例如0.1至5mmol/g，例如0.20至1.5mmol/g，例如0.40至1.2mmol/g，例如0.45至1.0mmol/g；

16.根据前述权利要求中任一项所述的水性粘合剂组合物，包含一种或多种氨氧化木质素形式的组分(i)，其平均羧酸基团含量为每个组分(i)大分子大于1.5个基团，例如大于2个基团，例如大于2.5个基团；

17.根据前述权利要求中任一项所述的水性粘合剂组合物，基本上由以下组成：

18.生产粘结的木质纤维素产品的方法，其包括使一种或多种木质纤维素材料与根据权利要求1-17中任一项所述的粘合剂组合物接触和固化所述粘合剂组合物的步骤。

19.粘结的木质纤维素产品，其包含与由根据权利要求1-17中任一项所述的粘合剂组合物固化得到的固化的粘合剂接触的一种或多种木质纤维素材料。