用于粘合树脂的制备的工艺的制作方法

本发明涉及粘合树脂，所述粘合树脂可用于例如层压体、矿物棉绝缘体和木材产品诸如胶合板、定向刨花板(osb)、单板层积材(laminated veneer lumber，层压饰面积材)(lvl)、中密度纤维板(mdf)、高密度纤维板(hdf)、拼花地板、曲面胶合板、饰面的颗粒板(veneered particleboards)、饰面的mdf或颗粒板的制造中。粘合树脂还可用于例如复合物、模塑配混物和铸造应用中。本发明还涉及用于制备粘合树脂的方法。

背景技术：

1、木质素(一种芳族聚合物)是例如木材中的主要成分，是地球上仅次于纤维素的最丰富的碳源。近年来，随着从制浆工艺中提取高度纯化的、固体和特别化(particularized)形式的木质素的技术的开发和商业化，作为目前源自于石化工业的主要的芳族化学前体的可能的可再生替代品，其引起了极大的关注。

2、木质素(一种多芳族网络)作为酚-甲醛胶粘剂生产期间的酚的合适替代品已被广泛研究。这些在制造层压体和结构木材产品(诸如胶合板、定向刨花板和纤维板)期间使用。在这样的胶粘剂的合成期间，可部分地被木质素替代的酚在碱性或酸性催化剂的存在下与甲醛反应，以形成高度交联的芳族树脂，称为酚醛清漆(novolacs)(当使用酸性催化剂时)或甲阶酚醛树脂(resoles)(当使用碱性催化剂时)。目前，由于木质素的较低的反应性，仅有限量的酚可被木质素替代。

3、在制备包含木质素的树脂时的一个问题为当木质素用在含有甲醛的树脂(诸如木质素-酚-甲醛树脂)中时甲醛的使用。基于甲醛的树脂释放甲醛，所述甲醛为一种有毒的挥发性的有机化合物。目前和拟议的涉及甲醛释放的降低或消除的立法已导致用于木材胶粘剂应用的无甲醛树脂开发。

4、jingxian li r.等人(green chemistry,2018,20,1459-1466)描述了包含甘油二缩水甘油基醚和木质素的树脂的制备，其中木质素呈固体形态提供。文章中所描述的技术的一个问题为长压制时间和高压制温度。将3层胶合板样品在150℃温度下压制持续15分钟以充分固化树脂。

5、engelmann g.和ganster j.(holzforschung,2014,68,435-446)描述了具有低分子量硫酸盐(kraft)木质素和焦酚(pyrogallol)的基于生物的环氧树脂的制备，其中木质素组分由来自硫酸盐木质素的丙酮提取物组成。

技术实现思路

1、现已出人意料地发现可容易地制备粘合树脂，其中甲醛的使用可被避免。还发现通过提供包含氨和/或有机碱的水性溶液形式的木质素和/或鞣质(tannin，单宁)可获得改进的粘合树脂。通过提供包含氨和/或有机碱的水性溶液形式的木质素和/或鞣质，可避免木质素和/或鞣质颗粒的碾磨的步骤，这避免了木质素和/或鞣质块(lump)形成以及分散剂的使用。

2、已发现当木质素和/或鞣质以包含氨和/或有机碱的水性溶液形式提供时，木质素和/或鞣质结构中的酚类羟基基团被去质子化，并自由地与粘合树脂的其他组分反应。这改进了粘合剂的反应性和性能。因此，在制造例如层压体、矿物棉绝缘体、玻璃棉绝缘体和木材产品诸如胶合板、定向刨花板(osb)、单板层积材(lvl)、中密度纤维板(mdf)、高密度纤维板(hdf)、拼花地板、曲面胶合板、饰面的颗粒板、饰面的mdf或颗粒板时，提供包含氨和/或有机碱的水性溶液形式的木质素和/或鞣质，显著地加快了反应并且因此减少了压制时间，以及使得能够使用更低的压制温度以固化粘合树脂。粘合树脂还可用于例如复合物、模塑配混物和铸造应用中。

3、进一步地，通过提供包含木质素和/或鞣质和氨和/或有机碱的水性溶液形式的木质素和/或鞣质，将例如玻璃棉和矿物棉纤维的降解的风险最小化。

4、进一步已发现通过使用羟甲基糠醛(hmf)或其低聚物、糠醛(fu)、糠醇(fa)、乙酰氧基甲基糠醛或hmf的低聚物或其组合，可获得基于生物的热固性粘合剂。

5、因此，本发明涉及用于制备粘合树脂的方法，其中将包含木质素和/或鞣质和氨和/或有机碱的水性溶液与以下混合：羟甲基糠醛(hmf)、糠醛(fu)、糠醇(fa)、乙酰氧基甲基糠醛或hmf的低聚物或其组合以及任选地选自以下的一种或多种交联剂：甘油二缩水甘油基醚，聚甘油二缩水甘油基醚，聚甘油多缩水甘油基醚，甘油三缩水甘油基醚，山梨糖醇多缩水甘油基醚，烷氧基化甘油多缩水甘油基醚，三羟甲基丙烷三缩水甘油基醚，三羟甲基丙烷二缩水甘油基醚，聚氧基丙二醇二缩水甘油基醚，聚氧基丙二醇三缩水甘油基醚，环己烷二甲醇的二缩水甘油基醚，间苯二酚二缩水甘油基醚，异山梨醇二缩水甘油基醚，季戊四醇四缩水甘油基醚，乙二醇二缩水甘油基醚，具有2-9个乙二醇单元的聚乙二醇二缩水甘油基醚，具有1-5个丙二醇单元的丙二醇二缩水甘油基醚，碳水化合物的二缩水甘油基-、三缩水甘油基-或多缩水甘油基-醚，碳水化合物的二缩水甘油基-、三缩水甘油基-或多缩水甘油基-酯，水杨酸、香草酸或4-羟苯甲酸的二缩水甘油基-醚或二缩水甘油基酯，环氧化的或缩水甘油基取代的基于植物的酚类化合物(诸如鞣质、腰果酚(cardonal)、腰果二酚(cardol)、腰果酸(anacardic acid))或环氧化的基于植物的油(诸如菜籽油、亚麻籽油、大豆油)，三(4-羟苯基)甲烷三缩水甘油基醚，n,n-双(2,3-环氧丙基)苯胺，对-(2,3-环氧丙氧基-n,n-双(2,3-环氧丙基)苯胺，双-羟甲基呋喃的二缩水甘油基醚，和/或具有3-6个碳原子的线性碳链的末端二醇的二缩水甘油基醚，以及具有选自以下的官能基团的交联剂：缩水甘油基胺、二缩水甘油基胺、三缩水甘油基胺、多缩水甘油基胺、缩水甘油基酰胺、二缩水甘油基酰胺、三缩水甘油基酰胺、多缩水甘油基酰胺、缩水甘油基酯、二缩水甘油基酯、三缩水甘油基酯、多缩水甘油基酯、缩水甘油基叠氮化物、二缩水甘油基叠氮化物、三缩水甘油基叠氮化物、多缩水甘油基叠氮化物、缩水甘油基甲基丙烯酸酯、二缩水甘油基甲基丙烯酸酯、三缩水甘油基甲基丙烯酸酯、或多缩水甘油基甲基丙烯酸酯以及任选地一种或多种添加剂。

6、本发明因此还涉及可使用本文所描述的方法获得的粘合树脂以及粘合树脂在层压体、矿物棉绝缘体以及木材产品诸如胶合板、定向刨花板(osb)、单板层积材(lvl)、中密度纤维板(mdf)、高密度纤维板(hdf)、拼花地板、曲面胶合板、饰面的颗粒板、饰面的mdf或颗粒板的制造中的用途。本发明还涉及使用粘合树脂制造的这样的层压体、矿物棉绝缘体以及木材产品诸如胶合板、定向刨花板(osb)、单板层积材(lvl)、中密度纤维板(mdf)、高密度纤维板(hdf)、拼花地板、曲面胶合板、饰面的颗粒板、饰面的mdf或刨花板。根据本发明的粘合树脂可还用于复合物、模塑配混物和铸造应用的制造中。

7、因此，本发明的一个方面为粘合树脂，所述粘合树脂包含：包含木质素和/或鞣质和氨或有机碱的水性溶液以及羟甲基糠醛(hmf)、糠醛(fu)、糠醇(fa)、乙酰氧基甲基糠醛或hmf的低聚物或其组合以及任选地选自以下的一种或多种交联剂：甘油二缩水甘油基醚，聚甘油二缩水甘油基醚，聚甘油多缩水甘油基醚，甘油三缩水甘油基醚，山梨糖醇多缩水甘油基醚，烷氧基化甘油多缩水甘油基醚，三羟甲基丙烷三缩水甘油基醚，三羟甲基丙烷二缩水甘油基醚，聚氧基丙二醇二缩水甘油基醚，聚氧基丙二醇三缩水甘油基醚，环己烷二甲醇的二缩水甘油基醚，间苯二酚二缩水甘油基醚，异山梨醇二缩水甘油基醚，季戊四醇四缩水甘油基醚，乙二醇二缩水甘油基醚，具有2-9个乙二醇单元的聚乙二醇二缩水甘油基醚，具有1-5个丙二醇单元的丙二醇二缩水甘油基醚，碳水化合物的二缩水甘油基-、三缩水甘油基-或多缩水甘油基-醚，碳水化合物的二缩水甘油基-、三缩水甘油基-或多缩水甘油基-酯，水杨酸、香草酸或4-羟苯甲酸的二缩水甘油基-醚或二缩水甘油基酯，环氧化的或缩水甘油基取代的基于植物的酚类化合物或环氧化的基于植物的油，三(4-羟苯基)甲烷三缩水甘油基醚，n,n-双(2,3-环氧丙基)苯胺，对-(2,3-环氧丙氧基-n,n-双(2,3-环氧丙基)苯胺，双-羟甲基呋喃的二缩水甘油基醚，和/或具有3-6个碳原子的线性碳链的末端二醇的二缩水甘油基醚，以及具有选自以下的官能基团的交联剂：缩水甘油基胺、二缩水甘油基胺、三缩水甘油基胺、多缩水甘油基胺、缩水甘油基酰胺、二缩水甘油基酰胺、三缩水甘油基酰胺、多缩水甘油基酰胺、缩水甘油基酯、二缩水甘油基酯、三缩水甘油基酯、多缩水甘油基酯、缩水甘油基叠氮化物、二缩水甘油基叠氮化物、三缩水甘油基叠氮化物、多缩水甘油基叠氮化物、缩水甘油基甲基丙烯酸酯、二缩水甘油基甲基丙烯酸酯、三缩水甘油基甲基丙烯酸酯、或多缩水甘油基甲基丙烯酸酯；以及任选地一种或多种添加剂。