CN101861218A - 基于腐殖质的聚合物系统 - Google Patents

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CN101861218A CN200880116282A CN200880116282A CN101861218A CN 101861218 A CN101861218 A CN 101861218A CN 200880116282 A CN200880116282 A CN 200880116282A CN 200880116282 A CN200880116282 A CN 200880116282A CN 101861218 A CN101861218 A CN 101861218A
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Abstract

用于形成聚合物组合物的系统，包括例如在制备铸模中用作酚基树脂系统的替代物。在优选的实施方案中，系统包括使用a)包含腐殖质的可聚合的含羟基的成分(如可通过褐煤提供)，b)异氰酸酯成分，和c)适合催化a)和b)聚合的催化剂成分，并且优选胺催化剂成分。系统任选用作在填充剂存在下的粘合剂系统，例如，与铸造集料如砂组合。本发明的聚合物系统可以基本上没有甲醛或酚，并且优选地包含很少或不包含芳族溶剂。

Description

基于腐殖质的聚合物系统
技术领域
本发明涉及尿烷成型系统，包括铸造粘合剂，以及用这些系统和粘合剂制备的混合物。
背景技术
常规铸造粘合剂既包含酚甲醛成分，又包含有机多异氰酸酯成分。铸造混合物通过混合粘合剂与铸造集料制备。铸型(铸模和铸芯)通常通过将混合物成型和用液体或气体叔胺固化催化剂固化铸型来制备。
在制造金属部件的铸造工业中使用的主要方法之一是砂型铸造。在砂型铸造中，一次性铸型(通常表征为铸模和铸芯)通过将铸造混合物——其是砂和有机或无机粘合剂的混合物——成型和固化而制造。粘合剂用于强化铸模和铸芯。
在砂型铸造中用于制造铸模和铸芯的方法之一是“冷匣(cold box)”法。在该方法中，气体固化剂经过紧密成型的混合物以产生固化的铸模和/或铸芯。一个替代的方法是“自硬”法，其涉及使用液体催化剂，例如液体叔胺。
通常在冷匣法中使用的酚-尿烷粘合剂系统以气体叔胺催化剂固化。见例如美国专利号3,409,579、3,429,848、3,432,457和3,676,392。酚-尿烷粘合剂系统通常由酚树脂成分和多异氰酸酯成分组成，它们在压紧和固化之前与砂混合，以形成铸造混合物。在冷匣法中使用的此类酚-尿烷粘合剂已经证明能令人满意地浇铸通常在超过1400℃的温度下浇铸的诸如铁或钢的金属。它们还可以用于浇铸轻金属，例如铝，其具有小于800℃的熔点。
不管系统被填充(例如以集料填充)还是未填充，例如在其他应用中使用，使用酚树脂系统存在缺点。
对于填充系统，在冷匣法中使用酚-尿烷粘合剂存在缺点。酚树脂成分和多异氰酸酯成分通常都包含相当大数量的气味令人讨厌的有机溶剂。此外，这些粘合剂包含小量的不需要的游离(即，未反应的)甲醛和游离(即，未反应的)酚。因为此，对开发不使用有机溶剂并且不包含游离甲醛或游离酚的聚合物系统有兴趣，包括用作粘合剂的聚合物系统。此外，当酚-尿烷粘合剂系统的两种成分与砂混合以形成铸造混合物时，它们可能在与气体催化剂固化之前过早地反应。如果该反应发生，它们会在铸造混合物用于制造铸模和铸芯时减少铸造混合物的流动性，并且所得到的铸模和铸芯强度将降低。
发明内容
本发明提供用于在多种应用中将聚合物组合物成型的新系统，包括用于制备铸模的粘合剂系统。在一个优选实施方案中，系统包括使用a)包含腐殖质的可聚合的含羟基的成分(“PHCC”)，b)异氰酸酯成分，和c)适合催化a)和b)聚合的催化剂成分，并且优选胺催化剂成分，由此，如果a)和b)以及c)被包含在内并且作为液体使用时，则a)和b)以及c)可以在基于溶剂的系统(即包括起诸如稀释剂作用的溶剂的本发明系统)中提供。在特别优选的实施方案中，腐殖质自身可以包含腐殖酸和/或灰黄霉酸。系统本身可以被使用(例如形成层压层、涂层或者形成物品本身)，或者可以与填充剂材料——包括铸造集料例如砂——混合并在其存在下固化。本发明的系统可以以关于铸造集料的任何适宜方式使用，包括以本文所述的冷匣法中或自硬法使用。
本发明的聚合物成型(例如粘合剂)系统可以用于全部或部分替换常规的酚基聚合系统，包括在填充或非填充系统中。接着，本发明的优选系统基本上没有甲醛或酚，并且优选地包含很少或不包含芳族溶剂。当使用反应性溶剂时或者不使用溶剂时，没有存在于系统中的挥发性有机化合物(VOC)。因此，本发明的组合物在环境上是有吸引力的。
在另一方面，本发明提供适合(例如以化学方式和/或物理方式)用于制备本发明的聚合物(例如粘合剂)系统的含腐殖质(例如褐煤)的PHCC组分，以及提供包含成分a)、b)和/或c)中两种或两种以上成分并且被选择并用于制备本发明的聚合物(例如粘合剂)系统的试剂盒和组合。接着，此试剂盒或组合优选地提供适合它们的用途的实际和相对数量和/或浓度的成分。
详细描述
在一个实施方案中，本发明的系统提供粘合剂系统，其包含可聚合的含羟基的成分(PHCC)，PHCC含有褐煤，所述褐煤主要由腐殖酸组成。
在另一个实施方案中，PHCC包含来自任何来源的含羟基腐殖质。此类腐殖质可以包含腐殖酸和灰黄霉酸两者，并且可以源自多种有机源、准矿物源和矿物源。适宜的有机源例如包括植物源，例如泥炭和堆肥。适宜的准矿物源或矿物源例如包括如下面描述的褐煤。
土壤和沉积物中的腐殖质可以分成三个主要部分：腐殖酸(HA)、灰黄霉酸(FA)和腐黑物。HA和FA倾向具有在本发明中使用的足够的OH含量，并且可以使用强碱(NaOH或KOH)从土壤源和其他固相源提取。腐殖酸在低pH下是不溶性的，并且可以通过加入强酸而沉淀(用HCl调节至pH1)。腐黑物用强碱或强酸均不能提取。一般参见www.ihss.gatech.edu/。
如本发明中所使用的PHCC可以包括单官能醇类和多元醇类。单官能醇类包括，但不限于，脂肪族醇，例如甲醇和乙醇。多元醇类可以包括，但不限于，包含腐殖质的物质，例如褐煤。在本发明中，术语“多元醇”在本发明中定义为具有至少两个能够与异氰酸酯反应的羟基的化合物。如下面所例证，一个优选的非腐殖质(和非褐煤)多元醇是乙二醇，乙二醇是具有两个羟基的相对简单的分子。不旨在限制本发明的范围，其他非褐煤多元醇的代表性实例包括1，2-丙二醇；1，3-丙二醇；1，6-己二醇；2甲基-1，3-丙二醇；甘油；甘露醇；山梨糖醇；二甘醇；三甘醇；聚乙二醇；聚丙二醇；和丁二醇、二丁二醇和聚丁二醇。
如果存在的话，非腐殖质PHCC优选地以范围从系统的约1至约60重量％(即可存在无论何种PHCC、异氰酸酯、液体催化剂和一种或多种溶剂的组合)、更优选从系统的约10至约50重量％、并且最优选从系统的约15至约25重量％的量存在于粘合剂系统中。当由非腐殖质提供的PHCC的量超过约60重量％时，所得到的组分或粘合剂倾向于降低所得到的聚合物的机械强度。
用于本发明的优选腐殖质可以由准矿物、优选褐煤并且更优选风化褐煤提供。褐煤常常被称为褐色煤并且是最低级别的煤且几乎唯一地用作蒸汽发电的燃料。其呈棕黑色并且具有高的固有水分含量，有时高达66％，并且与烟煤相比具有非常高的灰分含量。其也是化合物的异质混合物，没有单一结构式。褐煤是一种不认为是真正矿物的地质材料，而是一种在极端压力下衍生自腐朽木材的准矿物，并且因此是有机的。在优选的实施方案中，所使用的褐煤包括风化褐煤，并且包含大于60％的腐殖酸。腐殖酸盐和腐殖酸衍生物是通常从多种形式氧化煤得到(直接或间接)的不同家族产物。
煤沉积物有三种类型。无烟煤是非常密实和坚硬的，具有相当低的硫含量。烟煤是较软的煤，通常具有稍微高的硫水平。褐煤是非常软的粗煤，具有高度可变的硫含量并且常常具有微小的燃料值。更软的煤、特别是褐煤易于氧化(这是因为它们具有更加开放的构造)，特别是当其存在于近表面沉积物中时更是如此。虽然氧化降低了褐煤的燃料值，但是其增加了碱-可提取腐殖质的百分比。
氧化煤衍生的(OCD)腐植土和腐殖质基本上与来自土壤的腐殖土提取物相同。在褐煤的情况下，天然氧化的外观终产物是软的、疏松结构的、几乎土质的被称作风化褐煤的OCD腐植土。风化褐煤通常存在于褐煤露头处，或者存在于级别为根源褐煤接缝的褐煤极浅床的顶部。风化褐煤是衍生自史前植物物质的低级煤。其作为通常十分接近表面的褐煤沉积物的露出部分而发现。其与褐煤的不同之处在于其具有高的氧化程度和更高的羧基。由于大量活细菌的作用，在某些沉积层中形成风化褐煤，而不是形成煤。由于风化褐煤是高度腐烂的压缩天然有机腐植土，在加上被微生物活性的进一步处理，风化褐煤具有高的腐殖酸含量，其是生物化学活性最大的物质之一。
部分氧化的褐煤被称作末褐煤，并且包含比风化褐煤少得多、但比褐煤多的OCD腐植土。下表总结了OCD腐植土潜在来源的近似化学特性：
                     褐煤      末褐煤  风化褐煤
来源材料中的氧       20％      25％    30％
提取的腐殖酸         5％       30％    85％
腐殖酸提取物中的氧   25％      30％    30％
因此，本领域普通技术人员将理解，本发明包含衍生自褐煤(包括末褐煤和风化褐煤)及其组合物和混合物的用途，其具有高浓度腐殖酸的腐殖质，而不论其来源如何。
一种或一种以上褐煤优选地以范围从粘合剂的约2重量％、更优选约5重量％至约65重量％、更优选地从粘合剂的约10重量％至约50重量％、并且最优选从粘合剂的约15重量％至约40重量％的组合量存在于聚合物(例如粘合剂)系统中。高于约65重量％的褐煤量倾向于消耗过多的异氰酸酯而在经济上不可行，而低于约2重量％的量与缺乏褐煤的相当组成相比在机械性能上往往没有显示出具有可感觉到的改善。转而，当使用褐煤之外的腐殖质源，例如植物源时，考虑到使用的其它成分例如异氰酸酯、催化剂和其它任选成分(例如溶剂)的类型、浓度和方式，本领域技术人员将能够决定待使用的最佳量(至少部分地与来源的固有OH含量相关)以便提供期望水平的特性，如粘度、可混合性、聚合速率和程度等等。
本发明的聚合物(例如粘合剂)系统还包含异氰酸酯成分。在本发明中使用的异氰酸酯包括在聚氨基甲酸酯化学中作为适宜结构单元的那些，例如每分子具有至少两个活性异氰酸酯基的芳香族、脂肪族或环脂族多异氰酸酯。优选的异氰酸酯包括商业可得的“Mondur 541”(一种二苯甲烷二异氰酸酯)、多异氰酸酯和Rubinate(1780)，Rubinate(1780)是可以从Huntsman-ICI商业获得的基于二苯甲烷二异氰酸酯的水相容性多异氰酸酯。
不旨在限制本发明的范围，代表性实例包括2，4-和2，6-甲苯二异氰酸酯(TDI)以及它们的衍生物；亚甲基二苯基4，4′-、2，4-和2，2′-二异氰酸酯(MDI)以及它们的衍生物；可以额外包含具有一个以上环的产物的工业产物(聚合MDI或PMDI)；1，5-萘二异氰酸酯(NDI)；4，4′，4″-三苯基甲烷三异氰酸酯和双(3，5-二异氰酸基-2-甲苯基)甲烷；1，6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)；和3-异氰酸基甲基-3，5，5-三甲基环己基(异佛尔酮)异氰酸酯(IPDI)。许多此类异氰酸酯是商业可得的。此外，基本的多异氰酸酯也可以通过二聚合或三聚合修饰以产生碳二亚胺、尿二酮、缩二脲和脲基甲酸酯。
一种或一种以上异氰酸酯优选地以范围从聚合物组合物(例如树脂)的约10重量％至约80重量％、更优选从约20重量％至约70重量％、并且最优选从约30重量％至约65重量％的量存在于该聚合物组合物中。
系统的PHCC部分除了褐煤外还可以包括溶剂。这些溶剂可以与异氰酸酯成分反应，例如醇类和非褐煤多元醇类，或与异氰酸酯为非反应性的，例如碳酸亚烃酯，例如异丙二醇碳酸酯(propylene carbonate)、丁二醇碳酸酯(butylenecarbonate)等等。一种或多种溶剂可以至少部分地用来针对其预期的目的调节系统的粘度，例如当与集料一起使用时，调节粘度至约50cps和约400cps之间，并且优选在约100cps和约300cps之间。
当本发明的聚合物系统用作粘合剂系统以制备填充组分时，可以使用多种类型的填充剂材料。此类填充剂可以具有任何适宜特性，例如大小、形状和物理化学特性。此类填充剂的实例包括，但不限于，粉末、颗粒、微粒和纤维材料，例如成型的有机(例如木材、纤维素)和/或无机材料(例如陶瓷、硅石、玻璃、矿物)。
多种类型的集料和多种数量的粘合剂可以被用于通过本领域众所周知的方法制备铸造混合物。普通形状、用于精确浇铸的形状和耐高温形状可以通过使用粘合剂系统和适当集料制备。所使用的粘合剂的数量和集料的类型是本领域技术人员已知的。
用来制备铸造混合物的优选集料是砂，其中至少约70重量％、并且优选至少约85重量％的砂是硅石。用于普通铸型的其他适宜集料包括锆石、橄榄石、铝硅酸盐、铬铁矿砂等等。
在普通砂类型铸造应用中，粘合剂系统(包括任何PHCC、异氰酸酯和可能存在的催化剂和溶剂)的量基于集料重量通常不大于约10重量％，并且常常在约0.2重量％至约5重量％的范围内。最经常的情况是，对于普通砂铸型的粘合剂含量范围基于普通砂类型铸型中的集料重量为约0.5重量％至约2重量％。本发明的粘合剂系统优选地制造成可作为三部分系统使用，其中褐煤成分在一个包装内，有机多异氰酸酯成分在第二个包装内，而催化剂在第三个包装内。当制造铸造混合物时，通常将粘合剂成分组合，然后与砂或类似集料混合以形成铸造混合物，或者混合物可以通过相继混合所述成分与集料而形成。优选地，在加入催化剂成分之前，将含褐煤PHCC和异氰酸酯与砂首先混合。在集料颗粒上分散粘合剂的方法是本领域技术人员众所周知的。混合物可以任选地包含其他成分，例如氧化铁、磨碎的亚麻纤维、木质谷物(wood cereals)、沥青、耐高温面粉等等。
本发明的催化剂成分优选地包含胺催化剂，其可以以液体形式(例如在“自硬”法中)或气体形式(如在冷匣法中)或者两种形式提供。
在优选的实施方案中，用于通过冷匣法制备铸型的方法包括：
(1)提供形成本文所述的粘合剂系统所需要的成分，
(2)在适于然后将铸造混合物成型为期望的铸芯和/或铸模的条件下将所述成分与铸造集料混合；
(3)将成型的铸造混合物与催化剂(例如气体叔胺催化剂)接触；和
(4)从模型取出步骤(3)的铸型。
在本发明的优选“冷匣”实施方案中，铸造混合物(粘合剂系统和集料)可以铸模成期望的形状，因此其可以被固化。固化可以通过例如描述于美国专利号3,409,579的使叔胺气体通过铸模混合物而实现，该美国专利通过引用整合入本公开中。气体处理时间依赖于铸芯重量和几何形状并且通常在从0.5至30秒的范围内。清除时间依赖于铸芯重量和几何形状，并且通常在从1.0至60秒的范围内。
通过将熔化的金属浇在由本粘合剂和砂制成的铸模和/或铸芯组坯之内或周围来制造金属浇铸物。接着，使用冷匣法，浇铸金属的优选方法包括：
(1)如本文所描述制备铸芯和/或铸模；
(2)提供液态的金属并将其浇在所述模型之内或周围；
(3)使金属冷却并固化；和
(4)然后从铸芯或铸模分离铸件。
考虑到本说明书，本领域技术人员还会意识到本发明的粘合剂系统还可以用于使用自硬法形成铸模的方式。在一个此类优选实施方案中，提供如本文所述的包括液体催化剂的粘合剂系统并用于接触相应的集料成分以形成成型的铸芯和/或铸模。催化剂可以以任何适宜方式和任何适宜时间被包含在内，例如与PHCC成分一起，在将粘合剂系统的任何成分混合在一起之时，或者甚至在粘合剂系统与集料组合之后。
接着，使用本发明系统的优选自硬法可以包括：
(1)提供形成本文所述的粘合剂系统所需要的成分，提供并且混合至少PHCC、异氰酸酯和可以在组合物中一起使用的任何溶剂，
(2)以任何适宜方式和时间包含液体催化剂，例如在一种或一种以上各成分之内包含液体催化剂，或者在与铸造集料接触之前、过程中和/或之后将其加入至成分组合中；
(3)在适于然后将铸造混合物成型和固化成期望的铸芯和/或铸模的条件下将所述成分与铸造集料混合；
(4)从模型取出步骤(3)的铸型。
在此类方法中使用的适宜液体胺催化剂是具有通常在约7至约11的范围内的pKb值的碱。术语“液体胺”意思是包括在环境温度下为液体的胺，或者溶解于适当溶剂中的固体或气体形式的那些胺。pKb值是碱解离常数的负对数，并且是众所周知的碱性材料碱度的量度。该数越高，碱性越弱。处于该范围内的碱通常为包含一个或一个以上氮原子的有机化合物。具有必需范围内的pKb值的碱的具体实例包括其中烷基具有1-4个碳原子的4-烷基吡啶、异喹啉、芳基吡啶例如苯基吡啶、吡啶、吖啶、2-甲氧基吡啶、哒嗪、3-氯吡啶、喹啉、N-甲基咪唑、N-乙基咪唑、4，4′-二吡啶、4-苯基丙基吡啶、1-甲基苯并咪唑和1，4-噻嗪。作为液体叔胺催化剂优选使用的是脂肪族叔胺，特别是[三(3-二甲氨基)丙胺]。
考虑到多样化的催化活性和多样化的期望催化效应，催化剂浓度将很大程度上变化。一般而言，pKb值越低，组合物的工作时间将越短，并且固化越快、越完全。一般而言，催化剂浓度将是催化有效量，其范围基于PHCC成分通常从PHCC成分的约0.1重量％至约重量90％、优选0.2重量％至80重量％。在一个本发明实施方案中，液体催化剂水平被调整，以提供1分钟至30分钟、优选4分钟至约10分钟的对于铸造混合物的工作时间，并且提供约1分钟至30分钟、优选5分钟至约12分钟的剥离时间。工作时间定义为混合多异氰酸酯、褐煤和催化剂与铸型在Green Hardness“B”Scale Gauge(由Harry W.Dietert Co.，Detroit，Mich出售)上达到水平45时之间的时间间隔。剥离时间是混合多异氰酸酯、多元醇和催化剂与铸型在Green Hardness“B”Scale Gauge上达到水平90时之间的时间间隔。在产生铸造混合物中与经催化的粘合剂一起采用的集料应该足够干燥，以便在3至10分钟的工作时间和4至12分钟的剥离时间之后产生可操作铸型。铸造混合物的使用寿命是形成铸造混合物与铸造混合物不能再用于制造可接受铸模和铸芯时之间的时间间隔。铸造混合物有用性的量度和用铸造混合物制备的铸模和铸芯可接受性的量度是铸模和铸芯的拉伸强度。如果铸造混合物在使用寿命已经到期之后使用，所得到的铸模和铸芯将具有不可接受的拉伸强度。因为不总是能够在混合后立即使用铸造混合物，因此希望制备具有延长使用寿命的铸造混合物。许多专利已经描述了改善酚-尿烷铸造混合物使用寿命的化合物。在用于延长铸造混合物使用寿命的化合物当中有包含有机和/或无机磷的化合物。
铸型，包括铸芯和铸模，通过使用本领域众所周知的混合方法将本发明的粘合剂组合物与集料混合制造。一个常见方法是当铸造集料如硅石砂经过高速连续混合器时将PHCC成分、异氰酸酯成分和任何催化剂以计量方式加入铸造集料中，以便形成铸造混合物。铸造混合物，即直接混合的砂粘合剂组合物被置于模型中并且使其在环境温度下固化。在固化之后，可以从模型中取出自撑铸型。典型包括半铸模和任何需要的铸芯的铸型被装配以得到可以向其中注入熔化金属的完全铸模。在冷却时，产生具有砂铸模形状的金属浇铸物。对于铸型适宜的集料包括硅石砂、湖砂、锆石、橄榄石、铬铁矿、莫来石等等。
在铸造领域通常用于改善浇铸质量的添加剂，例如黑氧化铁、红氧化铁、粘土、木粉等等可以掺入到铸造混合物组分中。可以加入到多元醇成分中的其它任选成分是粘着促进剂和脱模剂。硅烷偶联剂例如γ-脲丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷可以加入以增加拉伸强度和改善抗湿性。脱模剂例如三油酸甘油酯和油酸可以小量加入以改善从铸模模型的脱离。虽然不是优选的，但是可以将铸芯涂料和铸模涂料应用至本发明的粘结的砂铸芯和铸模以减少侵蚀并改善困难浇铸应用中的浇铸精整。
本发明的未填充系统可以以多种方式使用并且为达到多种目的用作当前已知的酚基树脂(例如尿烷)系统的替代物。例如，本发明系统可以用作模塑化合物、用作保护涂料、或者用作粘结树脂或者粘合树脂，例如用于层压所涂敷或粘结的磨料、摩擦材料、绝缘材料、胶合板生产和纤维或颗粒状木材。
实施例
下列实施例将用于举例说明本发明范围内的几种铸造粘合剂组合物的制备。应当理解，这些实施例以举例说明的目的描述，并且许多其它组合物处于本发明的范围之内。本领域技术人员将认识到，可以制备包含与下面举例说明的那些不同数量的材料和等效材料种类的相似铸造粘合剂组合物。除非另外指出，所有部分均以重量计。
在下列数据中，褐煤与不同浓度的异氰酸酯树脂和添加剂一起测试。虽然数据不是穷尽性的，但是对本领域技术人员而言它们表明基于褐煤的配方始终提供高度可行的工作时间/剥离时间。本领域有经验的人员知道，此种时间和拉伸强度可适于大量没有实质性修改的应用。
产生了由20％褐煤、20％水、20％异丙二醇碳酸酯和40％乙二醇组成的混合物，称作LH 12。该混合物用于替换铸造粘合剂系统中的酚甲醛成分。被称为LH 13的混合物由19.9％褐煤、19.9％水、19.9％异丙二醇碳酸酯、39.8％乙二醇和0.4％氢氧化钠组成。被称为LH14的另一混合物由19.8％褐煤、19.8％水、19.8％异丙二醇碳酸酯、39.7％乙二醇和0.8％氢氧化钠组成。LH 13和LH 14都以与LH 12相同的方式评价。LH 14的褐煤浓度计算为构成该组合物的成分组合的3.4重量％。
砂以LH 12成分均匀涂布，然后与商业可得的异氰酸酯和含胺催化剂的溶剂混合物结合以形成充当铸造砂粘合剂的酚尿烷聚合物粘合剂。砂的涂布由下列组成：在桨式混合器中混合3千克55细晶粒度硅石砂(美国铸造协会(AmericanFoundry Society，AFS)标准规程AFS 1106-00-s所定义)与0.3％LH12成分、1.2％商业可得的异氰酸酯和溶剂混合物和0.225％的商业可得的叔胺催化剂。在砂被充分涂布之后，将混合物填充到按照AFS 3342-00-S的试样铸模中。根据AFS3301-00-S，在砂固化后10分钟、1小时、3小时和24小时测量所粘结试样的拉伸强度。还使用AFS 5223-00-S和AFS 3318-00-S开展标准渗透性和划痕硬度试验。以LH 13和LH 14混合物重复测试过程。结果与商业可得的包括AshlandChemical PepSet X1000、PepSet X2000和PepSet 3500的酚尿烷铸造粘合剂比较。所使用材料的比例为55％Pep Set 1000、45％Pep Set 2000和8％(粘合剂重量)PepSet 3500。
Figure GPA00001138063700101
试验系列A由20％LH12和80％商业可得的MDI基异氰酸酯组成。如通过AFS标准AFS 3180-00-S所定义，工作时间是2.5分钟并且剥离时间是3.5分钟。试验系列B由20％LH 13和80％商业可得的MDI基异氰酸酯组成。工作时间是2.5分钟并且剥离时间是3.5分钟。试验系列C由20％LH14和80％商业可得的MDI基异氰酸酯组成。工作时间是2.5分钟并且剥离时间是3.5分钟。商业基线的结果是工作时间为3.5分钟并且剥离时间为4.25分钟。
当与商业可得的MDI混合物组合时，LH12-14混合物以相当的或降低的固化速率得到与商业可得的酚甲醛粘合剂系统相等或者更高的拉伸强度。

Claims (20)

1.用于制备聚合物组合物的系统，所述系统包含a)包含腐殖质的可聚合的含羟基的成分、b)异氰酸酯成分、和c)适合催化a)和b)聚合以便形成所述聚合物组合物的催化剂成分。
2.根据权利要求1的系统，其中可聚合成分包含褐煤。
3.根据权利要求1的系统，其中所述粘合剂系统基本上无甲醛和酚。
4.根据权利要求2的系统，其中所述可聚合成分包含浓度在所述系统的约2重量％和约65重量％之间的褐煤。
5.根据权利要求4的系统，其中所述系统还包含浓度为所述系统的约1重量％至约60重量％的非腐殖质可聚合成分。
6.根据权利要求1的系统，其中所述系统用作与填充剂组合的粘合剂系统。
7.根据权利要求6的系统，其中所述粘合剂系统的可聚合成分包括褐煤并且所述填充剂包括集料。
8.根据权利要求7的系统，其中所述粘合剂系统基于所述集料以约0.2重量％和约10重量％之间的量存在。
9.根据权利要求1的系统，其中所述系统以三部分系统的形式提供，在一个部分中包含所述可聚合成分，在第二个部分中包含所述异氰酸酯并且在第三个部分中包含所述催化剂，其中所述部分适于混合在一起以提供聚合物组合物。
10.根据权利要求1的系统，其中所述系统是用于铸造集料的粘合剂系统，并且其中可聚合成分包含浓度在所述系统的约2重量％和约65重量％之间的褐煤，并且所述粘合剂系统基于所述集料以约0.2重量％和约10重量％之间的量提供。
11.制备聚合物组合物的方法，包括a)提供根据权利要求1的系统，和b)在适于聚合所述组合物的条件下混合所述成分。
12.根据权利要求11的方法，其中所述可聚合成分包含褐煤。
13.根据权利要求12的方法，包括混合所述可聚合成分与所述异氰酸酯成分，然后混合所述催化剂以启动聚合的步骤。
14.根据权利要求11的方法，其中所述系统适于用作与填充剂组合的粘合剂系统。
15.根据权利要求11的方法，其中所述系统适于用作与铸造集料一起使用的粘合剂系统，并且其中所述可聚合成分包含浓度在所述系统的约2重量％和约65重量％之间的褐煤，并且所述粘合剂系统以基于集料约0.2重量％和约10重量％之间的量提供。
16.包含根据权利要求1的系统的两种或两种以上成分的试剂盒，其中所述成分以适合其用途的实际的和相对的量和/或浓度提供。
17.根据权利要求16的试剂盒，其中各个成分以适合添加在一起以形成所述粘合剂系统的量包装。
18.通过聚合权利要求1的系统形成的物品。
19.使用权利要求1的系统作为粘合剂系统形成的填充物品。
20.使用权利要求19的粘合剂系统形成的铸模，包含作为填充剂的集料。
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