CN103597036A - 制备粘合剂组合物的方法，层状复合材料结构，粘合剂组合物和粘附性组合物及其应用 - Google Patents

制备粘合剂组合物的方法，层状复合材料结构，粘合剂组合物和粘附性组合物及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于制备粘合剂组合物的方法，所述方法包括以下步骤：(i)在催化剂存在下，形成包含反应物组分的水性组合物，所述反应物组分包括木质素、可聚合物质和交联剂；(ii)蒸煮所述形成的组合物直到所述组合物具有一粘度，所述粘度对应于预先决定的成品粘合剂组合物粘度值的45–95%；(iii)将鞣酸作为一种反应物组分添加至所述组合物；以及(iv)在60–95℃的温度下蒸煮所述组合物，从而聚合所述反应物组分，直到形成具有预先决定的粘度值的粘合剂组合物。

Description

制备粘合剂组合物的方法,层状复合材料结构,粘合剂组合物和粘附性组合物及其应用
发明领域
本发明涉及一种用于制备粘合剂组合物的方法。此外，本发明的涉及一种粘合剂组合物。此外，本发明的涉及一种粘附性组合物，一种层状复合材料以及所述粘合剂组合物和粘附性组合物的应用。
发明背景
鞣酸（Tannin）和木质素（lignin）是可从如树皮提取的天然聚合物。例如，北欧软木树种如松树和云杉中的鞣酸含量为5–20%。
因为鞣酸和木质素是天然生物聚合物，已经研究了将它们替代合成材料用作胶的组分，以得到更加环境友好的粘附性组合物。具体的，现有技术的目标是能替换成品酚醛树脂如苯酚甲醛树脂中的合成酚。
现有技术公布了能与木材制品一起使用的不同类型的粘附性组合物如酚醛胶。这种胶的例子包括包含苯酚甲醛树脂的组合物。传统的苯酚甲醛树脂通过在催化剂存在下聚合苯酚和甲醛而制备。这样的催化剂的例子是氢氧化钠(NaOH)和酸。用于制备苯酚甲醛树脂的方法包括将甲醛以逐步的方式加热苯酚组合物中，且随后将形成的组合物的温度升高至80–90℃。在该温度下蒸煮所述组合物，直到所述形成的树脂达到所需的粘度或聚合物链长度。
现有技术认识到木质素可用于减少树脂组合物中合成酚的数量。之前，木质素已经用于置换木质素-苯酚-甲醛树脂制备中的苯酚。
此外，已经研究了将鞣酸用于粘附性组合物。但是，现有技术公开的这些制备方法包括只将所述鞣酸或其衍生物物理性混入其他组分如苯酚甲醛树脂以得到最终胶组合物。
现有技术的不足在于，特别是对于基于鞣酸的制备方法，用鞣酸只能置换成品树脂如苯酚甲醛树脂中达30%的合成酚。更高的置换会导致所述制备的胶的性能不令人满意。
因此，本发明认识到需要一种方法，所述方法可导致所述组合物中更高的苯酚置换且因此导致更加环境友好的粘合剂组合物。
发明目的
本发明的目的是提供一种用于置换在粘合剂组合物制备使用的至少一部分数量合成材料的新型方法。具体的，本发明的目的是制备用于如粘附性应用中的更加环境友好的粘合剂组合物。
发明内容
根据本发明的所述方法，其特征在于如权利要求1所述的。
根据本发明的所述粘合剂组合物，其特征在于如权利要求18所述的。
根据本发明的所述粘附性组合物，其特征在于如权利要求19所述的。
根据本发明的所述层状复合材料结构，其特征在于如权利要求20所述的。
根据本发明的所述应用，其特征在于如权利要求21和22所述的。
附图简述
附图用来帮助进一步理解本发明，包含在说明书中，构成说明书的一部分，附图显示了本发明的实施方式，与说明书一起帮助解释本发明的原理。附图中：
图1是如本发明的一实施方式所述方法的示意性流程图。
发明详述
根据本发明的一种用于制备粘合剂组合物的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)在催化剂存在下，形成包含反应物组分的水性组合物，所述反应物组分包括木质素、可聚合物质和交联剂；
(ii)蒸煮所述形成的组合物直到所述组合物具有一粘度，所述粘度对应于预先决定的成品粘合剂组合物粘度值的45–95%；
(iii)将鞣酸作为一种反应物组分添加至所述组合物；以及
(iv)在60–95℃的温度下蒸煮所述组合物，从而聚合所述反应物组分，直到形成具有预先决定的粘度值的粘合剂组合物。
在本发明的一实施方式中，形成水性组合物的步骤(i)包括以下步骤：
(ia)形成包括木质素的分散体；以及
(ib)将可聚合物质和交联剂添加至所述形成的分散体，从而形成水性组合物。
在一实施方式中，将所有数量的所述可聚合物质如苯酚一次性添加入所述组合物中。在本发明的一实施方式中，所述交联剂如醛以逐步方式添加。将醛以逐步方式添加可确保所述组合物的温度不含升高过多或过快。
在本发明的一实施方式中，步骤(ia)和/或步骤(ib)包括添加鞣酸作为反应物组分。具体的，如果在制备所述粘合剂组合物中要使用更大数量的鞣酸，那么除了步骤(iii)之外，也可在步骤(ia)和/或(ib)中添加鞣酸。在本发明的一实施方式中，在在步骤(ia)和/或(ib)中添加的鞣酸占所述方法中使用鞣酸总量的30–95重量%,优选的60–95重量%。在本发明的一实施方式中，在不同方法步骤中添加的鞣酸数量基于如所使用木质素的种类和/或性质决定。
在本发明的一实施方式中，步骤(ib)包括添加催化剂。
在本发明的一实施方式中，步骤(ia)包括将木质素溶解在溶剂中。在本发明的一实施方式中，所述溶剂包含氢氧化钠。在本发明的一实施方式中，步骤(ia)包括添加水。
所述分散体的温度可在步骤(ia)中从室温升高至65℃。
在本发明的一实施方式中，步骤(i)包括将所述组合物在最高为65℃的温度下保持。
在本发明的一实施方式中，步骤(ii)包括在下述温度保持所述组合物：在20–95℃之间，优选的在20–85℃之间，和更优选的在20–80℃之间。
在本发明的一实施方式中，步骤(ii)包括步骤(iia)，其中温度保持在20–75℃之间，优选的在20–70℃之间，和更优选的在20–65℃之间。步骤(iia)包括确保木质素已溶解。在本发明的一实施方式中，步骤(ii)包括在步骤(iia)之后的步骤(iib)，其中温度保持在30–95℃之间，优选的在40–95℃之间，和更优选的在45–90℃之间。
在本发明的一实施方式中，所述组合物的温度在步骤(iii)之前降低至低于70℃，优选的低于65℃，和更优选的低于60℃。
在本发明的一实施方式中，步骤(iv)包括优选在65–90℃温度蒸煮所述组合物，和更优选的在75–85℃的温度下。
在本发明的一实施方式中，所述组合物的温度在步骤(iii)之前、之中或之后升高至60–95℃，优选的65–90℃和更优选的75–85℃。
在所述粘合剂组合物的制备中，可通过冷却和/或加热所述组合物来控制温度。
在本发明的一实施方式中，成品粘合剂组合物的预先决定的粘度值为至少40cP，优选的至少50cP，和更优选的至少80cP。在本发明的一实施方式中，成品粘合剂组合物的预先决定的粘度值为至少40但不大于250cP，优选的至少50cP但不大于150cP，和更优选的至少80但不大于120cP。
在本发明的一实施方式中，成品粘合剂组合物的预先决定的粘度值为至少250cP，优选的至少300cP，和更优选的至少500cP。在本发明的一实施方式中，成品粘合剂组合物的预先决定的粘度值为至少250cP但不大于1500cP，优选的至少300cP但不大于1200cP，和更优选的至少500但不大于1000cP。粘度是在25℃下用旋转粘度仪测量的。成品粘合剂组合物的预先决定的粘度值可根据所述粘合剂组合物所用于的具体的应用改变。
在本发明的一实施方式中，木质素和鞣酸相对所述可聚合物质的重量比例为至少1.5，优选的至少2。
在本发明的一实施方式中，鞣酸的量为木质素量的1-50%之间，优选的在3–35%之间，和更优选的在5-25%之间。
在本发明的一实施方式中，以干重计，用于制备所述粘合剂组合物的木质素、催化剂/溶剂、可聚合物质、交联剂和鞣酸的数量如下：交联剂和催化剂/溶剂为18–60重量%，优选的26–45重量%,以及可聚合物质、木质素和鞣酸为82–40重量%，优选的74–55重量%。
在本发明的一实施方式中，所述交联剂选自下组：醛，醛的衍生物，形成醛的化合物(aldehyde forming compound)及其组合。在本发明的一实施方式中，醛的衍生物是六亚甲基四胺、多聚甲醛或三噁烷。在本发明的一实施方式中，所述交联剂选自下组：芳香醛、乙二醛、糠醇、己内酰胺和二醇化合物。所述醛可为甲醛。所述芳香醛可为糠醛。在本发明的一实施方式中，所述交联剂是生物基交联剂。在本发明的一实施方式中，所述交联剂是醛，且优选的为甲醛。
在本发明的一实施方式中，所述可聚合物质选自下组：苯酚、甲酚、间苯二酚及其组合。在本发明的一实施方式中，所述可聚合物质是苯酚。在本发明的一实施方式中，所述可聚合物质选自下组：生物基羟基苯酚及其衍生物。在本发明的一实施方式中，所述可聚合物质由至少一种脂肪酸制备。在本发明的一实施方式中，所述交联剂是生物基可聚合物质。在本发明的一实施方式中，所述可聚合物质选自下组：木质素和鞣酸。
在本说明书中，除非另有说明，词语“木质素”应理解为适用于本发明的任意木质素，包括基本纯木质素和木质素衍生物和改性的木质素。此外，在本说明书中，除非另有说明，词语“鞣酸”应理解为适用于本发明的任意鞣酸，包括基本纯鞣酸和鞣酸衍生物和改性的鞣酸。
词语“基本纯木质素”应理解为至少90%的纯木质素，优选的至少95%的纯木质素。在本发明的一实施方式中，所述基本纯木质素包括最多10%，优选的最多5%的其他组分。提取物和碳水化合物如半纤维素可作为这些其他组分的例子。
词语“基本纯鞣酸”应理解为至少90%的纯鞣酸，优选的至少95%的纯鞣酸。在本发明的一实施方式中，所述基本纯鞣酸包括最多10%，优选的最多5%的其他组分。
在本发明的一实施方式中，所述木质素选自下组：硫酸盐法木质素、闪蒸沉淀木质素、生物质来源的木质素、来自碱法制浆的木质素、来自苏打法的木质素及其组合。
不同的木质素组分可具有不同的性质，如分子量、摩尔质量、多分散性、半纤维素和提取物含量。在本发明的一实施方式中，所述木质素包含水但不含溶剂。
除非另有说明，“硫酸盐法木质素”在本发明中应理解为源自硫酸盐法黑液的木质素。黑夜是硫酸盐制浆法中使用的木质素残留物、半纤维素和无机化学物质的碱性水性溶液。来自制浆过程的所述黑液包括源自不同软木和硬木种类的、不同比例组分。木质素可通过不同的技术包括沉淀和过滤，从所述黑液分离。一般的，木质素在pH值低于11–12时开始沉淀。可用不同的pH值沉淀具有不同性质的木质素部分。这些木质素部分通过分子量分布如Mw和Mn、多分散性、半纤维素和提取物含量而相互不同。在更高pH值下沉淀的木质素的摩尔质量高于在更低pH值下沉淀的木质素的摩尔质量。此外，在更低pH值下沉淀的木质素的分子量分布宽于在更高pH值下沉淀的木质素的分子量分布。因此，可根据胶应用的终端使用改变木质素的性质。
可用酸洗步骤纯化沉淀的木质素，以除去无机杂质、半纤维素和木材提取物。可通过过滤取得进一步的纯化。
在本发明的一实施方式中，所述木质素是闪蒸沉淀的木质素。在本说明书中，术语“闪蒸沉淀的木质素”应理解为以连续过程从黑液制备的木质素，其方法为在200–1000kPa超压的影响下，使用二氧化碳基的酸化剂，优选的使用二氧化碳把黑液流的pH值降低至木质素沉淀水平，以及为了沉淀木质素突然释放所述压力。专利申请FI20106073公开了用于制备闪蒸沉淀的木质素的方法。上述方法中停留时间小于300秒。所述闪蒸沉淀的木质素颗粒，具有小于2微米的直径，形成可用如过滤从黑液分离的聚集体。闪蒸沉淀的木质素的益处是它比普通硫酸盐法木质素具有更高的活性。必要时，可纯化和/或活化所述闪蒸沉淀的木质素以便进一步加工。
在本发明的一实施方式中，所述闪蒸沉淀的木质素以未干燥的、湿的形式使用。
在一实施方式中，所述闪蒸沉淀的木质素是未干燥的。可例如通过压制或使用空气将水从所述闪蒸沉淀的木质素去除。在本发明的一实施方式中，通过使用压榨和鼓气将水从所述闪蒸沉淀的木质素去除。在本发明的一实施方式中，鼓气的温度小于或等于在所述加工阶段的木质素的温度。在本发明的一实施方式中，鼓气的温度是室温。在本发明的一实施方式中，透过木质素滤液鼓气小于1分钟优选的30秒，以去除水。这种木质素的益处是它的更高的活性和再溶解所述木质素的可能性。此外，因为所述木质素灰尘更少，这种未干燥的木质素在后续加工中更加易于处理。
在本发明的一实施方式中，木质素如闪蒸沉淀的木质素中的干物质含量低于70%，优选的低于40–70%，更优选的50–60%。
在本发明的一实施方式中，所述木质素是从纯生物质分离的。该分离过程可开始于用强碱液化所述生物质，后跟中和过程。碱处理以后，所述木质素可以以与上述类似的方式沉淀。在本发明的一实施方式中，木质素从生物质的分离包括酶处理步骤。所述酶处理改性将从生物质提取的木质素。从纯生物质分离的木质素不含硫，并因此在后续加工中很有价值。
在本发明的一实施方式中，所用的鞣酸源自任意木材种类。鞣酸可源自如树皮或心材。白雀树、山毛榉和金合欢树可作为鞣酸可能的来源的例子。
在本发明的一实施方式中，所用的鞣酸源自软木树皮。在本发明的一实施方式中，鞣酸是从锯木厂或制浆厂的去皮装置的软木树皮中分离的。该分离过程可与软木树皮的乙醇提取过程、热水提取过程、热蒸汽提取过程或水-乙醇提取过程组合。
在本发明的一实施方式中，所述鞣酸是缩合鞣酸。缩合鞣酸具有很高的干含量且因此适用于本发明。缩合鞣酸的干含量可在下述范围变化：40–100%之间、和合适的60–90%之间、和优选的70–80%之间。具有这样干物质含量的鞣酸易于分散，借此可取得好的与其他反应物组分的反应性。所述鞣酸也可以是可水解鞣酸。
在本发明的一实施方式中，所述方法包括在将其添加至所述组合物之前分散鞣酸。如果将用于所述粘合剂组合物制备的鞣酸的数量占用于所述粘合剂组合物制备的组分的干物质总含量的大于3%，优选的大于5%，更优选的大于8%，那么在将其添加至所述组合物之前分散鞣酸。为了碱性聚合物的分子量，可以解聚木质素和/或鞣酸聚合物，从而形成低分子量的寡聚物。可同时提高活性和反应性。
本发明的方法令人惊讶的导致了更加环境友好的粘合剂组合物，因为在所述方法中，天然聚合物木质素和鞣酸都是酚聚合物，置换了常常用于酚醛组合物如苯酚甲醛树脂制备中的至少一部分的合成酚。关于为什么本发明的方法能导致上述的益处，未将本发明限于任何具体的理论，应考虑用木质素和鞣酸置换至少一部分的如苯酚的合适性是因为木质素和鞣酸都可以以和苯酚非常类似的方式与醛如甲醛反应。在本发明的方法中使用鞣酸作为反应性添加剂，提高了这种木质素基酚醛组合物的胶合性能。
在本发明的一实施方式中，所述催化剂包括碱金属的盐或氢氧化物。在本发明的一实施方式中，所述催化剂选自下组：氢氧化钠、氢氧化钾、酸及其组合。在本发明的一实施方式中，所述催化剂是氢氧化钠。
组合和/或添加所述粘合剂组合物制备所需组分的精确顺序可根据所形成的粘合剂组合物的所需性能改变。以本说明书为基础，本领域技术人员有能力选择组合和/或添加所需组分的顺序。用于制备粘合剂组合物的组分的精确数量可改变，以本说明书为基础，本领域技术人员有能力选择不同组分的数量。
当决定将用于所述粘合剂组合物制备的组分的混合和组合在一起的顺序时，应考虑鞣酸是比木质素反应性更高的组分。因此，优选的，木质素可在水性组合物中蒸煮比鞣酸更长的时间。这样可以确保木质素有足够的时间与交联剂如醛反应。此外，应注意长时间蒸煮鞣酸可能会将所述组合物的粘度增加到不合适的程度。
本发明还涉及通过根据本发明的所述方法获得的粘合剂组合物。
本发明还涉及包括根据本发明的粘合剂组合物的粘附性组合物。所述粘附性组合物还可包括选自下组的一或更多粘附性组分：其他粘合剂、增量剂、添加剂、催化剂和填料。粘合剂是主要用于产生聚合物的成长和交联、并因此帮助聚合物体系固化的物质。增量剂是通过调节物理性质如通过结合水分帮助所述粘合剂的物质。添加剂可以是聚合物或无机化合物，有助于如填充、软化、降低成本、调节湿度、增加硬度和增加柔性等性能。通常，催化剂是提高和调节固化速度的物质。这里“物质”应理解为包括化合物或组合物。本发明的所述粘合剂组合物可用作所述粘附性组合物中的粘合剂、增量剂、添加剂、催化剂和/或填料。
本发明还涉及由包括至少一木材薄片层的一或更多层形成的层状复合材料结构，其中所述层以一层位于另一层之上的方式排布，且通过使用根据本发明的所述粘合剂组合物和/或根据本发明的所述粘附性组合物胶合组合。在本说明书中，除非另有说明，术语“木材薄片”用于指可由任意材料如木材基材料、纤维材料、复合材料等形成的薄片。在本说明书中，所述木材薄片的厚度可以变化。通常，木材薄片的厚度小于3毫米。
在本发明的一实施方式中，所述层状复合材料结构选自下组：人造板制品、胶合板制品、复合材料制品和压制板制品。所述层状复合材料结构可由一定数量的层优选的木材薄片层形成，其中，所述曾放置在彼此之上并胶合在一起。
本发明的还涉及将所述粘合剂组合物作为涂层用于浸渍涂覆中，以增强塑料，制备压缩铸件、层压材料或清漆，或胶合木材制品。本发明的所述粘合剂组合物还可用于胶合塑料和木材的组合。
本发明还涉及将所述粘附性组合物用于胶合木材制品。
在本发明的一实施方式中，所述木材制品选自下组：木材板、木材薄片和木材条。
上文所述的本发明的实施方式相间可以互任意组合而使用。几个实施方式可组合在一起形成本发明的又一实施方式。本发明涉及的方法、组合物或应用，可包含至少一或更多上文所述的本发明的实施方式。
根据本发明的方法的益处之一是在粘合剂组合物制备中通过一起使用木质素和鞣酸作为反应物组分取得了更加环境友好的粘合剂组合物。令人惊讶的是，已发现当在粘合剂组合物制备中同时使用木质素和鞣酸作为反应物组分时，所述可聚合物质如合成的酚物质如苯酚的数量可明显减少。因为苯酚是合成化合物，而木质素和鞣酸是天然聚合物，能最小化成品粘合剂组合物中存在的苯酚的数量是有益处的。
本发明的益处是通过在制备所述粘合剂组合物方法中使用鞣酸作为反应性添加剂，即，数量小于木质素，可以改性成品粘合剂组合物的性能从而使所述组合物更容易胶合。利用本发明，可以使如固化、干燥、剪切强度和渗透等性质变得更适于胶合。
当使用闪蒸沉淀的木质素优选的以其未干燥的形式使用时，尤其可取得益处，它比普通硫酸盐法木质素具有更高活性，因此导致根据本发明的方法甚至有更好的相容性和反应性能。
根据本发明，将鞣酸和木质素一起用于粘合剂组合物制备的益处是例如，鞣酸可增强所述制备的粘合剂组合物的拉伸强度和韧性。
本发明的益处之一是在成品粘合剂组合物中取得了更高水平的生物基组分。该益处可在使用本发明的步骤，且特别是当将鞣酸在后于木质素的过程中加入所述组合物时获得。
实施例
下面详细描述本发明的实施方式，在附图中示出这些实施方式中一个的例子。
下面的描述公开了本发明的一些实施方式，具体到本领域技术人员基于本说明书能使用本发明。对有些实施方式的步骤没有详细讨论，因为许多步骤对于本领域技术人员来说基于本说明书是显而易见的。
图1显示了如本发明的一实施方式所述的、用于制备粘合剂组合物的方法。
在形成包含一些反应物组分的水性组合物之前，特别选择木质素和鞣酸的来源，从而制备具有所需性能的粘合剂组合物。如上所述，木质素选自下组：硫酸盐法木质素、闪蒸沉淀木质素、生物质来源的木质素、来自碱法制浆的木质素、来自苏打法的木质素及其组合。此外，选择根据本发明的方法中使用的其他组分及其数量。必要时，也可预处理所述反应物组分以例如活化和/或改性所述组分。
如图1所示的本发明的实施方式中，在各种准备和预处理的步骤1)之后，实施步骤2)。步骤2)包括以预先决定的顺序同时控制所形成的组合物温度的方式，形成水性组合物，所述组合物包括一些所需的反应物组分，即，木质素、可聚合物质、交联剂和催化剂。所述选择的组分可依次或至少部分同时添加至形成所述组合物的步骤2)中。混合这些组分之后，蒸煮所述组合物直到所述组合物的粘度对应于预先决定的成品粘合剂组合物粘度值的45–95%。所述组合物可在20–95℃的温度下蒸煮。
实施步骤3)。步骤3)包括将鞣酸加入所述组合物，然后将所述形成的水性组合物的温度升高至80-90℃。在该温度下蒸煮所述组合物，直到达到所述组合物预先决定的粘度值或者直到达到所需的聚合长度。
在本发明的另一实施方式中，所述组合物的温度可在添加所述鞣酸之前升高至80–90℃，或者可在添加鞣酸的同时升高至80–90℃。
因为步骤1)、步骤2)、步骤3)，制备了具有所需性能的粘合剂组合物。该粘合剂组合物可用作例如胶合应用，或与其他粘附性组分一起进一步加工以制备粘附性组合物。
实施例1-制备粘合剂组合物
在本实施例中，根据如图1所示的本发明的实施方式制备了木质素-鞣酸-苯酚甲醛粘合剂组合物。
使用下面的组分及其数量：
Figure BDA0000430946120000111
本实施例使用的组分百分数（基于干含量）如下所述：
首先，混合水、第一部分NaOH和木质素，从而形成分散体。同时，将温度从室温升高至约65℃。然后，添加所有的苯酚，接着以逐步的方式添加甲醛以形成水性组合物。将温度保持在65℃。在将第二部分的NaOH添加至所述组合物之后，蒸煮所述组合物直到所述组合物的粘度对应于成品粘合剂组合物粘度值的45–95%。然后，添加鞣酸且将温度升高至约80-90℃。在该温度下继续蒸煮，直到所述形成的组合物的粘度为约500cp(在25℃温度下测量的)。
在本实施例中，只有在已经添加木质素且与其他组分蒸煮预先决定的时间以后，才添加鞣酸，从而确保在添加更高活性的鞣酸之前，活性更低的木质素有足够的时间与苯酚和甲醛反应。
但是，部分鞣酸也可如与木质素同时添加，但需考虑如果长时间蒸煮鞣酸，所述形成树脂的粘度可能变得过高。将鞣酸添加至所述组合物的方式取决于例如所用鞣酸的总量。
实施例2-制备粘合剂组合物
在本实施例中，制备了木质素-鞣酸-苯酚乙二醛粘合剂组合物。
使用下面的组分及其数量：
Figure BDA0000430946120000122
首先，混合水、第一部分NaOH和木质素，从而形成分散体。同时，将温度从室温升高至约50℃。然后，添加所有的苯酚，接着以逐步的方式添加乙二醛以形成水性组合物。将温度保持在65℃。当至少一半数量的乙二醛，优选的全部数量的乙二醛，已经添加至所述组合物时，将占总量3/4的鞣酸添加至上述形成的水性组合物。在将第二部分的NaOH添加至所述组合物之后，蒸煮所述组合物直到所述组合物的粘度对应于成品粘合剂组合物粘度值的40–95%。然后，添加其余的鞣酸且将温度升高至约75-80℃。在该温度下继续蒸煮，直到所述形成的组合物的粘度为约300cp(在25℃温度下测量的)。
实施例3-制备粘合剂组合物
在本实施例中，制备了木质素-鞣酸-间苯二酚甲醛粘合剂组合物。
使用下面的组分及其数量：
Figure BDA0000430946120000132
首先，混合水、第一部分NaOH和木质素，从而形成分散体。同时，将温度从室温升高至约50℃。然后，添加一半的间苯二酚，接着以逐步的方式添加甲醛以形成水性组合物。将温度保持在65℃。当至少一半数量的甲醛，优选的全部数量的甲醛，已经添加至所述组合物时，将其余的间苯二酚添加至上述形成的水性组合物。在将第二部分的NaOH添加至所述组合物之后，蒸煮所述组合物直到所述组合物的粘度对应于成品粘合剂组合物粘度值的40–95%。然后，添加鞣酸且将温度升高至约70-75℃。在该温度下继续蒸煮，直到所述形成的组合物的粘度为约300cp(在25℃温度下测量的)。
实施例4–制备粘附性组合物
在本实施例中，将实施例1中制备的木质素-鞣酸-苯酚甲醛粘合剂组合物用于制备粘附性组合物。将所述粘合剂组合物与下述混合：增量剂、填料、催化剂、添加剂，如淀粉、木粉和硬化剂（如鞣酸或碳酸盐）可作为例子，从而形成所述粘附性组合物。
实施例5-将所述粘合剂组合物应用于制备胶合板制品
将厚度低于3毫米的木材薄片与实施例1中制备的木质素-鞣酸-苯酚甲醛粘合剂组合物胶合以制备7-胶合板。结果表明胶合效果对于胶合木材薄片是足够好的。
实施例6-将所述粘附性组合物应用于制备胶合板制品
在本实施例中，将实施例4中的粘附性组合物应用至木材薄片上。通过粘附性组合物将所述木材薄片连接在一起以形成胶合板。所述粘附性组合物的干物质含量为45和55%之间。在120–170℃之间的温度下通过热压技术压制所述具有粘附性组合物的木材薄片。同时固化所述粘附性组合物。发现本发明的所述粘附性组合物适于将木材薄片胶合在一起，且因此适于制造胶合板。
实施例7-将所述粘合剂组合物应用于制备层压材料
在本实施例中，将实施例1中制备的木质素-鞣酸-苯酚甲醛粘合剂组合物用于浸渍应用。在层压材料制备中，用所述粘合剂组合物的乙醇溶液浸渍纸张，然后将浸渍的层转移到炉子中。蒸发乙醇，且部分固化所述粘合剂组合物。包括这种半固化组合物的层以一层位于另一层之上的方式排布，然后通过热压技术烘烤以形成均匀的更厚的板或层压材料。
对本领域技术人员显而易见的是，随着科技的发展,本发明的基本理念可以以各种方式实施。因此，本发明及其实施方式不限于上所述实施例；相反，它们可以在权利要求的范围内变化。

Claims (22)

1.一种用于制备粘合剂组合物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(i)在催化剂存在下，形成包含反应物组分的水性组合物，所述反应物组分包括木质素、可聚合物质和交联剂；
(ii)蒸煮所述形成的组合物直到所述组合物具有一粘度，所述粘度对应于预先决定的成品粘合剂组合物粘度值的45–95%；
(iii)将鞣酸作为一种反应物组分添加至所述组合物；以及
(iv)在60–95℃的温度下蒸煮所述组合物，从而聚合所述反应物组分，直到形成具有预先决定的粘度值的粘合剂组合物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成水性组合物的步骤(i)包括以下步骤：
(ia)形成包括木质素的分散体；以及
(ib)将可聚合物质和交联剂添加至所述分散体，从而形成所述水性组合物。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(ia)和/或步骤(ib)包括添加鞣酸作为反应物组分。
4.如权利要求2-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(ib)包括添加催化剂。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(i)包括将所述组合物保持在最多65℃的温度下。
6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(ii)包括在以下温度保持所述组合物：在20–95℃之间，优选的在20–85℃之间，和更优选的在20–80℃之间。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述组合物的温度在步骤(iii)之前降低至低于70℃，优选的低于65℃，和更优选的低于60℃。
8.如权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(iv)包括优选在65–90℃的温度下蒸煮所述组合物，和更优选的在75–85℃的温度下。
9.如权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述组合物的温度在步骤(iii)之前、之中或之后升高至60–95℃，优选的65–90℃和更优选的75–85℃。
10.如权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，木质素和鞣酸相对所述可聚合物质的重量比例为至少1.5，优选的至少2。
11.如权利要求1-10任一项所述的方法，其特征在于，鞣酸的量为木质素量的1-50%之间，优选的在3–35%之间，和更优选的在5-25%之间。
12.如权利要求1-11任一项所述的方法，其特征在于，所述交联剂是醛，且优选的为甲醛。
13.如权利要求1-12任一项所述的方法，其特征在于，所述可聚合物质选自下组：苯酚、甲酚、间苯二酚及其组合。
14.如权利要求1-13任一项所述的方法，其特征在于，所述木质素选自下组：硫酸盐法木质素、闪蒸沉淀木质素、生物质来源的木质素、来自碱法制浆的木质素、来自苏打法的木质素及其组合。
15.如权利要求1-14任一项所述的方法，其特征在于，所述鞣酸是缩合鞣酸。
16.如权利要求1-15任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在将鞣酸添加至所述组合物之前分散鞣酸。
17.如权利要求1-16任一项所述的方法，其特征在于，所述催化剂是氢氧化钠。
18.通过如权利要求1-17中任一项所述方法获得的粘合剂组合物。
19.包括权利要求18所述的粘合剂组合物的粘附性组合物。
20.一种层状复合材料结构，所述层状复合材料结构由包括至少一木材薄片层的一或更多层形成，其中所述层以一层位于另一层之上的方式排布，且通过使用如权利要求18所述的粘合剂组合物和/或如权利要求19所述的粘附性组合物胶合而组合。
21.如权利要求18所述的粘合剂组合物作为涂层在浸渍涂覆中的应用，用于增强塑料，制备压缩铸件、层压材料或清漆，或胶合木材制品。
22.如权利要求19所述的粘附性组合物用于胶合木材制品的应用。
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