CN108291123A - 乙酸纤维素木材填料组合物 - Google Patents

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Abstract

乙酸纤维素木材填料组合物包含粘合剂组合物和填料。粘合剂组合物包含乙酸纤维素、增塑剂和至少一种有机溶剂。粘合剂组合物可以基本上不含，例如，不含增粘剂。可以将木材填料组合物用于填充基材中的空腔的方法中。该方法包括将木材填料组合物施加至基材的内表面。

Description

乙酸纤维素木材填料组合物
优先权要求
本申请要求2015年12月7日提交的美国临时申请号62/264,273和2016年5月9日提交的美国临时申请号62/333,554，其整体通过引用并入本文。
技术领域
本发明一般地涉及含有乙酸纤维素的木材填料组合物。尤其地，本发明涉及包含粘合剂组合物和填料的木材填料组合物。粘合剂组合物包含乙酸纤维素、增塑剂和至少一种有机溶剂。
背景技术
存在对能够粘合至各种基材类型，包括经处理的木材和未处理的木材的木材填料组合物的需求。将木材填料用于建筑和家具业以修复软木或硬木或木质产品，并且还通过承包商和自己动手的消费者修复和固化家具或木制品中的瑕疵，通常在此木材已开裂或以其它方式损坏。可取的是木材能够保持其自然美，如在将木材着色以显示纹理时。已将填料施加至基材必须是不明显的。因此重要的是填料即使在木材表面的情况下也能够平滑。还可取的是木材填料保持粘合至木材，不论基材是天然的、涂漆的或着色的。
存在在木材填料产品中待实现的若干有利的特性。木材填料应当是可容易涂抹的并且应当在其涂抹时没有填料破裂地涂抹。木材填料还最有利地具有足够长的工作时间以允许将木材填料加工成期望的形状或表面，然后凝固。还可取的是生产还具有相对短的凝固时间的木材填料，使得木材填料凝固至在相对短的时间段内可以将其打磨或以其它方式涂饰之处的点。在此方面，还有益的是生产可以打磨而不堵塞砂纸或其它打磨介质(这可能降低其效率)的木材填料。还有益的是生产在干燥时并不收缩或开裂的木材填料。木材填料中的另一有益的特性在于具有相对低的干燥后密度，这与填料在干燥时抵抗开裂或收缩的能力有关系。还可取的是木材填料具有均匀的着色的特性，以抵抗过度着色或着色不足。
各种木材填料是本领域中可得的，并且通常利用水性技术或溶剂性技术。尽管溶剂性技术比水性技术快得多地形成表皮(surface skin)，但是产物的内部仍然大量填充有易燃性溶剂或水，其阻止或限制了产品完全内部凝固/固化。在干燥时，常规的木材填料还由于在产品凝固时蒸发的溶剂或水而经受体积收缩。该作用可以降低修复的区域的总强度。热熔粘合剂技术提供了快速的“彻底固化”，因为产品从熔融状态冷却至固定的室温状态；然而，这样的材料缺乏重要的木材填料性质，如易于打磨和着色性。因此，存在对并不遭受这些缺陷的有效的木材填充性产品的持续发展的需求。
在木材填料中使用含纤维素的化合物是本领域已知的。如美国专利号1,947,438中所描述，将纤维素酯，具体地硝化纤维素用于木材填料组合物中。本领域中已知的含有纤维素酯的木材填料组合物依赖于松香酯、树脂或树胶作为增粘剂。美国专利号1,947,438中所描述的含有乙酸纤维素的组合物包括100份乙酸纤维素、5份磷酸三苯酯、15份对乙基甲苯磺酰胺、5份酒石酸二丁酯、35份邻苯二甲酸二甲酯、35份酯树胶、250份木粉和600份挥发性溶剂。然而，这些木材填料组合物在某些基材上具有低粘合性。
美国专利号6,036,761也描述了溶剂基木材填料，其包含有机溶剂组分、硝化纤维素、碳酸钙、选自硅酸铝和硅酸镁及其混合物的填料和木粉。
尽管硝酸纤维素(也被称为硝化纤维素)快速干燥并且具有其它益处，但是其还具有明显的限制，因为它是高度易燃的化合物。因为该易燃性(和爆炸性)，所以存在对具有相当的性能但是不使用硝酸纤维素的木材填料产品的商业上的需求。尽管乙酸丁酸纤维素和乙酸丙酸纤维素是可能的替代物，但是它们的成本使得它们对于木材填料而言较不理想。因此，存在对能够粘合至各种基材类型，包括经处理的和未处理的木材，但是不具有现有技术的木材填料组合物的易燃性担忧的成本有效的木材填料组合物的需求。
发明内容
在一个实施方案中，本发明涉及粘合剂组合物，其包含5至20重量％的乙酸纤维素；3至20重量％的增塑剂；和60至92重量％的至少一种有机溶剂，其中粘合剂组合物基本上不含增粘剂。粘合剂组合物可以包含至少两种有机溶剂。乙酸纤维素可以以基于粘合剂组合物的总重量计7至20重量％或11至15重量％的量存在。增塑剂可以选自碳酸亚丙酯、γ-戊内酯、乙酰基柠檬酸三乙酯、N-甲基吡咯烷酮、碳酸甘油酯、2-甲氧基乙醇、1,2-二甲氧基乙烷、三醋精、甘油三苯甲酸酯、邻苯二甲酸二乙酯、蔗糖苯甲酸酯、二乙二醇苯甲酸酯、二丙二醇苯甲酸酯、磺酰胺、N-乙基甲苯磺酰胺、蔗糖乙酸酯异丁酸酯，及其组合。增塑剂可以以基于粘合剂组合物的总重量计3重量％至15重量％的量存在。至少一种有机溶剂可以选自丙酮、乙酸正丁酯、乙酸乙酯、异丙醇、甲基乙基酮、环己酮、乙醇、乳酸乙酯、碳酸二甲酯、二丙酮醇，及其组合。粘合剂组合物可以进一步包含添加剂。添加剂可以为粘合促进剂。添加剂可以为含胺的化合物、含亚胺的化合物或含酰胺的化合物。在一些方面，添加剂选自下组：苯基脲、脲、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、聚乙烯亚胺、咪唑类、吡啶类、芳基磺酰胺、杂环芳族胺、亚胺和酰胺，及其组合。在一些方面，添加剂可以包括1-甲基咪唑、N-甲基吡咯烷酮和/或己内酰胺。粘合剂组合物可以基本上不含松香和松香衍生物。
在另一实施方案中，本发明涉及木材填料组合物，其包含：包含5至20重量％的乙酸纤维素、3至20重量％的增塑剂和60至92重量％的至少一种有机溶剂的粘合剂组合物，和基于木材填料组合物的总重量计35至65重量％的量的填料；其中木材填料组合物基本上不含增粘剂。填料可以为有机填料，如纤维素。在一些方面，填料可以选自木粉、硫酸镁、硫酸钙、碳酸钙、微球、棉绒、研磨的泥炭、软木、硅酸镁、硅酸铝、蒙脱石粘土、淀粉，及其组合。填料可以以基于木材填料组合物的总重量计35％至60％或40至55％的量存在。乙酸纤维素可以以基于木材填料组合物的总重量计5至10重量％或5.5至7.5重量％的量存在。增塑剂可以选自碳酸亚丙酯、γ-戊内酯、乙酰基柠檬酸三乙酯、N-甲基吡咯烷酮、碳酸甘油酯、2-甲氧基乙醇、1,2-二甲氧基乙烷、三醋精、甘油三苯甲酸酯、邻苯二甲酸二乙酯、蔗糖苯甲酸酯、二乙二醇苯甲酸酯、二丙二醇苯甲酸酯、磺酰胺、N-乙基甲苯磺酰胺、蔗糖乙酸酯异丁酸酯，及其组合。增塑剂可以以基于粘合剂组合物的总重量计2重量％至7.5重量％的量存在。至少一种有机溶剂可以选自丙酮、乙酸正丁酯、乙酸乙酯、异丙醇、甲基乙基酮、环己酮、乙醇、乳酸乙酯、碳酸二甲酯、二丙酮醇，及其组合。木材填料组合物可以进一步包含添加剂。添加剂可以为粘合促进剂。添加剂可以为含胺的化合物或含亚胺的化合物。在一些方面，添加剂选自下组：苯基脲、脲、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、聚乙烯亚胺、咪唑类、吡啶类、芳基磺酰胺、杂环芳族胺、亚胺和酰胺，及其组合。木材填料组合物可以不含增粘剂。木材填料组合物可以不含松香和松香衍生物。
在又一实施方案中，本发明涉及填充基材中的空腔的方法，包括：将木材填料组合物施加至基材的内表面，其中木材填料组合物包括基于木材填料组合物的总重量计35至65重量％的量的填料和包含5至20重量％的乙酸纤维素、3至20重量％的增塑剂和60至92重量％的至少一种有机溶剂的粘合剂组合物，其中木材填料组合物基本上不含增粘剂。基材可以为木材，和木材可以为裸露的(天然的)、涂漆的或着色的。
在另外的实施方案中，本发明涉及木材填料组合物，其包含：包含5至20重量％的乙酸纤维素、3至20重量％的增塑剂和60至92重量％的至少一种有机溶剂的粘合剂组合物；和基于木材填料组合物的总重量计35至65重量％的量的填料；其中填料包含微球和另外其中木材填料组合物基本上不含增粘剂。
在另一实施方案中，本发明涉及改进木材填料组合物的着色性的方法，包括：a)将木材填料组合物施加至基材和b)将基材着色；其中木材填料组合物包含：包含5至20重量％的乙酸纤维素、3至20重量％的增塑剂和60至92重量％的至少一种有机溶剂的粘合剂组合物；和基于木材填料组合物的总重量计35至65重量％的量的填料；其中填料包含微球和另外其中木材填料组合物基本上不含增粘剂。
具体实施方式
I.引言
本发明涉及提供使用乙酸纤维素替代硝酸纤维素的粘合剂组合物和涉及含有所述粘合剂组合物的木材填料组合物。乙酸纤维素是硝酸纤维素的有吸引力的替代物，因为它不像硝酸纤维素那样易燃，不随着时间流逝变黄，比其它已知替代品(包括乙酸丁酸纤维素和乙酸丙酸纤维素)更便宜，并且在最终制剂如木材填料中具有比相当的硝酸纤维素制剂更快的干燥时间。与乙酸纤维素有关的一个问题在于乙酸纤维素与已知粘合剂和木材填料组合物的许多组分的不相容性。例如，乙酸纤维素与许多溶剂、增塑剂、经常用作增粘剂的树脂和松香不相容。采用乙酸纤维素的另外的困难包括高粘度和缺乏对一些类型的木材，例如着色的和/或涂漆的木材的粘合性。
为了解决这些问题，本发明涉及特定的粘合剂组合物，其使用增塑剂和与乙酸纤维素相容的至少一种有机溶剂。还可以包括另外的添加剂以控制粘度和粘合性。因此，本发明涉及新的粘合剂组合物，其包含乙酸纤维素、增塑剂和溶剂。粘合剂组合物可以包含5至20重量％的乙酸纤维素、3至20重量％的增塑剂和60至92重量％的至少一种有机溶剂，基于粘合剂组合物的总重量计。粘合剂组合物基本上不含增粘剂，例如，包含少于0.01重量％的增粘剂，或不含增粘剂，如本文中所描述。
本发明还涉及木材填料组合物，其包含粘合剂组合物和填料。如上文所描述，粘合剂组合物可以包含5至20重量％的乙酸纤维素，3至20重量％的增塑剂，和60至92重量％的至少一种有机溶剂，基于粘合剂组合物的总重量计。粘合剂组合物基本上不含增粘剂。木材填料组合物可以包含35至65重量％的粘合剂组合物和35至65重量％的填料，基于木材填料组合物的总重量计。
II.粘合剂组合物
本发明的粘合剂组合物包含乙酸纤维素、增塑剂和至少一种有机溶剂。如本文中所解释，具体的组分、它们的重量百分数和它们彼此之间的比例已产生了粘合剂组合物，所述粘合剂组合物在被引入木材填料组合物时，具有与它们想要替代的硝酸纤维素木材填料组合物相当的性能。粘合剂组合物通常具有至少10％，例如至少15％的固含量和至少2000cPs，例如至少3000cPs或至少4000cPs的粘度。关于范围，固含量可以在10至40％，例如10至30％、10至25％或15至20％范围内。关于范围，粘度可以在2000至7000cPs，例如3000至7000cPs或4000至6000cPs范围内。
乙酸纤维素
在粘合剂组合物中和在木材填料组合物中使用的乙酸纤维素可以通过已知的方法制备，包括公开于美国专利号2,740,775中和美国公开号2013/0096297中的那些，将其全文通过引用并入本文。典型地，通过使纤维素与乙酰化试剂在合适的酸性催化剂存在下反应制备乙酰化的纤维素。
纤维素可以来自软木或来自硬木。软木是典型地用来指代来自针叶树(即来自松目的针叶树)的木材的通用术语。产生软木的树包括松树、云杉、香柏、杉树、落叶松、花旗松、铁杉、柏树、红杉和紫杉。相反地，术语“硬木”典型地用来指代来自阔叶或被子植物的树的木材。术语“软木”和“硬木”并不必然描述木材的实际硬度。然而平均而言，硬木具有比软木更高的密度和硬度，两组中的实际木材硬度存在相当大的变化，并且一些软木树木实际上可以产生比来自硬木树木的木材更硬的木材。区分硬木与软木的一个特征在于硬木树木中存在孔或维管，而这不存在于软木树木中。在微观水平上，软木含有两种类型的细胞，纵向的木纤维(或管胞)和横向的射线细胞。在软木中，树木内的水输送经由管胞而不是硬木的孔。在一些方面，对于乙酰化优选硬木纤维素。
酰基化试剂可以包括羧酸酸酐(或简称为酸酐)和羧酸酰卤，特别是羧酸酰氯(或简称为酰氯)二者。合适的酰氯可以包括例如，乙酰氯、丙酰氯、丁酰氯、苯甲酰氯和类似酰氯。合适的酸酐可以包括例如，乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐、苯甲酸酐和类似酸酐。也可以使用这些酸酐或其它酰基化试剂的混合物，从而将不同的酰基引入纤维素。在一些实施方案中出于该目的还可以使用混合的酸酐，例如乙酸丙酸酸酐、乙酸丁酸酸酐等。
在大多数情况下，将纤维素用乙酰化试剂彻底乙酰化，以产生具有高DS值，如2.5至3，例如约3的衍生化的纤维素，其在一些情况下连同一些另外的羟基取代(例如硫酸酯)。纤维素的彻底乙酰化是指向着完成驱动的乙酰化反应，使得纤维素中尽可能多的羟基经历乙酰化反应。
用于促进纤维素的乙酰化的合适的酸性催化剂通常包含硫酸或硫酸与至少一种其它酸的混合物。可以类似地将不含硫酸的其它酸性催化剂用于促进乙酰化反应。在硫酸的情况下，纤维素中的至少一些羟基可以在乙酰化反应期间变得一开始官能化为硫酸酯。一旦彻底乙酰化，那么就使纤维素通常在去酯化剂存在下经受受控的部分去酯化步骤，这也被称为受控的部分水解步骤。
本文中所使用的去酯化是指化学反应，在所述化学反应期间使中间纤维素酯的一个或更多个酯基团从乙酸纤维素裂解并且用羟基替代，产生具有小于3的(第二)DS的乙酸纤维素产物。本文中所使用的“去酯化剂”是指能够与乙酸纤维素的一个或更多个酯基团反应以形成中间纤维素酯上的羟基的化学试剂。合适的去酯化剂包括低分子量醇，如甲醇，乙醇，异丙醇，戊醇，R-OH，其中R为C1至C20烷基，及其混合物。也可以将水以及水与甲醇的混合物用作去酯化剂。典型地，在用于减少乙酰基取代的量的受控的部分水解期间裂解这些硫酸酯的大多数。减少的取代的程度可以在0.5至2.9，例如1.5至2.9或2.2至2.7范围内。可以基于待用于粘合剂组合物中的至少一种有机溶剂选择取代的程度。例如，当将丙酮用作有机溶剂时，取代的程度可以在2.2至2.65范围内。
乙酸纤维素的数均分子量可以在30,000amu至100,000amu，例如50,000amu至80,000amu范围内并且可以具有1.5至2.5，例如1.75至2.25或1.8至2.2的多分散度。除非另外指明，否则本文中所记载的所有分子量是数均分子量。可以基于最终木材填料组合物的期望的硬度选择分子量。尽管更大的分子量导致增加的硬度，但是更大的分子量也增加粘度。可以以粉末或薄片形式提供乙酸纤维素。
在一些方面，可以使用不同分子量的乙酸纤维素薄片或粉末的共混物。如本文中所描述，具有更大分子量的乙酸纤维素具有更大的硬度，但是也具有更大的粘度，这使得更难于使用粘合剂组合物。因此，可以将高分子量乙酸纤维素，例如具有高于60,000amu的分子量的乙酸纤维素的共混物与低分子量乙酸纤维素，例如具有低于60,000amu分子量的乙酸纤维素共混。高分子量乙酸纤维素比低分子量乙酸纤维素的比例可以至少取决于期望的硬度和粘度而变化，但是可以通常在1:10至10:1；例如1:5至5:1或1:3至3:1范围内。
乙酸纤维素在粘合剂组合物中可以以基于粘合剂组合物的总重量计5至20重量％的量存在。例如，纤维素酯可以以7重量％至20重量％，例如11重量％至15重量％或9重量％至14重量％的量存在。在一些方面，取决于乙酸纤维素的分子量，乙酸纤维素在粘合剂组合物中可以以基于粘合剂组合物的总重量计5至40重量％的量存在。例如，纤维素酯可以以7重量％至40重量％，例如11重量％至35重量％或9重量％至35重量％的量存在。在具有更大量的纤维素酯(例如20至40重量％)的实施方案中，在粘合剂组合物中因此可以调节有机溶剂和增塑剂的百分数。
增塑剂
增塑剂可以包括本领域技术人员通常已知的纤维素增塑剂，包括但不限于选自下组的至少一种增塑剂：式1，其中R1为H、C1-C4烷基、芳基或C1-C4烷基芳基；式2，其中R2为H、C1-C4烷基、芳基或C1-C4烷基芳基和R3为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、酰基或C1-C4烷基酰基；式3，其中R4和R6独立地为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、COOH、C1-C4烷基羧酸酯/盐、酰基、C1-C4烷基酰基、胺、C1-C4烷基胺、酰胺或C1-C4烷基酰胺和R5为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、酰基或C1-C4烷基酰基；式4，其中R7为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、OH、C1-C4烷氧基、胺或C1-C4烷基胺以及R8和R9独立地为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、COOH、C1-C4烷基羧酸酯/盐、酰基、C1-C4烷基酰基、胺、C1-C4烷基胺、酰胺或C1-C4烷基酰胺；式5，其中R10、R11和R12独立地为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、COOH、C1-C4烷基羧酸酯/盐、酰基、C1-C4烷基酰基、胺、C1-C4烷基胺、酰胺或C1-C4烷基酰胺；式6，其中R13为H、C1-C4烷基、芳基或C1-C4烷基芳基，R14和R16独立地为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、COOH、C1-C4烷基羧酸酯/盐、酰基、C1-C4烷基酰基、胺、C1-C4烷基胺、酰胺或C1-C4烷基酰胺，和R15为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、酰基或C1-C4烷基酰基；式7，其中R17为H或C1-C4烷基以及R18、R19和R20独立地为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、COOH、C1-C4烷基羧酸酯/盐、酰基、C1-C4烷基酰基、胺、C1-C4烷基胺、酰胺或C1-C4烷基酰胺；式8，其中R21为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、COOH、C1-C4烷基羧酸酯/盐、酰基、C1-C4烷基酰基、胺、C1-C4烷基胺、酰胺或C1-C4烷基酰胺和R22为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基,酰基、C1-C4烷基酰基、胺或C1-C4烷基胺；式9，其中R23和R24独立地为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、COOH、C1-C4烷基羧酸酯/盐、酰基、C1-C4烷基酰基、胺、C1-C4烷基胺、酰胺或C1-C4烷基酰胺；式10，其中R25、R26、R27和R28独立地为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、COOH、C1-C4烷基羧酸酯/盐、酰基、C1-C4烷基酰基、胺、C1-C4烷基胺、酰胺或C1-C4烷基酰胺；式11，其中R29、R30和R31独立地为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、COOH、C1-C4烷基羧酸酯/盐、酰基、C1-C4烷基酰基、胺、C1-C4烷基胺、酰胺或C1-C4烷基酰胺；式12，其中R32为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基，R33为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、OH、C1-C4烷氧基、酰基、C1-C4烷基酰基、胺或C1-C4烷基胺，和R34、R35和R36独立地为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、COOH、C1-C4烷基羧酸酯/盐、酰基、C1-C4烷基酰基、胺、C1-C4烷基胺、酰胺或C1-C4烷基酰胺；式13，其中R37、R38、R39和R40独立地为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、COOH、C1-C4烷基羧酸酯/盐、酰基、C1-C4烷基酰基、胺、C1-C4烷基胺、酰胺或C1-C4烷基酰胺；式14，其中R41为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、OH或C1-C4烷氧基以及R42和R43独立地为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、COOH、C1-C4烷基羧酸酯/盐、酰基、C1-C4烷基酰基、胺、C1-C4烷基胺、酰胺或C1-C4烷基酰胺；具有来自环碳或环氮的每一个的R取代基的三嗪(1,2,3、1,2,4或1,3,5)，所述R取代基独立地为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、COOH、C1-C4烷基羧酸酯/盐、酰基、C1-C4烷基酰基、胺、C1-C4烷基胺、酰胺或C1-C4烷基酰胺；具有来自环碳或环氮的每一个的R取代基的三唑(1,2,3或1,2,4)，所述R取代基独立地为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、COOH、C1-C4烷基羧酸酯/盐、酰基、C1-C4烷基酰基、胺、C1-C4烷基胺、酰胺或C1-C4烷基酰胺；具有来自环碳或环氮的每一个的R取代基的吡咯，所述R取代基独立地为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、OH、C1-C4烷氧基、COOH、C1-C4烷基羧酸酯/盐、酰基、C1-C4烷基酰基、胺、C1-C4烷基胺、酰胺或C1-C4烷基酰胺；具有来自环碳或环氮的每一个的R取代基的哌啶，所述R取代基独立地为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、OH、C1-C4烷氧基、COOH、C1-C4烷基羧酸酯/盐、酰基、C1-C4烷基酰基、胺、C1-C4烷基胺、酰胺或C1-C4烷基酰胺；具有来自环碳或环氮的每一个的R取代基的哌嗪，所述R取代基独立地为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、OH、C1-C4烷氧基、COOH、C1-C4烷基羧酸酯/盐、酰基、C1-C4烷基酰基、胺、C1-C4烷基胺、酰胺或C1-C4烷基酰胺；R44HN-R45-NHR46，其中R44和R46独立地为H、C1-C4烷基、芳基、C1-C4烷基芳基、COOH、C1-C4烷基羧酸酯/盐、酰基、C1-C4烷基酰基、胺、C1-C4烷基胺、酰胺或C1-C4烷基酰胺，和R45为C1-C10烷基；及其组合
除了上文定义的式的增塑剂，增塑剂的具体实例还可以选自三醋精、二醋精、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、柠檬酸三乙酯、乙酰柠檬酸三甲酯、乙酰柠檬酸三乙酯、乙酰柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二芳基酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二甲基乙基酯、邻苯二甲酸二(2-甲氧基乙基)酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二辛酯异构体、酒石酸二丁酯、邻苯甲酰基苯甲酸乙酯、乙二醇二苯甲酸酯、二乙二醇二苯甲酸酯、二丙二醇苯甲酸酯、甘油三苯甲酸酯、三羟甲基乙烷二苯甲酸酯、季戊四醇四苯甲酸酯、乙基邻苯二甲酰基乙基羟基乙酸酯、甲基邻苯二甲酰基乙基羟基乙酸酯、N-乙基甲苯磺酰胺、邻甲酚基对甲苯磺酸酯、邻甲苯磺酰胺、对甲苯磺酰胺、芳族二醇、取代的芳族二醇、芳族醚、三丙酸甘油酯、聚己内酯、聚乙二醇、聚乙二醇酯、聚乙二醇二酯、三乙二醇的二甲基醚、四乙二醇的二甲基醚、二-2-乙基己基聚乙二醇酯、甘油酯、二乙二醇、聚丙二醇、聚二醇二缩水甘油基醚、二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮、碳酸亚丙酯、愈创木酚(guiacol)磷酸酯、愈创木酚烷基磷酸酯、C1-C20二羧酸酯、内酯、γ-戊内酯、己二酸二甲酯、二烷基酯、间苯二酚单乙酸酯、儿茶酚、儿茶酚酯、酚、环氧化的大豆油、蓖麻油、亚麻籽油、环氧化的亚麻籽油、其它植物油、其它种子油、基于聚乙二醇的二官能的缩水甘油基醚、烷基磷酸酯、磷脂、芳香物质、丁子香酚、肉桂醇、樟脑、甲氧基羟基苯乙酮、威尼斯松节油、加拿大轻木、甘油、甘油酯、榄香、香草醛、乙基香草醛，其任意衍生物及其任意组合。这些增塑剂中，特别优选的是三醋精和乙酰柠檬酸三乙酯。碳酸亚丙酯、γ-戊内酯、乙酰基柠檬酸三乙酯、N-甲基吡咯烷酮、碳酸甘油酯、2-甲氧基乙醇、1,2-二甲氧基乙烷、三醋精、甘油三苯甲酸酯、邻苯二甲酸二乙酯、蔗糖苯甲酸酯、二乙二醇苯甲酸酯、二丙二醇苯甲酸酯、蔗糖乙酸酯异丁酸酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、柠檬酸三乙酯、乙酰柠檬酸三甲酯、乙酰柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二芳基酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二(2-甲氧基乙基)酯、邻苯二甲酸二辛酯(和异构体)、酒石酸二丁酯、邻苯甲酰基苯甲酸乙酯、乙基邻苯二甲酰基乙基羟基乙酸酯、甲基邻苯二甲酰基乙基羟基乙酸酯、N-乙基甲苯磺酰胺、邻甲酚基对甲苯磺酸酯、芳族二醇、取代的芳族二醇、芳族醚、三丙酸甘油酯、聚己内酯、甘油、甘油酯、二醋精、聚乙二醇、聚乙二醇酯、聚乙二醇二酯、二-2-乙基己基聚乙二醇酯、二乙二醇、聚丙二醇、聚二醇二缩水甘油基醚、二甲亚砜、C1-C20二酸酯、己二酸二甲酯(和其它二烷基酯)、间苯二酚单乙酸酯、儿茶酚、儿茶酚酯、酚、环氧化的大豆油、蓖麻油、亚麻籽油、环氧化的亚麻籽油、其它植物油、其它种子油、基于聚乙二醇的二官能的缩水甘油基醚、烷基磷酸酯、磷脂、芳香物质(包括一些本文描述的，例如，丁子香酚、肉桂醇、樟脑、甲氧基羟基苯乙酮(香草乙酮)、香草醛和乙基香草醛)等，其任意衍生物及其任意组合。
在一些方面，增塑剂可以选自碳酸亚丙酯、γ-戊内酯、乙酰基柠檬酸三乙酯、N-甲基吡咯烷酮、碳酸甘油酯、2-甲氧基乙醇、1,2-二甲氧基乙烷、三醋精、甘油三苯甲酸酯、邻苯二甲酸二乙酯、蔗糖苯甲酸酯、二乙二醇苯甲酸酯、二丙二醇苯甲酸酯、磺酰胺、N-乙基甲苯磺酰胺、蔗糖乙酸酯异丁酸酯、亚芳基磺酰胺、乙基甲苯磺酰胺、甘油酯、柠檬酸酯，及其组合。
增塑剂可以以基于粘合剂组合物的总重量计3重量％至20重量％的量存在。例如，增塑剂可以以3重量％至18重量％，例如3重量％至15重量％、4重量％至15重量％、4重量％至12重量％、5重量％至10重量％或6重量％至9重量％的量存在。如本文中所使用，术语“增塑剂”是指增加材料的塑性或流动性的组分。在一些方面，组分可以作为有机溶剂引入，但是随着有机溶剂蒸发，其开始起增塑剂的作用。然而如本文中所解释，粘合剂组合物包括增塑剂和至少一种有机溶剂并且因此即使有机溶剂在其添加时开始起增塑剂的作用，粘合剂组合物也含有一开始添加时起增塑剂作用的增塑剂。换言之，在溶液中塑化乙酸纤维素。在一些方面，增塑剂可以与至少一种有机溶剂之一相同。在其它方面，增塑剂不同于任何有机溶剂。
有机溶剂
粘合剂组合物中的至少一种有机溶剂可以为本领域技术人员通常已知的有机溶剂，包括但不限于，脂族和芳族溶剂如醇、酮、酯、乙酸酯、二醇醚等。在一些方面，溶剂可以选自丙酮、乙酸正丁酯、乙酸乙酯、异丙醇、乙醇、环己酮、甲基乙基酮、二丙酮醇、异丁醇、乳酸乙酯、甲基戊基酮、甲基丙基酮和碳酸二甲酯，及其组合。例如，溶剂可以为醇、丙酮和乙酸酯的组合，例如乙酸正丁酯、乙酸乙酯、丙酮和异丙醇。在其它实例中，溶剂可以包括乙酸正丁酯、乙酸乙酯、丙酮和乙醇。在一些方面，甲基乙基酮或碳酸二甲酯比乙酸乙酯或乙酸丁酯更优选。在另外的实例中，如本文中所解释，可以一开始将增塑剂作为溶剂添加。这样的增塑剂包括碳酸亚丙酯和γ-戊内酯。粘合剂组合物可以以60重量％至92重量％，例如60重量％至85重量％或65重量％至85重量％的量包括一种或更多种如本文中所描述的溶剂。
在一些方面，使用多于一种有机溶剂，例如两种有机溶剂、三种有机溶剂、四种有机溶剂、五种有机溶剂或多于五种有机溶剂。可以选择有机溶剂，使得每种有机溶剂具有不同的沸点。基于沸点选择的有机溶剂的该组合可以被称为分层溶剂体系。第二有机溶剂的沸点可以比第一有机溶剂的沸点高至少5℃，例如至少10℃或至少15℃。然后，第三溶剂的沸点可以比第二有机溶剂的沸点高至少5℃，例如至少10℃或至少15℃。对于尽可能多的所包括的有机溶剂可以继续该趋势。例如，丙酮具有56℃的沸点，乙酸乙酯具有77.1℃的沸点，异丙醇具有82.6℃的沸点和乙酸正丁酯具有126℃的沸点。通常，第一有机溶剂以最大的量存在并且与乙酸纤维素最相容。这样的分层溶剂体系的有利之处在于，在干燥循环期间蒸发第一有机溶剂如丙酮时，较差相容性但较高沸点的有机溶剂横跨干燥循环保留更长的持续时间，在制剂如作为木材填料的最终用途中导致粘合剂形成。在包含多于一种有机溶剂的粘合剂组合物中，第一有机溶剂可以以35至90重量％，例如60至85重量％或60至80重量％的量存在；第二和第三有机溶剂可以以1至20重量％，例如2至20重量％或5至20重量％存在。如果存在的话，另外的有机溶剂可以以0.001至8重量％，例如0.5至7重量％或1至5重量％存在。
在一些方面，粘合剂组合物可以为LOVOC(低挥发性有机化合物)粘合剂组合物、NOVOC(无挥发性有机化合物)粘合剂组合物，或可以使用免除VOC的有机溶剂(已确定具有负面光化学活性的挥发性有机化合物，如美国环境保护署所颁布那样)。挥发性有机化合物通常被定义为碳的任意化合物，排除一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金属碳化物或碳酸盐和碳酸铵，其参与大气光化学反应。乙酸正丁酯是并非挥发性有机化合物的有机溶剂的实例。丙酮和碳酸二甲酯是免除VOC的有机溶剂的两个实例。异丙醇是挥发性有机化合物的实例。在一些方面，粘合剂组合物包含丙酮和/或碳酸二甲酯作为有机溶剂，那么粘合剂组合物为免除VOC的。
添加剂
在一些实施方案中，粘合剂组合物可以进一步包含一种或更多种另外的添加剂。可以将这样的添加剂在一开始形成粘合剂组合物时添加至粘合剂组合物或可以在下游过程中在形成木材填料组合物之前、期间或之后添加。添加剂可以包括粘合促进剂、热稳定剂、抗氧化剂、酸清除剂、染料、颜料、芳香物质、荧光增白剂、阻燃剂、农业化学品、生物活性化合物、指示剂，及其混合物。添加剂的量可以宽范围变化。一般而言，一种或更多种另外的添加剂可以以基于粘合剂组合物的总重量计0.01至10重量％，例如0.05至8重量％或0.1至7.5重量％范围内的量存在。在下文提供上述组分的另外的细节。
如上文所解释，乙酸纤维素通常与天然树脂和松香(通常被称为增粘剂)不相容。如本文中所使用，增粘剂起增加组合物的胶粘性和粘稠性的作用，并且是典型地具有高玻璃化转变温度的聚合物。如本文中所使用的粘合促进剂是包括来增加组合物的最终粘合性的添加剂并且不需要是聚合物。还可以将粘合促进剂视为第二粘合剂，其中乙酸纤维素为主粘合剂。本文中所使用的“粘合促进剂”排除天然树脂和松香。不受制于理论，相信乙酸纤维素形成连续相，增塑剂和其它添加剂分散于其中。
粘合促进剂可以为本领域技术人员通常已知的粘合促进剂。粘合促进剂包括，但不限于，5元含氮环、含胺的化合物、含亚胺的化合物、含酰胺的化合物、含硅烷的化合物、含烷氧基的化合物、甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯。尽管通常不将胺和亚胺理解为粘合促进剂，但是本发明人已发现在本发明的粘合剂组合物中，胺和亚胺确实起粘合促进剂的作用。在一些方面，粘合促进剂可以选自苯基脲，脲，3-氨基丙基三乙氧基硅烷，聚乙烯亚胺，磺酰胺(包括芳基磺酰胺)，芳基胺，环胺化合物，如吡咯、嘧啶、吡嗪、咪唑和吡咯烷，及其组合。粘合促进剂可以基于粘合剂组合物的总重量计0.1至10重量％，例如0.5至10重量％或1至10重量％存在。所使用的粘合促进剂的量可以取决于其与乙酸纤维素的相容性。例如，如果粘合促进剂具有与乙酸纤维素的低的或有限的相容性，例如醇酸类，则可以使用更少量的粘合促进剂。另外，乙酸纤维素的分子量影响粘合促进剂与乙酸纤维素的相容性；随着乙酸纤维素的数均分子量降低，相容性增加。
可以将染料用于提供期望的色调或视觉效果。染料可以选自C.I.溶剂紫13、C.I.颜料蓝15、C.I.颜料蓝28、C.I.分散紫8、C.I.颜料红122，及其混合物。荧光染料或荧光增白剂染料的实例包括选自下组的那些：Eccowhite和Eccobright产品(可得自Eastern Color&Chemical Company)，Eastobrite OB-I(可得自Eastman Chemical Company)，荧光素，及其混合物。特种或新颖的染料的实例包括热致变色和光致变色染料。
合适的芳香物质、气味驱除剂、气味中和剂和气味掩蔽剂的实例包括，但不限于，Jan Moran的Fabulous Fragrances；Michael Edwards的Fragrances of the World；JuliaLawless的The Illustrated Encyclopedia of Essential Oils；Paul Jose Teisseire的Chemistry of Fragrant Substances；The Fragrance Foundation Reference Guide1999,The Fragrances Foundation(New York,1999)中所公开的那些，将这些文献的每一个通过引用并入本文。具体的芳香剂可以选自薄荷、香草醛、酯、里那醇、香茅醛、某些醛和酯、复合香料混合物、植物提取物，及其混合物。
用于本发明中的合适的指示剂的实例包括pH指示剂、水分指示剂、氧化还原指示剂和温度指示剂。合适的pH指示剂的实例包括选自下组的那些：酚酞、石蕊、百里酚蓝、金莲橙00、甲基黄、甲基橙、溴酚蓝、溴甲酚绿、甲基红、溴百里酚蓝、苯酚红、中性红、百里香酚酞、茜素黄、金莲橙O、硝胺和三硝基苯甲酸。水分指示剂的实例是氯化钴。温度指示剂的实例包括热致变色染料，如吲哚因蓝、螺吡喃衍生物。合适的氧化还原指示剂的实例包括选自下组的那些：亚铁菲绕啉离子、碘/淀粉、双(4-二烷基氨基苯基)方酸染料、KMnO4和K2Cr2O7。
杀虫剂的实例包括选自下组的那些：有机氯化合物、有机磷酸酯/盐化合物、芳基化合物、杂环化合物、有机硫化合物、氨基甲酸酯化合物、甲脒化合物、二硝基酚化合物、有机锡化合物、拟除虫菊酯化合物、酰基脲化合物、植物化合物、抗生素化合物、蒸熏剂化合物、驱虫剂化合物、无机化合物，及其混合物。
粘合剂组合物基本上不含增粘剂。如本文中所使用，术语“基本上不含”特定的组分或物质意指粘合剂组合物或木材组合物可以包括基于粘合剂组合物或木材组合物的重量计少于0.1％，例如少于0.01％，少于0.001％，少于0.0001％或0％的所述组分或物质。因此，“基本上不含增粘剂”意指粘合剂组合物或木材组合物可以包括基于粘合剂组合物或木材组合物重量计少于0.1％，例如少于0.01％，少于0.001％，少于0.0001％或不可检测量的增粘剂。在一些实施方案中，粘合剂组合物基本上不含松香和松香衍生物，如松香酯和酯树胶，和烃增粘剂，如脂族、芳族和二环戊二烯增粘剂。
III.木材填料组合物
本发明的木材填料组合物包括粘合剂组合物和填料。用于木材填料组合物中的粘合剂组合物如上文所描述。粘合剂组合物包含乙酸纤维素、增塑剂和有机溶剂。粘合剂组合物可以任选地包含一种或更多种添加剂，如上文所描述。
木材填料组合物中的填料可以选自纤维素、木粉、坚果树皮粉、木纤维、碳酸钙、硫酸钙、蒙脱石粘土、滑石、硫酸镁、硫酸钠、无机盐、微球(包括陶瓷微球、玻璃微球和含硅火山岩微球)、棉绒、研磨的泥炭、软木、硅酸镁、硅酸铝、淀粉、本领域技术人员已知的其它有机和无机填料，及其组合。在一些方面，填料包括木粉。在进一步的方面，填料是木粉与至少两种其它填料如碳酸钙和微球的组合。在这些方面，木粉比至少两种其它填料的比例在1:1至1:20，例如1:2至1:10或1:3至1:8范围内。当包括时，微球在填料组合物中可以以1至20重量％，例如5至15重量％或7至12重量％存在。微球，特别是玻璃微球因为它们的染色性和高破碎强度(大于400psi)而是有利的。当填料中包括微球时，可以在浓度方面减少或完全省略粘合促进剂。
填料在木材填料组合物中以基于木材填料组合物的总重量计35重量％至65重量％的量存在。例如，填料可以以35重量％至60重量％，例如40重量％至55重量％或45重量％至50重量％的量存在。可以调节木材填料组合物中的填料的量，使得纤维素酯在木材填料组合物中以基于木材填料组合物的总重量计3重量％至10重量％的量存在。例如，可以以这样的量包括填料，使得纤维素酯以5.5重量％至7.5重量％或6重量％至7重量％的量存在。可以调节木材填料组合物中的填料的量，使得增塑剂在木材填料组合物中以基于木材填料组合物的总重量计2重量％至7.5重量％，例如3重量％至7重量％或3.5重量％至6重量％的量存在。如上文所描述，可以将本文中所记载的添加剂添加至粘合剂组合物或可以添加至木材填料组合物。
IV.使用粘合剂组合物和木材填料组合物的方法
本发明还包括使用粘合剂组合物和木材填料组合物的方法。可以将粘合剂组合物用于至少部分地涂布基材。在一些方面，基材可以为木质基材，例如未处理的木材或经处理的木材。在其中基材为经处理的木材的实施方案中，经处理的木材可以为涂漆的木材或着色的木材。
可以将木材填料组合物用于填充基材中的空腔。在一些方面，方法可以包括将本文中所描述的木材填料组合物施加至基材的内表面。
粘合剂组合物或木材填料组合物可以干燥并且粘合至基材上。可以使用本领域技术人员已知的方法测量剪切强度，如实施例部分中进一步描述。
鉴于以下非限制性实施例将会更好地理解本发明。
V.实施例
实施例1
乙酸纤维素木材填料根据美国专利号1,947,438中的制剂D制备并且作为对比实施例提供。然后不用树脂重新配制制剂D并且观察到非增粘的材料显示出比制剂D高得多的对经处理的表面的粘合性。
在初始研究中，将溶剂化的CA的强度评价为诱发剪切失效所需要的力(方法1)。将该方法开发为在采用填料(木粉和碳酸钙)制备的最终粘合剂制剂的全应用测试之前预筛选乙酸纤维素制剂。当在裸露的未处理的松树上测试时，一些溶剂化的制剂可以实现与硝化纤维素木材填料的最终粘合剂制剂相当的剪切强度(155kgF)。
然而在研究期间发现，测试是非常应用敏感的并且在一种测试方法下良好的性能与其它应用测试中的相同性能无关。
虽然体系是出人意料地可调节的，但是优化是复杂的，因为常见成分如增粘树脂(其看起来在初步测试下似乎提高了粘合性能)并不在最终粘合剂制剂的应用测试(方法3)中改进期望的表面粘合性。
样品制备和测试方法
制备粘合剂组合物和木材填料组合物用于粘合性和强度测试。在下文的实施例中提供所测试的具体组合物。通常，粘合剂组合物含有纤维素酯、增塑剂、挥发性溶剂和/或添加剂(例如，粘合促进剂)。木材填料组合物通常含有纤维素酯、增塑剂、挥发性溶剂和/或添加剂(例如，粘合促进剂)，连同填料。出于对比的目的，制备另外含有增粘剂如松香或松香酯的粘合剂组合物和木材填料组合物。以下提供了对比实施例和本发明实施例的示例性组合物。在本发明的组合物中，挥发性溶剂以43重量％的总量存在并且包括丙酮(组合物的34重量％)、乙酸正丁酯(组合物的2重量％)、异丙醇(组合物的1.6重量％)和乙酸乙酯(组合物的5重量％)的混合物。本发明的组合物中的木材填料为38重量％的CaCO3和9重量％的木粉，提供基于组合物的重量计总共47重量％的填料。
出于对比的目的，还在下文提供Plastic Wood SDS(DAP Products Inc.,Baltimore,MD)的组成。Plastic Wood样品中的挥发性溶剂包括丙酮(组合物的15-40重量％)、乙酸正丁酯(组合物的5-10重量％)和异丙醇(组合物的1-5重量％)。Plastic Wood样品中的填料包括30-60重量％的CaCO3和7-13重量％的纤维素。
“-”表示组分不存在。通过下文列出的方法(即成膜和粘合性测量，或填料对经处理的木材的粘合性测量)之一测试对比的和本发明的粘合剂组合物和木材填料组合物的粘合性和强度。
测试方法1：搭接剪切测试
将两个松树样本(3.5″x 1.5″x 0.25″)使用成膜组合物胶粘在一起(重叠面积1″x1.5″)。将成膜组合物以薄涂层形式使用刮刀施加在一个样本上。然后将两个样本夹持在一起并且使其在室温干燥16-24小时。然后将样本夹持在Instron中并且以在800lbf/min的负荷测试最大负荷(剪切强度)。
测试方法2：成膜和成膜组合物的粘合性
将松木样本(3.5″x 1.5″x 0.25″)使用Minwax Puritan Pine Stain(MinwaxCompany,Upper Saddle River,New Jersey)着色或使用Premium Quality内部丙烯酸系胶乳平面墙面漆高级可刮擦配方(Davis Frost,Inc.；Lynchburg,VA)涂漆并且使其干燥24小时。然后将样本的小面积(1″x 1.5″)用成膜组合物的薄层涂布。通过手使用刮刀施加成膜组合物。使涂层在室温空气干燥大约16-24小时。评价所产生的涂层的外观和对松树样本的粘合性。使用刮刀，尝试通过刮擦和/或剥离而去除膜。通过难于去除膜、膜的内聚力和留在样本上的残留物将粘合性分级为差到优异(从1-5的等级，其中1为差和5为优异)。
测试方法3：木材填料组合物对经处理的(着色的/涂漆的)木材的粘合性
将粘合剂组合物添加至CaCO3和木粉(5.9:4.2:1)的混合物以制备木材填料组合物。通过在胶合板或松树中钻出3/4”直径和1/4”深度的孔制备填充的样本。将未涂饰的木材样本用Premium Quality内部丙烯酸系胶乳平面墙面漆高级可刮擦配方涂漆或用MinwaxWood Finish(puritan pine涂饰)着色。将所制备的木材在室温干燥过夜。使用刮铲将孔用最终木材填料组合物填充至高于表面的水平并且干燥过夜。然后测试木材填料组合物的粘合性，连同Plastic Wood(由DAP Products Inc.(Baltimore,MD)商业上可获得的木材填料)作为对照基准。将表面上的干燥材料刮下或剥离，以尝试从木材的表面去除填料。使用通过/失败体系或1-5分级体系(其中，“5”表示以良好粘合性通过，“3”表示平均粘合性和“1”为弱或无粘合性进行分级。
粘合剂组合物中的增粘剂类型的影响：
在一些增粘剂(改性的和天然的松香酯和萜烯酚类)的调查期间，当在粘合剂组合物中测试时，在不同增粘剂类型之间记录剪切强度方面的差异，如表2中所示。
然而，当在最终木材填料组合物中完全配制和测试时，增粘的制剂显示出对涂漆的或着色的木材的差的粘合性。具体而言，使用测试方法C在最终制剂中的这些溶剂化的增粘的材料的初始测试常规地产生差的性能，即对经处理的木材样本(着色的/涂漆的)最小至无粘合性。即使采用显示出更高剪切强度的那些样品，例如马来酸化的甘油酯，这并没有转化为预期的粘合强度。因此，在成膜组合物中时的增粘剂的性能(如上表2中所示)并不能预期在配制为木材填料组合物时的粘合性能。
增塑剂和溶剂的影响：
为了测定增塑剂和溶剂对在木材填料组合物中的粘合性的影响，制备了样品，其中改变增塑剂和溶剂的类型和量。样品的每种包括6.6–7.2重量％的乙酸纤维素、惰性填料和指定量的增塑剂、溶剂和松香。组合物10和12-16各自包括大约2重量％VelsiflexTM 320(Velsicol Chemical LLC；Rosemont,IL)，其为二乙二醇苯甲酸酯和二丙二醇二苯甲酸酯的混合物作为主增塑剂，连同次级(第二)增塑剂，如表3中所指明。组合物11包括三醋精(TA)作为仅有的增塑剂。样品组合物和数据示于表3中。测定最终制剂对着色的木材和涂漆的木材的粘合性。对于失效的粘合性为每种样品分配“F”的分数，对于平均粘合性分配“A”，对于良好的粘合性分配“G”和对于优异水平的粘合性分配“P”。
虽然并没有通过松香含量方面的变化实现最终性能方面的改进，但是溶剂和增塑剂浓度/组成方面的修改观察到明显增强。参见表3。各种增粘的制剂通常产生分级为失效或平均的性能。令人感兴趣地，各种增塑剂-溶剂替换不仅改进了性能，而且调节了性能而不使用松香。
制剂作为涂料(即粘合剂组合物)和在最终制剂(即木材填料组合物)中的粘合性 的对比：
将涂漆的和着色的木材样本用粘合剂组合物涂布，如在测试方法2中所述。组合物包括11-15重量％的乙酸纤维素、增塑剂、溶剂(包括59-68重量％的丙酮、乙酸正丁酯或乙酸乙酯和异丙醇或乙醇)和任选的添加剂。增塑剂包括碳酸亚丙酯(PrC)、γ-戊内酯(γ-VL)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和乙酰柠檬酸三乙酯(ATEC)。添加剂包括氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)和苯基脲。基于经干燥的膜对样本表面的粘合能力评价经涂布的样本。组成方面的改变产生不仅在CA膜对不同的经处理的基材的粘合性方面而且在最终木材填料组合物中对经处理的表面的粘合性方面的不可预料的性能差异。在膜粘合性方面的改进并不总是转化成在最终制剂中的基材粘合性。测试结果示于表4中。
溶剂由乙酸正丁酯(组合物17)改变至乙酸乙酯(组合物17a)极大地增加了最终木材填料制剂对两种木质基材的粘合性。增塑剂从碳酸亚丙酯(组合物17)改变至γ-戊内酯(组合物17b)使得对于着色而言粘合性优先。如果增加g-VL(组合物17c)，则记录到对着色的基材的粘合性方面的增加。然而，增塑剂到N-甲基吡咯烷酮(组合物17d)方面的改变反转了对涂漆的木材表面的优先的粘合性，而不影响膜的粘合性。
包括粘合促进剂如APTES(组合物18)改进了对所有各种基材的粘合性能。增塑剂、溶剂的其它组合(组合物19和20)增强了膜的选择性粘合性。因此，制剂作为膜或在最终木材填料制剂中的选择性粘合性是一种或多种增塑剂、溶剂和添加剂以及它们的浓度的复杂的优化。
实施例2
进行使用如上文在实施例1中描述的测试方法的另外的测试，以测定木材填料组合物的粘合能力，如表5中所示。评价组合物以测定溶剂和添加剂改变对组合物的粘合性能的效果。
如表5中所示，对涂漆的木材的填料粘合性取决于溶剂而不是粘合促进剂来变化。含有咪唑、粘合促进剂的组合物具有与没有粘合促进剂的组合物相比更好的对涂漆的木材的粘合性。
实施例3
进行使用如上文在实施例1中描述的测试方法的另外的测试，以测定粘合剂组合物和木材填料组合物的粘合能力，如表6中所示。评价组合物以测定增粘剂和添加剂对组合物的粘合性能的效果。
表6中的制剂包括浓度在12重量％-15重量％范围内的乙酸纤维素；在59重量％-66重量％范围内的丙酮；当存在时大约14重量％的量的乙酸正丁酯(nBuOAc)；大约3重量％的量的醇(异丙醇(iPOH))，3重量％-4重量％的量的主增塑剂(VelsiflexTM 320；VelsicolChemical,Rosemont,IL)，7重量％-14重量％的量的次级增塑剂或溶剂和7重量％的量的增粘剂。
采用或不采用松香酯测试若干组合物。虽然在粘合剂组合物中使用各种增粘剂记录到搭接剪切方面的差异(参见上文)，但这并不转化成在木材填料组合物中期望的增强的性能。
采用不同的增粘剂，包括松香酯和萜烯酚类测试若干类似组合物(12％-14％CA；～60％丙酮；13％nBuOAc，～3％iPOH和3％增塑剂(Velsiflex 320))。全部这些组合物在对着色和涂漆的表面二者的粘合性方面失效。
实施例4
使用实施例1中所描述的方法制备和测试木材填料组合物对未处理的、着色的和涂漆的基材的粘合性。组合物各自以表1中对制剂D所示的量包括乙酸纤维素、邻苯二甲酸二乙酯和填料(木粉)。组合物23相当于制剂D，包括增粘剂Sylvalite 80HP，其为商业上可得自Arizona Chemical(Jacksonville,Florida)的松香酯。组合物24不包括任何增粘剂或添加剂。组合物25包括2.3重量％的咪唑作为添加剂。
比较而言，从两个经处理的基材目视干燥(即分离)组合物23。组合物24和25二者(即没有增粘剂的制剂)更好地干燥，具有在填料和基材表面之间的更少的间隙。组合物23对涂漆的或着色的表面没有粘合性，但是对未处理的裸露木材的粘合性良好。组合物24显示出对漆的好得多的粘合性和对着色的改进的粘合性，但是对裸露表面的粘合性有所降低。添加少量咪唑(组合物25)改进了对经处理的表面的粘合性，而保持对未处理的表面的粘合性。在打磨性测试中，组合物23更难于打磨并且倾向于对砂纸上胶，而组合物24和25易于打磨。全部制剂的着色性和漆涂性看起来是相当的，尽管在组合物24中更均匀和更暗。
实施例5
采用改变的有机溶剂制备木材填料组合物并且测试其施加、打磨性、螺栓锚定和对着色的木材的粘合性。将每个测试分级为参数1至5，其中5为最佳。每种下述组合物包含38.3重量％的碳酸钙、9重量％的木粉和53.0重量％的粘合剂组合物。
如表8中所示，甲基乙基酮在每个类别中和总体上具有最佳的性能，但是乙酸乙酯和碳酸二甲酯也具有可接受的性能。因为乙酸乙酯和碳酸二甲酯二者是免除VOC的溶剂，所以根据本发明制成的免除VOC的溶剂的木材填料组合物导致可接受的性能。
实施例6
采用碳酸亚丙酯作为增塑剂、乙酸乙酯作为基础配方中的有机溶剂和采用变化的添加剂填料制备木材填料组合物。
测试每种上述组合物的施加、打磨性、硬度、收缩/开裂、漆涂性、着色性、螺栓锚定和对着色的木材的粘合性。将每个测试分级为参数1至5，其中5为最佳。
如表10中所示，通过包括微球填料改进了性能。
尽管已经详细描述了本发明，但在本发明的精神和范围内的修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的。应理解的是，本发明的方面以及上文和/或所附权利要求中所记载的各种实施方案和各种特征的部分可以全部地或部分地组合或互换。在对各种实施方案的前述描述中，参考另一实施方案的那些实施方案可以与其它实施方案适当地组合，如本领域普通技术人员将意识到的那样。此外，本领域的普通技术人员将会意识到，前面的描述仅仅出于示例，并不意图限制本发明。

Claims (13)

1.木材填料组合物，其包含：
粘合剂组合物，所述粘合剂组合物包含5至40重量％的乙酸纤维素、3至20重量％的增塑剂和57至92重量％的至少一种有机溶剂；和
基于所述木材填料组合物的总重量计35至65重量％的量的填料；其中所述木材填料组合物基本上不含增粘剂。
2.根据权利要求1所述的木材填料组合物，其中所述填料选自下组：纤维素、木粉、硫酸镁、硫酸钙、碳酸钙、微球、棉绒、研磨的泥炭、软木、硅酸镁、硅酸铝、蒙脱石粘土、淀粉，及其组合。
3.根据权利要求1所述的木材填料组合物，其中所述填料以基于所述木材填料组合物的总重量计35至60重量％的量存在。
4.根据权利要求1所述的木材填料组合物，其中所述乙酸纤维素以基于所述木材填料组合物的总重量计3至20重量％的量存在。
5.根据权利要求1所述的木材填料组合物，其中所述乙酸纤维素以基于所述粘合剂组合物的总重量计7至20重量％的量存在。
6.根据权利要求1所述的木材填料组合物，其中所述增塑剂以基于所述木材填料组合物的总重量计2至7.5重量％的量存在。
7.根据权利要求12所述的粘合剂组合物，其中所述增塑剂以基于所述粘合剂组合物的总重量计3至15重量％的量存在。
8.根据权利要求1所述的木材填料组合物，其中所述增塑剂选自下组：碳酸亚丙酯、γ-戊内酯、柠檬酸三乙酯、乙酰基柠檬酸三乙酯、N-甲基吡咯烷酮、碳酸甘油酯、2-甲氧基乙醇、1,2-二甲氧基乙烷、三醋精、甘油三苯甲酸酯、邻苯二甲酸二乙酯、蔗糖苯甲酸酯、二乙二醇苯甲酸酯、二丙二醇苯甲酸酯、磺酰胺、N-乙基甲苯磺酰胺、蔗糖乙酸酯异丁酸酯，及其组合。
9.根据权利要求1所述的木材填料组合物，其中所述至少一种有机溶剂选自下组：丙酮、乙酸正丁酯、乙酸乙酯、异丙醇、甲基乙基酮、环己酮、乙醇、乳酸乙酯、碳酸二甲酯、二丙酮醇，及其组合。
10.根据权利要求1所述的木材填料组合物，其中所述组合物包含至少两种有机溶剂。
11.根据权利要求1所述的木材填料组合物，其进一步包含添加剂，其中所述添加剂为粘合促进剂。
12.根据权利要求1所述的木材填料组合物，其进一步包含添加剂，其中所述添加剂为含胺的化合物、含亚胺的化合物或含酰胺的化合物。
13.根据权利要求1所述的木材填料组合物，其进一步包含添加剂，其中所述添加剂选自下组：苯基脲、脲、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、聚乙烯亚胺、咪唑、磺酰胺，及其组合。
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