CN115943129A - 种植植物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在粘附生长基质制品中种植植物的方法，该方法包括：‑提供至少一种粘附生长基质制品，所述粘附生长基质制品包括用固化的含水黏合剂组合物黏合的人造玻璃质纤维(MMVF)；‑使一个或一个以上种子、幼苗、插条或植物与生长基质制品接触；‑灌溉所述生长基质制品；其中，固化前的所述含水黏合剂组合物包括：‑组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；‑组分(ii)，其为一种或一种以上交联剂的形式；‑组分(iii)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

Description

种植植物的方法

技术领域

本发明涉及一种在粘附生长基质中种植植物的方法、粘附生长基质制品和粘附生长基质的用途。

背景技术

多年来，人们已经知道在由人造玻璃质纤维(MMVF)形成的粘附生长基质中种植植物。用于此目的的MMVF制品通常以粘附柱塞、块体或板坯的形式提供，通常包含黏合剂，以便为制品提供结构完整性。

从历史上看，选择的主要黏合剂是苯酚-甲醛树脂和苯酚-甲醛脲树脂，如WO2009/090053、WO2008/009467、WO2008/009462、WO2008/009461、WO2008/009460和WO2008/009465中公开的黏合剂。这些黏合剂生产经济，并提供出色的机械处理性能，这对于植物生长基质非常重要，因为在处理中使用了自动设备并且基质中保持了大量水。不希望基质在处理过程中被损坏，或在持水时基质失去其刚度和形状。

然而，旨在降低或消除甲醛排放的现有和拟议立法使得无甲醛黏合剂得到发展，如WO2017/114723、WO2017/114724、WO2012/028650中描述的黏合剂。

至少大多数以前已知的用于植物生长基质的黏合剂组合物具有源自化石燃料的起始材料。消费者更喜欢完全或至少部分由可再生材料生产的制品，因此需要为至少部分由可再生材料生产的植物生长基质提供黏合剂。

之前已经提出过基于可再生材料的黏合剂组合物，如在WO2017/114723和WO2017/114724中提到的。然而，与用苯酚-甲醛树脂制备的MMVF制品相比，用这些黏合剂制备的MMVF制品在机械性能方面仍然存在一些缺点。此外，这种黏合剂通常由昂贵的起始材料制成。

此外，人们一直希望改善植物生长基质的持水性能，如保水性或水在高度上的分布。人们还一直希望降低植物生长基质中使用的黏合剂的植物毒性。

人们希望在生长过程中尽可能有效地利用水和营养物质。这既是出于成本原因，也是出于环境原因。特别是，由于环境法规，含有营养物质的废水难以处理。因此，希望改善持水性能，以减少废水(也称为排水)量。

此外，人们一直希望减少生产植物生长基质所需的成分的用量和数目。通常，将润湿剂等添加剂添加到植物生长基质中，以提高亲水性。然而，出于环境和成本效益的目的，最好能提供一种不需要进一步添加润湿剂的黏合剂。

还希望生产这样的黏合剂，其用量可低于其他黏合剂，而不失机械性能。因此，希望生产这样的用于植物生长基质的黏合剂，该黏合剂不含甲醛，但具有与苯酚-甲醛黏合剂相同或更优的机械处理性能(如抗压强度)。希望这种黏合剂具有改进的持水性能(如保水性和水在高度上的分布)，从而减少水浪费并降低植物毒性。此外，希望这种黏合剂的生产是经济的，并且主要基于可再生来源。最后，希望这种黏合剂的使用量减少，并且不需要进一步添加润湿剂。

发明内容

本发明所用的植物生长基质解决了上述问题。

在本发明的第一方面，提供了一种在粘附生长基质制品中种植植物的方法，该方法包括：

-提供至少一种粘附生长基质制品，所述粘附生长基质制品包括用固化的含水黏合剂组合物黏合的人造玻璃质纤维(MMVF)；

-使一个或一个以上种子、幼苗、插条或植物与所述生长基质制品接触；

-灌溉所述生长基质制品；

其中，固化前的所述含水黏合剂组合物包括：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(ii)，其为一种或一种以上交联剂的形式；

-组分(iii)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

在本发明的第二方面，提供了一种粘附生长基质制品，其包括与固化的含水黏合剂组合物黏合的人造玻璃质纤维(MMVF)，其中固化前的含水黏合剂组合物包括：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(ii)，其为一种或一种以上交联剂的形式；

-组分(iii)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

在本发明的第三方面提供了两个或两个以上粘附生长基质制品的阵列，其中所述粘附生长基质制品包括与固化的含水黏合剂组合物黏合的人造玻璃质纤维(MMVF)，其中固化前的含水黏合剂组合物包括：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(ii)，其为一种或一种以上交联剂的形式；

-组分(iii)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

在本发明的第四方面提供了用于种植植物的粘附生长基质制品的用途，其中所述粘附生长基质制品包括与固化的含水黏合剂组合物黏合的人造玻璃质纤维(MMVF)，其中固化前的含水黏合剂组合物包括：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(ii)，其为一种或一种以上交联剂的形式；

-组分(iii)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

在本发明的第五方面提供了一种制造生长基质制品的方法，包括以下步骤：

(i)提供MMVF；

(ii)用含水黏合剂组合物喷涂所述MMVF；

(iii)收集和固结所述MMVF；和

(iv)固化所述含水黏合剂组合物；

其中，固化前的所述含水黏合剂组合物包括：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(ii)，其为一种或一种以上交联剂的形式；

-组分(iii)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

本发明的发明人意想不到地发现，可以生产无甲醛黏合剂，其使得生长基质具有与苯酚-甲醛黏合剂相同甚至更优的机械处理性能(如抗压强度)。发明人还生产了这种黏合剂，该黏合剂使生长基质具有改进的持水性(如保水性)和较低的植物毒性水平，这对于植物生长和发育是非常理想的。这样可以减少水的浪费(即排水)。发明人生产了这种经济且主要基于可再生来源的黏合剂。最后，这种黏合剂可以较低的量使用，并且不需要在生长基质中添加润湿剂。

附图说明

图1A至1E显示了抗压强度试验的结果。

图2显示了保水性试验的结果。

图3显示了水在高度上的分布试验的结果。

图4显示了可能的木质素结构的切片。

图5显示了木质素前体和常见的单元间链接。

图6显示了市场上可用的四组工业木质素。

图7显示了工业木质素特性的总结。

具体实施方式

本发明涉及一种在粘附生长基质制品中种植植物的方法，该方法包括：

-提供至少一种粘附生长基质制品，所述粘附生长基质制品包括用固化的含水黏合剂组合物黏合的人造玻璃质纤维(MMVF)；

-使一个或一个以上种子、幼苗、插条或植物与所述生长基质制品接触；

-灌溉所述生长基质制品；

其中，固化前的所述含水黏合剂组合物包含：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(ii)，其为一种或一种以上交联剂的形式；

-组分(iii)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

本发明的方法包括含有人造玻璃质纤维(MMVF)的粘附生长基质制品。人造玻璃质纤维(MMVF)可以具有任何合适的氧化物组合物。纤维可以是玻璃纤维、陶瓷纤维、玄武岩纤维、矿渣纤维或岩石或石纤维。纤维优选为通常称为岩石、石或矿渣纤维的类型，最优选石纤维。

石纤维通常包含以下氧化物，按重量百分比表示为：

SiO₂：30至51

CaO：8至30

MgO：2至25

FeO(包括Fe₂O₃)：2至15

Na₂O+K₂O：不超过10

CaO+MgO：10至30

在优选的实施方案中，MMVF包括以氧化物的重量％计算的、以下含量的元素：

SiO₂：至少30、32、35或37；不超过51、48、45或43

Al₂O₃：至少12、16或17；不超过30、27或25

CaO：至少8或10；不超过30、25或20

MgO：至少2或5；不超过25、20或15

FeO(包括Fe₂O₃)：至少4或5；不超过15、12或10

FeO+MgO：至少10、12或15；不超过30、25或20

Na₂O+K₂O：0或至少1；不超过10

CaO+MgO：至少10或15；不超过30或25

TiO₂：0或至少1；不超过6、4或2

TiO₂+FeO：至少4或6；不超过18或12

B₂O₃：0或至少1；不超过5或3

P₂O₅：0或至少1；不超过8或5

其他：0或至少1；不超过8或5。

通过本发明方法制成的MMVF优选具有以重量％计的以下组成：

SiO₂ 35至50

Al₂O₃ 12至30

TiO₂至多2

Fe₂O₃ 3至12

CaO 5至30

MgO至多15

Na₂O 0至15

K₂O 0至15

P₂O₅至多3

MnO至多3

B₂O₃至多3

MMVF的另一种优选组成具有以下重量％：

SiO₂ 39％至55％优选39％至52％

Al₂O₃ 16％至27％优选16至％26％

CaO 6％至20％优选8％至18％

MgO 1％至5％优选1％至4.9％

Na₂O 0％至15％优选2％至12％

K₂O 0％至15％优选2％至12％

R₂O(Na₂O+K₂O)10％至14.7％优选10％至13.5％

P₂O₅ 0％至3％优选0％至2％

Fe₂O₃(铁合计)3％至15％优选3.2％至8％

B₂O₃ 0％至2％优选0至1％

TiO₂ 0％至2％优选0.4％至1％

其他0％至2.0％。

玻璃纤维通常包含以下氧化物，按重量百分比计：

SiO₂：50至70

Al₂O₃：10至30

CaO：不超过27

MgO：不超过12。

玻璃纤维还可以含有以下氧化物，按重量百分比计：

Na₂O+K₂O：8至18，特别是Na₂O+K₂O大于CaO+MgO

B₂O₃：3至12。

一些玻璃纤维组合物可含有的Al₂O₃：低于2％。

几何平均纤维直径通常在1.5微米至10微米的范围内，特别是2微米至8微米，优选2微米至5微米。发明人发现，这种几何纤维直径范围对毛细现象产生积极影响，从而改善水在高度上的分布和生长基质中的吸水率。

在固化之前，根据本发明的生长基质包括含水黏合剂组合物，所述含水黏合剂组合物包括：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(ii)，其为一种或一种以上交联剂的形式；

-组分(iii)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

在优选的实施方案中，黏合剂不含甲醛。

就本申请而言，术语“无甲醛”被定义为其特征在于矿棉制品中甲醛排放量低于5μg/m²/h的矿棉制品，优选低于3μg/m²/h。优选地，根据ISO 16000进行试验，以测试醛释放量。

组分(i)

组分(i)为一种或一种以上氧化木质素的形式。

木质素、纤维素和半纤维素是植物细胞壁中的三种主要有机化合物。木质素可以被认为是将纤维素纤维固定在一起的胶。木质素含有亲水和疏水基团。它是世界上第二丰富的天然聚合物，仅次于纤维素，据估计占生物质中所含总碳量的多达20％至30％，全球总碳量超过10亿吨。

图4示出了可能的木质素结构的切片。

市场上至少有四组工业木质素可供选择。这四组在图6中显示。可能的第五组，即生物炼制木质素，有点不同，因为它不是根据提取工艺描述的，而是根据工艺来源描述的，如生物炼制，因此它可能与上述任何其他组相似或不同。各组都是彼此不同的且各自适合于不同的应用。木质素是一种复杂的、异质的材料，取决于来源，由多达三种不同的苯基丙烷单体组成。软木木质素主要由松柏醇单元组成，见图5，因此，它们比硬木木质素更均匀，硬木木质素的丁香醇含量更高，见图5。木质素的外观和一致性是相当多变的，并在很大程度上取决于工艺。

图7示出了这些工业木质素的特性总结。

来自亚硫酸盐制浆工艺的木质素磺酸盐仍然是最大的商业可用木质素来源，其产能为140万吨。但撇开这些不谈，硫酸盐法是目前使用最多的制浆工艺，并且正在逐步取代亚硫酸盐工艺。据估计，全球每年有7800万吨木质素由硫酸盐浆生产而产生，但其中大部分被燃烧以获得蒸汽和能源。目前硫酸盐的回收能力估计为16万吨，但有消息指出，目前的回收量只有约7.5万吨。硫酸盐木质素是从黑液中开发出来的，黑液是硫酸盐或硫酸盐法的废液。目前，有3种著名的工艺被用来生产硫酸盐木质素：LignoBoost、LignoForce和SLRP。这3种工艺的相似之处在于，它们均涉及添加CO₂以将pH值降至9-10，然后进行酸化，将pH值进一步降至约2。最后一步涉及洗涤、浸出和过滤的一些组合，以去除灰分和其他污染物。这三种工艺在全球处于不同的商业化阶段。

硫酸盐法引入了硫醇基团和芪类，同时保留了一些碳水化合物。硫酸钠也作为一种杂质存在，这是由于木质素用硫酸从液体中沉淀出来，但有可能通过改变木质素的分离方式而避免这个问题。硫酸盐法导致产生了大量的酚羟基，当这些基团电离时(高于pH～10)，这种木质素可溶于水。

商业硫酸盐木质素的纯度通常高于木质素磺酸盐。分子量为1000g/mol至3000g/mol。

碱木质素来源于氢氧化钠制浆工艺，主要用于小麦秸秆、甘蔗渣和亚麻。碱木质素的性质在溶解度和T_g方面与硫酸盐木质素相似。该工艺不使用硫，也没有共价结合的硫。灰分水平非常低。碱木质素在中性和酸性介质中的溶解度较低，但在pH 12或更高时完全溶解。

木质素磺酸盐工艺引入大量的磺酸盐基团，使木质素可溶于水，也可溶于酸性水溶液。木质素磺酸盐的硫含量高达8％，为磺酸盐，而硫酸盐木质素含有1％至2％的硫，主要与木质素结合。木质素磺酸盐的分子量为15.000g/mol至50.000g/mol。与其他类型的木质素相比，这种木质素含有更多剩余的碳水化合物，并且具有更高的平均分子量。木质素典型的疏水核心和大量的离子化磺酸盐基团使得这种木质素作为表面活性剂具有吸引力，它经常被应用于分散水泥等。

还有一类木质素是在生物精炼工艺中产生的木质素，其中通过化学或生物化学工艺将碳水化合物从木质素中分离出来，产生富含碳水化合物的部分。这种剩余的木质素被称为生物炼制木质素。生物精炼厂的重点是生产能源，并生产从化石燃料和石化产品以及木质素中获得的产品的替代品。这个工艺中产生的木质素一般被认为是低价值产品，甚至是废品，主要用于热力燃烧或用作低级饲料或以其他方式处理。

有机溶剂木质素的可用性仍被考虑在中试规模。该工艺涉及使用水和各种有机溶剂(最常见的是乙醇)以及一些有机酸来提取木质素。这种工艺的优点是获得的木质素纯度较高，但与其他工业木质素相比，成本要高得多，而且获得的木质素溶解在有机溶剂而非水中。

以前尝试使用木质素作为矿物纤维的黏合剂组合物的基本化合物的做法失败了，因为事实证明很难找到合适的交联剂，以实现固化的矿棉制品的理想机械性能，同时避免有害和/或腐蚀性成分。目前，木质素被用来替代石油衍生的化学品，如黏合剂应用或沥青中的酚醛树脂中的苯酚。它还被用作水泥和混凝土添加剂，并在某些方面用作分散剂。

聚合物的交联通常应提供更好的性能，如机械、化学和耐热性等。木质素在酚类和脂肪族羟基中特别丰富，其可以反应导致木质素的交联结构。不同的木质素还将具有其他可用的官能团。取决于具体来源，这些其他基团的存在在很大程度上取决于木质素与纤维素和半纤维素(硫酸盐木质素中的硫醇，木质素磺酸盐中的磺酸盐等)分离的方式。

已经发现，通过使用氧化木质素，可以制备用于矿物纤维的黏合剂组合物，从而使所生产的矿物纤维制品具有优异的性能。

在一个实施方案中，组分(i)为一种或一种以上氧化硫酸盐木质素的形式。

在一个实施方案中，组分(i)为一种或一种以上氧化的碱木质素的形式。

在一个实施方案中，组分(i)为一种或一种以上氨氧化木质素的形式。为了本发明的目的，术语“氨-氧化木质素”应理解为在氨存在下已被氧化剂氧化木质素。术语“氨氧化木质素”缩写为AOL。

在可选的实施方案中，氨部分或全部被碱金属氢氧化物替代，特别是氢氧化钠和/或氢氧化钾。

用于制备氧化木质素的典型氧化剂是过氧化氢。

在一个实施方案中，氨氧化木质素包括选自氨、胺、氢氧化物或其任意盐的一种或一种以上的化合物。

在一个实施方案中，基于组分(i)的干重，组分(i)具有0.05mmol/g至10mmol/g的羧酸基团含量，如0.1mmol/g至5mmol/g，如0.20mmol/g至1.5mmol/g，如0.40mmol/g至1.2mmol/g，如0.45mmol/g至1.0mmol/g。

在一个实施方案中，组分(i)是具有平均羧酸基团含量超过1.5个基团每个组分(i)的大分子，如2个以上的基团，如2.5个以上的基团。

认为氧化木质素的羧酸基团含量在本发明的含水黏合剂组合物中对矿物纤维的意想不到的优点起着重要作用。特别是，据认为氧化木质素的羧酸基团改善了交联性能，因此使固化的矿物纤维制品具有更好的机械性能。

组分(ii)

组分(ii)为一种或一种以上交联剂的形式。

在一个实施方案中，组分(ii)在一个实施方案中包括一种或一种以上选自β-羟基烷基酰胺交联剂和/或噁唑啉交联剂的交联剂。

β-羟基烷基酰胺交联剂是酸-官能性大分子的固化剂。它提供了一种坚硬、耐用、耐腐蚀和耐溶剂的交联聚合物网络。据认为β-羟基烷基酰胺交联剂通过酯化反应固化形成多个酯键。β-羟基烷基酰胺交联剂的羟基官能度应平均至少为2，优选大于2，更优选2至4，以便获得最佳的固化响应。

含有噁唑啉基团的交联剂是在每分子中含有一种以上噁唑啉基团的聚合物，并且通常，含有噁唑啉的交联剂可以通过聚合噁唑啉衍生物容易地获得。专利US6818699 B2公开了这种工艺。

在一个实施方案中，组分(ii)是基于脂肪酸甘油三酯的环氧油。

需要注意的是，不认为基于脂肪酸甘油三酯的环氧油是危险的，因此在本发明的黏合剂组合物中使用这些化合物不会使得这些组合物的处理不安全。

在一个实施方案中，组分(ii)是具有3个或以上环氧基团的分子。

在一个实施方案中，组分(ii)是一种或一种以上柔性低聚物或聚合物，如低Tg丙烯酸类聚合物，如低Tg乙烯基类聚合物，如低Tg聚醚，其含有反应性官能团，如碳二亚胺基团，如酸酐基团，如噁唑啉基团，如氨基，如环氧基团。

在一个实施方案中，组分(ii)选自参与固化反应的交联剂，如羟基烷基酰胺、烷醇胺、烷醇胺和多羧酸的反应产物。可以在US6706853B1中找到烷醇胺和多羧酸的反应产物。

不意欲受任何特定理论的束缚，本发明人认为，含水黏合剂组合物的非常有利的性质是由于用作组分(i)的氧化木质素与上述交联剂的相互作用。认为氧化木质素中羧酸基团的存在使得氧化木质素能够非常有效地交联。

在一个实施方案中，组分(ii)是一种或一种以上交联剂，其选自多官能有机胺如烷醇胺、二胺如六甲基二胺、三胺。

在一个实施方案中，组分(ii)是一种或一种以上交联剂，其选自聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、脂肪胺。

在一个实施方案中，组分(ii)是一种或一种以上脂肪酰胺。

在一个实施方案中，组分(ii)是一种或一种以上交联剂，其选自二甲氧基乙醛、乙醇醛、乙醛酸。

在一个实施方案中，组分(ii)一种或一种以上交联剂，其选自聚酯多元醇如聚己内酯。

在一个实施方案中，组分(ii)是一种或一种以上交联剂，其选自淀粉、改性淀粉、CMC。

在一个实施方案中，组分(ii)是一种或一种以上交联剂，其为脂肪族多官能碳二亚胺的形式。

在一个实施方案中，组分(ii)是一种或一种以上交联剂，其选自三聚氰胺类交联剂，如六(甲基甲氧基)三聚氰胺(HMMM)类交联剂。

这类化合物的实例有Picassian XL 701、702、725(Stahl Polymers)，如

XL-29SE(Angus Chemical Company)，如CX300(DSM)，如Carbodilite V-02-L2(Nisshinbo Chemical Inc.)。

组分(ii)也可以是上述化合物的任意混合物。

在一个实施方案中，基于组分(i)的干重，根据本发明的黏合剂组合物包含1重量％至40重量％的量的组分(ii)，如4重量％至20重量％，如6重量％至12重量％

组分(iii)

组分(iii)是一种或一种以上增塑剂的形式。

在一个实施方案中，组分(iii)是一种或多种增塑剂，其选自：多元醇如碳水化合物、氢化糖如山梨糖醇、赤藓糖醇、甘油、单乙二醇、聚乙二醇、聚乙二醇醚、聚醚、邻苯二甲酸酯和/或酸如己二酸、香草酸、乳酸和/或阿魏酸、丙烯酸类聚合物、聚乙烯醇、聚氨酯分散体、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、内酯、内酰胺、丙交酯、具有游离羧基的丙烯酸类聚合物和/或具有游离羧基的聚氨酯分散体、聚酰胺、酰胺(如脲/尿素)或其任意混合物。

在一个实施方案中，组分(iii)为一种或一种以上增塑剂的形式，其选自：碳酸盐如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、内酯、内酰胺类、丙交酯类、具有类似于木质素结构的化合物如香兰素、乙酰丁香酮、用作聚结剂的溶剂如醇醚、聚乙烯醇。

在一个实施方案中，组分(iii)是一种或一种以上非反应性增塑剂的形式，其选自：聚乙二醇、聚乙二醇醚、聚醚、氢化糖、邻苯二甲酸酯和/或其他酯、用作聚结剂的溶剂如醇醚、丙烯酸类聚合物、聚乙烯醇。

在一个实施方案中，组分(iii)是一种或一种以上反应性增塑剂，其选自：碳酸酯如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、内酯、内酰胺、丙交酯、二羧酸或三羧酸如己二酸、或乳酸、和/或香草酸和/或阿魏酸、聚氨酯分散体、具有游离羧基的丙烯酸类聚合物、具有类似于木质素结构的化合物(如香兰素)、乙酰丁香酮。

在一个实施方案中，组分(iii)是一种或一种以上增塑剂的形式，其选自脂肪醇、单羟基醇如戊醇、硬脂醇。

在一个实施方案中，组分(iii)包括选自聚乙二醇、聚乙二醇醚中的一种或一种以上增塑剂。

本发明的另一个特别意想不到的方面是，使用沸点超过100℃，特别是140℃至250℃的增塑剂，大幅改善了根据本发明矿物纤维制品的机械性能，尽管鉴于它们的沸点，这些增塑剂很可能在与矿物纤维接触的含水黏合剂的固化过程中至少部分蒸发。

在一个实施方案中，组分(iii)包括一种或一种以上沸点超过100℃的增塑剂，如110℃至280℃，更优选120℃至260℃，更优选140℃至250℃。

据认为在含水黏合剂组合物中的这些增塑剂的有效性与在固化过程中增加氧化木质素的流动性作用有关。据认为木质素或氧化木质素在固化过程中的流动性增加有助于有效交联。

在一个实施方案中，组分(iii)包含一种或一种以上的平均分子量为150g/mol至50000g/mol的聚乙二醇，特别是150g/mol至4000g/mol，更特别为150g/mol至1000g/mol，优选为150g/mol至500g/mol，更优选为200g/mol至400g/mol。

在一个实施方案中，组分(iii)包括一种或一种以上的聚乙二醇，其平均分子量为4000g/mol至25000g/mol，特别是4000g/mol至15000g/mol，更特别是8000g/mol至12000g/mol。

在一个实施方案中，组分(iii)能够在固化过程中与组分(i)和/或组分(ii)形成共价键。这种组分不会蒸发并作为组合物的一部分保留，但会有效地改变，以免引入不必要的副作用，如在固化制品中吸水。这种组分的非限制性实例是具有游离羧基的己内酯和丙烯酸类聚合物。

在一个实施方案中，组分(iii)选自脂肪醇、单羟基醇如戊醇、硬脂醇。

在一个实施方案中，组分(iii)选自一种或一种以上增塑剂，所述增塑剂选自烷氧基化物如乙氧基化物如丁醇乙氧基化物，如丁氧基三甘醇。

在一个实施方案中，组分(iii)选自一种或一种以上丙二醇。

在一个实施方案中，组分(iii)选自一种或一种以上乙二醇酯。

在一个实施方案中，组分(iii)选自一种或一种以上增塑剂，所述增塑剂选自：己二酸酯、乙酸酯、苯甲酸酯、环苯甲酸酯、柠檬酸酯、硬脂酸酯、山梨酸酯、癸酸酯、壬二酸酯、丁酸酯、戊酸酯。

在一个实施方案中，组分(iii)选自一种或一种以上增塑剂，所述增塑剂选自：苯酚衍生物如烷基或芳基取代酚。

在一个实施方案中，组分(iii)选自一种或一种以上增塑剂，所述增塑剂选自：硅烷醇、硅氧烷。

在一个实施方案中，组分(iii)选自一种或一种以上增塑剂，所述增塑剂选自：硫酸盐如烷基硫酸盐、磺酸盐如烷基芳基磺酸盐如烷基磺酸盐、磷酸盐如三聚磷酸盐、如磷酸三丁酯。

在一个实施方案中，组分(iii)选自一种或一种以上羟基酸。

在一个实施方案中，组分(iii)选自一种或一种以上增塑剂，所述增塑剂选自：单体酰胺如乙酰胺、苯甲酰胺、脂肪酸酰胺如妥尔油酰胺。

在一个实施方案中，组分(iii)选自一种或一种以上增塑剂，所述增塑剂选自：季铵化合物如三甲基甘氨酸、二硬脂基二甲基氯化铵。

在一个实施方案中，组分(iii)选自一种或一种以上增塑剂，所述增塑剂选自：植物油如蓖麻油、棕榈油、亚麻籽油、妥尔油、大豆油。

在一个实施方案中，组分(iii)选自一种或一种以上增塑剂，所述增塑剂选自：氢化油、乙酰化油。

在一个实施方案中，组分(iii)选自一种或一种以上脂肪酸甲酯。

在一个实施方案中，组分(iii)选自一种或一种以上增塑剂，所述增塑剂选自：烷基多糖苷、葡糖酰胺、氨基葡糖酰胺、蔗糖酯、脱水山梨糖醇酯。

已经意想不到地发现，在含水黏合剂组合物中加入增塑剂大幅改善了根据本发明的生长基质的机械性能。

术语增塑剂是指添加到材料中使材料更柔软、更柔韧(通过降低玻璃化转变温度Tg)和更易于加工的物质。

组分(iii)也可以是上述化合物的任意混合物。

在一个实施方案中，基于组分(i)的干重，组分(iii)的含量为0.5重量％至50重量％，优选2.5重量％至25重量％，更优选3重量％至15重量％。

用于矿物纤维的含水黏合剂组合物包含组分(i)和(iia)。

在本发明的一个实施方案中涉及一种用于矿物纤维的含水黏合剂组合物，包括：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(iia)，其为一种或一种以上改性剂的形式。

本发明人发现，优异的黏合剂性能还可以通过双组分体系来实现，该体系包括一种或一种以上氧化木质素形式的组分(i)和一种或一种以上改性剂形式的组分(iia)，和任选的上述和下面提到的任意其他组分。

在一个实施方案中，组分(iia)是改性剂，其为一种或一种以上选自基于脂肪酸甘油三酯的环氧油的化合物的形式。

在一个实施方案中，组分(iia)是改性剂，其为一种或一种以上选自具有3个或以上环氧基团的分子的化合物形式。

在一个实施方案中，组分(iia)是改性剂，其为一种或一种以上柔性低聚物或聚合物的形式，如低Tg丙烯酸类聚合物，如低Tg乙烯基类聚合物，如低Tg聚醚，其含有反应性官能团如碳二亚胺基团，如酸酐基团，如噁唑啉基团，如氨基，如环氧基团。

在一个实施方案中，组分(iia)是一种或一种以上改性剂，其选自聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、脂肪胺。

在一个实施方案中，组分(iia)是选自脂肪族多官能碳二亚胺的一种或一种以上改性剂。

组分(iia)也可以是上述化合物的任意混合物。

不意欲受任何特定理论的束缚，本发明人认为由包含组分(i)和(iia)以及任选的其他组分的矿物纤维的黏合剂组合物所实现的优异的黏合剂性能，至少部分是由于用作组分(iia)的改性剂至少部分地服务于增塑剂和交联剂的功能的作用。

在一个实施方案中，基于组分(i)的干重，含水黏合剂组合物包括1重量％至40重量％的量的组分(iia)，如4重量％至20重量％，如6重量％至12重量％。

其他组分

在一些具体实施方案中，含水黏合剂组合物包含其他组分。

在一个实施方案中，含水黏合剂组合物包含选自无机酸的催化剂，如硫酸、氨基磺酸、硝酸、硼酸、次磷酸和/或磷酸，和/或其任意盐，如次磷酸钠，和/或铵盐，如硫酸、氨基磺酸、硝酸、硼酸、次磷酸和/或磷酸的铵盐。这种催化剂的存在可以改善含水黏合剂组合物的固化性能。

在一个实施方案中，含水黏合剂组合物包括选自刘易斯酸的催化剂，它可以接受来自供体化合物的电子对，形成刘易斯加合物，如ZnCl₂、Mg(ClO₄)₂、Sn[N(SO₂-n-C8F17)₂]₄。

在一个实施方案中，含水黏合剂组合物包含选自金属氯化物的催化剂，如KCl、MgCl₂、ZnCl₂、FeCl₃和SnCl₂。

在一个实施方案中，含水黏合剂组合物包括选自有机金属化合物的催化剂，如钛酸酯类催化剂和锡类催化剂。

在一个实施方案中，含水黏合剂组合物包含选自螯合剂的催化剂，如过渡金属，如铁离子、铬离子、锰离子、铜离子。

在一个实施方案中，含水黏合剂组合物还包括其他组分(iv)，其为一种或一种以上硅烷的形式。

在一个实施方案中，含水黏合剂组合物包含其他组分(iv)，其为一种或一种以上偶联剂的形式，如有机官能硅烷。

在一个实施方案中，组分(iv)选自有机官能硅烷，如伯或仲氨基官能化硅烷、环氧官能化硅烷、如聚合或低聚环氧官能化硅烷、甲基丙烯酸酯官能化硅烷、烷基和芳基官能化硅烷、脲官能化硅烷或乙烯基官能化硅烷。

在一个实施方案中，含水黏合剂组合物还包括组分(v)，其为选自氨、胺或其任意盐的一种或以上组分的形式。

本发明人发现，当在组分(i)中使用氧化木质素时，将氨、胺或其任意盐作为其他组分的加入尤其有用，其中氧化木质素在氨存在下未被氧化。

在一个实施方案中，基于组分(i)的干重，含水黏合剂组合物还包括尿素形式的其他组分，特别是其量为5重量％至40重量％，如10重量％至30重量％，15重量％至25重量％。

在一个实施方案中，含水黏合剂组合物还包括一种或一种以上碳水化合物形式的其他组分，所述碳水化合物选自蔗糖、还原糖，特别是葡萄糖、多碳水化合物及其混合物，优选糊精和麦芽糊精，更优选葡萄糖浆，更优选葡萄糖当量值为DE＝30至小于100的葡萄糖糖浆，如DE＝60至小于100，如DE＝60-99，如DE＝85-99，如DE＝95-99。

在一个实施方案中，含水黏合剂组合物还包括以一种或一种以上碳水化合物形式的其他组分，所述碳水化合物选自蔗糖和还原糖，基于组分(i)的干重，其量为5重量％至50重量％，如5重量％至小于50重量％，如10重量％至40重量％，如15重量％至30重量％。

在本发明的上下文中，基于黏合剂组分的总干重，认为糖含量为50重量％或以上的黏合剂组合物是糖基黏合剂。在本发明的上下文中，基于黏合剂组分的总干重，认为黏合剂组合物的糖含量小于50重量％是非糖基黏合剂。

在一个实施方案中，含水黏合剂还包括一种或一种以上表面活性剂形式的其他组分，所述表面活性剂为非离子和/或离子乳化剂的形式，如聚氧乙烯(4)月桂基醚、如大豆卵磷脂、如十二烷基硫酸钠。

在一个实施方案中，含水黏合剂组合物包括：

-组分(i)，其为一种或一种以上氨氧化木质素的形式，基于组分(i)的干重，其羧酸基含量为0.05mmol/g至10mmol/g，如0.1mmol/g至5mmol/g，如0.20mmol/g至1.5mmol/g，如0.40mmol/g至1.2mmol/g，如0.45mmol/g至1.0mmol/g；

-组分(ii)，其为一种或多种交联剂的形式，所述交联剂选自β-羟烷基酰胺交联剂和/或噁唑啉交联剂，和/或其为一种或多种交联剂的形式，所述交联剂选自多官能有机胺如烷醇胺、二胺如六甲基二胺、三胺；

-组分(iii)，其为一种或一种以上聚乙二醇的形式，其平均分子量为150g/mol至50000g/mol，特别是150g/mol至4000g/mol，更具体为150g/mol至1000g/mol，优选150g/mol至500g/mol，更优选150g/mol至300g/mol，或其为一种或一种以上聚乙二醇的形式，其平均分子量为4000g/mol至25000g/mol，特别是4000g/mol至15000g/mol，更具体为8000g/mol至12000g/mol；其中基于组分(i)的干重，优选含水黏合剂组合物包含组分(ii)的量为1重量％至40重量％，如4重量％至20重量％，6重量％至12重量％，并且基于组分(i)的干重，(iii)的含量为0.5重量％至50重量％，优选2.5重量％至25重量％，更优选3重量％至15重量％。

在一个实施方案中，含水黏合剂组合物包括：

-组分(i)，其为一种或一种以上氨氧化木质素的形式，基于组分(i)的干重，其羧酸基含量为0.05mmol/g至10mmol/g，如0.1mmol/g至5mmol/g，如0.20mmol/g至1.5mmol/g，如0.40mmol/g至1.2mmol/g，如0.45mmol/g至1.0mmol/g；

-组分(iia)，其为一种或一种以上改性剂的形式，所述改性剂选自基于脂肪酸甘油三酯的环氧油。

在一个实施方案中，含水黏合剂组合物包括：

-组分(i)，其为一种或一种以上氨氧化木质素的形式，每个组分(i)的大分子的平均羧酸基团含量超过1.5个基团，如2个以上的基团，如2.5个以上的基团；

-组分(ii)，其为一种或多种交联剂的形式，所述交联剂选自β-羟烷基酰胺交联剂和/或噁唑啉交联剂，和/或其为一种或多种交联剂的形式，所述交联剂选自多官能有机胺如烷醇胺、二胺如六甲基二胺、三胺；

-组分(iii)，其为一种或一种以上聚乙二醇的形式，其平均分子量为150g/mol至50000g/mol，特别是150g/mol至4000g/mol，更具体为150g/mol至1000g/mol，优选150g/mol至500g/mol，更优选150g/mol至300g/mol，或其为一种或一种以上聚乙二醇的形式，其平均分子量为4000g/mol至25000g/mol，特别是4000g/mol至15000g/mol，更具体为8000g/mol至12000g/mol；其中基于组分(i)的干重，优选含水黏合剂组合物包含组分(ii)的量为1重量％至40重量％，如4重量％至20重量％，6重量％至12重量％，并且基于组分(i)的干重，(iii)的含量为0.5重量％至50重量％，优选2.5重量％至25重量％，更优选3重量％至15重量％。

在一个实施方案中，含水黏合剂组合物包括：

-组分(i)，其为一种或一种以上氨氧化木质素的形式，每个组分(i)的大分子的平均羧酸基团含量超过1.5个基团，如2个以上的基团，如2.5个以上的基团；

-组分(iia)，其为一种或一种以上改性剂的形式，所述改性剂选自基于脂肪酸甘油三酯的环氧油。

在一个实施方案中，含水黏合剂组合物基本上由如下物质组成：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(ii)，其为一种或一种以上交联剂的形式；

-组分(iii)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

-组分(iv)，其为一种或一种以上偶联剂的形式，如有机官能硅烷；

-任选的组分，其为选自氨、胺或其任意盐的一种或一种以上化合物的形式；

-任选的组分，其为尿素的形式；

-任选的组分，其为更具反应性或非反应性的聚硅氧烷的形式；

-任选的烃油；

-任选的一种或一种以上表面活性剂；

-水。

在一个实施方案中，含水黏合剂组合物基本上由以下物质组成：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(iia)，其为一种或一种以上改性剂的形式，所述改性剂选自基于脂肪酸甘油三酯的环氧油。

-组分(iv)，其为一种或一种以上偶联剂的形式，如有机官能硅烷；

-任选的组分，其为选自氨、胺或其任意盐的一种或一种以上化合物的形式；

-任选的组分，其为尿素的形式；

-任选的组分，其为更具反应性或非反应性的聚硅氧烷的形式；

-任选的烃油；

-任选的一种或一种以上表面活性剂；

-水。

基于生长基质的重量，优选生长基质包括1.0重量％至6.0重量％的固化黏合剂组合物，优选2.0重量％至4.5重量％，最优选2.5重量％至3.5重量％。根据DS/EN 13820:2003进行黏合剂含量的测定。黏合剂含量作为烧失量。黏合剂含量包括任何黏合剂添加剂。

在含水黏合剂组合物中的上述氧化木质素的制备方法如下。

方法I制备氧化木质素

氧化木质素，可用作为用于本发明的黏合剂的组分，可以通过以下方法制备，所述方法包括使如下物质接触：

-组分(a)，其包括一种或一种以上木质素；

-组分(b)，其包括氨、一种或一种以上胺组分和/或其任意盐；

-组分(c)，其包括一种或一种以上氧化剂。

组分(a)

组分(a)包括一种或一种以上木质素。

在一个实施方案中，组分(a)包括一种或一种以上硫酸盐木质素、一种或一种以上碱木质素、一种或一种以上木质素磺酸盐木质素、一种或一种以上有机溶剂木质素、木质纤维素原料生物精制工艺得到的一种或多种木质素、或其任意混合物。

在一个实施方案中，组分(a)包括一种或一种以上硫酸盐木质素。

组分(b)

在一个实施方案中，组分(b)包括氨、一种或一种以上氨基组分和/或其任意盐。不意欲受任何特定理论的束缚，本发明人认为用氨、一种或一种以上氨基组分和/或其任意盐代替先前已知的木质素氧化工艺中使用的碱氢氧化物，在改善根据本发明方法制备的氧化木质素的性质方面起着重要作用。

本发明人意想不到地发现，在氨或胺存在下被氧化剂氧化木质素含有大量的氮作为氧化木质素结构的一部分。不意欲受任何特定理论的束缚，本发明人认为，当将氧化木质素用于将它们包括在黏合剂组合物中的制品时，所述氧化木质素的改进耐火性能至少部分是由于氧化木质素结构的氮含量。

在一个实施方案中，组分(b)包括氨和/或其任意盐。

不希望受到任何特定理论的约束，本发明人认为，根据本发明制备的衍生化木质素的改进稳定性至少部分是由于这样的事实：氨是一种挥发性化合物并且因此从最终产物中蒸发或可以容易地去除和再利用。与此相反，已经证明很难去除先前已知的氧化工艺中使用的碱氢氧化物的残留量。

然而，在该方法中，组分(b)除了氨、一种或多种氨基组分和/或其任何盐类外，还包括相对少量的碱和/或碱土金属氢氧化物，如氢氧化钠和/或氢氧化钾，这会是有利的。

在实施方案中，其中组分(b)包括碱和/或碱土金属氢氧化物，如氢氧化钠和/或氢氧化钾，作为除氨、一种或一种以上氨基组分和/或其任意盐之外的组分，碱和/或碱土金属氢氧化物的量通常很小，基于氨，如5重量份至70重量份，如10重量份至20重量份的碱和/或碱土金属氢氧化物。

组分(c)

在本文中描述的方法中，组分(c)包括一种或一种以上氧化剂。

在一个实施方案中，组分(c)包括一种或一种以上的氧化剂，所述氧化剂为过氧化氢、有机或无机过氧化物、分子氧、臭氧、空气、含卤素的氧化剂或其任意混合物的形式。

在氧化的初始步骤中，来自氧化剂的活性自由基通常会从酚基中提取质子，因为该键在木质素中具有最低的解离能。由于木质素有可能通过介观异构作用稳定自由基，因此有多种途径可以继续(但也可以终止)反应，并获得各种中间产物和最终产物。由于这种复杂性(和选择的条件)，平均分子量可以增加和减少，在他们的实验中，发明人通常看到平均分子量适度增加约30％。

在一个实施方案中，组分(c)包括过氧化氢。

过氧化氢可能是最常用的氧化剂，因为它价格低、效率高、对环境的影响相对较小的联合效果。当在没有催化剂存在的情况下使用过氧化氢时，碱性条件和温度很重要，因为以下反应导致自由基形成：

本发明人发现，由于氧化工艺，用本文所述方法制备的衍生化木质素含有增加量的羧酸基团。不意欲受任何特定理论的束缚，本发明人认为该方法制备的氧化木质素的羧酸基团含量在通过本文描述的方法制备的衍生化木质素的理想反应性能中起着重要作用。

氧化工艺的另一个优点是氧化木质素更亲水。较高的亲水性可以增强在水中的溶解度，并促进对矿物纤维等极性基质的粘附。

其他组分

在一个实施方案中，制备氧化木质素的方法优选包括其他组分，特别是氧化催化剂形式的组分(d)，如一种或一种以上过渡金属催化剂，如硫酸铁，如含锰、钯、硒、钨的催化剂。

这种氧化催化剂可以提高反应速率，从而改善氧化木质素的性能。

组分的质量比

本领域技术人员将使用组分(a)、(b)和(c)的相对量，以达到所需的木质素氧化程度。

在一个实施方案中，

-组分(a)，包含一种或一种以上木质素

-组分(b)，包含氨

-组分(c)，包含一种或一种以上过氧化氢形式的氧化剂，

其中基于木质素的干重，木质素、氨和过氧化氢的质量比使得氨的量为0.01重量份至0.5重量份，如0.1重量份至0.3重量份、如0.15重量份至0.25重量份的氨，且基于木质素的干重，其中过氧化氢的量为0.025重量份至1.0重量份，如0.05重量份至0.2重量份、如0.075重量份至0.125重量份的过氧化氢。

工艺

使组分(a)、(b)和(c)接触以实现所需的氧化反应的可能性不止一种。

在一个实施方案中，所述方法包括以下步骤：

-以水溶液形式提供组分(a)和/或一种多种木质素的分散体的步骤，基于水溶液的总重量，所述水溶液的木质素含量为1重量％至50重量％，如5重量％25重量％，如15重量％至22重量％，如18重量％至20重量％；

-通过添加包括氨的水溶液、一种或一种以上胺组分和/或其任意盐的组分(b)来调节pH的步骤；

-通过添加包括氧化剂的组分(c)的氧化步骤。

在一个实施方案中，进行pH调节步骤使得所得水溶液和/或分散体的pH≥9，如≥10，如≥10.5。

在一个实施方案中，进行pH调节步骤，使得所得的水溶液和/或分散体具有在10.5至12范围内的pH。

在一个实施方案中，进行pH调节步骤，使得温度被允许升至≥25℃，然后控制在25℃至50℃的范围内，如30℃至45℃，如35℃至40℃。

在一个实施方案中，在氧化步骤中，允许温度升至≥35℃，然后控制在35℃至150℃范围内，如40℃至90℃，如45℃至80℃。

在一个实施方案中，氧化步骤进行的时间为1秒至48小时，如10秒至36小时，如1分钟至24小时如2小时至5小时。

制备氧化木质素的方法II

用作本发明所用黏合剂组分的氧化木质素可以通过以下方法制备，所述方法包括使以下物质接触：

-组分(a)，其包括一种或一种以上木质素；

-组分(b)，其包括氨、和/或一种或一种以上胺组分、和/或其任意盐和/或碱和/或碱土金属氢氧化物，如氢氧化钠和/或氢氧化钾；

-组分(c)，其包括一种或一种以上氧化剂。

-组分(d)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

组分(a)

组分(a)包括一种或一种以上木质素。

在制备氧化木质素的方法的一个实施方案中，组分(a)包括一种或一种以上硫酸盐木质素、一种或一种以上碱木质素、一种或一种以上木质素磺酸盐木质素、一种或一种以上有机溶剂木质素、木质纤维素原料生物精制工艺得到的一种或一种以上木质素，或其任意混合物。

在一个实施方案中，组分(a)包括一种或一种以上硫酸盐木质素。

组分(b)

在制备氧化木质素的一个实施方案中，组分(b)包括氨、一种或一种以上氨基组分和/或其任意盐和/或碱和/或碱土金属氢氧化物，如氢氧化钠和/或氢氧化钾。

“氨氧化木质素”应理解为在氨存在下被氧化剂氧化的木质素。术语“氨氧化木质素”缩写为AOL。

在一个实施方案中，组分(b)包括氨和/或其任意盐。

不意欲受任何特定理论的束缚，本发明人认为组分(b)为氨和/或其任意盐的、根据本发明制备的衍生化木质素的改进稳定性至少部分是由于这样的事实：氨是一种挥发性化合物，因此从最终产物中蒸发或可以容易地去除和重复使用。

然而，在该实施方案中制备氧化木质素的方法中，组分(b)除了氨、一种或一种以上氨基组分和/或其任意盐之外，还包括相对少量的碱和/或碱土金属氢氧化物，如氢氧化钠和/或氢氧化钾，这是有利的。

在一些实施方案中，其中组分(b)包括碱和/或碱土金属氢氧化物，如氢氧化钠和/或氢氧化钾，作为除氨、一种或一种以上氨基组分和/或其任意盐之外的组分，碱和/或碱土金属氢氧化物的量通常很小，基于氨，如5重量份至70重量份、如10重量份至20重量份的碱和/或碱土金属氢氧化物。

组分(c)

在制备氧化木质素的方法中，组分(c)包括一种或一种以上氧化剂。

在一个实施方案中，组分(c)包括一种或一种以上氧化剂，所述氧化剂为过氧化氢、有机或无机过氧化物、分子氧、臭氧、空气、含卤素的氧化剂或其任意混合物的形式。

在氧化的初始步骤中，来自氧化剂的活性自由基通常会从酚基中提取质子，因为该键在木质素中具有最低的解离能。由于木质素有可能通过介观异构作用稳定自由基，因此有多种途径可以继续(但也可以终止)反应，并获得各种中间产物和最终产物。由于这种复杂性(和选择的条件)，平均分子量可以增加和减少，在他们的实验中，发明人通常看到平均分子量适度增加约30％。

在一个实施方案中，组分(c)包括过氧化氢。

过氧化氢可能是最常用的氧化剂，因为它价格低、效率高、对环境的影响相对较小的联合效果。当在没有催化剂存在的情况下使用过氧化氢时，碱性条件和温度很重要，因为以下反应导致自由基形成：

本发明人发现，由于氧化工艺，用本文所述方法制备的衍生化木质素含有增加量的羧酸基团。不意欲受任何特定理论的束缚，本发明人认为根据本发明的方法制备的氧化木质素的羧酸基团含量在通过本文描述的方法制备的衍生化木质素的理想反应性能中起着重要作用。

氧化工艺的另一个优点是氧化木质素更亲水。较高的亲水性可以增强在水中的溶解度，并促进对矿物纤维等极性基质的粘附。

组分(d)

组分(d)包括一种或一种以上增塑剂。

在一个实施方案中，组分(d)包括一种或一种以上多元醇形式的增塑剂，如碳水化合物、氢化糖如山梨糖醇、赤藓糖醇、甘油、单乙二醇、聚乙二醇、聚乙二醇醚、聚醚、邻苯二甲酸酯和/或酸如己二酸、香草酸、乳酸和/或阿魏酸、丙烯酸类聚合物、聚乙烯醇、聚氨酯分散体、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、内酯、内酰胺、丙交酯、具有游离羧基的丙烯酸类聚合物和/或具有游离羧基的聚氨酯分散体、聚酰胺、酰胺(如脲/尿素)或其任意混合物。

本发明人发现，以一种或一种以上增塑剂的形式加入组分(d)提供了反应混合物粘度的降低，从而允许以一种非常有效的方法来生产氧化木质素。

在根据本发明的一个实施方案中，组分(d)包括一种或一种以上多元醇形式的增塑剂，如碳水化合物、氢化糖如山梨糖醇、赤藓糖醇、甘油、单乙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、具有游离羧基的丙烯酸类聚合物和/或具有游离羧基的聚氨酯分散体、聚酰胺、酰胺(如脲/尿素)或其任意混合物。

在本发明的一个实施方案中，组分(d)包括一种或一种以上选自聚乙二醇、聚乙烯醇、尿素或其任意混合物的增塑剂。

其他组分

在一个实施方案中，制备氧化木质素的方法优选包括其他组分，特别是组分(v)，其为氧化催化剂的形式，所述氧化催化剂如一种或一种以上过渡金属催化剂，如硫酸铁，如含锰、钯、硒、钨的催化剂。

这种氧化催化剂可以提高反应速率，从而改善通过该方法制备的氧化木质素的性能。

组分的质量比

本领域技术人员将使用组分(a)、(b)、(c)和(d)的相对量，以达到所需的木质素氧化程度。

在一个实施方案中，该方法的实施使得该方法包括：

-组分(a)包括一种或一种以上木质素；

-组分(b)包括氨；

-组分(c)包括一种以上过氧化氢形式的氧化剂；

-组分(d)包括选自聚乙二醇的一种或一种以上的增塑剂，

其中木质素、氨、过氧化氢和聚乙二醇的质量比为，基于木质素的干重，氨的量为0.01重量份至0.5重量份，例如0.1重量份至0.3重量份，例如0.15重量份至0.25重量份氨(25重量％的水溶液)，并且基于木质素的干重，其中过氧化氢(30重量％的水溶液)的量为0.025重量份至1.0重量份，例如0.07重量份至0.50重量份，例如0.15重量份至0.30重量份的过氧化氢，并且其中基于木质素的干重，聚乙二醇的量为0.03重量份至0.60重量份，例如0.07重量份至0.50重量份，例如0.10重量份至0.40重量份聚乙二醇。

为了本发明的目的，“木质素的干重”优选定义为所提供形式的木质素的重量。

方法

使组分(a)、(b)、(c)和(d)接触以实现所需的氧化反应的可能性不止一种。

在一个实施方案中，该方法包括以下步骤：

-以水溶液和/或一种以上木质素的分散体的形式提供组分(a)的步骤，基于水溶液的总重量，水溶液的木质素含量为5重量％至90重量％，如10重量％至85重量％，如15重量％至70重量％；

-通过添加组分(b)调节pH的步骤；

-添加组分(d)的步骤；

-通过添加包括氧化剂的组分(c)的氧化步骤。

在一个实施方案中，进行pH调节步骤使得所得的水溶液和/或分散体的pH≥9，如≥10，如≥10.5。

在一个实施方案中，进行pH调节步骤，使得所得的水溶液和/或分散体具有在9.5至12范围内的pH。

在一个实施方案中，进行pH调节步骤，使得温度被允许升至≥25℃，然后控制在25℃至50℃的范围内，如30℃至45℃，如35℃至40℃≥。

在一个实施方案中，在氧化步骤中，允许温度上升到≥35℃，然后控制在35℃至150℃范围内，如40℃至90℃，如45℃至80℃。

在一个实施方案中，氧化步骤进行1秒至24小时的时间，如1分钟至12小时，如10分钟至8小时，如5分钟至1小时。

本发明人发现，如本文描述的方法允许产生高干物质含量的反应混合物，因此在本发明的工艺中可以实现高产出，其允许氧化木质素形式的反应产物用作工业大规模生产制品如矿物纤维制品的组分。

在一个实施方案中，所述方法的实施使得反应混合物的干物质含量为20重量％至80重量％，如40重量％至70重量％。

在一个实施方案中，所述方法的实施使得氧化木质素的粘度具有100cP至100.000cP的值，如500cP至50.000cP的值，如1.000cP至25.000cP的值。

就本发明的目的而言，粘度是动态粘度，定义为液体/糊状物对形状变化的抵抗力，或相邻部分相对于彼此的运动的抵抗力。粘度以厘泊(cP)为单位测量，相当于1mPa s(百万帕斯卡秒)。粘度在20℃下使用粘度计测量。为了本发明的目的，动态粘度可以在20℃下通过锥板坯井布鲁克菲尔德粘度计测量。

在一个实施方案中，所述方法的实施使得该方法包括转子-定子装置。

在一个实施方案中，所述方法的实施使得该方法作为连续或半连续工艺执行。

用于执行该方法的装置

本发明还涉及用于完成上述方法的装置。

在一个实施方案中，用于执行该方法的装置包括：

-转子-定子装置，

-用于组分(a)、(b)、(d)的预混合装置，

-一个或一个以上水、组分(a)、(b)、(c)和(d)的入口，

-一个或一个以上氧化木质素的出口。

在一个实施方案中，该装置的构造方式使得用于预混组分(a)、(b)和(d)的入口至转子-定子装置，并且该装置还包括腔室，

所述腔室具有用于组分(c)的入口，且

所述腔室具有用于氧化木质素的出口。

转子-定子装置是用于加工材料的装置，包括配置为带有齿圈的内锥的定子。定子与具有从轮毂伸出的臂的转子配合使用。这些臂中的每个臂都有与定子的齿圈的齿相啮合的齿。转子每转一圈，待处理的材料就向外输送一段距离，同时受到强烈的剪切效应、混合和重新分配。直立装置的转子臂和相邻的容器腔室允许材料从内部到外部的永久重新排列，并提供干燥和/或高粘性物质的多重加工，因此该装置对于工业生产中重要的密集混合、捏和、纤维化、分解和类似工艺具有很好的效用。壳体的直立排列有利于材料从外围向设备中心回落。

在一个实施方案中，根据本发明的方法所使用的转子-定子装置包括带有齿圈的定子和带有与定子的齿啮合的齿的转子。在这个实施方案中，转子-定子装置具有以下特点：转子的臂之间突出导向漏斗，将从上面进来的物料流集中到容器的中心区域。导向漏斗的外表面限定环形间隙，对物料流进行节流。转子上设置进给螺杆，向装置的工作区域进料。导向漏斗将制品保留在装置的工作区域，而进给螺杆则在中心区域产生增加的材料压力。

欲了解更多在该方法的一个实施方案中使用的转子-定子装置的细节信息，参考US 2003/0042344 A1，其作为参考并入本文。

在一个实施方案中，该方法的实施使得该方法使用一个转子-定子装置。在该实施方案中，组分的混合和组分的反应在同一转子-定子装置中进行。

在一个实施方案中，该方法的实施使得该方法使用两个或以上转子-定子装置，其中至少一个转子-定子装置用于组分的混合，并且至少一个转子-定子装置用于使组分反应。

该方法可分为两个步骤：

1.制备木质素物质(a)+(b)+(d)；

2.木质素物质的氧化

通常，使用两种不同类型的转子/定子机器：

1.开式转子/定子机器，其适于将木质素粉末以非常高的浓度(30重量％至50重量％)掺入水中。混合强度较低，但使用特殊辅助设备(入口漏斗、螺杆等)来处理高粘度物料。较低的圆周速度(至多15m/s)。该机器可用作批处理系统或连续系统。

2.内联转子/定子机器具有更高的剪切力-圆周速度高达55m/s)–并为非常快速的化学反应创造了有利的条件。所述机器应连续使用。

在开式转子/定子系统中，制备高浓度(45重量％至50重量％)木质素/水物质。将木质素粉末缓慢加入温水(30℃至60℃)中，其中已添加了正确量的水氨和/或碱(alkalibase)。这可以在批处理模式下完成，或者间歇性/连续地添加材料，从而产生连续的物质流到下一步。

产生的物质应保持在约60度的温度下，以保持粘度尽可能低，从而使材料可泵送。然后使用合适的泵(如螺杆泵或其他容积泵)将pH值为9至12的木质素/水的热物质转移到氧化步骤。

在一个实施方案中，氧化是在封闭的转子/定子系统中以连续的在线反应完成的。氨和/或碱的水溶液在最高湍流/剪切点用计量泵注入转子/定子室。这确保了快速的氧化反应。氧化材料(AOL)离开在线反应器并收集在合适的罐中。

反应产物

本发明人意想不到地发现，所制备的氧化木质素具有非常理想的反应性能，同时在将它们包括在黏合剂组合物中的制品中使用时显示出改进的耐火性能，并且比先前已知的氧化木质素具有改进的长期稳定性。

氧化木质素还显示出改善的亲水性。

所制备的氧化木质素反应性的重要参数是氧化木质素的羧酸基团含量。

在一个实施方案中，基于组分(a)的干重，所制备的氧化木质素的羧酸基含量为0.05mmol/g至10mmol/g，如0.1mmol/g至5mmol/g，如0.20mmol/g至2.0mmol/g，如0.40mmol/g至1.5mmol/g，如0.45mmol/g至1.0mmol/g。

描述羧酸基团含量的另一种方法是使用根据下式的每个木质素大分子的平均羧酸基团含量：

在一个实施方案中，所制备的氧化木质素中，每个组分(a)的大分子的平均羧酸基团含量超过1.5个基团，如2个以上基团，如2.5个以上的基团。

制备氧化木质素的方法III

用作本发明所用黏合剂组分的氧化木质素可以通过如下方法制备，所述方法包括使如下物质接触：

-组分(a)，其包括一种或一种以上木质素；

-组分(b)，其包括氨、和/或一种或一种以上胺组分、和/或其任意盐、和/或碱和/或碱土金属氢氧化物，如氢氧化钠和/或氢氧化钾；

-组分(c)，其包括一种或一种以上氧化剂，

-任选的组分(d)，其为一种或一种以上增塑剂的形式，

以及进行混合/氧化步骤，其中产生氧化混合物，然后是氧化步骤，其中使被氧化的混合物继续反应如下的停留时间，所述停留时间为1秒至10小时，如10秒至6小时，如30秒至2小时。

组分(a)、(b)、(c)和(d)如上文用于制备氧化木质素的方法II中所定义。

在一个实施方案中，所述方法包括使组分彼此接触的预混合步骤。

在预混合步骤中，以下组分可以相互接触：

-组分(a)和组分(b)、或

-组分(a)和组分(b)和组分(c)、或

-组分(a)和组分(b)和组分(d)、或

-组分(a)和组分(b)和组分(c)和组分(d)。

在实施方案中，预混合步骤可以作为单独的步骤进行，并且在预混合步骤之后进行混合/氧化步骤。在本发明的这种实施方案中，在预混合步骤中使组分(a)和组分(b)以及任选的组分(d)相互接触是特别有利的。在随后的混合/氧化步骤中，组分(c)随后被添加到预混合步骤中产生的预混料中。

在一个实施方案中，预混合步骤可能对应于混合/氧化步骤。在本发明的该实施方案中，组分如组分(a)、组分(b)和组分(c)被混合并同时开始氧化工艺。随后的停留时间可能在与用于执行混合/氧化步骤的设备相同的设备中进行。如果组分(c)是空气，则本发明的这种实施方案是特别有利的。

本发明人发现通过使混合/氧化步骤后面接着氧化步骤，其中反应混合物优选不继续混合，可以以非常有效的方式控制氧化速率。同时，由于混合/氧化步骤之后的氧化步骤需要不太复杂的设备，因此降低了执行该方法的成本。

另一个优点是产生的氧化木质素特别稳定。另一个意想不到的优点是产生的氧化木质素在粘度方面可以很好地进行调节。另一个意想不到的优点是氧化木质素的浓度可能非常高。

在一个实施方案中，停留时间的选择使得氧化反应进行到所需的完成程度，优选到完全完成。

用于执行方法III的系统I

在一个实施方案中，用于执行该方法的系统包括：

-至少一个转子-定子装置，

-一个或一个以上用于水和组分(a)和(b)的入口，

-转子-定子装置的一个或一个以上出口，

-至少一个反应装置，特别是至少一个反应管，其在工艺流动方向上布置在至少一个或多个出口的下游。

在一个实施方案中，所述系统包括一个或一个以上用于组分(c)和/或组分(d)的入口。

在一个实施方案中，所述系统包括预混合装置。

预混合装置可以包括一个或一个以上水和/或组分(a)和/或组分(b)和/或组分(c)和/或组分(d)的入口。

在本发明的一个实施方案中，预混合装置包括用于水和组分(a)和组分(b)的入口。

在预混合步骤中，组分(c)也可能与提到的三种成分(水、组分(a)和组分(b))混合。然后，预混合装置可能具有用于组分(c)的其他入口。如果组分(c)是空气，则预混合装置可能由开放式混合容器形成，因此在这种情况下，组分(c)已经通过容器的开口与其他组分(水、组分(a)和组分(b))接触。同样在本发明的该实施方案中，预混合装置可以任选地包括用于组分(d)的入口。

在一个实施方案中，所述系统以这样一种方式构建：

组分(a)、(b)和(d)的入口是预混合装置的入口，特别是开式转子-定子装置的入口，

由此所述系统还包括附加的转子-定子装置，

所述附加转子-定子装置具有用于组分(c)的入口和所述附加转子-定子装置具有用于氧化木质素的出口。

预混合步骤和混合/氧化步骤可以同时进行。在这种情况下，预混合装置和混合/氧化装置是单个装置，即转子-定子装置。

在一个实施方案中，用于根据本发明的方法的一个转子-定子装置包括具有齿圈的定子，以及具有与定子的齿啮合的齿的转子。本实施方案中，转子-定子装置具有以下特征：转子的臂之间突出导向漏斗，将从上面进来的物料流集中到容器的中心区域。导向漏斗的外表面限定环形间隙，对物料流进行节流。转子上设置有进给螺杆，向装置的工作区域进料。导向漏斗将制品保留在装置的工作区域，而进给螺杆则在中心区域产生增加的材料压力。

用于执行方法III的系统II

在一个实施方案中，用于执行该方法的系统包括：

-一个或一个以上用于水、组分(a)和(b)的入口，

-至少一个具有一个或一个以上出口的混合和氧化装置，以及

-至少一个混合器/热交换器，其在工艺流动方向上布置在至少一个或多个出口的下游，由此所述混合器/热交换器包括温度控制装置。

在一个实施方案中，所述系统包括用于组分(c)和/或组分(d)的附加的一个或一个以上入口。

在一个实施方案中，所述系统包括预混合装置。

预混合装置可以包括一个或一个以上用于水和/或组分(a)和/或组分(b)和/或组分(c)和/或组分(d)的入口。

在一个实施方案中，预混合装置包括用于水和组分(a)和组分(b)的入口。

在预混合步骤中，组分(c)也可能与提到的三种成分(水、组分(a)和组分(b))混合。然后，预混合装置可能具有组分(c)的其他入口。如果组分(c)是空气，则预混合装置可能由开放式混合容器形成，因此在这种情况下，组分(c)已经通过容器的开口与其他组分(水、组分(a)和组分(b))接触。同样在本发明的该实施方案中，预混合装置可以任选地包括用于组分(d)的入口。

在一个实施方案中，系统以这样的方式构建：用于组分(a)、(b)和(d)的入口是开式转子-定子装置的入口，由此该系统还包括混合器/热交换器，具有用于组分(c)的入口和用于氧化木质素的出口。

预混合步骤和混合/氧化步骤可以同时进行。在这种情况下，预混合装置和混合/氧化装置是单个装置。

在一个实施方案中，用于本发明方法的一种转子-定子装置包括具有齿圈的定子和具有与定子的齿啮合的齿的转子。本实施方案中，转子-定子装置具有以下特征：转子的臂之间突出导向漏斗，将从上面进来的物料流集中到容器的中心区域。导向漏斗的外表面限定环形间隙，对物料流进行节流。转子上设置有进给螺杆，向装置的工作区域进料。导向漏斗将制品保留在装置的工作区域，而进给螺杆则在中心区域产生增加的材料压力。

当然，其他装置也可以用作预混合装置。此外，预混合步骤可以在混合和氧化装置中进行。

在一个实施方案中，混合和氧化装置是静态混合器。静态混合器是一种用于连续混合流体材料的装置，无需移动组分。静态混合器的一种设计是板坯式混合器，另一种常见的装置类型由包含在圆柱形(管)或方形外壳中的混合器元件组成。

在一个实施方案中，混合器/热交换器被构造为具有混合元件的多管热交换器。混合元件优选是固定装置，混合物必须流过该装置，由此作为流过的结果进行混合。混合器/热交换器可以构造为活塞式流动反应器。

基于生长基质总固体含量的重量，优选根据本发明的生长基质制品包括至少90重量％的人造玻璃质纤维。在生长基质制品中存在如此数量的纤维的优点是纤维之间形成足够的孔隙，使生长基质制品能够保持水分和营养物质，以用于扦插，同时保持植物根部穿透生长基质制品的能力。剩余的固体含量可主要由黏合剂组成。

生长基质制品是粘附块体的形式。也就是说，生长基质通常是人造玻璃质纤维的粘附基质，其已经如此生产，但也可以通过矿棉块体造粒和固结颗粒材料来形成。粘附基质是单独、一体化的基质。

根据本发明的生长基质制品可任选地包含润湿剂。

润湿剂具有本领域的通常含义，可以是阳离子、阴离子或非离子表面活性剂。

生长基质制品可包括非离子润湿剂如

生长基质制品可包括离子表面活性剂，更优选为烷基醚硫酸盐表面活性剂润湿剂。润湿剂可以是碱金属烷基醚硫酸盐或烷基醚硫酸铵。优选润湿剂为烷基醚硫酸钠。烷基醚硫酸盐表面活性剂润湿剂是市售的。润湿剂也可以是直链烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂。

随着时间的推移，一些非离子润湿剂可能会从MMVF基质中被洗掉。因此优选使用离子润湿剂，特别是阴离子润湿剂，如直链烷基苯磺酸盐。

优选生长基质制品包含0.01重量％至1重量％的润湿剂，优选0.05重量％至0.5重量％的润湿剂，更优选0.1重量％至0.3重量％的润湿剂。

然而，发明人发现对于根据本发明的生长基质制品而言，润湿剂不是必需的。据认为是这由于黏合剂组合物的性质。因此，优选生长基质不含任何润湿剂。由此，意味着生长基质优选不包含润湿剂，即包含0重量％的润湿剂。

这有几个优点。首先，它减少了生长基质制品中的添加剂数量，对环境有利，同时也节省了成本。润湿剂通常由不可再生来源制成，因此避免使用润湿剂是有益的。此外，润湿剂可以从生长基质制品中洗掉。这是有问题的，因为润湿剂可能会污染供水，必须按照环境法规妥善处理。当润湿剂被洗掉时，这也改变了生长基质制品的性质，这可能导致生长过程中的不一致。此外，润湿剂的缺点是在使用过程中它们会导致从制品中释放出泡沫。避免使用润湿剂可以避免这些问题。

可以通过确定样品的下沉时间来测量MMVF基质样品的亲水性。需要尺寸为100x100x65 mm的MMVF基质样品来确定下沉时间。最小尺寸为200x200x200mm的容器装满水。下沉时间是从样品第一次接触水面到试样完全浸没的时间。样品与水接触，使100x100mm的横截面首先接触水。然后，样品需要下沉超过65mm的距离才能完全浸没。样品下沉越快，样品的亲水性就越强。如果下沉时间小于120秒，则认为MMVF基质是亲水的。优选下沉时间小于60秒。在实践中，MMVF基质的下沉时间可能为几秒钟，如小于10秒。

可以根据与水的接触角来定义生长基质制品的亲水性。优选地，生长基质制品的MMVF与水的接触角小于90°。通过座滴测量方法测量接触角。可以使用任何座滴法，如使用接触角测角仪。在实践中，将液滴置于固体表面上，并及时记录液滴的图像。然后通过在液滴周围拟合杨-拉普拉斯方程来定义静态接触角。由计算的液滴形状函数与样品表面之间的角度给出接触角，其在液滴图像中的投影称为基线。平衡接触角用于使用Owens-Wendt-Rabel-Kaeble法进一步评估和计算表面自由能。计算材料与水接触角的方法为本领域技术人员所熟知。

在本发明的方法中，生长基质制品的密度在40kg/m³至100kg/m³的范围内，优选45kg/m³至80kg/m³。发现该密度范围最适合根系生长和制品处理，允许根部穿透并确保制品在处理过程中无破坏。

在本发明的方法中，生长基质制品优选具有在0.003升至87升范围内的体积，如0.005升至30升，优选0.008升至20升。生长基质制品可以是通常称为柱塞的制品的形式，或以传统上称为块体的制品的形式，或以通常称为板坯的制品的形式。

优选地，生长基质制品具有10mm至200mm范围内的高度。

生长基质制品可以具有通常称为柱塞的制品类型的常规尺寸。因此，它的高度可在20mm至35mm之间，通常为25mm至28mm，长度和宽度在15mm至25mm之间，通常在20mm左右。在这种情况下，基质通常基本上是圆柱形的，圆柱体的端面形成生长基质的顶表面和底表面。

生长基质制品的柱塞形式的体积优选不超过150cm³。一般而言，柱塞形式的生长基质制品的体积在3cm³至150cm³的范围并且优选不超过100cm³，更优选不超过80cm³，特别是不超过75cm³，最优选不超过70cm³。柱塞的顶表面和底表面之间的最小距离优选小于60mm，更优选小于50mm，特别是小于40mm或更小。

柱塞的另一个实施方案具有的高度为30mm至50mm，通常约为40mm，长度和宽度在20mm至40mm的范围内，通常约为30mm。在这种情况下，生长基质通常是长方体形式。在第一种情况下，生长基质的体积通常不超过50cm³，优选不超过40cm³。

生长基质可以是申请人的WO2010/003677公开文本中描述为第一个粘附MMVF生长基质的柱塞类型。在这种情况下，生长基质制品的体积最优选在10cm³至40cm³的范围内。

生长基质制品可以具有块体状制品类型通常已知的常规尺寸。因此，它的高度可以为5cm至20cm，通常为6cm至15cm，长度和宽度在4cm至30cm之间，通常为10cm至20cm。在这种情况下，基质通常基本上是长方体。块体状生长基质制品的体积优选在64cm³至8000cm³的范围内。

生长基质制品可以具有通常称为板坯的制品类型的常规尺寸。因此，它的高度可能为5cm至15cm，通常为7.5cm至12.5cm，宽度在5cm至30cm的范围内，通常为12cm至24cm，长度在30cm至240cm的范围内，通常为40cm至200cm。在这种情况下，基质通常基本上是长方体。板坯形式的生长基质制品的体积优选在750cm³至86，400cm³的范围内。

生长基质制品的体积可以在3cm³至300cm³范围内。它可以是尺寸为4cm x 4cm x4cm的立方体。生长基质制品也可以是圆柱形的。优选其长度为50mm并且直径为46mm，或长度为40mm，直径为36mm，或长度为27mm，直径为22mm。

通常，生长基质制品可以是任何适当的形状，包括圆柱体、长方体和立方体。通常顶表面和底表面基本上是平面。

在本发明中，术语“高度”是指使用基质时从底表面到顶表面的距离。顶表面是指当制品按预期使用放置时面向上的表面，底表面是指当制品按预期使用放置时面向下的表面(制品支撑在其上)。术语“长度”是指两侧之间的最长距离，即使用基质时从一端到另一端的距离。术语“宽度”是垂直于长度的两侧之间的距离。这些术语具有其在本领域的通常含义。

根据本发明的生长基质制品可以具有种孔。或者，它可能没有种孔。术语种孔具有其在本领域的通常含义，也可以称为植物孔或空腔。种孔是生长基质顶表面上的凹痕，种子、幼苗、插条或植物被放置在其中。

优选地，生长基质制品包括液体无法渗透的覆盖物，所述液体无法渗透的覆盖物至少围绕基质的侧表面。液体无法渗透的覆盖物优选为塑料。生长基质制品可包括包裹整个基质的液体无法渗透的覆盖物，其中覆盖物具有至少一个用于排水孔的开口和上表面上的至少一个开口，以允许生长基质与其他生长基质之间的接触。

术语种子、幼苗、插条和植物具有其在本领域的通常含义。种子、幼苗、插条和植物可以是黄瓜、西红柿、茄子、甜椒、草莓、生菜、多年生植物如玫瑰；非洲菊或药用大麻。

在本发明的方法中，对生长基质制品进行灌溉。最好用水和营养物质灌溉。这可以使用本领域技术人员已知的任何方法来完成。

在本发明中，放置种子、幼苗、插条或植物使其与生长基质制品接触。这意味着所述种子、幼苗、插条或植物可以直接放入基质中，如放入种孔中。或者，可以其放置以使其生长到基质中，如从其他生长基质。所述种子、幼苗、插条或植物的任何部分都可以与生长基质制品的任何部分接触。

本发明还涉及一种粘附生长基质制品，包括与固化黏合剂组合物黏合的人造玻璃质纤维(MMVF)，其中固化前的黏合剂组合物包括：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(ii)，其为一种或一种以上交联剂的形式；

-组分(iii)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

粘附生长基质制品如上所述。该实施方案可以具有上述用于本发明方法的任何优选特征。

本发明还涉及两个或两个以上粘附生长基质制品的阵列，其中所述粘附生长基质制品包括与固化的黏合剂组合物黏合的人造玻璃质纤维(MMVF)，其中固化前的黏合剂组合物包括：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(ii)，其为一种或一种以上交联剂的形式；

-组分(iii)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

在该实施方案中，一种或一种以上粘附生长基质制品可以具有本发明方法的上述任何优选特征。

在根据本发明的阵列中，至少两个粘附生长基质制品可以是相同的。例如可以将两个相同的粘附生长基质制品彼此相邻放置。或者，至少两个生长基质制品可以是不同的。

优选地，阵列包括与第二生长基质制品接触放置的一个生长基质制品。优选地，一个生长基质位于第二生长基质的顶表面上，如在柱塞/块体、块体/板坯、块体/块体、柱塞/块体/板坯或柱塞/块体/块体的排列中。在柱塞/块体排列中，放置使得上面描述为柱塞的基质与上面描述为块体的基质接触。例如，柱塞可以插入块体中的空腔中。在块体/板坯排列中，上面描述为块体的基质与上面描述为板坯的基质接触。例如，块体位于板坯的顶表面上。在块体中，块体设置使得块体被放置为与另一个块体接触，如，它可以放置在另一个块体的顶表面上。在柱塞、块体、板坯排列中，柱塞与块体接触，而块体又与板坯接触。这类似于柱塞/块体/块体设置：柱塞与另一个块体接触，而另一个块体又被放置为与块体接触。

本发明还涉及用于种植植物的粘附生长基质制品的用途，其中粘附生长基质制品包括与固化的含水黏合剂组合物黏合的人造玻璃质纤维(MMVF)，其中固化前的含水黏合剂组合物包括：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(ii)，其为一种或一种以上交联剂的形式；

-组分(iii)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

本发明的该实施方案可以具有上述用于本发明方法的任何附加特征。

本发明还涉及一种制造生长基质制品的方法，包括以下步骤：

(i)提供MMVF；

(ii)用含水黏合剂组合物喷涂MMVF；

(iii)收集和固结MMVF；和

(iv)固化含水黏合剂组合物；

其中，固化前的含水黏合剂组合物包括：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(ii)，其为一种或一种以上交联剂的形式；

-组分(iii)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

本发明的该实施方案可以具有上述用于本发明的方法或本发明的生长基质的任何附加特征。

人造玻璃质纤维可以由矿物熔体制成。通过提供矿物材料并在熔炉中熔化它们，以常规方式提供矿物熔体。该炉可以是任何已知用于生产MMVF矿物熔体的炉子类型，如竖炉，如冲天炉、罐式炉或旋风炉。

可以采用任何合适的方法通过纤维化从矿物熔体中形成MMVF。纤维化可以通过纺杯工艺进行，其中熔体通过转杯(纺杯，也称为内部离心)壁上的孔口离心挤出。或者，纤维化可以通过离心纤维化，通过将熔体喷射到一个纤维化转子的外表面上并剥离，或者从多个纤维化转子的级联剥离，这些转子绕基本水平的轴旋转(级联喷丝头)。

因此，熔体被形成为夹带在空气中的纤维云，纤维作为传送带上的网被收集，并从纤维化装置中带走。然后将纤维网固结，这可能涉及交叉搭接和/或纵向压缩和/或垂直压缩和/或缠绕在芯轴上，以生产用于管道绝缘的圆柱形制品。也可以执行其他固结工艺。

黏合剂组合物优选在它们是空气中夹带的云时被施加到纤维上。或者，它可以在收集到传送带上后施加，但这不太优选。

固结后，固结的纤维网被送入固化装置中以固化黏合剂。

在一个实施方案中，固化在100℃至300℃的温度下进行，如170℃至270℃，如180℃至250℃，如190℃至230℃。

在优选的实施方案中，固化在用于矿棉生产的常规固化炉中进行，优选在150℃至300℃的温度下操作，如170℃至270℃，如180℃至250℃，如190℃至230℃。

在一个实施方案中，固化发生时间为30秒至20分钟，如1分钟至15分钟，如2分钟至10分钟。

在典型的实施方案中，固化在150℃至250℃的温度下进行30秒至20分钟。

固化过程可以在将黏合剂施加到纤维上后立即开始。固化被定义为黏合剂组合物经历物理和/或化学反应的过程，在化学反应的情况下，通常增加黏合剂组合物中化合物的分子量，从而增加黏合剂组合物的粘度，通常直到黏合剂组合物达到固态。固化的黏合剂组合物黏合纤维以形成结构性粘附的纤维基质。

在一个实施方案中，与矿物纤维接触的黏合剂的固化在热压机中进行。

在热压机中固化与矿物纤维接触的黏合剂具有特殊优势，可以生产高密度制品。

在一个实施方案中，固化过程包括通过压力干燥。可以通过将空气或气体吹过矿物纤维和黏合剂的混合物/在矿物纤维和黏合剂的混合物上吹空气或气体而施加压力。

实施例

实施例1-植物毒性

将根据本发明的黏合剂的植物毒性与PUF黏合剂进行比较。将每种黏合剂在营养液中稀释至不同浓度。然后这些溶液用于种植黄瓜植物。结果如表1所示。

在该测试中，测量了黄瓜幼苗前两片叶子的长度。这对叶片的长度称为子叶叶长。测量不添加黏合剂的对照物并设定为100％。如果添加的黏合剂使得植物生长减少，则这对叶片的长度将减少，然后计算长度的减少率(参见色谱柱生长抑制率)。

本发明的黏合剂制备如下：

-AOL(氨氧化木质素)：1000kg(284kg木质素UPM BioPiva 100，57kgH₂O₂(35％)，53kgNH₄OH(24.7％)，506kg水)

-增塑剂(PEG200)：44kg

-交联剂(EMS-Chemie AG提供的Primid XL552-β-羟基烷基-酰胺(HAA)交联剂)：22kg。

PUF黏合剂的制备方法如下：

-苯酚脲甲醛树脂：329升

-水：1337升

-氨水：13升

-硫酸铵：30.5升

氨基硅烷VS-142来自Momentive：1.6升。

Primid XL552具有以下结构：

表1

从结果可以看出，对于两种测试的黏合剂类型，所有使用的稀释液的pH相似，因此没有pH效应。因此，可以直接比较结果。

关于植物毒性，本发明所有测试的稀释液的生长效果均优于PUF黏合剂。

值越高，生长抑制率越大。例如，添加4％PUF时，生长抑制率为100％，因此植物没有发芽。添加4％的新黏合剂时，生长抑制率为31.7％，这意味着该对叶片的长度为对照物植物叶长的68.3％；所以与PUF相比，这是一个重大改进。

较高浓度下的本发明的黏合剂的植物毒性较低。在6％和4％稀释的情况下，观察到生长。然而，PUF黏合剂在这些稀释条件下完全没有生长。

对于较低浓度，本发明的黏合剂与PUF黏合剂相比性能略好。

实施例2-抗压强度

制备并分析了六种不同基质的抗压强度。

制品1：含有2.1重量％的根据本发明无甲醛黏合剂的MMVF生长基质；密度76kg/m³；3.5升/吨(0.15重量％)的润湿剂

本制品中的黏合剂按上述实施例1所述进行制备。

制品2：MMVF生长基质，含有2.1重量％的根据本发明的无甲醛黏合剂；密度76kg/m³；无润湿剂。本制品中的黏合剂与上述制品1的黏合剂相同。

比较用制品1：含有2.6重量％PUF黏合剂的MMVF生长基质；密度77kg/m³；5.7升/吨润湿剂(直链烷基磺酸酯)。按上述实施例1所述制备本制品中的黏合剂。

比较用制品2：含有2.6重量％PUF黏合剂的MMVF生长基质；密度77kg/m³；3.5升/吨的润湿剂

本制品中的黏合剂与上述比较用制品1的黏合剂相同。

比较用制品3：含有2.8重量％无甲醛黏合剂的MMVF生长基质；密度78kg/m³；6.7升/吨的润湿剂(直链烷基磺酸盐)。本制品中的黏合剂由以下物质一起反应制成：

185kg AAA树脂：239kg葡萄糖：575kg水：1.1kg硅烷。

AAA树脂的制备方法如下：

将90kg二乙醇胺(DEA)装入400L反应器中并加热至60℃。然后，加入75kg四氢邻苯二甲酸酐(THPA)。升温并在130℃下保持1小时后，加入50kg偏苯三酸酐(TMA)。将反应混合物冷却至95℃，加入水并搅拌混合物1小时。

比较用制品4：含有2.8重量％无甲醛黏合剂的MMVF生长基质；密度78kg/m³；3.5升/吨的润湿剂

本制品中的黏合剂与上述比较用制品3的黏合剂相同。

结果如图1A至1E所示，根据1996年的标准EN826对绝缘材料测量了湿式和干式压缩，偏差如下：

-在EN 826中，未计算初始变形X₀和临界抗压强度σ_c和σ_e。

-绝缘材料的EN标准要求试样必须在(23±5)℃下储存和测量。如有争议，应在(23±2)℃和(50±5)％的相对湿度下进行储存和测量，因为认为这样对矿棉没有任何影响。

本发明制品1和2中使用的黏合剂量明显低于比较用制品1至4中使用的量。然而，尽管如此，与PUF黏合剂和另一种无甲醛黏合剂相比，可以看到相当的压缩结果。因此，使用较少量的本发明黏合剂，即可达到等效的抗压强度。预计将本发明的黏合剂量增加到2.8重量％将导致抗压强度的提高。然而，在较低的量下具有相当的压缩结果提供了减少制品中黏合剂总量的额外优势。

实施例3-保水性

对上述实施例2中定义的六种制品进行了保水性测试：制品1、制品2、比较用制品1、比较用制品2、比较用制品3和比较用制品4。

按以下测试方法测定保水性。

定义：

含水量，WC：水的含量(体积％)

(初始)饱和度，WC_-1/2h：完全饱和试样在与“半厚水柱”相同的负压泄漏2小时后，水的含量(体积％)。

WC_-10：完全饱和试样在与10cm水柱相同的负压下稳定后的水含量(体积％)。

再饱和：50体积％的样品在0.5cm的水中重新饱和24小时后，水的含量(体积％)。

水柱：水柱的高度，从试样或块体厚度的一半开始。

设备：

-用于pF测定的沙箱(范围pF 0-2.0(0-100cm)，精度：调零2mm/平整度6mm/刻度1mm)

使用的砂型通常是喷砂质量(FEPA等级F100)

-数字高度计(高度)(精度0.1mm，范围0mm至200mm)

-天平(精度A：0.5g至600g±0.01g，B：600g至3000g±0.01g)

-带锯

-铲斗25升或更大

-塑料容器

-排水格栅

-湿岩棉柱1000mm高，200mm宽

方法：

浸没后立即确定重量(m_湿)和高度(h_湿)。

将样品按用户方向放置在沙箱上，压力为0(液位控制器为100)。水柱中的水位应与沙子表面的高度相同。2小时后确定样品的重量。

按用户方向将样品放回沙箱中，并施加相当于10cm水柱的负压24±2小时。施加负压必须分3个(大约相同)步骤完成，每一步之后的稳定时间为5分钟。液位控制器的高度取决于样品的高度。

结果如图2所示。

制品1和制品2的结果相当，因此，添加润湿剂似乎对保水性没有显著影响。

与含PUF的制品(比较用制品1和2)相比，直到WC_-10，根据本发明的制品1和制品2明显更湿。

制品1和2的水特性与比较用制品3和4中的其他无甲醛黏合剂相当。

所有测试制品的再饱和度几乎相等。

因此，本发明的制品与PUF黏合剂相比显示出改善的保水性，并且与另一种无甲醛黏合剂相比具有相当的保水性。

实施例4-水在高度上的分布

对上述实施例1中定义的六种制品进行了水在高度上的分布测试。结果如图3所示。按照以下方法测量水的分布。

将样品浸入装有自来水(20℃±1℃)的容器中。然后使用岩棉柱和天平使样品的含水量达到50％(v/V)。50％(v/v)的重量是根据样品体积计算的，并使用湿样品的重量和高度。

使用含水量传感器和手持读取器在样品高度上方1.5cm距离(step)处测量含水量。

从图中可以看出，本发明制品的水在高度上的分布与那些含有PUF黏合剂或其他无甲醛黏合剂的制品相当。

实施例5

如下制备本发明生长基质所用的黏合剂：

将3267kg水装入6000L反应器中，接着加入287kg氨水(24.7％)。然后在30分钟至45分钟内缓慢加入1531kg Lignin UPM BioPiva 100。将混合物加热至40℃并在该温度下保持1小时。1小时后检查不溶性木质素。这是通过在玻璃板或Hegman量规上检查溶液来完成的。可见不溶性木质素为棕色黏合剂中的小颗粒。在溶解步骤中，木质素溶液的颜色将从棕色变为有光泽的黑色。

在木质素完全溶解后，加入1升消泡剂(来自

的

11-10)。将批次的温度保持在40℃。

然后开始加入307.5kg的35％过氧化氢。过氧化氢以200升/小时至300升/小时的速率给料。过氧化氢的前半部分以200升/小时的速率加入，之后给料速率增加到300升/小时。

在加入过氧化氢期间，通过加热或冷却控制反应混合物中的温度，使得最终反应温度达到65℃。

在65℃下反应15分钟后，反应混合物冷却至50℃以下。在此获得的树脂的COOH值为1.2mmol/g固体。

从上述AOL树脂中，通过在水中加入270kg聚乙二醇200和433kg的31％Primid XL-552的溶液而配制黏合剂。

对最终黏合剂的分析显示以下数据：

固体含量：18.9％；

pH：9.7；

粘度：25.5mPas.s；

密度：1.066kg/l

木质素氧化实施例

实施例I

实施例IA–过氧化氢在氨水溶液中的木质素氧化：

根据实施例IA使用的成分量在表IA 1.1和IA 1.2中提供。

尽管硫酸盐木质素在相对较高的pH值下可溶于水，但已知在一定重量百分比下，溶液的粘度会急剧增加。通常认为，粘度增加的原因在于强氢键合和木质素中存在的许多芳环的π电子相互作用的联合效应。对于硫酸盐木质素，观察到水中粘度突然增加约21重量％至22重量％，并且在所述实施例中使用了19重量％的硫酸盐木质素。

在pH调节步骤中，使用氨水溶液作为碱。根据总反应重量将量固定为4重量％。pH调节步骤后和氧化开始时的pH值为10.7。

表IA2显示了硫酸盐木质素氧化前后的CHNS元素分析结果。分析之前，样品在160℃下进行热处理以除去吸附的氨。分析表明，在氧化工艺过程中，一定量的氮成为氧化木质素结构的一部分。

在批量实验的测试中，确定在小的时间间隔内添加全部量的过氧化氢有利于氧化，而不是在长的时间段内少量添加过氧化物。在本实施例中使用基于总反应重量2.0重量％的H₂O₂。

氧化是一种放热反应，加入过氧化物后会注意到温度的升高。在该实施例中，在反应的三个小时内将温度保持在60℃。

氧化后，每克样品的木质素官能团量增加，如通过³¹P NMR和水滴定法测定的。以2-氯-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(TMDP)为磷酸化试剂并以胆固醇为内标，制备³¹P NMR的样品。对硫酸盐木质素氧化前后的核磁共振谱进行了分析，结果总结于表IA3中。

通过水滴定并利用以下公式确定COOH基团的变化：

其中V_2s和V_1s是样品的终点体积，而V_2b和V_1b是空白对照的体积。在这种情况下，C_酸是0.1M HCI，m_s是样品的重量。氧化前后水滴定得到的值如表IA4所示。

也可以通过皂化值来量化平均COOH官能度，皂化值表示皂化1g木质素所需的KOH的毫克数。这种方法可以在AOCS Official Method Cd 3-25中找到。

用PSS PolarSil色谱柱(9:1(v/v)二甲基亚砜/水洗脱液，0.05M LiBr)和在280nm用紫外检测器在氧化前后测定平均分子量。COOH浓度和平均分子量的组合还使得能够计算每木质素大分子的平均羧酸基团含量，这些结果如表IA5所示。

实施例IB–通过过氧化氢将在氨中的木质素氧化规模扩大为中试规模

用过氧化氢氧化木质素是放热过程，即使在实验室规模中，添加过氧化物后也观察到温度显著升高。在扩大化学工艺规模时，这是自然要考虑的问题，因为产生的热量与三次方的尺寸(体积)有关，而冷却通常仅随着平方尺寸(面积)而增加。此外，由于粘接中间体的高粘度，工艺设备必须仔细选择或设计。因此，扩大规模是精心设计的，并分几个步骤进行。

第一个规模扩大步骤是使用不锈钢专业混合器辅以非常有效的机械混合，从1升(实验室规模)扩大到9升。扩大后的最终温度仅略高于实验室规模，这归因于反应器的高效空气冷却和过氧化氢的缓慢添加。

下一个规模扩大步骤是在具有高效水套和高效螺旋桨搅拌器的封闭式200L反应器中完成的。这次规模为180L，分两步加入过氧化氢。分离约30分钟。这次扩大规模相对顺利，尽管相当多的泡沫是一个问题，部分原因是高度反应器填充。为了控制发泡，在泡沫上喷涂少量食品级消泡剂。最重要的是，使用外部水冷却获得温度可控和低于70℃的最终温度。

中试规模反应在具有水冷夹套和双叶螺旋桨搅拌的800L反应器中进行。将干物质含量为67重量％的158kg木质素(UPM LignoBoost TM BioPiva 100)粉碎并悬浮在224kg水中并搅拌以形成均匀的悬浮液。继续搅拌，将103kg的25％氨水泵入反应器中，再搅拌2小时至形成深色粘稠的木质素溶液。

在20℃至25℃下15分钟内向搅拌好的木质素溶液中加入140kg7.5重量％的过氧化氢。在向冷却夹套中添加过氧化氢和冷却水期间和之后，仔细监测温度和泡沫水平，以保持可接受的泡沫水平和每分钟低于4℃的升温以及低于70℃的最终温度。升温停止后，关闭冷却，将制品混合物再搅拌2小时，然后转移到运输容器中。

根据规模扩大运行，可以得出结论，即使反应是放热的，实际上通过从室温到约60℃的水热容平衡掉了大部分反应热量，只有最后一部分必须通过冷却去除。应该注意的是，由于这一点，并且由于反应时间短，该工艺非常适合使用连续反应器(如在线混合器、管式反应器或CSTR型反应器)进行规模扩大和工艺强化。这将确保良好的温度控制和更明确的反应过程。

规模扩大批次的测试表明，生产的氧化木质素具有与实验室生产的批次一致的性能。

表IA 1.1

以所提供的形式使用的物料量：

表IA 1.2

活性材料用量：

表IA 2

氧化前后硫酸盐木质素的元素分析：

表IA 3

通过³¹P-NMR获得氧化前后的硫酸盐木质素官能团分布：

表ΙΑ 4

通过水滴定法测定的COOH基团含量(mmol/g)：

表IA5

表IA5.通过尺寸排阻色谱法确定的数均摩尔质量(Mn)和重均摩尔质量(Mw)，以g/mol表示，以及氧化前后每个木质素大分子的平均羧酸基团含量。

实施例II

在下面的实施例中，制备了若干种氧化木质素。确定了氧化木质素的以下性质：

组分固体含量：

给定氧化木质素溶液中每种组分的含量基于组分的无水质量或如下所述。

硫酸盐木质素由UPM作为BioPiva100^TM作为干粉供应。由Sigma-Aldrich提供NH₄OH25％，并以供应形式使用。H₂O₂，30％(Cas no 7722-84-1)由Sigma-Aldrich提供，并以供应形式或用水稀释使用。PEG 200由Sigma-Aldrich提供，为了简单起见，假定为无水并原样使用。PVA(Mw 89.000-98.000、Mw 85.000-124.000、Mw130.000、Mw 146.000-186.000)(Casno 9002-89-5)由Sigma-Aldrich提供，为简单起见假定为无水并原样使用。由Sigma-Aldrich提供尿素(Cas no 57-13-6)，并以供应形式或用水稀释使用。由Sigma-Aldrich提供甘油(Cas no 56-81-5)，为简单起见，假定为无水并原样使用。

氧化木质素固体

加热至200℃达1小时后氧化木质素的含量称为“干固体物质”，表示为加热后剩余重量的百分比。

将盘状岩棉样品(直径：5cm；高度1cm)从岩棉中切出，并在580℃下热处理至少30分钟以除去所有有机物。通过将黏合剂混合物的样品(约2g)分布到锡箔容器中的热处理岩棉盘上来测量黏合剂混合物的固体。在加入黏合剂混合物之前和之后直接称量装有岩棉盘的锡箔容器的重量。在锡箔容器中生产两种这样的黏合剂混合物装载岩棉盘，然后在200℃下加热1小时。冷却并在室温下储存10分钟后，称量样品并作为两个结果的平均值计算干固体物质。

COOH基团含量

COOH基团含量的变化也是通过水滴定和利用以下公式确定的：

其中V_2s和V_1s是样品的终点体积，而V_2b和V_1b是空白对照样品的体积。在这种情况下，C_酸是0.1M HCI，m_s,g是样品的重量。

生产氧化木质素的方法：

1)搅拌过程中将水和木质素在室温(20℃至25℃)的水浴中在连接有冷凝器和温度记录装置的3颈玻璃底烧瓶中混合。搅拌1小时。

2)在搅拌过程中分1份加入氨。

3)如果与氨的微放热反应没有升高温度，则加热将温度升高到35℃。

4)测量pH值。

5)加入增塑剂PEG200，搅拌10分钟。

6)木质素完全溶解约1小时后，缓慢加入1份30％的H₂O₂。

7)加入H₂O₂的放热反应提高了玻璃底烧瓶中的温度，如果反应温度低于60℃，则将温度升高至60℃，样品在60℃放置1小时。

8)然后将圆底烧瓶从水浴中取出并冷却至室温。

9)取出样品测定干固体物质、COOH、粘度、密度和pH值。

氧化木质素组合物

在下文中，氧化木质素实施例的条目号对应于表II中使用的条目号。

实施例IIA

将71.0g木质素UPM Biopiva 100在20℃下溶解在149.0g水中，加入13.3g 25％NH₄OH并通过磁力搅拌器搅拌1小时，其中之后在搅拌过程中缓慢加入16.8g 30％的H₂O₂。在水浴中将温度升高到60℃。氧化1小时后，冷却水浴，从而停止反应。对所得材料进行COOH、干固体物质、pH、粘度和密度分析。

实施例IIE

将71.0g木质素UPM Biopiva 100在20℃下溶解在88.8g水中，加入13.3g 25％NH₄OH，并通过磁力搅拌器搅拌1小时。加入PEG 200，22.8g并搅拌10分钟，其中之后在搅拌过程中缓慢加入16.7g 30％的H₂O₂。在水浴中将温度升高至60℃。氧化1小时后，冷却水浴，从而停止反应。对所得材料进行COOH、干固体物质、pH、粘度和密度分析。

实施例IIC

71.0g木质素UPM Biopiva 100在20℃下溶解在57.1g水中，加入13.3g 25％NH₄OH，并通过机械搅拌器搅拌1小时，其中之后在搅拌过程中缓慢加入16.6g 30％的H₂O₂。在水浴中将温度升高至60℃。氧化1小时后，冷却水浴，从而停止反应。对所得材料进行COOH、干固体物质、pH、粘度和密度分析。

实施例II F

71.0g木质素UPM Biopiva 100在20℃下溶于57.1水中，加入13.3g 25％NH₄OH，并通过机械搅拌器搅拌1小时。加入PEG 200，19.0g并搅拌10分钟，其中之后在搅拌过程中缓慢加入16.6g 30％的H₂O₂。在水浴中将温度升高至60℃。氧化1小时后，冷却水浴，停止反应。对所得材料进行COOH、干固体物质、pH、粘度和密度分析。

实施例III：

8.5L热水(50℃)和1.9L NH₄OH(24.7％)混合，其中在高搅拌(660rpm，44Hz)下10分钟内缓慢加入9.0kg木质素(UPM biopiva 100)。

温度因高剪切力而升高。30分钟后，加入4L热水，再搅拌物料15分钟后加入剩余部分热水(5L)。取出样品，通过使用Hegman量规和pH测量来分析未溶解的木质素。

然后将该预混料转移到转子-定子装置和反应装置中，其中通过使用H₂O₂(17.5体积％)进行氧化。在这种情况下使用的反应装置至少部分具有反应管和反应容器。预混料的给料量为150L/h，H₂O₂的给料量为18L/h。

在本例中，采用Cavitron CD1000转子-定子装置进行混合/氧化步骤。转子-定子装置以250Hz(55m/s圆周速度)运行，反压为2bar。在反应管中的停留时间为3.2分钟，在反应容器中的停留时间为2小时。

预混料温度为62℃，氧化步骤将温度提高到70℃。

分析最终制品的COOH基团含量、干固体物质、pH、粘度和剩余H₂O₂。

表III：

实施例IV：

将484L热水(70℃)和47.0L NH₄OH(24.7％)混合，其中在高搅拌下15分钟内缓慢加入224.0kg木质素(UPM biopiva 100)。取出样品，通过使用Hegman量规和pH测量来分析未溶解的木质素。

然后将该预混料转移到静态混合器和混合器/热交换器中，其中通过使用H₂O₂(35体积％)进行氧化。预混料的给料量为600L/h，H₂O₂的给料量为17.2L/h。在混合器/热交换器中的停留时间为20分钟。

在氧化步骤中，混合物的温度升高至高达95℃。

分析最终制品的COOH基团含量、干固体物质、pH、粘度和剩余的H₂O₂。

基于该AOL制备黏合剂：将49.3g AOL(19.0％固体)、0.8g primid XL552(100％固体)和2.4g PEG200(100％固体)与0.8g水混合，产生19％的固体；然后用于棒材测试中的机械性能测试。

棒材试验

在棒材试验中测试黏合剂的机械强度。对于每种黏合剂，用黏合剂和来自岩棉纺纱生产的岩棉丸的混合物制造16根棒材。

将包括15％干固体物质的该黏合剂溶液样品(16.0g)与丸(80.0g)充分混合。然后将所得混合物以耐热硅胶形式填充到四个槽中，用于制作小棒(每个形状4×5个槽；槽顶部尺寸：长度＝5.6cm，宽度＝2.5cm；槽底部尺寸：长度＝5.3cm，宽度＝2.2cm；槽高＝1.1cm)。然后将放置在槽中的混合物用适当大小的扁平金属棒压制，以产生均匀的棒材表面。每个黏合剂的16根棒都是以这种方式制成的。然后将所得棒材在200℃下固化。固化时间为1小时。冷却至室温后，小心地将棒材从容器中取出。其中5根棒材在80℃水浴中老化3小时。

干燥1至2天后，老化棒材和5根未老化棒材在3点弯曲试验中断裂(试验速度：10.0mm/min；破裂程度：50％；标称强度：30N/mm²；支撑距离：40mm；最大挠度20mm；标称电子模块体10000N/mm²)在Bent Tram机上研究其机械强度。在机器中放置棒材时，“顶面”(即尺寸长度＝5.6cm，宽度＝2.5cm的面)朝上。

Claims (24)

1.一种在粘附生长基质制品中种植植物的方法，该方法包括：

-提供至少一种粘附生长基质制品，所述粘附生长基质制品包括用固化的含水黏合剂组合物黏合的人造玻璃质纤维(MMVF)；

-使一个或一个以上种子、幼苗、插条或植物与所述生长基质制品接触；

-灌溉所述生长基质制品；

其中，固化前的所述含水黏合剂组合物包含：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(ii)，其为一种或一种以上交联剂的形式；

-组分(iii)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述组分(i)为一种或一种以上氨氧化木质素(AOL)的形式。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述组分(ii)包括一种或一种以上选自β-羟基烷基酰胺交联剂和/或噁唑啉交联剂的交联剂。

4.根据前述权利要求任何一项所述的方法，其中所述组分(ii)包括：

-一种或一种以上交联剂，其选自聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、脂肪胺；和/或

-一种或一种以上交联剂，其为脂肪酰胺的形式；和/或

-一种或一种以上交联剂，其选自二甲氧基乙醛、乙醇醛、乙醛酸；和/或

-一种或一种以上交联剂，其选自聚酯多元醇如聚己内酯；和/或

-一种或一种以上交联剂，其选自淀粉、改性淀粉、CMC；和/或

-一种或一种以上交联剂，其为脂肪族多官能碳二亚胺的形式；和/或

-一种或一种以上交联剂，其选自三聚氰胺类交联剂，如六(甲基甲氧基)三聚氰胺(HMMM)类交联剂。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，基于组分(i)的干重，包括1重量％至40重量％的量的组分(ii)，如4重量％至20重量％，如6重量％至12重量％。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中组分(iii)包括一种或一种以上增塑剂，其选自聚乙二醇、聚乙二醇醚、聚醚、氢化糖、邻苯二甲酸酯和/或酸，如己二酸、香草酸、乳酸和/或阿魏酸、丙烯酸类聚合物、聚乙烯醇、聚氨酯分散体、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、内酯、内酰胺、丙交酯、具有游离羧基的丙烯酸类聚合物和/或具有游离羧基的聚氨酯分散体。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中组分(iii)包括：

-一种或一种以上增塑剂，其选自脂肪醇、单羟基醇如戊醇、硬脂醇；和/或

-一种或一种以上增塑剂，其选自烷氧基化物如乙氧基化物、丁醇乙氧基化物如丁氧基三甘醇；和/或

-一种或一种以上增塑剂，其为丙二醇的形式；和/或

-一种或一种以上增塑剂，其为乙二醇酯的形式；和/或

-一种或一种以上增塑剂，其选自己二酸酯、乙酸酯、苯甲酸酯、环苯甲酸酯、柠檬酸酯、硬脂酸酯、山梨酸酯、癸二酸酯、壬二酸酯、丁酸酯、戊酸酯；和/或

-一种或一种以上增塑剂，其选自酚衍生物如烷基或芳基取代的酚；和/或

-一种或一种以上增塑剂，其选自硅烷醇、硅氧烷；和/或

-一种或一种以上增塑剂，其选自硫酸盐如烷基硫酸盐、磺酸盐如烷基芳基磺酸盐如烷基和/或

-磺酸盐、磷酸盐如三聚磷酸盐；和/或

-一种或一种以上增塑剂，其为羟基酸的形式；和/或

-一种或一种以上增塑剂，其选自单体酰胺，如乙酰胺、苯甲酰胺、脂肪酸酰胺如妥尔油酰胺；和/或

-一种或一种以上增塑剂，其选自季铵化合物如三甲基甘氨酸、二硬脂基二甲基氯化铵；和/或

-一种或一种以上增塑剂，其选自植物油如蓖麻油、棕榈油、亚麻籽油、妥尔油、大豆油；和/或

-一种或一种以上增塑剂，其选自氢化油、乙酰化油；和/或

-一种或一种以上增塑剂，其选自酸性甲酯；和/或

-一种或一种以上增塑剂，其选自烷基多糖苷、葡糖酰胺、氨基葡糖酰胺、蔗糖酯、脱水山梨糖醇酯；和/或

-一种或一种以上增塑剂，其选自聚乙二醇、聚乙二醇醚。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中基于组分(i)的干重，所述组分(iii)的含量为0.5重量％至50重量％，优选2.5重量％至25重量％，更优选3重量％至15重量％。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述含水黏合剂组合物包括：另外的组分(iv)，其以一种或一种以上偶联剂的形式存在，如有机官能硅烷。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述含水黏合剂组合物包括：组分(v)，其为选自氨、胺或它们的任意盐中的一种或一种以上组分的形式。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述含水黏合剂组合物包括：另外的组分，其为尿素的形式，特别地，基于组分(i)的干重，其量为5重量％至40重量％，如10重量％至30重量％，如15重量％至25重量％。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述黏合剂组合物基本上由以下组分组成：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(ii)，其为一种或一种以上交联剂的形式；

-组分(iii)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

-组分(iv)，其为一种或一种以上偶联剂的形式，如有机官能硅烷；

-任选的组分，其为选自氨、胺或它们的任意盐中的一种或一种以上化合物的形式；

-任选的组分，其为尿素的形式；

-任选的组分，其为更具反应性或非反应性的聚硅氧烷的形式；

-任选的烃油；

-任选的一种或一种以上表面活性剂；

-水。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述粘附生长基质制品包括与水的接触角小于90°的人造玻璃质纤维。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述粘附生长基质制品包括人造玻璃质纤维，其几何平均纤维直径的范围为1.5微米至10微米，优选2微米至8微米，最优选2微米至5微米。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述生长基质制品的体积范围为0.003升至87升。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述粘附生长基质制品包括液体无法渗透的覆盖物。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述粘附生长基质制品具有10mm至150mm的高度。

18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述粘附生长基质制品不包括任何润湿剂。

19.一种粘附生长基质制品，其包括与固化的含水黏合剂组合物黏合的人造玻璃质纤维(MMVF)，其中固化前的所述含水黏合剂组合物包括：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(ii)，其为一种或一种以上交联剂的形式；

-组分(iii)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

20.根据权利要求19所述的粘附生长基质制品，其还包括根据权利要求2至18中任一项所述的特征。

21.两个或两个以上粘附生长基质制品的阵列，其中所述粘附生长基质制品包括与固化的含水黏合剂组合物黏合的人造玻璃质纤维(MMVF)，其中固化前的所述含水黏合剂组合物包括：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(ii)，其为一种或一种以上交联剂的形式；

-组分(iii)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

22.用于种植植物的粘附生长基质制品的用途，其中所述粘附生长基质制品包括与固化的含水黏合剂组合物黏合的人造玻璃质纤维(MMVF)，其中固化前的含水黏合剂组合物包括：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(ii)，其为一种或一种以上交联剂的形式；

-组分(iii)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

23.根据权利要求22所述的用途，其中所述粘附生长基质还包括权利要求2至18中任一项所述的特征。

24.一种制造生长基质制品的方法，包括以下步骤：

(i)提供MMVF；

(ii)用含水黏合剂组合物喷涂所述MMVF；

(iii)收集和固结所述MMVF；和

(iv)固化所述含水黏合剂组合物；

其中，固化前的所述含水黏合剂组合物包含：

-组分(i)，其为一种或一种以上氧化木质素的形式；

-组分(ii)，其为一种或一种以上交联剂的形式；

-组分(iii)，其为一种或一种以上增塑剂的形式。

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