CN116438242A - 可b阶段化的水性黏结剂组合物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性黏结剂组合物，其包括基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计5.0重量％至50.0重量％的具有至少四个羟基基团的单体多元醇；和基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计至少50.0重量％的包含具有至少两个羧酸基团的聚合物多元羧酸的交联剂。所述水性黏结剂组合物包括介于0.15/1.0和2.23/1之间的羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比，并且具有2.2至4.0的pH和在40％固含量和25℃时具有10cP至60cP的黏度。

Description

可B阶段化的水性黏结剂组合物

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年10月1日提交的美国临时申请第63/086,267号的优先权和任何权益，该申请的内容通过引用整体并入本文。

背景

水性黏结剂组合物传统上用于形成织造和非织造纤维产品，例如绝缘产品、复合材料产品、木纤维板等。绝缘产品如玻璃纤维和矿棉绝缘产品通常通过将聚合物、玻璃或其它矿物的熔融组合物纤维化并从纤维化设备如旋转纺丝器纺出细纤维来制造。为了形成绝缘产品，由旋转纺丝器生产的纤维被鼓风机从所述纺丝器向下拉向传送带。随着所述纤维向下移动，黏结剂材料被喷洒到所述纤维上，并且所述纤维被收集成在传送带上的高蓬松的、连续的毯状物。黏结剂材料赋予所述绝缘产品在包装后恢复的弹性，并提供劲度和可处理性，使得所述绝缘产品可以被根据需要在建筑物的绝缘腔体中操作和应用。黏结剂组合物还保护所述纤维免受丝间磨损并促进各纤维之间的相容性。含有所述黏结剂涂覆的纤维的毯状物然后通过固化炉，并且黏结剂被固化以使所述毯状物达到所需的厚度。

在黏结剂固化之后，可以将所述纤维绝缘材料切成一定长度以形成各个绝缘产品，并且可以包装所述绝缘产品以运送到客户地点。

以这种方式制备的玻璃纤维绝缘产品可以被以多种形式提供，包括用于不同应用的毛层、毯状物和板(加热和压缩的毛层)。当涂有黏结剂的纤维的毛层从成型室中出来时，由于玻璃纤维的弹性，它往往会膨胀。然后通常将所述膨胀的毛层传送到并通过固化炉，在固化炉中加热过的空气通过绝缘产品以固化所述黏结剂。除了固化所述黏结剂外，在固化炉中所述绝缘产品可以被刮板或辊压缩，以在所得毯状物、毛层或者板产品上产生所需的尺寸和表面光洁度。

酚醛(PF)黏结剂组合物以及用尿素增充的PF树脂(PUF树脂)传统上用于生产玻璃纤维绝缘产品。也称为“高密度”产品的绝缘板如天花板、管道包覆物、管道内衬等已利用酚醛黏结剂技术生产便宜且具有可接受的物理和机械性能的高密度产品。然而，基于甲醛的黏结剂在玻璃纤维绝缘产品的制造过程中会释放不希望的排放物。

作为基于甲醛的黏结剂的替代品，某些不含甲醛的复配物已被开发用作纤维绝缘产品中的黏结剂。纤维绝缘产品的常见制造工艺涉及其中未固化的黏结剂浸渍的玻璃纤维网保持未固化状态并长时间暴露于环境条件的工艺步骤(称为“B阶段化”)。这种长时间暴露导致所述纤维绝缘产品变干和表面硬化，导致固化后黏结剂组合物和纤维之间的黏合形成不良。由于纤维和黏结剂组合物之间的黏合不良，固化的成品表现出差的拉伸强度。

因此，需要一种环境友好的、不含甲醛的黏结剂组合物，其具有改进的保质期和纤维润湿性能，即使在长时间暴露于长期环境条件之后。

概述

本发明构思的各种示例性方面涉及水性黏结剂组合物，其包含：基于水性黏结剂组合物的总固含量计5.0重量％至50.0重量％的具有至少四个羟基基团的单体多元醇；和基于水性黏结剂组合物的总固含量计至少50.0重量％的包含具有至少两个羧酸基团的聚合物多元羧酸的交联剂，其中羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比介于0.15/1.0和2.23/1之间，或者介于0.26/1.0和0.75/1之间。在任何示例性实施方案中，所述水性黏结剂组合物具有可以介于0.60/1.0和1.0/0.6之间的羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比。

所述水性黏结剂组合物具有2.2至4.0的pH且在40％固含量和25℃时具有10cP至60cP的黏度。

在任何示例性实施方案中，所述交联剂可以包括聚丙烯酸。所述交联剂可以以52.0重量％至72重量％的量存在于所述黏结剂组合物中，基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计。

在任何示例性实施方案中，所述单体多元醇可以包含至少五个羟基基团。所述单体多元醇可以包含糖醇、季戊四醇、伯醇、1,2,4-丁三醇、三羟甲基丙烷、短链链烷醇胺及它们的混合物中的一种或多种。在其它示例性实施方案中，所述单体多元醇选自季戊四醇、木糖醇、山梨糖醇及它们的混合物中的一种或多种。

在任何示例性实施方案中，所述单体多元醇以15重量％至37重量％的量存在于所述黏结剂组合物中，基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计。

在任何示例性实施方案中，所述组合物可以不含聚合物多羟基化合物。

在任何示例性实施方案中，所述组合物可以不含单体羧酸。

在任何示例性实施方案中，所述水性黏结剂组合物在40％固含量和25℃时可以具有25cP至小于60cP的黏度。

本发明构思的其它实施方案涉及纤维绝缘产品，其包含多个随机取向的纤维和至少部分地涂覆所述纤维的交联的、不含甲醛的黏结剂组合物。所述交联的、不含甲醛的黏结剂组合物含有小于5.5重量％的水溶性材料，并且由水性黏结剂组合物形成，该水性黏结剂组合物包含基于水性黏结剂组合物的总固含量计5.0重量％至50.0重量％的至少一种具有至少四个羟基基团的单体多元醇和基于水性黏结剂组合物的总固含量计至少50.0重量％的包含具有至少两个羧酸基团的聚合物多元羧酸的交联剂。所述水性黏结剂组合物具有2.2至4.0的pH以及介于0.15/1.0和2.23/1之间或者介于0.26/1.0和0.75/1之间的羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比。在任何示例性实施方案中，所述水性黏结剂组合物具有可以介于0.60/1.0和1.0/0.6之间的羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比。

所述纤维可以包含矿物纤维、天然纤维和合成纤维中的一种或多种。例如，所述纤维可以包含玻璃纤维、矿棉纤维或者它们的混合物。

在任何示例性实施方案中，所述黏结剂组合物可以不含聚合物多羟基化合物。

在任何示例性实施方案中，所述羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比可以介于0.80/1.0和1.0/0.8之间。

在任何示例性实施方案中，所述单体多元醇可以包含下列中的一种或多种：醇糖、季戊四醇、伯醇、1,2,4-丁三醇、三羟甲基丙烷、短链链烷醇胺和它们的混合物。

本发明构思的另外的实施方案涉及可B阶段化的纤维绝缘产品，其包含多个随机取向的纤维和至少部分地涂覆所述纤维的未固化的水性黏结剂组合物。所述水性黏结剂组合物包含基于水性黏结剂组合物的总固含量计5.0重量％至37.0重量％的至少一种具有至少四个羟基基团的单体多元醇和基于水性黏结剂组合物的总固含量计至少50.0重量％的包含具有至少两个羧酸基团的聚合物多元羧酸的交联剂。所述未固化的水性黏结剂组合物在40％固含量和25℃时具有10cP至60cP的黏度。另外，所述可B阶段化的纤维绝缘产品具有至少500秒的干燥时间，通过CEM Smart 6水分分析仪测量。

在任何示例性实施方案中，所述未固化的水性黏结剂组合物在40％固含量和25℃时可以具有30cP至45cP的黏度。

在任何示例性实施方案中，所述交联剂可以是丙烯酸的均聚物或者共聚物，例如聚丙烯酸。

在任何示例性实施方案中，所述水性黏结剂组合物可以具有2.2至4.0的pH。

在任何示例性实施方案中，所述水性黏结剂组合物可以具有介于0.15/1.0和2.23/1之间或者介于0.26/1.0和0.75/1之间的羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比。在任何示例性实施方案中，所述水性黏结剂组合物具有可以介于0.60/1.0和1.0/0.6之间的羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比。

在任何示例性实施方案中，所述单体多元醇包含糖醇、季戊四醇、伯醇、1,2,4-丁三醇、三羟甲基丙烷、短链链烷醇胺和它们的混合物中的一种或多种。

在任何示例性实施方案中，所述组合物不含聚合物多羟基化合物。

在任何示例性实施方案中，所述组合物不含单体羧酸。

本发明构思的另外的实施方案涉及用于生产具有低水平的水溶性材料的纤维绝缘产品的方法，该方法包括将不含甲醛的水性黏结剂组合物施加到多个纤维上。所述不含甲醛的水性黏结剂组合物包含基于水性黏结剂组合物的总固含量计5.0重量％至50.0重量％的至少一种具有至少四个羟基基团的单体多元醇和基于水性黏结剂组合物的总固含量计至少50.0重量％的包含具有至少两个羧酸基团的聚合物多元羧酸的交联剂。所述方法还包括将所述纤维收集到基材上以形成注入黏结剂的纤维包；和固化所述注入黏结剂的纤维包，其中所述纤维绝缘产品含有小于5.5重量％的水溶性材料。

在任何示例性实施方案中，所述不含甲醛的水性黏结剂组合物可以包含介于0.15/1.0和2.23/1之间或者介于0.26/1.0和0.75/1之间的羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比。在任何示例性实施方案中，所述水性黏结剂组合物具有可以介于0.60/1.0和1.0/0.6之间的羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比。

在任何示例性实施方案中，所述不含甲醛的水性黏结剂组合物可以具有2.2至4.0的pH。

在任何示例性实施方案中，所述不含甲醛的水性黏结剂组合物在40％固含量和25℃时可以具有10cP至60cP的黏度。

本发明构思的另外的实施方案涉及一种用于B阶段化纤维绝缘前体的方法，该方法包括将不含甲醛的水性黏结剂组合物施加到多个纤维上以形成黏结剂浸渍的纤维绝缘前体，使所述黏结剂浸渍的纤维绝缘前体暴露于环境温度至少500秒以形成B阶段化的纤维前体，而所述黏结剂组合物没有在所述纤维绝缘前体的表面上形成膜。所述黏结剂组合物包含基于水性黏结剂组合物的总固含量计5.0重量％至50.0重量％的至少一种具有至少四个羟基基团的单体多元醇和基于水性黏结剂组合物的总固含量计至少50.0重量％的包含具有至少两个羧酸基团的聚合物多元羧酸的交联剂。

本发明构思的另外的实施方案涉及不含甲醛的水性黏结剂组合物，其包含5.0重量％至37.0重量％的至少一种具有至少四个羟基基团的单体多元醇；50.0重量％至62重量％的聚丙烯酸交联剂；0.5重量％至5.0重量％的催化剂；2.0重量％至15.0重量％的加工助剂；0至5.0重量％的表面活性剂；0至2.0重量％的颜料；和0至15重量％的聚硅氧烷，基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计。所述水性黏结剂组合物包括介于0.15/1.0和2.23/1之间或者介于0.26/1.0和0.75/1之间的羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比。在任何示例性实施方案中，所述水性黏结剂组合物具有可以介于0.60/1.0和1.0/0.6之间的羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比。所述水性黏结剂组合物具有2.2至4.0的pH和在40％固含量和25℃时30cP至55cP的黏度。

由以下示例性实施方案的详细描述和由一起提交的附图，本发明总体构思的许多其它方面、优点和/或特征将变得更容易显而易见。

附图的简要说明

以下通过示例并参考附图更详细地描述总体发明构思及其说明性实施方案和优点，其中：

图1图示了基于固化的黏结剂组合物计的可萃取固体物的重量百分比。

图2图示了各种黏结剂组合物的干燥时间，通过CEM Smart 6水分天平测量。

图3图示了在46％的湿度和25℃下以周期性时间间隔测量的玻璃纤维卷的重量损失(以克为单位)。

图4图示了在75％的湿度和25℃下以周期性时间间隔测得的黏结剂浸渍的玻璃纤维卷的重量损失(以克为单位)。

图5显示了在46％湿度、74％湿度和75％湿度以及25℃下在10分钟后测得的黏结剂浸渍的玻璃纤维卷的重量损失。

详细描述

除非另有定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与这些示例性实施方案所属领域的普通技术人员普遍理解的含义相同的含义。在本文中的描述中使用的术语仅用于描述示例性实施方案，而不旨在限制所述示例性实施方案。因此，总的发明构思不意图局限于这里举例说明的特定实施方案。尽管与本文中描述的那些方法和材料相似或等同的其它方法和材料可用于本发明的实践或测试，但本文中描述了优选的方法和材料。

在本说明书和所附权利要求书中使用的单数形式“一个”、“一种”和“所述”意图也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指明。

所谓“基本上不含”是指组合物包括小于1.0重量％的所述组分，包括不大于0.8重量％、不大于0.6重量％、不大于0.4重量％、不大于0.2重量％、不大于0.1重量％和不大于0.05重量％。在任何示例性实施方案中，“基本上不含”是指组合物包括不大于0.01重量％的所述组分。

除非另外指明，说明书和权利要求书中所用的所有表示成分的量、化学和分子性质、反应条件等的数字都应被理解为在所有情况下由术语“约”修饰。因此，除非相反地指明，在说明书和所附权利要求书中所给出的数值参数都是近似值，它们可以变化，取决于本发明示例性实施方案寻求获得的所需性能。至少应该根据有效数字的数量和普通舍入技术来解读每个数值参数。

除非另外指明，任何要素、性能、特征或者要素、性能和特征的组合都可以被用于本文中公开的任何实施方案中，无论所述要素、性能、特征或者要素、性能和特征的组合是否被在所述实施方案中明确公开。容易理解的是，关于本文中描述的任何特定方面所描述的特征可以应用于本文中描述的其它方面，只要所述特征与该方面相容。特别地，本文中关于方法描述的特征可以应用于纤维产品，反之亦然；本文中关于方法描述的特征可以应用于水性黏结剂组合物，反之亦然；并且本文中关于纤维产品描述的特征可以应用于水性黏结剂组合物，反之亦然。

尽管阐述示例性实施方案的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但尽可能精确地报告在具体实施例中阐述的数值。然而，任何数值都固有地含有某些误差，这些误差是由在它们各自的测试测量中发现的标准偏差必然引起的。在整个说明书和权利要求书中给出的每个数值范围将包括落入这样的较宽数值范围内的每个较窄数值范围，就好像这样的较窄数值范围都明确地写在本文中一样。

本公开涉及与无机纤维如玻璃纤维或矿棉纤维一起使用的不含甲醛的或者“无添加的甲醛”的水性黏结剂组合物。本文中使用的术语“黏结剂组合物”、“水性黏结剂组合物”、“黏结剂复配物”、“黏结剂”和“黏结剂体系”可以互换使用并且是同义的。另外，本文中使用的术语“不含甲醛的”或者“无添加的甲醛的”可以互换使用并且是同义的。

本公开涉及用于制造绝缘产品的不含甲醛的水性黏结剂组合物，与使用传统的基于甲醛的黏结剂组合物制造的产品相比，所述绝缘产品具有相当的或改进的机械和物理性能。所述不含甲醛的黏结剂组合物可用于制造纤维绝缘产品和相关产品，例如薄纤维增强垫(以下统称为纤维绝缘产品)和玻璃纤维或矿棉产品，尤其是由固化的不含甲醛黏结剂制成的玻璃纤维或矿棉绝缘产品。其它产品可以包括复合材料产品、木纤维板产品、金属建筑保温材料、管道保温材料、天花板、屋顶瓦、“高密度”产品如板产品(包括例如天花板、管道板、地基板、管道和储罐保温材料、吸音板、隔音板、通用板产品、管道衬里)以及“轻密度”产品(包括例如住宅保温材料、管道包裹材料、金属建筑保温材料、柔性管道介质)。其它纤维产品包括非织造纤维垫和刨花板，以及由其制造的复合材料产品。

本发明构思基于改进的、不含甲醛的黏结剂组合物的令人惊讶的发现，该黏结剂组合物包含基于多元羧酸的交联剂和至少一种包含至少三个羟基基团或至少四个羟基基团的多元醇。所述黏结剂组合物表现出意想不到的交联密度增加，这然后导致独特的性能，包括降低的水溶性材料后固化水平、更高的保水性和改进的耐水/耐蒸气性。

合适的交联剂的非限制性实例包括具有一个或多个羧酸基团(-COOH)的多元羧酸基材料，例如单体和聚合物多元羧酸，包括它们的盐或酸酐，及它们的混合物。在任何示例性实施方案中，所述多元羧酸可以是聚合物多元羧酸，例如丙烯酸的均聚物或共聚物。所述聚合物多元羧酸可以包含聚丙烯酸(包括其盐或酸酐)和聚丙烯酸基树脂，例如QR-1629S和Acumer 9932(均可商购自The Dow Chemical Company)，聚丙烯酸组合物(可商购自CHPolymer)以及聚丙烯酸组合物(可商购自Coatex)。Acumer 9932是一种聚丙烯酸/次磷酸钠树脂，其具有约4000的分子量和基于所述聚丙烯酸/次磷酸钠树脂的总重量计6-7重量％的次磷酸钠含量。QR-1629S是一种聚丙烯酸/甘油树脂组合物。

在一些情况下，所述交联剂可以用中和剂预中和。这样的中和剂可以包括有机和/或无机碱，例如氢氧化钠、氢氧化铵和二乙胺，以及任何种类的伯胺、仲胺或叔胺(包括链烷醇胺)。在任何本文中公开的实施方案中，所述中和剂可以包括氢氧化钠和三乙醇胺中的至少一种。

所述交联剂以基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计至少25.0重量％，包括但不限于至少30重量％，至少40重量％，至少45重量％，至少50重量％，至少52.0重量％，至少54.0重量％，至少56.0重量％，至少58.0重量％，和至少60.0重量％的量存在于所述水性黏结剂组合物中。在任何本文中公开的实施方案中，所述交联剂以27重量％至85重量％，包括但不限于30重量％至80重量％，50.0重量％至70.0重量％，大于50重量％至65重量％，52.0重量％至62.0重量％，54.0重量％至60.0重量％，和55.0重量％至59.0重量％的量存在于所述水性黏结剂组合物中，基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计。

所述水性黏结剂组合物还包括包含至少三个羟基基团的多元醇。所述多元醇可以包含具有小于2,000道尔顿(包括小于750道尔顿，小于500道尔顿，小于250道尔顿，小于200道尔顿，或者小于175道尔顿)的分子量的水溶性化合物。在任何本文中公开的实施方案中，所述多元醇可以包含单体多元醇。合适的多元醇组分包括糖醇、季戊四醇、伯醇、1,2,4-丁三醇、三羟甲基丙烷和包含至少三个羟基基团的短链链烷醇胺，例如三乙醇胺。在任何本文中公开的实施方案中，所述多元醇可以包含至少四个羟基基团，或者至少五个羟基基团。

糖醇应被理解为是指当糖的醛基或酮基被还原(例如通过氢化)成相应的羟基时获得的化合物。起始糖可以选自单糖、寡糖和多糖以及这些产品的混合物，例如糖浆、糖蜜和淀粉水解物。起始糖也可以是糖的脱水形式。尽管糖醇与相应的起始糖非常相似，但它们不是糖。因此，例如，糖醇没有还原能力，并且不能参与对于还原糖来说典型的梅拉德反应。在一些示例性实施方案中，糖醇包括赤藓糖醇、阿糖醇、木糖醇、山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露糖醇、艾杜糖醇、异麦芽糖醇、乳糖醇、纤维二糖醇(cellobitol)、异麦芽酮糖醇(palatinitol)、麦芽三糖醇、它们的糖浆和它们的混合物。在各种示例性实施方案中，糖醇选自山梨糖醇、木糖醇、它们的糖浆或它们的混合物。在一些示例性实施方案中，所述多元醇是糖醇的二聚或低聚缩合产物。

在一些示例性实施方案中，所述多元醇以最多约75重量％或者约70重量％总固体物(包括但不限于最多约68％，65％，60％，55％，50％，45％，40％，35％，33％，30％，27％，25％和20％重量总固体物)的量存在于所述水性黏结剂组合物中。在一些示例性实施方案中，所述多元醇以2.0％至69.0％重量总固体物(包括但不限于5.0％至60.0％，8.0％至57.0％，10.0％至54.0％，12.0％至52.0％，15.0％至50.0％，和20.0％至48.0％重量总固体物)的量存在于所述水性黏结剂组合物中。

在各种示例性实施方案中，所述交联剂和多元醇的存在量使得羧酸基团、酸酐基团或其盐的摩尔当量数与羟基基团的摩尔当量数之比为约0.07/1至约2.23/1，例如约0.17/1至约1/0.6，或者约0.32/1至约0.92/1，或者约0.4/1至0.6/1。在任何示例性实施方案中，所述水性黏结剂组合物具有可以介于0.60/1.0和1.0/0.6之间或者介于0.80/1和1.0/0.80之间的羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比。

在任何本文中公开的实施方案中，所述水性黏结剂组合物可以不含或者基本上不含包含小于3个羟基基团的多元醇，或者不含或者基本上不含包含小于4个羟基基团的多元醇。在任何本文中公开的实施方案中，所述水性黏结剂组合物不含或者基本上不含具有2,000道尔顿或者更大的数均分子量如介于3,000道尔顿和4,000道尔顿之间的分子量的多元醇。因此，在任何本文中公开的实施方案中，所述水性黏结剂组合物不含或者基本上不含二醇，例如二元醇；三醇，例如甘油和三乙醇胺；和/或聚合物多羟基化合物，例如聚乙烯醇、部分或完全水解的聚乙酸乙烯酯或者它们的混合物。聚乙烯醇是一种已知的成膜剂，它导致水分快速释放，从而形成薄膜。据信，较短链的多元醇不会很快形成薄膜，这改善了产品的B阶段性。

在任何本文中公开的实施方案中，所述水性黏结剂组合物可以包含聚合物多元羧酸基交联剂和具有至少四个羟基基团的单体多元醇或者由聚合物多元羧酸基交联剂和具有至少四个羟基基团的单体多元醇组成，其中羧酸基团与羟基基团之比在0.60/1至1/0.6的范围内。

任选地，所述水性黏结剂组合物可以包括酯化催化剂，也称为固化促进剂。所述催化剂可以包括无机盐、路易斯酸(即氯化铝或三氟化硼)、布朗斯台德酸(即硫酸、对甲苯磺酸和硼酸)、有机金属络合物(即羧酸锂、羧酸钠)，和/或路易斯碱(即聚乙烯亚胺、二乙胺或三乙胺)。另外，所述催化剂可以包括含磷有机酸的碱金属盐，特别是亚磷酸、次磷酸或多磷酸的碱金属盐。这样的磷催化剂的实例包括但不限于次磷酸钠、磷酸钠、磷酸钾、焦磷酸二钠、焦磷酸四钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸钾、三聚磷酸钾、三偏磷酸钠、四偏磷酸钠及它们的混合物。此外，所述催化剂或固化促进剂可以为氟硼酸盐化合物，例如氟硼酸、四氟硼酸钠、四氟硼酸钾、四氟硼酸钙、四氟硼酸镁、四氟硼酸锌、四氟硼酸铵及它们的混合物。此外，所述催化剂可以是磷和氟硼酸盐化合物的混合物。其它钠盐如硫酸钠、硝酸钠、碳酸钠也可以用作催化剂或者替代地用作催化剂。

所述催化剂可以以所述黏结剂组合物中总固体物的最多约10.0重量％的量存在于所述水性黏结剂组合物中，所述量包括但不限于约1.0重量％至约5.0重量％，或者约1.5重量％至约4.5重量％，或者约1.7重量％至约4.0重量％，或者约2.0重量％至约3.5重量％。

任选地，所述水性黏结剂组合物可以含有至少一种偶联剂。在至少一个示例性实施方案中，所述偶联剂是硅烷偶联剂。所述偶联剂可以以所述黏结剂组合物中总固体物的约0.01重量％至约5.0重量％，约0.01重量％至约2.5重量％，约0.05重量％至约1.5重量％，或者约0.1重量％至约1.0重量％的量存在于所述黏结剂组合物中。

可用于所述黏结剂组合物的硅烷偶联剂的非限制性实例的特征可以在于官能团烷基、芳基、氨基、环氧基、乙烯基、甲基丙烯酰氧基、脲基、异氰酸酯基和巯基。在任何实施方案中，所述硅烷偶联剂可以包括含有一个或多个氮原子的硅烷，其具有一个或多个官能团如胺(伯胺、仲胺、叔胺和季胺)、氨基、亚氨基、酰氨基、酰亚氨基、脲基或异氰酸酯基。合适的硅烷偶联剂的具体的非限制性实例包括但不限于氨基硅烷(例如三乙氧基氨基丙基硅烷；3-氨基丙基-三乙氧基硅烷和3-氨基丙基-三羟基硅烷)、环氧三烷氧基硅烷(例如3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷和3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷)、甲基丙烯酰基三烷氧基硅烷(例如3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷)、烃基三烷氧基硅烷、氨基三羟基硅烷、环氧三羟基硅烷、甲基丙烯酰基三羟基硅烷和/或烃基三羟基硅烷。在任何本文中公开的实施方案中，所述硅烷可以包含氨基硅烷，例如γ-氨基丙基三乙氧基硅烷。

所述水性黏结剂组合物可以还包括加工助剂。对所述加工助剂没有特别限制，只要所述加工助剂起到促进纤维形成和取向的加工的作用即可。所述加工助剂可用于改善黏结剂涂布分布的均匀性、降低黏结剂黏度、增加成型后的坡道高度(ramp height)、改善垂直重量分布的均匀性和/或加速成型和烘箱固化过程中的黏结剂脱水。加工助剂可以以0至约10.0重量％，约0.1重量％至约5.0重量％，或者约0.3重量％至约2.0重量％，或者约0.4重量％至1.5重量％，或者约0.5重量％至1.0重量％的量存在于所述黏结剂组合物中，基于所述黏结剂组合物的总固含量计。在一些示例性实施方案中，所述水性黏结剂组合物基本上不含或者完全不含任何加工助剂。

加工助剂的实例包括消泡剂，例如矿物油、石蜡油或植物油的乳液和/或分散体；聚二甲基硅氧烷(PDMS)流体的分散体；以及已经用聚二甲基硅氧烷或其它材料疏水处理的二氧化硅。其它加工助剂可以包括由酰胺蜡如亚乙基双硬脂酰胺(EBS)制成的颗粒或疏水化的二氧化硅。可用于所述黏结剂组合物的另一种加工助剂是表面活性剂。所述黏结剂组合物中可以包括一种或多种表面活性剂以帮助黏结剂雾化、润湿和界面黏合。

对所述表面活性剂没有特别限制，并且所述表面活性剂包括但不限于例如：离子型表面活性剂(例如硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐和羧酸盐)；硫酸盐(例如烷基硫酸盐、月桂基硫酸铵、月桂基硫酸钠(SDS)、烷基醚硫酸盐、月桂基聚醚硫酸钠和十四烷基聚醚硫酸钠)；两性表面活性剂(例如烷基甜菜碱，如月桂基甜菜碱)；磺酸盐(例如琥珀酸二辛酯磺酸钠、全氟辛烷磺酸盐、全氟丁烷磺酸盐和烷基苯磺酸盐)；磷酸盐(例如烷基芳基醚磷酸盐和烷基醚磷酸盐)；羧酸盐(例如烷基羧酸盐、脂肪酸盐(皂)、硬脂酸钠、月桂酰肌氨酸钠、羧酸盐含氟表面活性剂、全氟壬酸盐和全氟辛酸盐)；阳离子型表面活性剂(例如烷基胺盐，如乙酸月桂胺)；pH依赖性表面活性剂(伯胺、仲胺或叔胺)；永久带电的季铵阳离子(例如烷基三甲基铵盐、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基氯化吡啶和苯索氯铵)；和两性离子表面活性剂、季铵盐(例如月桂基三甲基氯化铵和烷基苄基二甲基氯化铵)和聚氧乙烯烷基胺。

可与所述黏结剂组合物结合使用的合适的非离子表面活性剂包括聚醚(例如环氧乙烷和环氧丙烷缩合物，其包括直链和支链烷基和烷芳基聚乙二醇和聚丙二醇醚和硫醚)；具有含约7至约18个碳原子的烷基并具有约4至约240个亚乙基氧基单元的烷基苯氧基聚(亚乙基氧基)乙醇(例如庚基苯氧基聚(亚乙基氧基)乙醇和壬基苯氧基聚(亚乙基氧基)乙醇)；包括脱水山梨糖醇、脱二水山梨糖醇、脱水甘露糖醇和脱二水甘露糖醇在内的己糖醇的聚氧化烯衍生物；部分长链脂肪酸酯(例如脱水山梨糖醇单月桂酸酯、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯、脱水山梨糖醇单油酸酯和脱水山梨糖醇三油酸酯的聚氧化烯衍生物)；环氧乙烷与由环氧丙烷与丙二醇缩合形成的疏水性碱的缩合物；含硫缩合物(例如通过使环氧乙烷与高级烷基硫醇如壬基、十二烷基或十四烷基硫醇或者与其中烷基含有约6至约15个碳原子的烷基苯硫酚缩合制备的那些缩合物)；长链羧酸(例如月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸和油酸如妥尔油脂肪酸)的环氧乙烷衍生物；长链醇(例如辛醇、癸醇、月桂醇或鲸蜡醇)的环氧乙烷衍生物；和环氧乙烷/环氧丙烷共聚物。

在至少一个示例性实施方案中，所述表面活性剂包括下列中的一种或多种：Dynol607(其是2,5,8,11-四甲基-6-十二炔-5,8-二醇)，

420，

440和/>

465(它们是乙氧基化的2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇表面活性剂(可商购自Evonik Corporation(Allentown，Pa.))，Stanfax(一种月桂基硫酸钠)，Surfynol 465(一种乙氧基化的2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇)，Triton^TMGR-PG70(1,4-双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠)，和Triton^TMCF-10(α-(苯甲基)-ω-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯氧基-聚(氧基-1,2-乙二基))。

任选地，所述水性黏结剂组合物可以含有抑尘剂以减少或消除可能对绝缘材料的后续制造和安装具有不利影响的无机和/或有机颗粒的存在。所述抑尘剂可以是任何常规的矿物油、矿物油乳液、天然或合成油、生物基油或润滑剂，例如但不限于具有高闪点以最大限度地减少油在烘箱内的蒸发的聚硅氧烷和聚硅氧烷乳液、聚乙二醇以及任何石油或非石油油。

所述水性黏结剂组合物可以包括最多约15wt％(包括最多约14wt％或者最多约13wt％)的抑尘剂。在任何本文中公开的实施方案中，所述水性黏结剂组合物可以包括介于1.0重量％和15重量％(包括约3.0重量％至约13.0重量％，或者约5.0重量％至约12.8重量％)的抑尘剂。

所述水性黏结剂组合物可以还任选地包括有机和/或无机酸和碱作为pH调节剂，其量足以将pH调节至所需水平。可根据预期应用调节pH值，以促进黏结剂组合物成分的相容性，或者与各种类型的纤维一起发挥作用。在一些示例性实施方案中，所述pH调节剂被用于将黏结剂组合物的pH调节至酸性pH。合适的酸性pH调节剂的实例包括无机酸，例如但不限于硫酸、磷酸和硼酸，以及有机酸如对甲苯磺酸、一元羧酸或多元羧酸，例如但不限于柠檬酸、乙酸及其酸酐、己二酸、草酸及它们相应的盐。还包括可以是酸前体的无机盐。所述酸调节pH值，并且在某些情况下如上所述酸充当交联剂。可以包括有机和/或无机碱以增加所述黏结剂组合物的pH。所述碱可以是挥发性或非挥发性碱。示例性的挥发性碱包括例如氨和烷基取代的胺如甲胺、乙胺或1-氨基丙烷、二甲胺和乙基甲胺。示例性的非挥发性碱包括例如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和氢氧化叔丁基铵。

当处于未固化状态时，所述黏结剂组合物的pH可以在约2.0至约5.0的范围内，包括其间的所有量和范围。在任何本文中公开的实施方案中，当处于未固化状态时，所述黏结剂组合物的pH为约2.2-4.0，包括约2.5-3.8和约2.6-3.5。在固化之后，所述黏结剂组合物的pH值可以升至至少5.0的pH值，包括介于约6.5和8.8或者介于约6.8和8.2之间的水平。

所述黏结剂还包括水以溶解或分散活性固体物以便施加到增强纤维上。可以以足以将所述水性黏结剂组合物稀释至适合其应用于所述增强纤维的黏度并在纤维上实现所需固含量的量添加水。已经发现，本发明的黏结剂组合物可以含有比传统的酚脲甲醛或碳水化合物基黏结剂组合物低的固含量。特别地，所述黏结剂组合物可以包含按重量计5％至35％的黏结剂固体，包括但不限于按重量计8％至30％、10％至25％、12％至20％和15％至19％的黏结剂固体。这种固体物水平表明所述黏结剂组合物可以包含比传统的黏结剂组合物多的水。

然而，由于所述黏结剂组合物的高固化速率，所述黏结剂可以被在高斜坡水分水平(约8％-10％)下加工，并且所述黏结剂组合物比传统的黏结剂组合物需要更少的水分去除。所述黏结剂含量可以作为烧失量(LOI)来测量。在任何本文中公开的实施方案中，所述LOI是1％至20％，包括但不限于5.5％至17％，8％至15％，和10％至14.5％。产品的特定LOI在很大程度上取决于所生产的产品类型。

在任何本文中公开的实施方案中，所述水性黏结剂组合物可以还包括一种或多种添加剂，例如偶联剂、增量剂、交联密度提高剂、除臭剂、抗氧化剂、抑尘剂、杀微生物剂、防潮剂或它们的组合。任选地，所述黏结剂可以包含但不限于染料、颜料、附加填料、着色剂、UV稳定剂、热稳定剂、消泡剂、乳化剂、防腐剂(例如苯甲酸钠)、腐蚀抑制剂及它们的混合物。可以将其它添加剂添加到所述黏结剂组合物中以改进工艺和产品性能。这样的添加剂包括润滑剂、润湿剂、抗静电剂和/或防水剂。添加剂可以以痕量(例如小于黏结剂组合物的约0.1重量％)至黏结剂组合物中总固体物的约10重量％的量存在于所述黏结剂组合物。

在任何本文中公开的实施方案中，所述水性黏结剂组合物可以不含或者基本上不含单体羧酸组分。示例性的单体多元羧酸组分包括乌头酸、己二酸、壬二酸、丁烷四羧酸二水合物、丁烷三羧酸、氯菌酸酐、柠康酸、柠檬酸、二环戊二烯-马来酸加合物、二亚乙基三胺五乙酸五钠盐、二聚戊烯和马来酸酐的加合物、内亚甲基六氯邻苯二甲酸酐、乙二胺四乙酸(EDTA)、完全马来酸化松香、马来酸化妥尔油脂肪酸、富马酸、戊二酸、间苯二甲酸、衣康酸、马来酸化松香(先用过氧化钾将不饱和度氧化成醇然后再氧化成羧酸)、苹果酸、马来酸酐、中康酸、草酸、邻苯二甲酸酐、聚乳酸、癸二酸、琥珀酸、酒石酸、对苯二甲酸、四溴邻苯二甲酸酐、四氯邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐和均苯三甲酸。

在任何本文中公开的实施方案中，所述黏结剂组合物可以不含还原糖。还原糖是一种类型的碳水化合物或糖，其包括游离醛基或酮基且能够将电子提供给另一个分子。由于所述黏结剂组合物不含还原糖，它不能参与梅拉德反应(梅拉德反应是当还原糖与胺反应时发生的过程)。梅拉德反应导致具有棕色的黏结剂组合物，这对于主题黏结剂组合物是不希望的。

所述水性黏结剂组合物包括多元羧酸基交联剂(例如聚合物多元羧酸)和具有至少四个羟基基团的多元醇(例如糖醇)。示例性的水性黏结剂组合物在下表1中说明。

表1

本公开的各种示例性实施方案的水性黏结剂组合物可以还包括附加组分，例如催化剂/促进剂(例如次磷酸钠)、表面活性剂和/或偶联剂(例如硅烷)。包含这样的附加组分的示例性黏结剂组合物列于下表2中。

表2

所述水性黏结剂组合物被配制为具有降低的水溶性材料后固化水平，如通过在室温下使用约1000g去离子水/约1克黏结剂用去离子水萃取水溶性材料2小时所确定的。固化后水溶性材料的含量越高，如果暴露于水和/或热/湿环境/当暴露于水和/或热/湿环境时固化材料越有可能遇到浸出问题。在一些示例性实施方案中，所述黏结剂组合物在固化后具有不大于6重量％的水溶性材料。在一些示例性实施方案中，所述黏结剂组合物在固化后具有小于5.5重量％的水溶性材料，包括小于5.0重量％、4.0重量％、3.0重量％、小于2.5重量％、小于2.0重量％、小于1.5重量％或小于1.0重量％。已经发现，与固化后水溶性材料含量大于6.0重量％的其它类似黏结剂组合物相比，将固化后水溶性材料的含量降低至不大于6.0％重量将提高黏结剂组合物的拉伸强度。

另外，所述主题水性黏结剂组合物具有在黏结剂黏度、减少的排放和改进的产品性能之间提供精确平衡的黏度。如下表3中所示，根据本发明构思的水性黏结剂组合物在25℃的温度下表现出至少10cP的在40％固含量下黏度，包括至少15cP的在40％固含量下黏度、至少20cP的在40％固含量下黏度和至少30cP的在40％固含量下黏度。在任何本文中公开的实施方案中，在25℃和40％或更小的固含量时所述黏结剂组合物的黏度不大于60cP，例如不大于55cP、不大于50cP、不大于45cP或不大于40cP。相反，如表3中的对比例2和4所显示的，包含单体羧酸和山梨糖醇的黏结剂组合物在40％固含量和25℃时表现出小于10cP的黏度。此外，包含包括聚丙烯酸、山梨糖醇和聚乙烯醇的黏结剂组合物的对比例1和3在40％固含量和25℃时表现出至少60cP和67.5cP以上的黏度。相反，实施例1-6的黏结剂组合物在40％固含量和25℃时各自表现出大于10cP且小于60cP的黏度，这提供了特别有益的黏度范围。

另外，在任何示例性实施方案中，所述水性黏结剂组合物在纤维绝缘材料制造过程中不排放或基本上检测不到异氰酸酯排放物。

表3

本文中公开的黏结剂组合物可以用于制造纤维绝缘产品，例如玻璃纤维或矿棉绝缘产品。因此，本发明构思的一些方面还涉及用于生产绝缘产品的方法，并且包括使纤维与本文中公开的黏结剂组合物接触的步骤。所述绝缘产品可任选地在其一个或两个主表面上包含饰面。所述饰面可以是本领域已知的任何类型的饰面基材，例如非织造垫、箔垫、聚合物表面垫、机织织物等。

术语“纤维绝缘产品”是通用的，并且包括各种组合物、制品和制造工艺。本公开的纤维绝缘产品包含多个随机取向的纤维。在某些示例性实施方案中，所述多个随机取向的纤维是无机纤维，包括但不限于玻璃纤维、玻璃棉纤维、矿棉纤维、矿渣棉纤维、石棉纤维、陶瓷纤维、金属纤维及它们的组合。

任选地，所述纤维可以包括天然纤维和/或合成纤维，例如碳纤维、聚酯纤维、聚乙烯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、芳族聚酰胺纤维和/或可用于无纺纤维垫的芳族聚酰胺纤维。本文中使用的术语“天然纤维”是指从植物的任何部分(包括但不限于茎、种子、叶、根或韧皮部)提取的植物纤维。适合用作增强纤维材料的天然纤维的实例包括木纤维、纤维素纤维、稻草、木屑、木质素(wood strands)、棉花、黄麻、竹、苎麻、甘蔗渣、大麻、椰壳纤维、亚麻、洋麻、剑麻、胡麻、赫纳昆及它们的组合。所述纤维绝缘产品可以完全由一种类型的纤维形成，或者它们可以由多种类型的纤维的组合形成。例如，根据所需应用，纤维绝缘产品可以由各种类型的玻璃纤维的组合或不同无机纤维和/或天然纤维的各种组合形成。在任何本文中公开的实施方案中，所述绝缘产品可以完全由玻璃纤维形成。

纤维绝缘产品通常通过将聚合物、玻璃或其它矿物的熔融组合物纤维化并从纤维化设备如旋转纺丝器纺出纤维来制造。为了形成绝缘产品，由旋转纺丝器生产的纤维被鼓风机从所述纺丝器向下拉向传送带。随着所述纤维向下移动，黏结剂组合物被喷洒到所述纤维上，并且借助从成形传送带下方抽吸通过纤维包的真空在成形室内的成形传送带上收集所述纤维并将其形成为注入黏结剂的纤维包。在玻璃纤维离开成型室之前，来自玻璃纤维的余热和在成型操作期间通过纤维包的空气流通常足以使大部分水从黏结剂中挥发，从而将黏结剂组合物的剩余组分留在所述玻璃纤维上成为黏性或半黏性的高固含量液体。

由于在成型室中空气流过纤维包而处于压缩状态的所述涂有黏结剂的纤维包然后被转移出成型室到转移区，在那里所述纤维包由于玻璃纤维的弹性而垂直膨胀。然后所述膨胀的纤维包被加热，例如通过将纤维包传送通过固化炉，在那里将加热的空气吹过所述纤维包以蒸发黏结剂组合物中的任何剩余的水，固化所述黏结剂组合物，并将所述玻璃纤维牢固地黏合在一起。

此外，在固化炉中，所述纤维包可以被上面和下面的带孔的炉传送带压缩，以形成纤维绝缘产品的绝缘层。所述上面和下面的炉传送带可以被用于压缩所述纤维包以赋予绝缘层预定的厚度。

固化的黏结剂组合物赋予所述绝缘层强度和弹性。应当理解，黏结剂组合物的干燥和固化可以在一个步骤或两个不同的步骤中进行。两段(两步)过程通常被称为B阶段化。所述固化炉可以在100℃至325℃或者250℃至300℃的温度下操作。纤维包140可以在固化炉内保留足以交联(固化)黏结剂组合物并形成绝缘层的时间。

B阶段化是其中将涂有黏结剂的纤维包加热至黏性温度而不交联的过程，使得黏结剂组合物将黏在一起并黏附系统中的纤维以形成纤维前体。因此，B阶段化的纤维前体是一种仍可固化的中间产物。通常，B阶段化的产品可能长时间暴露于环境温度，这往往导致传统的B阶段化的无甲醛纤维绝缘材料前体变干和表面硬化，从而导致在成型为所需的最终产品时黏结剂组合物和纤维之间差的黏合形成。由于纤维和黏结剂组合物之间的差的黏合，这导致固化的成品表现出差的拉伸强度。然而，已经令人惊奇地发现，根据本发明构思形成的黏结剂组合物具有改善的保质期和纤维润湿性能，即使在长时间暴露于环境条件之后。

因此，在任何本文中公开的实施方案中，B阶段化的纤维绝缘前体具有至少500秒，例如至少520秒、至少540秒、至少560秒和至少590秒的干燥时间，通过CEM Smart 6水分天平测量。由于所述增加的干燥时间，所述B阶段化的纤维绝缘前体可以被长时间B阶段化而不形成由黏结剂干燥导致的膜。

此外，如上面提到的，根据本发明构思的黏结剂组合物表现出对于B阶段化未固化产品来说特别有利的黏度。由于重力的作用，具有低黏度的黏结剂组合物倾向于沿着纤维迁移/流动。结果，产品的底部比产品的顶部更富含黏结剂(高LOI)，产品的顶部将是贫黏结剂(低LOI)的。一旦所述B阶段化的产品被成型并固化成最终的、固化的绝缘产品，这又会导致不均匀的产品。为了抵消重力引起的黏结剂迁移，所述主题黏结剂组合物具有增加的黏度，这减少了B阶段化过程中黏结剂固体物的迁移。

纤维绝缘产品可以通过许多不同的性能来表征和分类，其中之一是密度。密度可以在从约0.2磅/立方英尺(“pcf”)到高达约10pcf的宽范围内，取决于产品。低密度或轻密度绝缘毛层和绝缘毯通常具有介于约0.2pcf和约5pcf之间的密度(更常见的是约0.3pcf至约4pcf的密度)，并且具有约2-13％ LOI的施用率。诸如住宅保温毛层之类的产品可以属于这一组。

纤维绝缘产品可以被以用于不同应用的其它形式提供，包括板(加热和压缩的毛层)和成型介质(加热和压缩的毛层的另一种形式)。纤维绝缘产品还包括密度为约10pcf至约20pcf的较高密度产品(通常具有超过12％的黏结剂LOI)和更典型地密度为约1pcf至约10pcf的中密度产品(具有约5-15％的黏结剂LOI)如板和面板。中密度和较高密度的绝缘产品可以被用于工业和/或商业应用，包括但不限于金属建筑保温、管道或罐体保温、保温的天花板和墙板、管道板和HVAC保温、家用电器和汽车保温等。

成型或成形的产品可以包括进一步的步骤，任选地在固化期间，该步骤将产品压缩、成型或成形为其特定的最终形状。硬板是一种类型的成形产品，其形状是平面的。其它形状的产品可以通过模或模具或其它成型设备形成。可以通过使用较高密度的纤维和/或通过较高水平的黏结剂施用来赋予刚性。作为旋转纤维化的替代方法，一些纤维绝缘产品特别是较高密度的非织造绝缘产品可以使用预先制备的玻璃纤维、矿棉纤维或聚合物纤维通过气流成网或湿法成网工艺制造，所述纤维随机取向地分散并与黏结剂接触以形成产品。

上面已经总体上描述了本发明，并且通过参考下面举例说明的某些具体实施例可以获得进一步的理解，提供这些实施例仅是为了举例说明的目的而不是为了包含所有内容或限制，除非另有说明。

实施例1

制备了在下表4中概述的示例性的黏结剂组合物。每种黏结剂组合物包括不同重量比的聚丙烯酸交联剂和单体多元醇，但是羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比保持恒定在0.87:1。制备了包含单体多元醇和聚合物多元醇(例如聚乙烯醇)的对比黏结剂组合物(对比例A)。制备了包含聚丙烯酸和甘油(三个羟基基团)的第二对比例(对比例B)。用水稀释黏结剂预混物并包括下表4中所列的各种添加剂以产生最终的黏结剂组合物。

表4

用具有8.0重量％固体浓度的每种黏结剂组合物浸渍玻璃纤维片材。固化的玻璃纤维片材的LOI为约26％。所述黏结剂浸渍的玻璃纤维片材在400°F下固化3.5分钟，随后在环境条件下浸入水中3小时。从所述浸渍的片材浸出的水提取物被干燥并量化为黏结剂浸渍玻璃纤维片材中固化黏结剂的百分比。这种黏结剂提取物分析关联了各种多元醇的交联密度，因为它影响热/湿性能和可浸出提取物的量，后者影响成品在暴露于潮湿环境时的湿气敏感性、热/湿性能、黏结剂的腐蚀性和变色。

如图1中所示，包含0.87∶1的羧酸基团与羟基基团摩尔当量比的固化的聚丙烯酸/山梨糖醇黏结剂组合物表现出高交联密度，从而产生最少量的水溶物。因此，由其制成的纤维绝缘产品将由于这种增加的交联密度而显示降低的湿气敏感性。如果产品暴露于湿气(溢水)，表面上会有更少量的固体物起霜。

实施例2

用上表4中所列出的对比例B、实施例A、实施例C、实施例D和实施例E的黏结剂组合物浸渍玻璃纤维片材，所述黏结剂组合物具有30％干固体物浓度。使用CEM Smart 6水分分析仪干燥所述黏结剂浸渍的玻璃纤维片材，所述水分分析仪是一种市售仪器，其使用红外线和微波的组合来快速分析任何产品中的水分和固体物。具体测试条件如下：

测试程序：

1.将2个样品垫量皮重。

2.将1个样品垫放在样品压机上。

3.使用加样移液器将2ml黏结剂溶液(30％干固体物浓度)均匀地施加到样品垫上。

4.用第二个样品垫覆盖样品垫—黏结剂“夹在”两个样品垫之间。

5.用所述CEM压机压制样品垫以实现均匀的黏结剂分布。

6.将样品垫放在CEM样品架上。

7.开始测量。

8.在测量完成后记录干燥实验的运行时间(从测试仪器提供的测试数据中读取)。

图2图示了每个黏结剂浸渍的玻璃纤维片材的CEM Smart 6干燥时间。如图所示，使用实施例E或实施例A形成的片材表现出最长的干燥时间，分别为549.5秒和597秒，表明未固化玻璃纤维产品的B阶段保质期更长。较长的干燥时间还表明玻璃纤维绝缘产品在生产中的较宽加工窗口(由于“升温斜坡”上的较慢干燥以及进入固化炉之前整个未固化产品的水分保持)，导致更均匀固化的产品和改善的产品一致性。较慢的干燥时间将确保升温斜坡上未固化的玻璃纤维保持湿润，并且未固化的玻璃纤维产品在固化时具有基本上均匀的水分分布。这在成品中提供了更均匀的性能(例如黏合强度)。

实施例3

利用上表4的实施例E以及对比例A和B来形成玻璃纤维卷，其被B阶段化且具有9％的LOI。使用苯酚脲甲醛黏结剂组合物制备另外的对比例。这些卷被储存在不同的湿度条件下并定期称重。在每种条件下观察每个黏结剂浸渍的玻璃纤维卷的干燥行为。

图3显示了在46％的湿度和25℃下以周期性时间间隔测量的每个玻璃纤维卷的重量损失。所述玻璃纤维卷最初被称重，然后在2.5分钟、5分钟、7.5分钟、10分钟、30分钟、60分钟和240分钟后称重。如图所示，用实施例E形成的样品表现出低水平的重量损失，类似于用传统的苯酚脲甲醛黏结剂组合物形成的样品。

图4类似地图示了每个玻璃纤维卷定期测量的重量损失，只是这次是在75％的湿度下。再次地，所述玻璃纤维卷最初被称重，然后在2.5分钟、5分钟、7.5分钟、10分钟、30分钟、60分钟和240分钟后称重。结果表明，在高湿度水平下，用实施例E生产的样品表现出所有测试的无甲醛黏结剂组合物的最低重量损失，并且具有与使用传统苯酚脲甲醛黏结剂组合物形成的样品相似的重量损失曲线。相比之下，使用对比例A的黏结剂组合物形成的样品表现出最高的重量损失，表明该黏结剂组合物比其它黏结剂组合物干燥得更快。

图5显示了每个玻璃纤维卷在46％湿度、74％湿度和75％湿度和25℃下10分钟后测量的重量损失。结果证实，在高湿度水平(74％和75％)下，用实施例E的黏结剂组合物生产的样品表现出所有测试的无甲醛黏结剂组合物的最低干燥速率(分别为0.012克/分钟和0.013克/分钟)，并且具有与使用传统的苯酚脲甲醛黏结剂组合物形成的样品相似的干燥速率。相比之下，使用除单体多元醇外还包括聚合物多元醇的对比例A或者包括聚丙烯酸和甘油的对比例B的黏结剂组合物形成的样品表现出最高的干燥速率，表明所述黏结剂组合物比其它黏结剂组合物干燥得更快。

应当理解，所举例说明的产品和方法的许多更详细的方面在很大程度上是本领域已知的，并且为了简明地呈现总体发明构思的目的而省略了这些方面。尽管已结合特定的手段、材料和实施方案描述了本发明，本领域技术人员从上述描述中可以容易地确定本发明的本质特征，并且可以在不背离在上面描述和在所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围的情况下进行各种变化和修改以适应各种用途和特性。

段落1.水性黏结剂组合物，其包含：5.0重量％至50.0重量％的具有至少四个羟基基团的单体多元醇，基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计；和至少50.0重量％的包含具有至少两个羧酸基团的聚合物多元羧酸的交联剂，基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计，其中羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比介于0.15/1和2.23/1之间，或者介于0.60/1.0和1.0/0.6之间，和其中所述水性黏结剂组合物具有2.2至4.0的pH和在40％固含量和25℃时具有10cP至60cP的黏度。

段落2.段落1所述的水性黏结剂组合物，其中所述交联剂是聚丙烯酸。

段落3.段落1-2中任一段所述的水性黏结剂组合物，其中所述交联剂以52.0重量％至72重量％的量存在于所述黏结剂组合物中，基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计。

段落4.段落1-3中任一段所述的水性黏结剂组合物，其中所述单体多元醇包含至少五个羟基基团。

段落5.段落1-4中任一段所述的水性黏结剂组合物，其中所述羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比介于0.26/1和0.75/1之间，或者介于0.80/1.0和1.0/0.8之间。

段落6.段落1-5中任一段所述的水性黏结剂组合物，其中所述单体多元醇包含糖醇、季戊四醇、伯醇、1,2,4-丁三醇、三羟甲基丙烷、短链链烷醇胺及它们的混合物中的一种或多种。

段落7.段落1-6中任一段所述的水性黏结剂组合物，其中所述单体多元醇选自下组：季戊四醇、木糖醇、山梨糖醇和它们的混合物。

段落8.段落1-7中任一段所述的水性黏结剂组合物，其中所述单体多元醇以15重量％至37重量％的量存在于所述黏结剂组合物中，基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计。

段落9.段落1-8中任一段所述的水性黏结剂组合物，其中所述组合物不含聚合物多羟基化合物。

段落10.段落1-9中任一段所述的水性黏结剂组合物，其中所述组合物不含单体羧酸。

段落11.段落1-10中任一段所述的水性黏结剂组合物，其中所述水性黏结剂组合物在40％固含量和25℃时具有25cP至小于60cP的黏度。

段落12.纤维绝缘产品，其包含：

多个随机取向的纤维；和

至少部分地涂覆所述纤维的交联的、不含甲醛的黏结剂组合物，其中所述交联的、不含甲醛的黏结剂组合物含有小于5.5重量％的水溶性材料，并且由水性黏结剂组合物形成，该水性黏结剂组合物包含：

基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计5.0重量％至50.0重量％的至少一种具有至少四个羟基基团的单体多元醇；和

基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计至少50.0重量％的包含具有至少两个羧酸基团的聚合物多元羧酸的交联剂，其中所述黏结剂组合物具有2.2至4.0的未固化pH以及介于0.15/1和2.23/1之间或者介于0.60/1.0和1.0/0.60之间的羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比。

段落13.段落12所述的绝缘产品，其中所述纤维包含矿物纤维、天然纤维和合成纤维中的一种或多种。

段落14.段落12-13中任一段所述的纤维绝缘产品，其中所述纤维包含玻璃纤维、矿棉纤维或者它们的混合物。

段落15.段落12-14中任一段所述的纤维绝缘产品，其中所述水性黏结剂组合物不含聚合物多羟基化合物。

段落16.段落12-15中任一段所述的纤维绝缘产品，其中所述羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比介于0.26/1和0.75/1之间，或者介于0.80/1.0和1.0/0.8之间。

段落17.段落12-16中任一段所述的纤维绝缘产品，其中所述单体多元醇包含糖醇、季戊四醇、伯醇、1,2,4-丁三醇、三羟甲基丙烷、短链链烷醇胺及它们的混合物中的一种或多种。

段落18.段落12-17中任一段所述的纤维绝缘产品，其中所述纤维绝缘产品包含下列中的一种或多种：天花板、管道板、地基板、管道和罐保温材料、吸音板、隔音板、管道衬里、住宅保温材料、管道包裹材料、金属建筑保温材料和柔性管道介质。

段落19.段落12-18中任一段所述的纤维绝缘产品，其中所述绝缘产品包括5.5％至17％的黏结剂LOI。

段落20.可B阶段化的纤维绝缘产品，其包含：

多个随机取向的纤维；和

至少部分地涂覆所述纤维的未固化的水性黏结剂组合物，所述水性黏结剂组合物包含：

基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计5.0重量％至50.0重量％的至少一种具有至少四个羟基基团的单体多元醇；和

基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计至少50.0重量％的包含具有至少两个羧酸基团的聚合物多元羧酸的交联剂，

其中所述未固化的水性黏结剂组合物在40％固含量和25℃时具有10cP至60cP的黏度，并且

其中所述可B阶段化的纤维绝缘产品具有至少500秒的干燥时间，通过CEM Smart6水分分析仪测量。

段落21.段落20所述的可B阶段化的纤维绝缘产品，其中所述未固化的水性黏结剂组合物在40％固含量和25℃时具有30cP至45cP的黏度。

段落22.段落20-21中任一段所述的可B阶段化的纤维绝缘产品，其中所述交联剂是聚丙烯酸。

段落23.段落20-22中任一段所述的可B阶段化的纤维绝缘产品，其中所述水性黏结剂组合物具有2.2至4.0的pH。

段落24.段落20-23中任一段所述的可B阶段化的纤维绝缘产品，其中所述水性黏结剂组合物具有介于0.15/1和2.23/1之间或者介于0.60/1.0和1.0/0.6之间的羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比。

段落25.段落20-24中任一段所述的可B阶段化的纤维绝缘产品，其中所述单体多元醇包含糖醇、季戊四醇、伯醇、1,2,4-丁三醇、三羟甲基丙烷、短链链烷醇胺及它们的混合物中的一种或多种。

段落26.段落20-25中任一段所述的可B阶段化的纤维绝缘产品，其中所述组合物不含聚合物多羟基化合物。

段落27.段落20-26中任一段所述的可B阶段化的纤维绝缘产品，其中所述组合物不含单体羧酸。

段落28.用于生产具有低水平的水溶性材料的纤维绝缘产品的方法，该方法包括：

将不含甲醛的水性黏结剂组合物施加到多个纤维上，所述不含甲醛的水性黏结剂组合物包含：

基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计5.0重量％至50.0重量％的至少一种具有至少四个羟基基团的单体多元醇；和

基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计至少50.0重量％的包含具有至少两个羧酸基团的聚合物多元羧酸的交联剂；

将所述纤维收集到基材上以形成注入黏结剂的纤维包；和

固化所述注入黏结剂的纤维包，其中所述纤维绝缘产品含有小于5.5重量％的水溶性材料。

段落29.段落28所述的用于生产纤维绝缘产品的方法，其中所述不含甲醛的水性黏结剂组合物包含介于0.15/1和2.23/1之间或者介于0.60/1.0和1.0/0.6之间的羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比。

段落30.段落28-29中任一段所述的用于生产纤维绝缘产品的方法，其中所述不含甲醛的水性黏结剂组合物具有2.2至4.0的pH。

段落31.段落28-30中任一段所述的用于生产纤维绝缘产品的方法，其中所述不含甲醛的水性黏结剂组合物在40％固含量和25℃时具有10cP至60cP的黏度。

段落32.用于B阶段化纤维绝缘前体的方法，该方法包括：

将不含甲醛的水性黏结剂组合物施加到多个纤维上以形成黏结剂浸渍的纤维绝缘前体，所述黏结剂组合物包含：

基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计5.0重量％至50.0重量％的至少一种具有至少四个羟基基团的单体多元醇；和

基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计至少50.0重量％的包含具有至少两个羧酸基团的聚合物多元羧酸的交联剂；

使所述黏结剂浸渍的纤维绝缘前体暴露于环境温度至少500秒以形成B阶段化的纤维前体，而所述黏结剂组合物没有在所述纤维绝缘前体的表面上形成膜。

段落33.不含甲醛的水性黏结剂组合物，其包含：

5.0重量％至50.0重量％的至少一种具有至少四个羟基基团的单体多元醇；

55.0重量％至62重量％的聚丙烯酸交联剂；

0.5重量％至5.0重量％的催化剂；

2.0重量％至15.0重量％的加工助剂；

0至5.0重量％的表面活性剂；

0至2.0重量％的颜料；和

0至15重量％的聚硅氧烷，

其中所述百分比基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计；其中羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比介于0.26/1和0.75/1之间，或者0.8/1和1/0.8之间，其中所述水性黏结剂组合物具有2.2至4.0的pH和在40％固含量和25℃时具有30cP至55cP的黏度。

Claims (33)

1.水性黏结剂组合物，其包含：

基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计5.0重量％至50.0重量％的具有至少四个羟基基团的单体多元醇；和

基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计至少50.0重量％的包含具有至少两个羧酸基团的聚合物多元羧酸的交联剂，

其中羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比介于0.15/1.0和2.23/1之间，并且其中所述水性黏结剂组合物具有2.2至4.0的pH和在40％固含量和25℃时具有10cP至60cP的黏度。

2.权利要求1所述的水性黏结剂组合物，其中所述交联剂是聚丙烯酸。

3.权利要求1所述的水性黏结剂组合物，其中所述交联剂以52.0重量％至72重量％的量存在于所述黏结剂组合物中，基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计。

4.权利要求1所述的水性黏结剂组合物，其中所述单体多元醇包含至少五个羟基基团。

5.权利要求1所述的水性黏结剂组合物，其中所述羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比介于0.26/1.0和0.75/1之间。

6.权利要求1所述的水性黏结剂组合物，其中所述单体多元醇包含糖醇、季戊四醇、伯醇、1,2,4-丁三醇、三羟甲基丙烷、短链链烷醇胺及它们的混合物中的一种或多种。

7.权利要求1所述的水性黏结剂组合物，其中所述单体多元醇选自下组：季戊四醇、木糖醇、山梨糖醇和它们的混合物。

8.权利要求1所述的水性黏结剂组合物，其中所述单体多元醇以15重量％至37重量％的量存在于所述黏结剂组合物中，基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计。

9.权利要求1所述的水性黏结剂组合物，其中所述组合物不含聚合物多羟基化合物。

10.权利要求1所述的水性黏结剂组合物，其中所述组合物不含单体羧酸。

11.权利要求1所述的水性黏结剂组合物，其中所述水性黏结剂组合物在40％固含量和25℃时具有25cP至小于60cP的黏度。

12.纤维绝缘产品，其包含：

多个随机取向的纤维；和

至少部分地涂覆所述纤维的交联的、不含甲醛的黏结剂组合物，其中所述交联的、不含甲醛的黏结剂组合物含有小于5.5重量％的水溶性材料，并且由权利要求1所述的水性黏结剂组合物形成。

13.权利要求12所述的绝缘产品，其中所述纤维包含矿物纤维、天然纤维和合成纤维中的一种或多种。

14.权利要求12所述的纤维绝缘产品，其中所述纤维包含玻璃纤维、矿棉纤维或者它们的混合物。

15.权利要求12所述的纤维绝缘产品，其中所述水性黏结剂组合物不含聚合物多羟基化合物。

16.权利要求12所述的纤维绝缘产品，其中所述羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比介于0.26/1.0和0.75/1之间。

17.权利要求12所述的纤维绝缘产品，其中所述单体多元醇包含糖醇、季戊四醇、伯醇、1,2,4-丁三醇、三羟甲基丙烷、短链链烷醇胺及它们的混合物中的一种或多种。

18.权利要求12所述的纤维绝缘产品，其中所述纤维绝缘产品包含下列中的一种或多种：天花板、管道板、地基板、管道和罐保温材料、吸音板、隔音板、管道衬里、住宅保温材料、管道包裹材料、金属建筑保温材料和柔性管道介质。

19.权利要求12所述的纤维绝缘产品，其中所述绝缘产品包括5.5％至17％的黏结剂LOI。

20.可B阶段化的纤维绝缘产品，其包含：

多个随机取向的纤维；和

至少部分地涂覆所述纤维的未固化的水性黏结剂组合物，所述水性黏结剂组合物包含：

基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计5.0重量％至50.0重量％的至少一种具有至少四个羟基基团的单体多元醇；和

基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计至少50.0重量％的包含具有至少两个羧酸基团的聚合物多元羧酸的交联剂，

其中所述未固化的水性黏结剂组合物在40％固含量和25℃时具有10cP至60cP的黏度，并且

其中所述可B阶段化的纤维绝缘产品具有至少500秒的干燥时间，通过CEM Smart 6水分分析仪测量。

21.权利要求20所述的可B阶段化的纤维绝缘产品，其中所述未固化的水性黏结剂组合物在40％固含量和25℃时具有30cP至45cP的黏度。

22.权利要求20所述的可B阶段化的纤维绝缘产品，其中所述交联剂是聚丙烯酸。

23.权利要求20所述的可B阶段化的纤维绝缘产品，其中所述水性黏结剂组合物具有2.2至4.0的pH。

24.权利要求20所述的可B阶段化的纤维绝缘产品，其中所述水性黏结剂组合物具有介于0.60/1.0和1.0/0.6之间的羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比。

25.权利要求20所述的可B阶段化的纤维绝缘产品，其中所述单体多元醇包含糖醇、季戊四醇、伯醇、1,2,4-丁三醇、三羟甲基丙烷、短链链烷醇胺及它们的混合物中的一种或多种。

26.权利要求20所述的可B阶段化的纤维绝缘产品，其中所述组合物不含聚合物多羟基化合物。

27.权利要求20所述的可B阶段化的纤维绝缘产品，其中所述组合物不含单体羧酸。

28.用于生产具有低水平的水溶性材料的纤维绝缘产品的方法，该方法包括：

将不含甲醛的水性黏结剂组合物施加到多个纤维上，所述不含甲醛的水性黏结剂组合物包含：

基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计5.0重量％至50.0重量％的至少一种具有至少四个羟基基团的单体多元醇；和

基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计至少50.0重量％的包含具有至少两个羧酸基团的聚合物多元羧酸的交联剂；

将所述纤维收集到基材上以形成注入黏结剂的纤维包；和

固化所述注入黏结剂的纤维包，其中所述纤维绝缘产品含有小于5.5重量％的水溶性材料。

29.权利要求28所述的用于生产纤维绝缘产品的方法，其中所述不含甲醛的水性黏结剂组合物包含介于0.15/1.0和2.23/1之间的羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比。

30.权利要求28所述的用于生产纤维绝缘产品的方法，其中所述不含甲醛的水性黏结剂组合物具有2.2至4.0的pH。

31.权利要求28所述的用于生产纤维绝缘产品的方法，其中所述不含甲醛的水性黏结剂组合物在40％固含量和25℃时具有10cP至60cP的黏度。

32.用于B阶段化纤维绝缘前体的方法，该方法包括：

将不含甲醛的水性黏结剂组合物施加到多个纤维上以形成黏结剂浸渍的纤维绝缘前体，所述黏结剂组合物包含：

基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计5.0重量％至50.0重量％的至少一种具有至少四个羟基基团的单体多元醇；和

基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计至少50.0重量％的包含具有至少两个羧酸基团的聚合物多元羧酸的交联剂；

使所述黏结剂浸渍的纤维绝缘前体暴露于环境条件至少5分钟以形成B阶段化的纤维前体，而所述黏结剂组合物没有在所述纤维绝缘前体的表面上形成膜。

33.不含甲醛的水性黏结剂组合物，其包含：

5.0重量％至37.0重量％的至少一种具有至少四个羟基基团的单体多元醇；

50.0重量％至62重量％的聚丙烯酸交联剂；

0.5重量％至5.0重量％的催化剂；

2.0重量％至15.0重量％的加工助剂；

0至5.0重量％的表面活性剂；

0至2.0重量％的颜料；和

0至15重量％的聚硅氧烷，

其中每个百分比都基于所述水性黏结剂组合物的总固含量计；

其中羧酸基团与羟基基团的摩尔当量比介于0.26/1和0.75/1之间，并且其中所述水性黏结剂组合物具有2.2至4.0的pH和在40％固含量和25℃时具有30cP至55cP的黏度。

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