专利名称：用于纤维素材料的粘合及改性的聚合物组合物的制作方法
技术领域：
本发明揭示的内容所涉及的领域包括木材粘合和木材处理。
背景技术：
聚合物组合物已经被用于木材原料的处理以及木材原料的胶粘。专利号为 5，770. 319和5，162，394的美国专利中揭示了几种木材处理组合物以及处理过程。通常的，聚酯树脂是通过含有约2个羟基的单体与另一个含有约2个羧酸基的单 体之间的反应来合成。为了生成具有实用机械强度的高分子量树脂，这两种单体需要完全 不含可能导致副反应的杂质，而且羟基和羧酸基的摩尔比例需要接近于1 1。此外，该聚 合反应需要达到高于99%的产率才能得到足够的分子量，并且必须移除即使很微小数量的 水——该反应的副产物。聚酯树脂目前还没有广泛用作木材粘合剂或木材原料改性树脂。
发明内容
一种适用于木材处理或粘合的聚合物组合物，该聚合物组合物中含有反应产物， 该反应产物为至少一种多元醇与至少一种交联剂的反应产物。该交联剂中每个分子含有至 少2个羧酸基。—种木材产品，该木材产品中包含含孔洞的木材基材和含有反应产物的聚合物组 合物，该反应产物是至少一种多元醇和至少一种交联剂的反应产物，且该交联剂的每个分 子中含有至少2个羧酸基。该聚合物组合物可以被充分地处理进入孔洞内。一种木材处理过程，该处理过程含有如下步骤提供一种含孔洞的木材基材；使 用包含多元醇和交联剂的混合组合物浸渍该木材基材，所述的交联剂的每个分子中含有至 少2个羧酸基；以及使得多元醇和交联剂之间发生化学反应以形成一种不溶于水的聚合 物。本发明的其它示例性实施例显然能从已提供的详尽描述中得出。应理解的是，这 些详尽描述和具体例子，虽然揭示了本发明的示例性实施例，但都是只为叙述目的，而并非 限制本发明的范围。
具体实施例方式下述实施例中的描述本质上仅仅是用作示例，并不用于限制本发明，以及本发明 的应用或者用途。除非特殊说明，这里所描述的步骤实施例并不限于某一特殊的顺序或次 序。此外，其中所描述的一些实施例或其要素可以同时发生或同时完成。根据本发明，适合处理的木材基材没有限制。这里所用的术语木材基材包括任何含有植物纤维素和/或半纤维素的原木纤维质材料。木材基材可以包含任何几何形状的任 何木材品种。合适的木材基材可以包括，但并不限于软木，硬木(例如枫树、橡树)，竹子， 谷物秸秆，甘蔗渣，稻草茎杆(如稻杆和麦秸)，种子亚麻茎和任何混合木质材料。木材品 种的特殊例子可以包括辐射松、欧洲赤松、红松、黄松、枫树、桤木、桦木、白杨、波萨轻木和 山毛榉。木材基材可以是木板、木质纤维、原木、预干木材、横梁、板材、单板、木屑和碎木料。 根据本发明，木材基材在被处理之前可以被打磨、蒸煮、漂白或蚀刻。通常的，木材基材的至少一部分含有孔洞。典型的孔洞是在作为树木的一部分的 木材形成过程中形成的细胞孔洞。这些孔洞可以通过通道互相连通。软木材料往往含有较 大尺寸的通道，以及更高的孔体积分数。孔洞也可以通过任何已知的化学或机械过程，如蚀 刻技术和切割技术来人工创造。按照孔洞的横截面的最大线性尺寸，孔洞的尺寸范围可以 从纳米级别到毫米级别。合适的多元醇可以包括任何每个中分子含有至少2个羟基的单体分子、低聚物分 子和聚合物分子。合适的多元醇的例子可以包括，但不限于聚乙烯醇、聚多糖、羟基聚 丙烯酸酯、季戊四醇、壳聚糖、由季戊四醇衍生的寡聚物和麦芽糖糊精。β -羟基聚丙烯酸 酯包括任何每个聚合物分子中含有至少2个β-羟基丙烯酸酯单体单位的聚丙烯酸酯。只 要每个分子中含有至少2个羟基，该多元醇可以经进一步修饰以包含其他化学基团。因此， 根据本发明，上面提及的多元醇例子的任何每个分子中含有至少2个羟基的衍生物均可使 用。每个分子中含有多于2个羟基的多元醇可以与下面所述的交联剂具有更大的反应能 力。每个分子含有例如3到1000，5到1000，10到1000或者20到1000个羟基的多元醇能 够显示出更强的与交联剂反应的能力。水溶性多糖，如麦芽糖糊精就是这种多元醇。这里麦芽糖糊精是指来源于α-1.4交联α-D-葡萄糖的多聚糖。麦芽糖糊 精可以通过淀粉的水解制得。麦芽糖糊精可以具有小于约20的DE值(葡糖当量， dextroseequivalen) 0 DE值是把葡萄糖标准作为100，衡量还原能力的测量标准。DE值越 高，淀粉的解聚程度越高，导致平均分子尺寸的降低。含有任何链长的麦芽糖糊精以及任何 立体异构体构型均可使用。麦芽糖糊精的非限制性的例子包括麦芽四糖、麦芽六糖和麦芽 十糖。葡糖当量值的范围为1到25或者2到12的麦芽糖糊精可以用作多元醇原料。麦芽糖糊精可以单独使用或者与一种或多种其他的麦芽糖联合使用，或者与其他 的水溶性糖类，如包含其他糊精、改性糖类以及其他聚合树脂的淀粉水解产物联合使用。这里，术语“麦芽糖糊精”和“多聚糖”还包括麦芽糖糊精和多糖的任何通过例如 乙酰化作用、磺化作用、脱水作用、烷氧基化作用或者任何其他化学方法修饰的衍生物，只 要每个衍生物分子中含有至少2个羟基。交联剂可以包括每个分子中含有至少2个羧酸基或者2个与羧酸基具有等同反应 能力的基团的任何化合物。由于具有相似的与羟基反应生成酯键的能力，这里的羧酸包括 羧酸、酸酐、羧酸甲酯或羧酸乙酯，以及羧酸酰基卤基团(包括酸性氟化物、酸性氯化物、酸 性溴化物和酸性碘化物)。因此，交联剂能够与前面所述的多元醇反应生成交联的酯键，使 得反应产物不溶于水。交联剂的非限制性例子包括顺式丁烯二酸、反式丁烯二酸、乙二胺 四乙酸(EDTA)、柠檬酸、柠康酸、中康酸、丁烷四羧酸(BTCA)、酒石酸、脂肪酸、琥珀酸、衣康 酸、聚丙烯酸以及含有丙烯酸或甲基丙烯酸单体单位的树脂。可选的，交联剂可以进一步包含乙烯基，可通过如下的化学结构单元来表示
权利要求
1.一种适用于木材处理或粘合的聚合物组合物，所述聚合物组合物中含有至少一种多 元醇和至少一种交联剂的反应产物；所述交联剂的每个分子中含有至少2个羧酸基，所述 多元醇包括多糖、淀粉、聚乙烯醇、羟基聚丙烯酸酯、季戊四醇、麦芽糖糊精、壳聚糖、糊 精及其任意衍生物中的至少一种。
2.根据权利要求1中所述的聚合物组合物，其特征在于，所述多元醇的每个分子中含 有约3个到1000个羟基，所述交联剂的每个分子中含有至少3个羧酸基。
3.根据权利要求1和2中所述的聚合物组合物，其特征在于，所述交联剂中的羧酸基与 所述多元醇中的羟基的摩尔比例范围为1 10到30 1。
4.根据在前所述的任一权利要求中所述的聚合物组合物，其特征在于，所述交联剂 含有顺式或反式丁烯二酸、EDTA(乙二胺四乙酸)、柠檬酸、柠康酸、聚丙烯酸、丁烷四羧酸 (BTCA)、酒石酸、丁二酸、聚甲基丙烯酸、马来酸、顺丁烯二酸酐、中康酸和衣康酸中的至少 一种。
5.根据在前所述的任一权利要求中所述的组合物，其特征在于，所述多元醇为葡糖当 量范围为约1到25的麦芽糖糊精。
6.一种含有根据在前所述的任一权利要求中所述的聚合物组合物的木材产品。
7.一种处理木材基材的方法，包含如下步骤a、提供一种含孔洞的木材基材；b、使用所述含有多元醇和交联剂的混合组合物浸渍该木材基材，以使得至少一部分所 述孔洞至少部分地被所述混合组合物所填充，所述交联剂含有至少2个羧酸基；以及C、使所述多元醇和所述交联剂之间发生化学反应以形成不溶于水的聚合物。
8.根据权利要求7中所述的方法，其特征在于，所述浸渍步骤包括将所述木材基材暴 露在真空中；将所述混合组合物与所述木材基材接触，然后提高压力使得所述混合组合物 迁移进入所述孔洞内。
9.根据权利要求7和8中所述的方法，其特征在于，所述化学反应通过加热、高能辐射、 热压或它们的任意组合来实现。
10.一种木材产品，根据权利要求7-9中所述的方法制得。
全文摘要
一种适用于木材处理或粘合的聚合物组合物，该聚合物组合物中含有至少一种多元醇和至少一种交联剂的反应产物。该交联剂的每个分子中含有至少2个羧酸基。本发明还揭示了一种含有木材基材和混合组合物的木材产品，以及一种木材处理步骤。
文档编号C09D103/00GK102105544SQ200880105738
公开日2011年6月22日 申请日期2008年6月29日 优先权日2007年7月2日
发明者王寅 申请人:格林百奥生态材料科技(上海)有限公司