用于处理木质纤维素材料的官能化的聚有机硅氧烷或硅烷的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于处理木质纤维素材料的官能化的聚有机硅氧烷或硅烷。
【专利说明】用于处理木质纤维素材料的官能化的聚有机硅氧烷或硅烷
[0001]本发明涉及用于处理木质纤维素材料的官能化的聚有机硅氧烷或硅烷，它们适合保藏木材和基于纤维素和/或木质素的其它材料，并且特别适合保护这些材料对抗天气条件、微生物、昆虫和真菌。另外，通过使用根据本发明的聚有机硅氧烷或硅烷，木质纤维素材料、特别是木材的吸水率降低，木质纤维素材料、特别是木材的收缩行为得以改善。另外，通过使用本发明的聚有机硅氧烷或硅烷可以实现杀虫配置(Ausstatung)，这样使得不必使用常规的杀虫剂。
[0002]已知通过涂敷漆料(Lacken)和彩色油漆(Farben)增加木材对天气条件的抵抗性。然而由外部湿度变化造成的木材的尺寸变化，例如由于吸水或释放水而溶胀和收缩造成的变化会导致这些漆料剥离。
[0003]另外还知道，通过用砷、离子铜和铬VI的混合物浸溃以保护木材的光学外观和对有害微生物例如蓝变霉菌(blueing fungi)或白腐菌、褐腐菌和软腐菌的抵抗性。
[0004]这类木材防腐剂的不利之处在于，至少铬和珅对于健康和环境是有害的。即使铜络合物和硼化合物现在在这方面也被看做是危险的。
[0005]另外，已知水溶性的木材防腐剂，其包括季铵化合物例如氯苄烷铵。这类木材防腐剂的不利之处在于，由于它们直接键合在木材上所以它们仅沉积在木材上层。
[0006]另外的生物杀灭性活性物质是氨基甲酸3-碘-2-丙炔基丁基酯(IPBC)或三唑(丙环唑、戊唑醇)。
[0007]已知的有机木材防腐剂用于根据DIN EN 351的应用分类1、2和3中并且不会导致木材疏水化，从而木材吸水的趋势和随之的尺寸稳定性保持不变。
[0008]为了降低木材的吸水率，主要使用基于油、脂肪和蜡(石蜡和硅酮)的化合物。
[0009]用于疏水化和含有硅化合物`的已知的木材防腐剂也是已知的。因此，JP2002-348567 A描述了木材防腐剂，其由不同的烷氧基硅烷的混合物组成，其中包括含氨基的烷氧基硅烷和砸酸。
[0010]US 6294608公开了用具有烷基和烷氧基或氨基烷基的硅烷的混合物处理矿物建筑材料和木材的水性乳液。并没有公开聚硅氧烷化合物。
[0011]EP 0716127公开了聚有机硅氧烷及其水性混合物，它们特别用于例如在用天然和/或人工材料制成的皮革和织物的浸溃中和在有机和矿物建筑材料以及建筑保护领域中使表面疏水化。
[0012]EP 0716128公开了氨基烷基烷氧基硅烷，其特别可以用于使纤维素产品疏水化或作为添加剂用于油漆和漆料。其中并没有公开聚有机硅氧烷。
[0013]US 2002/0026881描述了用于使特别是含有硅酮的表面疏水化的组合物。
[0014]US 4757106公开了碱性氮含量>0.5 %的氨基有机硅氧烷与分子量>620 g/mol的硅氧烷在基本无溶剂的配制剂中结合对矿物质基体进行整理。
[0015]DE 3447636公开了碱性氮含量>0.5 %的氨基有机硅氧烷与碱性氮含量为0-0.5%的第二氨基硅氧烷和任选地摩尔质量〈600 g/mol的硅氧烷在溶剂存在下结合。
[0016]EP 0621115和DE 4241727公开了碱性氮含量>0.5 %的氨基有机硅氧烷与防水剂例如硅氧烷任选地在碱性氮含量为0-0.5 %的第二化合物存在下结合用于木材处理。DE 10 2004 036918建议在木材防腐剂中使用氨基有机硅氧烷。该硅氧烷应当具有500-500, 000g/mol的分子量和硅氧烷单元用氨基取代的程度应达50%。
[0017]DE 4202320描述了通过使用超临界的二氧化碳作为载体介质用非官能化的聚二甲基硅氧烷浸溃木材。此提议的缺点在于非官能化的聚二甲基硅氧烷会从木材中浸出。
[0018]EP 680810描述了通过在升高的温度下用乙酸酐进行乙酰化将木材改性。此方法的缺点在于改性的木材洗水性减少不足。
[0019]上述所有建议的缺点在于实际上木材的长久保护到目前为止仅可以通过对木材的两步处理来完成。在所谓的Royal法中在第一步中首先用有机铜盐(Cu-HDO)或无机铜盐浸溃木材，随后在第二步中用油进行浸溃，以防止生物杀灭性铜的浸出。
[0020]含有可水解基团的硅氧烷与水和酸或碱接触后易于缩合，这样溶解度、乳化能力和降低了木材的渗透能力。用如DE 10 2004 036918中描述的硅氧烷浸溃不持久，因为这些硅氧烷在长期暴露于水之后会再被释放出来。
[0021]因此本发明的目的是以实际可行的一步法持久浸溃木材，并由此进一步减小木材的吸水趋势、提高在环境湿度条件变化时的尺寸稳定性和有效地降低木材被真菌、细菌和昆虫，如木材损害性昆虫，例如白蚁、家天牛(Hausbockkaefer)、普通家具甲虫、粉蛀虫(Splintholzkaefer)降解。同时由于光和天气影响造成的木材发黄和发灰也将受到抑制。
[0022]本发明涉及用于处理木质纤维素材料、特别是木材和其它木质纤维素材料以提高它们例如对微生物或由真菌引起的降解作用和/或天气条件如日光(UV射线)、雨水和其它的空气湿度大小变化的抵抗性的聚有机硅氧烷或硅烷。本发明中使用的聚有机硅氧烷或硅烷用作木质纤维素材料抵抗天气影响、真菌、微生物和昆虫的防腐剂。另外，根据本发明使用聚有机硅氧烷或硅烷通过用它们处理木质纤维素材料导致木材或木质纤维素材料的性能如收缩和溶胀改善。另一方面，本发明涉及木质纤维素材料，特别是木材，它们已经用根据本发明使用的聚有机硅氧烷和/或硅烷进行了处理。
[0023]本发明中使用的聚有机硅氧烷和/或硅烷特别可以用于处理处理木质纤维素材料如木材和木制品、刨花板、中密度纤维板、定向结构板(oriented beach boards) (OSB)、纸、卡纸板、基于木质纤维素的软质纤维板、胶合板、薄木板和含有生物可降解化合物的包装材料(下文统称为“木质纤维素材料”)。本发明中使用的聚有机硅氧烷和/或硅烷在浸溃之后另外具有高的抗浸出性。作为进一步的优点，根据本发明使用的聚有机硅氧烷和/或硅烷还允许以单一的方法步骤施用例如通过浸溃。令人惊奇地，通过短链聚有机硅氧烷或硅烷中某些有机官能基团可以实现需要的改善。氨基官能化的硅酮首先是不需要的。
[0024]本发明因此涉及用于处理木质纤维素材料的聚有机硅氧烷或硅烷，特征在于:所述聚有机硅氧烷是直链的、支化的或环状的聚有机硅氧烷及其盐，其由平均2-30个选自如下的甲硅烷氧基单元形成:
【权利要求】
1.用于处理木质纤维素材料的聚有机硅氧烷或硅烷及其盐，其特征在于:所述聚有机硅氧烷是直链的、支化的或环状的聚有机硅氧烷，由平均2-30个选自如下的甲硅烷氧基单元形成，
2.根据权利要求1的聚有机硅氧烷或硅烷，特征在于:基团R1选自Rf和Rn，其中基团Rf是具有所提到的官能团F的那类基团R1，和其中Rn是没有上述官能团F的那类基团R1。
3.根据权利要求1或2的聚有机硅氧烷，其特征在于:包含至少一个官能团F的基团Rf的摩尔含量基于甲硅烷氧基单元的数量为3.33-100mol%。
4.根据权利要求1-3之一的聚有机硅氧烷，其特征在于:支化的基团T和Q的摩尔含量基于甲硅烷氧基单元的数量为0-50%。
5.根据权利要求1-4之一的聚有机硅氧烷，其特征在于:甲硅烷氧基单元的平均数为2-20。
6.根据权利要求1-5之一的聚硅氧烷或硅烷，特征在于:取代基R1选自:具有最多达100个碳原子的、直链的、环状的或支化的、饱和、不饱和或芳族的烃基，其可以任选地含有一个或多个选自如下的基团: -O-， -S-, -NR2 -，其中R2表示氢、具有最多达60个碳原子的一价直链的、环状的或支化的、饱和、不饱和或芳族的烃基，其可以含有一个或多个选自-O-、-S-、-NH-、-C(O)-和-C(S)-的基团，并且可以任选地被一个或多个选自羟基、优选地含有一个或多个氮原子的任选地取代的杂环基团、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、铵、聚醚基团和聚醚酯基团的取代基取代，其中如果存在多个基团NR2，这些基团可以相同或不同，
7.根据权利要求1-6之一的聚硅氧烷或硅烷,特征在于:基团Rf选自: -如下通式的含有季磷鎗基团的基团:
-R3-P+(R2)3 其中R3如上述定义，且经由碳键合在硅原子上，基团R2可以相同或不同且如上述定义，并优选基团R2中至少一个不是氢， -如下通式的含有膦基团的基团:
-R3-P (R2) 2 其中R3如上述定义，且经由碳键合在硅原子上，基团R2可以相同或不同且基团R2如上述定义， -选自如下的含有环氧基团的基团:
8.根据权利要求1-7之一的聚硅氧烷，特征在于:它们含有通式Mf的至少一个基团:
9.根据权利要求1-8之一的聚硅氧烷，特征在于:它们选自如下通式:
10.根据权利要求1-8之一的聚硅氧烷，特征在于:它们具有如下通式
11.用于处理木质纤维素材料的组合物，其包含如权利要求ι-?ο中任一项所述的至少一种聚硅氧烷和/或硅烷，和至少一种溶剂和/或至少一种生物杀灭活性物质。
12.组合物，包含: a)如权利要求1-10中任一项所述的至少一种聚硅氧烷和/或硅烷，具有选自如下酸性官能团的官能团F: -两性离子基团， -羧酸/羧酸酯基团， -磺酸/磺酸酯基团， -硫酸半酯/硫酸盐基团， -磷酸酯/磷酸盐基团 -膦酸酯/膦酸盐基团， -亚磷酸酯/亚磷酸盐基团， 和 b)具有选自氣基、按基、憐鐵基和勝基的喊性官能团的至少一种聚硅氧烷和/或娃烧。
13.用于处理木质纤维素材料的方法，包括用如权利要求1-10之一所述的至少一种聚硅氧烷或硅烷或如权利要求11或12之一所述的组合物通过表面处理、浸溃处理或真空或加压浸溃处理木质纤维素材料。
14.如权利要求1-10之一所述的至少一种聚硅氧烷或硅烷或如权利要求11或12之一所定义的组合物用于处理木质纤维素材料的用途。
15.如权利要求1-10之一所述的至少一种聚硅氧烷或硅烷或如权利要求11或12之一所述的组合物用于在使用或不使用其它用来抵抗白蚁的杀虫剂的情况下驱逐白蚁的用途。
16.木质纤维素材料，包含如权利要求1-10之一所述的至少一种聚硅氧烷或硅烷或如权利要求11或12之一所述的组合物。
【文档编号】C09D183/08GK103764725SQ201280029938
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年4月18日 优先权日:2011年4月18日
【发明者】J.G.P.德利斯, E.克拉森, J-W.赫尔曼, H.米利茨, C.迈, M.普里斯, R.瓦格纳, K-H.佐克尔, K-H.施塔胡拉, K-H.克斯勒, G.霍夫米勒 申请人:迈图高新材料有限责任公司