作为交联剂的微纤化纤维素制造技术

本发明专利技术涉及一种用作胶黏剂、油漆、涂料、树脂、(表面)胶料、复合物、凝胶或水凝胶的组合物，所述组合物包含微纤化纤维素(“MFC”)。除了微纤化纤维素之外，这些组合物包含至少一种溶剂，所述溶剂优选包含水或由水组成，和至少一种化合物，其(a)能够聚合，或者已经部分或完全聚合，并且其(b)具有至少两个可用于氢键键合的基团，优选OH基团，所述基团能够与微纤化纤维素的至少一个官能团交联。在这些组合物中，微纤化纤维素主要用作交联剂(但决不排除微纤化纤维素另外具有其它官能团，如充当粘度改性剂和/或触变添加剂)，将(a)能够聚合或已经部分或完全聚合并且(b)具有至少两个可用于氢键键合的基团的化合物结合到凝胶状三维网络中。

Microfiber cellulose as crosslinking agent

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】作为交联剂的微纤化纤维素
本专利技术涉及一种用作胶黏剂、油漆、涂料、(表面)胶料、树脂、复合物、凝胶或水凝胶的组合物，所述组合物包含微纤化纤维素(“MFC”)。除了微纤化纤维素之外，这些组合物包含至少一种溶剂，所述溶剂优选包含水或由水组成，和至少一种化合物，其(a)能够聚合，或者已经部分或完全聚合，并且其(b)具有至少两个可用于氢键键合的基团，优选OH基团，所述基团能够与微纤化纤维素的至少一个官能团交联，优选选自羟基、羧基、醛基或醚基或酯基的官能团。在这些组合物中，微纤化纤维素主要用作交联剂(但决不排除微纤化纤维素另外具有其它附加的官能团，如充当粘度改性剂和/或触变添加剂)，结合化合物，所述化合物(a)能够聚合或已经部分或完全聚合，并且(b)具有至少两个可用于氢键键合的基团，优选产生凝胶状三维网络。特别地，微纤化纤维素允许至少部分地、优选完全地替代潜在不利的常用交联剂如特别是硼砂。此外，在优选实施方案中，所述组合物不包含或仅包含痕量的除微纤化纤维素之外的交联剂，特别是不包含硼酸或其衍生物，特别是不包含硼砂或仅包含痕量的硼砂。在优选的实施方案中，总之，所述“痕量”的除MFC以外的交联剂的量小于1000ppm，优选小于500ppm，进一步优选小于200ppm，进一步优选小于100ppm。因此，在本专利技术的实施方案中，用作胶黏剂、油漆、涂料、(表面)上胶剂、树脂、复合物、凝胶或水凝胶的所述组合物产生交联组合物。
技术介绍
包含至少一种溶剂例如水和至少一种化合物的组合物在其中化合物需要至少部分固化的多种应用中，例如在胶黏剂、油漆、涂料、表面上胶剂、树脂、凝胶、复合凝胶、吸收剂、水凝胶等中具有实际的相关性，所述化合物(a)能够聚合，或者已经部分或完全聚合，并且(b)具有至少两个可用于氢键的基团，优选OH基团。在这些应用中的一些中，常用交联剂来实现组合物的分子之间的固化或更好的键合。然而，这样的交联剂常具有以下缺点中的至少一个或任意组合(包括全部)：·增加的或不期望的毒性水平·其他潜在的有害(化学)特性·对环境的负面影响·没有或仅有有限的生物可降解性。例如，CN103590281公开了一种表面上胶溶液，其包含纳纤化纤维素(NFC)、淀粉和交联剂的交联产物和水。NFC基于长度为100-2000nm、直径为3-200nm的单根纤维素微纤，其由纤维素原料经脱纤化得到，其中NFC、淀粉和交联剂的含量以绝干重量计分别为0.1-10份、85-99.75份和0.15-5份。EP1101809公开了胶黏剂，其具有至少40％的干固体含量，并且除了“通常的”胶黏剂组分如苏打、硼砂、氢氧化钠、蛋白质外，还包含以下成分：淀粉的分散体和填料，所述填料是碳酸钙。测试了此组合物的淀粉基胶黏剂，发现其特别适用于纸和波形板应用，此外，在层压时获得了良好的结果。US6964703公开了淀粉基胶黏剂糊剂组合物，其包含载体糊剂和主糊剂的混合物，各糊剂包含为天然淀粉或化学改性淀粉或其任何混合物的淀粉。所述组合物进一步包含水和硼酸钠，其中基于主糊剂的总量，所述主糊剂中的淀粉的总量在25至50wt％的范围内，并且基于所述主糊剂中的淀粉(干物质)的量，硼酸钠(以无水硼砂计算)以在0.3至3wt％的范围内的量存在；US2015/0233058讨论了与硼砂作为交联剂在淀粉基胶黏剂中的用途相关的缺点(参见，例如，US2015/0233058的第[0022]段)并提出改为使用铝酸钠作为交联剂。H.Xu等人的科学论文(“RobustandFlexibleFilmsfrom100％StarchCross-LinkedbyBiobasedDisaccharideDerivative”；ACSSustainableChem.Eng2015,3,2631–2639)公开了氧化蔗糖作为交联剂在淀粉膜中的用途。总之，通常认为，出于环境考虑等，在包括涂料和胶黏剂的多种应用中常用作交联剂的硼砂需要部分或完全替代。另一方面，已知的交联剂，例如硼砂，与以下(察觉到的)优点中的一种或多种相关，其中一些(或大部分)也应通过任何替代交联剂来满足：·为粘性组合物提供所需的粘度(“稠度”)和结构·当用作胶黏剂时，增加粘性组合物的粘性；·改善粘性组合物在基材上的成膜·改善粘性组合物的持水/保水性本专利技术的一个目的是提供用作胶黏剂、油漆、涂料、(表面)胶料、树脂、复合物、凝胶或水凝胶等的组合物，其中与上述缺点中的一个或多个相关的常用交联剂完全或至少部分地被理想地不具有上述缺点或至少具有较不明显缺点的交联剂替代，同时保留大部分(如果不是全部)常用交联剂的(察觉到的)优点，也如上所述。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，此问题和其他问题通过用作胶黏剂、油漆、涂料、(表面)胶料、树脂、凝胶、复合凝胶、吸收剂或水凝胶等的组合物来解决，所述组合物包含：·微纤化纤维素；·至少一种溶剂，·至少一种化合物，其(a)能够聚合，或者已经部分或完全聚合，并且其(b)具有至少两个可用于氢键键合的基团，优选OH基团，所述基团能够与微纤化纤维素的至少一个官能团交联。在本专利技术的实施方案中，微纤化纤维素的至少一种官能团选自由羟基、羧基、酯基、醚基、醛官能团组成的组。在本专利技术的实施方案中，所述组合物不包含除微纤化纤维素以外的交联剂，特别是不包含硼砂或仅包含痕量的硼砂。在进一步的实施方案中，组合物不包含或仅包含痕量的硼酸、乙二醛、戊二醛、甲醛、柠檬酸或(多)羧酸、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、琥珀酸二异丙基亚丙基酯(dicaproxypropylenesuccinate)、基于醛的或氧化的多糖、双联苯胺-2,2'-二磺酸、1,5-二氟-2,4-二硝基苯、己二酸二甲酯、环氧化物、有机过氧化物、柠檬酸三钠、氧氯化磷、氯醇、三偏磷酸盐(TMF)或其衍生物，例如三偏磷酸钠、三聚磷酸钠、聚偏磷酸盐(例如六偏磷酸盐)、POCl3、联苯化合物、N,N-二羟甲基-咪唑烷酮-2(N,N,-dimethylol-imidzolidon-2)(DMEU)、氰尿酰氯、己二酸酯、己二酸乙酸混合酸酐、己二酸/乙酸、表氯醇、铝酸钠、二乙烯基苯、二乙烯基砜、或其盐。在优选的实施方案中，总之，所述“痕量”的除MFC以外的交联剂的量小于1000ppm，优选小于500ppm，进一步优选小于200ppm，进一步优选小于100ppm。在本专利技术的实施方案中，(a)能够聚合，或者已经部分或完全聚合，并且(b)具有至少两个可用于氢键键合的基团，优选OH基团，所述基团能够与微纤化纤维素的至少一个官能团交联的至少一种化合物是部分或完全聚合的并且是具有至少两个可用于氢键键合的基团的聚合物。在本专利技术的实施方案中，所述至少一种溶剂是极性溶剂，进一步优选极性质子溶剂，特别是醇、有机酸或水，或其任意组合。在本专利技术的实施方案中，所述至少一种溶剂相对于组合物的总重量以20重量％至90重量％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用作胶黏剂、油漆、涂料、(表面)胶料、复合物、树脂、糊剂、食品增稠剂或添加剂、凝胶、水凝胶或吸收剂等的组合物，所述组合物包含：/n·微纤化纤维素；/n·至少一种溶剂，/n·至少一种化合物，其(a)能够聚合，或者已经部分或完全聚合，并且其(b)具有至少两个可用于氢键键合的基团，优选OH基团，所述基团能够与微纤化纤维素的至少一个官能团交联。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170814 EP 17186166.9;20170814 EP 17186201.4;20181.一种用作胶黏剂、油漆、涂料、(表面)胶料、复合物、树脂、糊剂、食品增稠剂或添加剂、凝胶、水凝胶或吸收剂等的组合物，所述组合物包含：
·微纤化纤维素；
·至少一种溶剂，
·至少一种化合物，其(a)能够聚合，或者已经部分或完全聚合，并且其(b)具有至少两个可用于氢键键合的基团，优选OH基团，所述基团能够与微纤化纤维素的至少一个官能团交联。


2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述微纤化纤维素具有相对于非微纤化纤维素的纤维直径和/或纤维长度减小的至少一个长度尺度，即纤维直径和/或纤维长度；优选其中组成本发明的微纤化纤维素的微纤化纤维素原纤的直径在纳米范围内，即1nm至1000nm，优选，并且平均10nm至500nm。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的组合物，其中所述微纤化纤维素相对于组合物的总重量以0.001％干物质至10％干物质，优选相对于组合物的总重量以0.01％干物质至10％干物质，优选0.05％至5％，进一步优选0.05％至2％的浓度存在，或其中所述组合物中微纤化纤维素的量相对于组合物的总重量为0.02％w/w至8％w/w，优选0.05％w/w至0.5％w/w或0.05％w/w至0.2％w/w或0.05％w/w至0.15％w/w。


4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中微纤化纤维素的至少一种官能团选自由羟基、羧基、酯基、醚基、醛官能团组成的组。


5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述溶剂是极性溶剂，优选其中所述溶剂是质子溶剂，进一步优选其中所述溶剂包含水或基本上由水组成。


6.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述组合物中的(a)能够聚合，或者已经部分或完全聚合，并且(b)具有至少两个可用于氢键键合的基团，优选OH基团，所述基团能够与微纤化纤维素的至少一个官能团交联的所述化合物选自以下化合物：至少一种淀粉或淀粉衍生物，特别是糊精，至少一种聚乙烯醇，至少一种聚乙酸乙烯酯，至少一种聚乙二醇，至少一种聚丙二醇，至少一种多糖，至少一种碳水化合物，至少一种多肽，至少一种丙烯酸酯，至少一种丙烯酰胺，至少一种环氧乙烷，至少一种环氧丙烷，至少一种二醇，至少一种聚醚，至少一种聚酯，至少一种多元醇，至少一种环氧树脂，至少一种聚氨酯，至少一种聚丙烯酸酯如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，至少一种聚脲或至少一种碳酰二胺。


7.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述溶剂相对于所述组合物的总重量以20重量％至90重量％，优选30％至80％，进一步优选40％至75％w/w的量存在。


8.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述组合物不包含除微纤化纤维素以外的交联剂，特别是不包含或仅包含痕量的：硼酸、硼砂、乙二醛、戊二醛、甲醛、柠檬酸或(多)羧酸、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、琥珀酸二异丙基亚丙基酯、基于醛的或氧化的多糖、双联苯胺-2,2'-二磺酸、1,5-二氟-2,4-二硝基苯、己二酸二甲酯、环氧化物、有机过氧化物、柠檬酸三钠、氧氯化磷、氯醇、三偏磷酸盐(TMF)或其衍生物，例如三偏磷酸钠、三聚磷酸钠、聚偏磷酸盐(例如六偏磷酸盐)、POCl3、联苯化合物、N,N-二羟甲基-咪唑烷酮-2(DMEU)、氰尿酰氯、己二酸酯、己二酸乙酸混合酸酐、己二酸/乙酸、表氯醇、铝酸钠、二乙烯基苯、二乙烯基砜、或其盐。


9.根据权利要求8所述的组合物，其中组合物中的(a)能够聚合，或者已经部分或完全聚合，并且(b)具有至少两个可用于氢键键合的基团，优选OH基团，所述基团能够与微纤化纤维素的至少一个官能团交联的所述化合物是：至少一种淀粉或淀粉衍生物，优选其中微纤化纤维素与淀粉或淀粉衍生物的重量比...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛诺夫·霍尔坦，卡特里娜·利亚皮斯，简·贝格，汤姆·西罗，
申请(专利权)人：宝丽格公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO