一种专用于矿物棉的高耐水生物基无甲醛定型剂制造技术

本发明专利技术提供了一种专用于矿物棉的高耐水生物基无甲醛定型剂，包括以下重量配比的组分：可水溶性树脂预聚物：100份；生物基碳水化合物：30～250份；单分子多元羧酸：0～100份；湿强度改性剂：0～5份；催化剂：2～15份；pH值调节剂：0～20份。本发明专利技术定型剂中使用了来自于天然的可再生资源生物基碳水化合物作为原料，改变了依赖石油资源原料的方式，是一种更绿色环保的的材料，同时大大降低了定型剂的成本。另外，本发明专利技术制得的定型剂无游离甲醛释放，达到绿色环保无VOC和无甲醛的标准要求，同时具有良好的干湿强度和耐水性能，综合性能可以达到干强度>4.0MPa，湿强度>3.0MPa，强度保留率>60％。强度保留率>60％。

【技术实现步骤摘要】
一种专用于矿物棉的高耐水生物基无甲醛定型剂


[0001]本专利技术属于高分子化工材料领域，具体涉及一种专用于矿物棉的高耐水生物基无甲醛定型剂。

技术介绍

[0002]矿物棉绝热制品是以天然岩石及矿物等为原料经高温熔化再纤维化而制成的蓬松状短细纤维，利用定型剂在矿物棉纤维表面上的成膜性、纤维间的粘结性来改善和提高矿物棉绝热材料的物理化学性能。矿物棉行业中通常需要使用定型剂，定型剂一般为低聚态树脂水溶液，通过树脂的固化粘结作用将松散的矿物棉定型成板、毡、棉等产品，赋予矿物棉绝热制品良好的物理、力学性能，起到粘结纤维增加矿物棉强度的作用。
[0003]传统的矿物棉用定型剂在配方中多需要使用苯酚、尿素、聚合多酸、多元醇等化学品原料，这些化合物都由石化原料通过一系列反应进行合成，随着石油资源的逐步枯竭，越来越多的企业致力于研究在生产工艺中使用非石化原料替代原有的石化原料，因此，寻找绿色环保的原材料替代石化原料合成的化学品应用于矿物棉定型剂中已经逐渐成为行业趋势。
[0004]专利CN102363721A公开了一种不含含氮美拉德反应物的水性粘合剂组合物，其包含：一种或多种聚合多酸，其重均分子量等于或大于1,000且最高达500,000；碳水化合物组分，其包括单糖和/或二糖以及一种或多种寡糖，所述寡糖包含三个或更多个糖基团，式量最高达5,000；以及以粘合剂固体总量为基准计，0.5
‑
30重量％的一种或多种漂白剂，其中所述碳水化合物组分中的OH基团与聚合多酸中的羧酸基团之比等于或小于10.0∶1且等于或大于0.2∶1。然而使用该专利制备得到的粘结剂相比于传统酚醛树脂仍然存在高湿高温环境下的粘结强度不足的问题；此外，使用该专利实施例中得到的胶水粘度较大，在生产过程中容易粘辊等也是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有的生物基无甲醛定型剂强度不足，特别是湿强度较低，导致生产的矿物棉在高温高湿条件下性能容易衰减的问题，提供了一种专用于矿物棉的高耐水生物基无甲醛定型剂，按100％固含量计算，包括以下重量配比的组分：
[0006]可水溶性树脂预聚物：100份；
[0007]生物基碳水化合物：30～250份；
[0008]单分子多元羧酸：0～100份；
[0009]湿强度改性剂：0～5份；
[0010]催化剂：2～15份；
[0011]pH值调节剂：0～20份。
[0012]其中，可水溶性树脂预聚物由单体原料通过共聚反应制得，单体原料按物质的量计包括如下组分：
[0013]a，烯键式不饱和羧酸单体：90.0～99.0％；
[0014]b，烯键式不饱和羟基功能单体：0.5～5.0％；
[0015]c，疏水性烯键式不饱和单体：0.5～5.0％。
[0016]优选地，本专利技术的矿物棉专用无甲醛定型剂按100％固含量计算，包括以下重量配比的组分：
[0017]可水溶性树脂预聚物：100份；
[0018]生物基碳水化合物：100～150份；
[0019]单分子多元羧酸：0～50份；
[0020]湿强度改性剂：0.5～3份；
[0021]催化剂：5～10份；
[0022]pH值调节剂：0～15份。
[0023]其中，所述可水溶性树脂预聚物由单体原料通过共聚反应制得，所述单体原料按物质的量计包括如下组分：
[0024]a，烯键式不饱和羧酸单体：91.0～96.0％；
[0025]b，烯键式不饱和羟基功能单体：2.5～4.5％；
[0026]c，疏水性烯键式不饱和单体：1.5～4.5％。
[0027]优选地，可水溶性树脂预聚物的数均分子量为500～30000，优选为800～10000，最优选为800～3000。本专利技术所述的数均分子量系用使用凝胶渗透色谱(GPC)技术进行测试得到。其固含量可以为1～99％，优选为20～60％，pH值为1.0～4.0。
[0028]本专利技术所述的烯键式不饱和羧酸单体可以是丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MA)、巴豆酸、富马酸、马来酸(MLA)、2
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甲基马来酸、衣康酸、2
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甲基衣康酸、α
‑
β
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亚甲基戊二酸、马来酸单烷基酯、富马酸单烷基酯、马来酸酐、丙烯酸酐、甲基丙烯酸酐、异辛基丙烯酸酐、巴豆酸酐或富马酸酐中的一种或几种，优选为丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、富马酸、衣康酸或马来酸中的一种或者几种。
[0029]本专利技术所述的烯键式不饱和羟基功能单体，包括但不限于(甲基)丙烯酸羟烷酯单体，可以为甲基丙烯酸
‑2‑
羟乙酯(HEMA)、丙烯酸
‑2‑
羟乙酯(HEA)、甲基丙烯酸
‑2‑
羟丙酯(HPMA)、甲基丙烯酸
‑1‑
甲基
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羟乙酯、丙烯酸
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羟基丙酯、丙烯酸
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甲基
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羟乙酯、甲基丙烯酸
‑2‑
羟丁酯或丙烯酸
‑2‑
羟丁酯中的一种或几种，优选为丙烯酸
‑2‑
羟乙酯或甲基丙烯酸
‑2‑
羟乙酯中的一种或几种。
[0030]烯键式不饱和羟基功能单体可以有效提高定型剂的粘结强度特别是干粘结强度。本申请经研究发现，当烯键式不饱和羟基功能单体的添加量小于0.5％摩尔份时，不能起到明显改善的提高强度的作用，如果添加量大于5％摩尔份，那么定型剂的粘度会变得较为不稳定，会有随着时间的延长而逐渐提高的趋势。
[0031]本专利技术中所述的疏水性烯键式不饱和单体，是指不包含羧基或者羟基功能基团的疏水性烯键式不饱和单体，它可以进一步有效提高定型剂的耐水性，对定型剂的亲水功能基团起到一定的屏蔽效应，从而可有效提高定型剂的湿强度和强度保留率。本专利技术所述的疏水性不饱和单体包括但不限制于如丙烯酸酯类单体，可以是(甲基)丙烯酸酯单体，其包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸
‑2‑
乙基己酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异癸酯或甲基丙烯酸月桂酯；还可以是乙烯
基类芳香族单体，例如苯乙烯、α
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甲基苯乙烯、p
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甲基苯乙烯、乙基乙烯基苯、乙烯基萘、乙烯基二甲苯或乙烯基甲苯；乙酸乙烯酯类单体，如乙酸乙烯酯或丁酸乙烯酯；乙烯基单体，例如乙烯醇、氯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基二苯甲酮或偏二氯乙烯；还可以是其它可参与聚合反应的单体如丙烯腈或(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。
[0032]进一步，本专利技术所述的疏水性不饱和单体优选水溶解度为0～1.5g/100g的疏水性不饱和单体，可以是丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯(BA)、丙烯酸异丁酯(i
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BA)、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正丙酯(PA)、丙烯酸环己酯(CHA)、丙烯酸月本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种专用于矿物棉的高耐水生物基无甲醛定型剂，其特征在于，按100％固含量计算，包括以下重量配比的组分：可水溶性树脂预聚物：100份；生物基碳水化合物：30～250份；单分子多元羧酸：0～100份；湿强度改性剂：0～5份；催化剂：2～15份；pH值调节剂：0～20份；其中，所述可水溶性树脂预聚物由单体原料通过共聚反应制得，所述单体原料按物质的量计包括如下组分：a，烯键式不饱和羧酸单体：90.0～99.0％；b，烯键式不饱和羟基功能单体：0.5～5.0％；c，疏水性烯键式不饱和单体：0.5～5.0％。2.根据权利要求1所述的一种专用于矿物棉的高耐水生物基无甲醛定型剂，其特征在于，所述的可水溶性树脂预聚物的数均分子量为500～30000。3.根据权利要求1所述的一种专用于矿物棉的高耐水生物基无甲醛定型剂，其特征在于，所述的生物基碳水化合物包括单糖、二糖和低聚多糖，其中所述单糖和二糖的含量之和大于或等于所述生物基碳水化合物总重量的55％，所述低聚多糖的含量小于或等于所述生物基碳水化合物总重量的45％。4.根据权利要求3所述的一种专用于矿物棉的高耐水生物基无甲醛定型剂，其特征在于，所述单糖选自木糖、阿拉伯糖、乳糖、葡萄糖、果糖或山梨糖中的一种或多种；所述二糖选自蔗糖、乳糖或麦芽糖中的一种或多种；所述低聚多糖选自麦芽三塘或麦芽糊精中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种专用于矿物棉的高耐水生物基无甲醛定型剂，其特征在于，所述单分子多元羧酸分子量不高于1000。6.根据权利要求5所述的一种专用于矿物棉的高耐水生物基无甲醛定型剂，其特征在于，所述单分子多元羧酸选自草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、苹果酸、酒石酸、丙醇二酸、天冬氨酸、谷氨酸、富马酸、衣康酸、马来酸、愈伤酸、樟脑酸、邻苯二甲酸、氯菌酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、甲基反丁烯二酸、柠康酸、马来酸酐、琥珀酸酐、邻苯二甲酸酐、柠檬酸、丙三羧酸、1，2，4
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丁三羧酸、乌头酸、苯连三酸、苯偏三酸、苯均三酸、1，2，3，4
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丁四羧酸或苯均四酸中的一种或几种。7.根据权利要求1所述的一种专用于矿物棉的高耐水生物基无甲醛定型剂，其特征在于，所述湿强度改性剂为聚合碳化二亚胺。8.根据权利要求1所述的一种专用于矿物棉的高耐水生物基无甲醛定型剂，其特征在于，所述pH值调节剂选自氨水、二乙醇胺、三乙醇胺，2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙醇、异丙醇胺、N
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甲基二乙醇胺或2
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二甲氨基乙醇中的一种或多种。9.根据权利要求1所述的一种专用于矿物棉的高耐水生物基无甲醛定型剂，其特征在于，所述烯键式不饱和羧酸单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、富马酸、马来酸、2
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甲基马来酸、衣康酸、2
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甲基衣康酸、α
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β
‑
亚甲基戊二酸、马来酸单烷基酯、富马酸单烷基酯、马
来酸酐、丙烯酸酐、甲基丙烯酸酐、异辛基丙烯酸酐、巴豆酸酐或富马酸酐中的一种或几种；所述烯键式不饱和羟基功能单体选自甲基丙烯酸
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羟乙酯、丙烯酸
‑2‑

【专利技术属性】
技术研发人员：朱玉国，李炳泉，董春生，
申请(专利权)人：江苏艾科赛特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：