[go: up one dir, main page]

RU2841666C2 - Aqueous adhesive composition for lignocellulosic materials such as wood and process for preparation thereof - Google Patents

Aqueous adhesive composition for lignocellulosic materials such as wood and process for preparation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2841666C2
RU2841666C2 RU2023119874A RU2023119874A RU2841666C2 RU 2841666 C2 RU2841666 C2 RU 2841666C2 RU 2023119874 A RU2023119874 A RU 2023119874A RU 2023119874 A RU2023119874 A RU 2023119874A RU 2841666 C2 RU2841666 C2 RU 2841666C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
component
adhesive composition
groups
lignin
aqueous adhesive
Prior art date
Application number
RU2023119874A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2023119874A (en
Inventor
Иб ЙОХАННСЕН
Бьорн Шёгрен КИЛЬСГОРД
Мирослав НИКОЛИЦ
Original Assignee
Роквул Интернэшнл А/С
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Роквул Интернэшнл А/С filed Critical Роквул Интернэшнл А/С
Publication of RU2023119874A publication Critical patent/RU2023119874A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2841666C2 publication Critical patent/RU2841666C2/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to an aqueous adhesive composition for lignocellulosic materials such as wood. Aqueous adhesive composition for lignocellulosic materials contains: component (i) in the form of oxidised lignin, component (ii) in the form of a cross-linking agent, component (iii) in the form of a plasticiser, wherein said adhesive composition does not contain formaldehyde. Component (i) has a carboxyl group content of 0.05–10 mmol/g with respect to the dry weight of component (i), component (ii) is present in amount of 1–40 wt. % with respect to the dry weight of component (i), and component (iii) is present in amount of 0.5 wt. % to 50 wt. % with respect to the dry weight of component (i). Component (ii) in the form of a crosslinker is selected from crosslinkers based on β-hydroxyalkylamides and/or oxazoline-based cross-linkers selected from the group consisting of multifunctional organic amines such as alkanolamine, diamines, such as hexamethylenediamine, triamines, and is an epoxidised oil based on a fatty acid triglyceride or an elastic oligomer or polymer, such as an acrylic polymer, such as a vinyl polymer, such as polyether, which contains reactive functional groups such as carbodiimide groups, such as anhydride groups, such as oxazoline groups, such as amino groups, such as epoxy groups, or molecule having 3 or more epoxy groups. Component (iii) in the form of a plasticiser is selected from the group consisting of polyethylene glycols, polyethylene glycol ethers, polyethers, hydrogenated sugars and/or acids, such as adipic acid, vanillic acid, lactic acid and/or ferullic acid, acrylic polymers, polyvinyl alcohol, polyurethane dispersions, ethylene carbonate, propylene carbonate, lactons, lactams, lactides, acrylic polymers with free carboxy groups and/or polyurethane dispersions with free carboxy groups. Invention also relates to a method of producing a glued lignocellulose product and to a glued lignocellulose product.
EFFECT: obtaining an adhesive which is particularly suitable for gluing lignocellulosic materials such as wood, in which renewable materials are used as starting materials, in which corrosive and/or hazardous materials are in reduced quantities or are eliminated, and which is relatively cheap to produce.
17 cl, 5 dwg, 8 tbl, 10 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Настоящее изобретение относится к водной клеевой композиции для лигноцеллюлозных материалов, таких как древесина, и способу получения склеенного лигноцеллюлозного продукта, который включает стадию приведения в контакт одного или нескольких лигноцеллюлозных материалов с клеем и отверждение указанной композиции.The present invention relates to an aqueous adhesive composition for lignocellulosic materials, such as wood, and a method for producing a glued lignocellulosic product, which includes the step of bringing one or more lignocellulosic materials into contact with the adhesive and curing said composition.

Предпосылки создания изобретенияPrerequisites for the creation of an invention

Перечень типов клеев для лигноцеллюлозных материалов, таких как древесина, является длинным и содержит такие клеи, как алифатическая смола, животный клей, казеин, контакт-цемент, эпоксидный клей, горячий клей, фенолоформальдегидный и мочевиноформальдегидный клеи.The list of adhesive types for lignocellulosic materials such as wood is long and includes adhesives such as aliphatic resin, animal glue, casein, contact cement, epoxy glue, hot melt glue, phenol formaldehyde and urea formaldehyde adhesives.

Каждый из этих клеев имеет свои «за» и «против». Некоторые являются сильными, но в них используется вредный материал, или они являются дорогими, например, клеи на основе изоцианатов; другие являются дешевыми, но имеют слабое сопротивление нагреванию и/или влажности, например, клеи на основе поливинилацетата, и в других используются дешевые возобновляемые материалы, но они имеют низкую прочность клеевого соединения.Each of these adhesives has its pros and cons. Some are strong but use harmful materials or are expensive, such as isocyanate-based adhesives; others are cheap but have poor resistance to heat and/or moisture, such as polyvinyl acetate-based adhesives; and others use cheap, renewable materials but have poor bond strength.

С этим клеем на основе окисленного лигнина авторы имеют продукт, который имеет хорошие адгезионные свойства, используются дешевые и возобновляемые источники, и клей устойчив в различных условиях, таких как тепло и влажность.With this oxidized lignin based adhesive, the authors have a product that has good adhesive properties, uses cheap and renewable resources, and the adhesive is stable under various conditions such as heat and humidity.

Лигнин используется в основном для получения тепловой энергии путем его сжигания, используется в качестве корма для скота или просто утилизируется как отходы. Небольшая часть лигнина используется в различных процессах, например, в качестве диспергатора, например, в цементе и асфальте, или в качестве исходного материала для некоторых ароматических соединений, таких как ванилин.Lignin is used mainly to generate thermal energy by burning it, used as animal feed or simply disposed of as waste. A small part of lignin is used in various processes, such as as a dispersant, such as in cement and asphalt, or as a starting material for some aromatic compounds, such as vanillin.

Одним возможным применением лигнинов является применение в клеях, таких как клеи для древесины.One possible use of lignins is in adhesives, such as wood glues.

Некоторое количество клеевых или типа клеев лигноцеллюлозных продуктов можно найти на известном уровне техники. В JP2014065779 описывается смоляная композиция, включающая растворимый в органическом растворителе лигнин в комбинации с соединениями, содержащими несколько оксазолиновых циклов. В WO18138450 описывается волокнистый картон на основе лигнина, который используется для углеродных волокон, получаемых из материалов на биологической основе, где нехимически модифицированный лигнин, пластификатор и сшивающий агент экструдируются из расплава и затем обрабатываются карбонизацией с образованием указанных волокон. В US2009169867 описывается композиционный материал, включающий материал подложки и отвержденную/высушенную клеевую композицию полимерных частиц, обезжиренной соевой муки, любой смеси следующих сшивающих агентов: глицерин, производные глицерина, диэтаноламин, триэтаноламин, пентаэритрит, гидроксиалкилмочевина, мочевина, оксазолин, поливиниловый спирт, ионы металлов циркония или цинка. Этот патент также касается добавления лигнина или лигнинсульфоната, которые в данном случае могут действовать как сухой разбавитель или наполнитель.A number of adhesive or adhesive-type lignocellulosic products can be found in the prior art. JP2014065779 describes a resin composition comprising organic solvent-soluble lignin in combination with compounds containing several oxazoline rings. WO18138450 describes a lignin-based fibrous board that is used for carbon fibers obtained from bio-based materials, wherein non-chemically modified lignin, a plasticizer and a cross-linking agent are melt-extruded and then carbonized to form said fibers. US2009169867 describes a composite material comprising a support material and a cured/dried adhesive composition of polymer particles, defatted soy flour, any mixture of the following crosslinking agents: glycerol, glycerol derivatives, diethanolamine, triethanolamine, pentaerythritol, hydroxyalkyl urea, urea, oxazoline, polyvinyl alcohol, zirconium or zinc metal ions. This patent also concerns the addition of lignin or lignin sulfonate, which in this case can act as a dry diluent or filler.

В US2010069533 описывается древесный композит, склеенный клеевой композицией для древесины, включающей любую смесь изолята соевого белка, соевой муки, льняной муки крупного помола, льняной муки, конопляной муки и муки из зерновых; компонент, содержащий одну или несколько функциональных оксазолиновых групп, и возможно лигнин или лигносульфонат и/или соединение генератор кислоты. Важно отметить, что в US2010069533 не описываются какие-либо пластификаторы; не описывается какая-либо химическая обработка лигнина или лигносульфоната, такая как окисление, и отсутствует применение лигнина или лигносульфоната в качестве основного компонента.US2010069533 describes a wood composite bonded with an adhesive composition for wood comprising any mixture of soy protein isolate, soy flour, flax meal, flax meal, hemp meal, and cereal meal; a component containing one or more oxazoline functional groups, and optionally lignin or lignosulfonate and/or an acid generating compound. It is important to note that US2010069533 does not describe any plasticizers; it does not describe any chemical treatment of lignin or lignosulfonate, such as oxidation, and it does not use lignin or lignosulfonate as a major component.

В US2011159768 описывается водная клеевая композиция, включающая компонент из одного или нескольких лигнинов или лигносульфонатов с привитыми этиленненасыщенными карбоксикислотами, и компонент из полимеров или смол, содержащих одну или несколько функциональных оксазолиновых групп. Важно отметить, что в US2011159768 описывается водная клеевая композиция, содержащая лигнины или лигносульфонаты, химически обработанные совершенно иначе, чем по настоящему изобретению, и не описывается применение пластификаторов или окисления.US2011159768 describes an aqueous adhesive composition comprising a component of one or more lignins or lignosulfonates grafted with ethylenically unsaturated carboxylic acids, and a component of polymers or resins containing one or more oxazoline functional groups. It is important to note that US2011159768 describes an aqueous adhesive composition comprising lignins or lignosulfonates chemically treated in a completely different manner than the present invention, and does not describe the use of plasticizers or oxidation.

Существует несколько важных характеристик лигнина в связи с клеями. Лигнин представляет собой ароматический полимер с высокой температурой стеклования (Tg). Лигнин термически разлагается в широком интервале температур, так как различные содержащие кислород фрагменты обладают различной устойчивостью, и реакции, которые происходят, могут быть последовательными, но также конкурирующими из-за затрудненной структуры полимера лигнина. Химические свойства поверхности лигнина (как и компоненты поверхностного натяжения) подобны тем же свойствам отвержденных фенолоформальдегидных (PF) клеев. Эта ситуация делает разумным предположение, что адгезионные свойства лигнина могут быть на том же уровне, что и свойства клеев, давно используемых в продуктах из древесины и т.п. Однако лигнин от природы является гетерогенным материалом, и вдобавок ко всему, свойства и структура лигнина являются различными в зависимости от различных методов, используемых для извлечения лигнина из биомассы, так же, как и самой биомассы. Различия заключаются в структуре, характере связывания ароматических звеньев лигнина, молекулярной массе, функциональных группах и т.д.There are several important characteristics of lignin in relation to adhesives. Lignin is an aromatic polymer with a high glass transition temperature ( Tg ). Lignin thermally decomposes over a wide temperature range because the different oxygen-containing fragments have different stabilities, and the reactions that occur can be sequential but also competitive due to the hindered structure of the lignin polymer. The surface chemical properties of lignin (as well as the surface tension components) are similar to those of cured phenol-formaldehyde (PF) adhesives. This situation makes it reasonable to assume that the adhesive properties of lignin may be at the same level as those of adhesives long used in wood products, etc. However, lignin is a naturally heterogeneous material, and in addition, the properties and structure of lignin vary depending on the different methods used to extract lignin from biomass, as well as the biomass itself. The differences lie in the structure, the nature of the binding of aromatic units of lignin, molecular weight, functional groups, etc.

Реакционноспособной функциональной группой, присутствующей в больших количествах в типичном лигнине, является гидроксильная группа, являющаяся фенольной или алифатической гидроксильной группой. Присутствие фенольной гидроксильной группы также активирует ароматический цикл для взаимодействий с альдегидами. В целом, можно сказать, что структура лигнина ограничивает выбор сшивателей реагентами, наиболее часто вынуждающими на компромисс в отношении окружающей среды, и поэтому ограничивает возможность использовать лигнин в качестве исходного материала в процессах, которые включают химические реакции.The reactive functional group present in large quantities in typical lignin is the hydroxyl group, which is a phenolic or aliphatic hydroxyl group. The presence of the phenolic hydroxyl group also activates the aromatic ring for reactions with aldehydes. Overall, it can be said that the structure of lignin limits the choice of crosslinkers to those reagents that most often involve environmental compromises, and therefore limits the ability to use lignin as a feedstock in processes that involve chemical reactions.

Для того, чтобы использовать лигнины в качестве исходных материалов для различных применений, предлагается химическая дериватизация лигнинов. Одним из предложенных путей дериватизации лигнинов является окисление. Окисление лигнина обычно осуществляют с помощью сильных окислителей в присутствии гидроксидов щелочных металлов.In order to use lignins as starting materials for various applications, chemical derivatization of lignins is proposed. One of the proposed ways of derivatization of lignins is oxidation. Oxidation of lignin is usually carried out using strong oxidizing agents in the presence of alkali metal hydroxides.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Соответственно, целью настоящего изобретения является клей, который подходит, в частности, для склеивания лигноцеллюлозных материалов, таких как древесина, в котором в качестве исходных материалов используются возобновляемые материалы, в котором коррозионные и/или вредные материалы находятся в уменьшенных количествах или устранены, и который сравнительно недорог в производстве.Accordingly, the object of the present invention is to provide an adhesive which is particularly suitable for gluing lignocellulosic materials such as wood, in which renewable materials are used as starting materials, in which corrosive and/or harmful materials are present in reduced quantities or eliminated, and which is comparatively inexpensive to produce.

Другой целью настоящего изобретения является продукт, склеенный таким клеем.Another object of the present invention is a product bonded with such an adhesive.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается водная клеевая композиция для лигноцеллюлозных материалов, таких как древесина, включающаяAccording to a first aspect of the present invention, there is provided an aqueous adhesive composition for lignocellulosic materials such as wood, comprising

- компонент (i) в форме одного или нескольких окисленных лигнинов;- component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

- компонент (ii) в форме одного или нескольких сшивателей;- component (ii) in the form of one or more crosslinkers;

- компонент (iii) в форме одного или нескольких пластификаторов.- component (iii) in the form of one or more plasticizers.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается способ получения лигноцеллюлозного продукта, который включает стадию контактирования одного или нескольких лигноцеллюлозных материалов с водной клеевой композицией, описанной выше.According to a second aspect of the present invention, a method for producing a lignocellulosic product is provided, which comprises the step of contacting one or more lignocellulosic materials with the aqueous adhesive composition described above.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предлагается лигноцеллюлозный продукт, включающий один или несколько лигноцеллюлозных материалов в контакте с отвержденной клеевой композицией согласно настоящему изобретению.According to a third aspect of the present invention, there is provided a lignocellulosic product comprising one or more lignocellulosic materials in contact with a cured adhesive composition according to the present invention.

Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что возможно получить склеенный лигноцеллюлозный продукт как результат отверждения клея, основным компонентом которого является окисленный лигнин как основной компонент, полученный из недорогих возобновляемых материалов, который не содержит или содержит в малой степени какие-либо коррозионные или вредные агенты.The inventors of the present invention have unexpectedly found that it is possible to obtain a bonded lignocellulosic product as a result of curing an adhesive whose main component is oxidized lignin as a main component, obtained from inexpensive renewable materials, which does not contain or contains to a small extent any corrosive or harmful agents.

Описание предпочтительных воплощенийDescription of Preferred Embodiments

Водная клеевая композиция для лигноцеллюлозных материалов, таких как древесина, согласно настоящему изобретению включаетAn aqueous adhesive composition for lignocellulosic materials such as wood according to the present invention comprises

- компонент (i) в форме одного или нескольких окисленных лигнинов;- component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

- компонент (ii) в форме одного или нескольких сшивателей;- component (ii) in the form of one or more crosslinkers;

- компонент (iii) в форме одного или нескольких пластификаторов.- component (iii) in the form of one or more plasticizers.

В предпочтительном воплощении клеи согласно настоящему изобретению не содержат формальдегид.In a preferred embodiment, the adhesives of the present invention do not contain formaldehyde.

Для целей настоящей заявки термин «не содержит формальдегид» определяет, что во время получения клеевой композиции формальдегид не добавляют. For the purposes of this application, the term "formaldehyde-free" means that no formaldehyde is added during the preparation of the adhesive composition.

Компонент (i)Component (i)

Компонент (i) находится в форме одного или нескольких окисленных лигнинов.Component (i) is in the form of one or more oxidized lignins.

Лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза являются тремя основными органическими компонентами в клеточной стенке растений. Лигнин можно рассматривать как клей, который удерживает целлюлозные волокна вместе. Лигнин содержит как гидрофильные, так и гидрофобные группы. Он является вторым самым распространенным природным полимером в мире, уступающим только целлюлозе, и по оценкам составляет 20-30% всего углерода, содержащегося в биомассе, что составляет более 1 миллиарда тонн во всем мире.Lignin, cellulose and hemicellulose are the three main organic components in the cell wall of plants. Lignin can be thought of as the glue that holds cellulose fibres together. Lignin contains both hydrophilic and hydrophobic groups. It is the second most abundant natural polymer in the world, second only to cellulose, and is estimated to account for 20-30% of all carbon contained in biomass, which is over 1 billion tonnes worldwide.

Фиг. 1 показывает разрез возможной структуры лигнина.Fig. 1 shows a cross-section of a possible structure of lignin.

Существуют по меньшей мере четыре группы технических лигнинов, доступных на рынке. Эти четыре группы показаны на фиг. 3. Возможная пятая группа лигнин Biorefinery немного отличается, так как он описывается не процессом экстрагирования, а процессом происхождения, например, биорафинированием, и поэтому он может быть похожим или отличаться от других упомянутых групп. Каждая группа отличается от каждой другой группы, и каждая подходит для различных применений. Лигнин является комплексным гетерогенным материалом, образованным различными, до трех, фенилпропановыми мономерами, в зависимости от источника. Лигнины мягкой древесины состоят главным образом из звеньев кониферилового спирта, см. фиг. 2, и в результате они являются более однородными, чем лигнины твердой древесины, которые имеют более высокое содержание звеньев сирингилового спирта, см. фиг. 2. Внешний вид и консистенция лигнина весьма изменчивы и сильно зависят от технологического процесса.There are at least four groups of technical lignins available on the market. These four groups are shown in Fig. 3. A possible fifth group, Biorefinery lignin, is slightly different as it is not described by an extraction process but by a process of origin, such as biorefining, and so it may be similar or different from the other groups mentioned. Each group is different from every other group, and each is suitable for different applications. Lignin is a complex heterogeneous material formed by up to three different phenylpropane monomers, depending on the source. Softwood lignins consist primarily of coniferyl alcohol units, see Fig. 2, and as a result they are more homogeneous than hardwood lignins, which have a higher content of syringyl alcohol units, see Fig. 2. The appearance and consistency of lignin is quite variable and depends heavily on the technological process.

Краткий обзор свойств этих технических лигнинов приводится на фиг. 4.A brief overview of the properties of these technical lignins is given in Fig. 4.

Лигносульфонат из процесса сульфитной варки целлюлозы остается крупнейшим коммерчески доступным источником лигнина мощностью 1,4 миллиона тонн. Но если отодвинуть его в сторону, то в настоящее время крафт-процесс является самым используемым процессом варки целлюлозы и постепенно заменяет сульфитный процесс. По оценке 78 миллионов тонн в год лигнина во всем мире генерируется производством крафт-целлюлозы, но большая его часть сжигается для получения пара и энергии. В настоящее время объем крафт-извлечения оценивается в 160000 тонн, но источники показывают, что извлечение в настоящее время составляет только примерно 75000 тонн. Крафт-лигнин получают из черного щелока, отработанного щелока сульфатного или крафт-процесса. В настоящее время для производства крафт-лигнина используют 3 хорошо известных процесса: LignoBoost, LignoForce и SLRP. Эти 3 процесса схожи в том, что они включают добавление CO2 для снижения pH до 9-10 с последующим подкислением для дальнейшего снижения pH до приблизительно 2. Конечная стадия включает некоторую комбинацию промывки, выщелачивания и фильтрации для удаления золы и других примесей. Эти три процесса находятся на различных стадиях коммерциализации во всем мире.Lignosulfonate from the sulfite pulping process remains the largest commercially available source of lignin with a capacity of 1.4 million tons. But putting that aside, the kraft process is now the most widely used pulping process and is slowly replacing the sulfite process. An estimated 78 million tons per year of lignin is generated worldwide by kraft pulping, but most of it is burned to produce steam and energy. Kraft recovery is currently estimated at 160,000 tons, but sources indicate that recovery is currently only about 75,000 tons. Kraft lignin is produced from black liquor, the spent liquor of the kraft or kraft process. There are currently 3 well-known processes used to produce kraft lignin: LignoBoost, LignoForce and SLRP. These three processes are similar in that they involve the addition of CO2 to lower the pH to 9-10, followed by acidification to further lower the pH to around 2. The final step involves some combination of washing, leaching and filtration to remove ash and other impurities. These three processes are in various stages of commercialization worldwide.

Крафт-процесс вводит тиольные группы, стильбен, в то время как некоторые углеводы остаются. Также как примесь присутствует сульфат натрия из-за осаждения лигнина из щелока серной кислотой, но потенциально этого можно избежать путем замены пути извлечения лигнина. Крафт-процесс ведет к большому количеству фенольных гидроксильных групп, и этот лигнин растворяется в воде, когда эти группы ионизируются (выше рН ~10).The Kraft process introduces thiol groups, stilbene, while some carbohydrates remain. Also sodium sulfate is present as an impurity due to precipitation of lignin from the liquor by sulfuric acid, but this can potentially be avoided by changing the lignin extraction route. The Kraft process leads to a large number of phenolic hydroxyl groups, and this lignin dissolves in water when these groups are ionized (above pH ~10).

Коммерческий крафт-лигнин обычно более чистый, чем лигносульфонаты. Молекулярная масса составляет 1000-3000 г/моль.Commercial kraft lignin is usually purer than lignosulfonates. The molecular weight is 1000-3000 g/mol.

Натронный лигнин происходит из процессов варки целлюлозы с использованием гидроксида натрия, которые в основном используются в случае пшеничной соломы, багассы и льна. Свойства натронного лигнина схожи с крафт-лигнинами с точки зрения растворимости и Tg. В этом процессе не используется сера, и отсутствует ковалентно связанная сера. Уровень золы очень низкий. Натронный лигнин имеет низкую растворимость в нейтральной и кислой средах, но полностью растворяется при рН 12 и выше.Soda lignin is derived from sodium hydroxide pulping processes, which are mainly used for wheat straw, bagasse and flax. The properties of soda lignin are similar to kraft lignins in terms of solubility and Tg . No sulfur is used in this process and there is no covalently bound sulfur. Ash levels are very low. Soda lignin has low solubility in neutral and acidic media, but is completely soluble at pH 12 and above.

Лигносульфонатный процесс вводит большое количество сульфонатных групп, делая лигнин растворимым в воде, но также в подкисленных водных растворах. Лигносульфонаты содержат до 8% серы в виде сульфоната, в то время как крафт-лигнин содержит 1-2% серы, главным образом связанной с лигнином. Молекулярная масса лигносульфоната составляет 15000-50000 г/моль. Этот лигнин содержит больше оставшихся углеводов по сравнению с другими типами и имеет более высокую среднюю молекулярную массу. Типичное гидрофобное ядро лигнина вместе с большим количеством ионизированных сульфатных групп делает этот лигнин привлекательным в качестве поверхностно-активного вещества, и он часто находит применение в диспергировании цемента и т.д.The lignosulfonate process introduces a large number of sulfonate groups, making the lignin soluble in water but also in acidified aqueous solutions. Lignosulfonates contain up to 8% sulfur as sulfonate, while kraft lignin contains 1-2% sulfur, mainly bound to the lignin. The molecular weight of lignosulfonate is 15,000-50,000 g/mol. This lignin contains more residual carbohydrates than other types and has a higher average molecular weight. The typical hydrophobic core of lignin, together with the large number of ionized sulfate groups, makes this lignin attractive as a surfactant, and it often finds application in cement dispersion, etc.

Становится доступной еще одна группа лигнинов - лигнины, образующиеся в процессах биорафинирования, в которых углеводы отделяются от лигнина химическими или биохимическими процессами с образованием богатой углеводами фракции. Этот остающийся лигнин называют биорафинированным лигнином. Биорафинаты сосредоточены на производстве энергии и производстве заменителей продуктов, полученных из ископаемого топлива и нефтехимии, а также лигнина. Лигнин из этого процесса считается малоценным продуктом или даже отходом, используемым в основном для термического сжигания или используемым в качестве низкосортного корма или утилизируемым иным образом.Another group of lignins is becoming available - lignins produced by biorefining processes, in which the carbohydrates are separated from the lignin by chemical or biochemical processes to form a carbohydrate-rich fraction. This remaining lignin is called biorefined lignin. Biorefineries focus on energy production and the production of substitutes for fossil fuel and petrochemical-derived products as well as lignin. The lignin from this process is considered a low-value product or even a waste product, used primarily for thermal incineration or used as low-grade feed or otherwise disposed of.

Доступность органозольвного лигнина пока еще рассматривается в полупромышленном масштабе. Процесс включает экстрагирование лигнина с использованием воды вместе с различными органическими растворителями (чаще всего этанолом) и некоторыми органическими кислотами. Преимуществом этого процесса является более высокая чистота полученного лигнина, но при более высокой стоимости по сравнению с другими техническими лигнинами и растворимостью в органических растворителях, а не в воде.The availability of organosolv lignin is still being considered on a semi-industrial scale. The process involves the extraction of lignin using water together with various organic solvents (most commonly ethanol) and some organic acids. The advantage of this process is the higher purity of the resulting lignin, but at a higher cost compared to other technical lignins and solubility in organic solvents rather than water.

Прежние попытки использовать лигнин в качестве базового соединения для клеевых композиций для лигноцеллюлозных материалов потерпели неудачу, поскольку трудно найти подходящие сшиватели, которые обеспечивали бы желательные механические свойства отвержденного изделия из минеральной ваты и в то же время избегали опасных и/или коррозионных компонентов. В настоящее время лигнин используется для замены химических веществ, полученных из нефти, таких как фенол в фенольных смолах при применениях в клее или в битуме. Он также используется в качестве добавок к цементу и бетону и в некоторых аспектах в качестве диспергаторов.Previous attempts to use lignin as a base compound for adhesive compositions for lignocellulosic materials have failed because it is difficult to find suitable crosslinkers that provide the desired mechanical properties of the cured mineral wool product while avoiding hazardous and/or corrosive components. Lignin is currently used to replace petroleum-derived chemicals such as phenol in phenolic resins in adhesive or bitumen applications. It is also used as an additive to cement and concrete and in some aspects as a dispersant.

Сшиватель полимера обычно должен обеспечивать улучшенные свойства, такие как механическая, химическая и термическая устойчивость, и т.д. Лигнин особенно богат фенольными и алифатическими гидроксильными группами, которые могут взаимодействовать, приводя к сшитой структуре лигнина. Различные лигнины также будут иметь другие доступные функциональные группы, которые потенциально можно использовать. Существование этих других групп в большой степени зависит от пути, которым лигнин был отделен от целлюлозы и гемицеллюлозы (тиольные группы в крафт-лигнине, сульфонатные в лигносульфонате и т.д.), в зависимости от источника.A polymer crosslinker should generally provide improved properties such as mechanical, chemical and thermal stability, etc. Lignin is particularly rich in phenolic and aliphatic hydroxyl groups, which can interact to form a crosslinked lignin structure. Different lignins will also have other functional groups available that can potentially be used. The existence of these other groups depends largely on the way in which the lignin was separated from the cellulose and hemicellulose (thiol groups in kraft lignin, sulfonate in lignosulfonate, etc.), depending on the source.

Возможность сшивания гидроксильных групп относительно ограничена. Лигнин конечно является весьма реакционноспособным в отношении изоцианатов и может строить полиуретаны. Однако полиуретаны представляют меньший интерес из-за токсичности изоцианатов. Подобным образом, фенольные гидроксилы могут взаимодействовать при открытии цикла с эпоксидами и принимать участие в стандартном отверждении эпоксидных смол аминами, но снова эпоксиды представляют меньший интерес из-за токсичности. Фенольные гидроксилы активируют ароматические циклы для реакции в стандартных фенольных смолах с использованием альдегидов в качестве сшивателей, но снова это является менее интересным из-за токсичности альдегидов. Например, хорошо известно сшивание лигнинов альдегидами, см. EP3299421 A1, где раскрывается клей, включающий лигнин, глутаровый альдегид, аммиак, глюкозу и лизин. Также известны несколько примеров лигнинсодержащих клеев, включающих формальдегид, например, из WO14080033 и US3227667.The crosslinking potential of hydroxyl groups is relatively limited. Lignin is of course very reactive with isocyanates and can form polyurethanes. However, polyurethanes are of less interest because of the toxicity of isocyanates. Similarly, phenolic hydroxyls can react to open rings with epoxides and participate in the standard amine curing of epoxy resins, but again epoxides are of less interest because of toxicity. Phenolic hydroxyls activate aromatic rings for reaction in standard phenolic resins using aldehydes as crosslinkers, but again this is of less interest because of the toxicity of aldehydes. For example, the crosslinking of lignins with aldehydes is well known, see EP3299421 A1, which discloses an adhesive comprising lignin, glutaraldehyde, ammonia, glucose and lysine. Several examples of lignin-containing adhesives including formaldehyde are also known, for example from WO14080033 and US3227667.

Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что используя окисленные лигнины, можно получить клеевые композиции для лигноцеллюлозных материалов, которые обеспечивают превосходные свойства склеенного лигноцеллюлозного продукта, полученного с их помощью, и в то же время в клеевые композиции не требуется включение опасных и/или коррозионных компонентов.The inventors of the present invention have unexpectedly discovered that by using oxidized lignins, it is possible to obtain adhesive compositions for lignocellulosic materials that provide excellent properties for the glued lignocellulosic product obtained with their help, and at the same time, the adhesive compositions do not require the inclusion of hazardous and/or corrosive components.

В одном воплощении компонент (i) находится в форме одного или нескольких окисленных крафт-лигнинов.In one embodiment, component (i) is in the form of one or more oxidized kraft lignins.

В одном воплощении компонент (i) находится в форме одного или нескольких окисленных натронных лигнинов.In one embodiment, component (i) is in the form of one or more oxidized sodium lignins.

В одном воплощении компонент (i) находится в форме одного или нескольких лигнинов, окисленных с аммиаком. Для целей настоящего изобретения термин «лигнины, окисленные с аммиаком» следует понимать как лигнин, который окислен окислителем в присутствии аммиака. Термин «лигнин, окисленный с аммиаком» сокращенно выглядит как AOL.In one embodiment, component (i) is in the form of one or more lignins oxidized with ammonia. For the purposes of the present invention, the term "lignins oxidized with ammonia" shall be understood as lignin that has been oxidized by an oxidizing agent in the presence of ammonia. The term "lignin oxidized with ammonia" is abbreviated as AOL.

В другом воплощении аммиак частично или полностью заменяется гидроксидом щелочного металла, в частности, гидроксидом натрия и/или гидроксидом калия.In another embodiment, ammonia is partially or completely replaced by an alkali metal hydroxide, in particular sodium hydroxide and/or potassium hydroxide.

Типичным окислителем, используемым для получения окисленных лигнинов, является пероксид водорода.A typical oxidizing agent used to produce oxidized lignins is hydrogen peroxide.

В одном воплощении лигнин, окисленный с аммиаком, включает одно или несколько соединений, выбранных из группы из аммиака, аминов, гидроксидов или их любых солей.In one embodiment, the ammonia-oxidized lignin comprises one or more compounds selected from the group of ammonia, amines, hydroxides, or any salts thereof.

В одном воплощении компонент (i) имеет содержание карбоксильных групп 0,05-10 ммоль/г, например, 0,1-5 ммоль/г, например, 0,20-1,5 ммоль/г, например, 0,40-1,2 ммоль/г, например, 0,45-1,0 ммоль/г относительно сухой массы компонента (i). In one embodiment, component (i) has a carboxyl group content of 0.05-10 mmol/g, such as 0.1-5 mmol/g, such as 0.20-1.5 mmol/g, such as 0.40-1.2 mmol/g, such as 0.45-1.0 mmol/g relative to the dry weight of component (i).

В одном воплощении компонент (i) имеет среднее содержание карбоксильных групп больше 1,5 групп на макромолекулу компонента (i), например, больше 2 групп, например, больше 2,5 групп.In one embodiment, component (i) has an average carboxyl group content of greater than 1.5 groups per macromolecule of component (i), such as greater than 2 groups, such as greater than 2.5 groups.

Не желая связывать себя какой-либо определенной теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что содержание карбоксильных групп в окисленных лигнинах играет важную роль в неожиданных преимуществах водных клеевых композиций для лигноцеллюлозных материалов согласно настоящему изобретению. В частности, авторы настоящего изобретения полагают, что карбоксильная группа в окисленных лигнинах улучшает сшивающие свойства и, следовательно, обеспечивают лучшие механические свойства отвержденных склеенных лигноцеллюлозных продуктов. Without wishing to be bound by any particular theory, the inventors believe that the carboxyl group content of the oxidized lignins plays an important role in the unexpected advantages of the aqueous adhesive compositions for lignocellulosic materials according to the present invention. In particular, the inventors believe that the carboxyl group in the oxidized lignins improves the crosslinking properties and, therefore, provides better mechanical properties of the cured adhesive lignocellulosic products.

Компонент (ii)Component (ii)

Компонент (ii) находится в форме одного или нескольких сшивателей.Component (ii) is in the form of one or more crosslinkers.

Компонент (ii) в одном воплощении находится в форме одного или нескольких сшивателей, выбранных из сшивателей на основе β-гидроксиалкиламидов и/или сшивателей на основе оксазолинов.Component (ii) in one embodiment is in the form of one or more crosslinkers selected from β-hydroxyalkylamide based crosslinkers and/or oxazoline based crosslinkers.

Сшиватели на основе β-гидроксиалкиламидов являются отвердителями для макромолекул с кислотной функциональностью. Они обеспечивают твердую, прочную, устойчивую к коррозии и устойчивую к растворителям сшитую полимерную сетку. Полагают, что сшиватели на основе β-гидроксиалкиламидов отверждают полимер через реакцию этерификации с образованием множества сложноэфирных связей. Гидроксильная функциональность сшивателей на основе β-гидроксиалкиламидов в среднем должна составлять по меньшей мере 2, предпочтительно больше 2 и предпочтительнее 2-4 для того, чтобы получить оптимальную реакцию отверждения.β-hydroxyalkylamide crosslinkers are curing agents for acid-functional macromolecules. They provide a hard, tough, corrosion-resistant, and solvent-resistant crosslinked polymer network. β-hydroxyalkylamide crosslinkers are believed to cure the polymer via an esterification reaction to form multiple ester linkages. The hydroxyl functionality of β-hydroxyalkylamide crosslinkers should average at least 2, preferably greater than 2, and more preferably 2-4, to obtain an optimal curing reaction.

Сшиватели, содержащие оксазолиновые группы, представляют собой полимеры, содержащие одну или несколько оксазолиновых групп в каждой молекуле, и как правило, оксазолинсодержащие сшиватели можно легко получить полимеризацией производных оксазолина. В патенте US6818699 В2 раскрывается такой процесс.Crosslinkers containing oxazoline groups are polymers containing one or more oxazoline groups in each molecule, and, in general, oxazoline-containing crosslinkers can be easily prepared by polymerizing oxazoline derivatives. Patent US6818699 B2 discloses such a process.

В одном воплощении компонент (ii) представляет собой один или несколько сшивателей, выбранных из группы, включающей многофункциональные органические амины, такие как алканоламин, диамины, такие как гексаметилендиамин, триамины.In one embodiment, component (ii) is one or more crosslinkers selected from the group consisting of multifunctional organic amines such as alkanolamine, diamines such as hexamethylenediamine, triamines.

В одном воплощении компонент (ii) представляет собой эпоксидированное масло на основе триглицеридов жирных кислот.In one embodiment, component (ii) is an epoxidized fatty acid triglyceride oil.

Отмечается, что эпоксидированные масла на основе триглицеридов жирных кислот не считаются опасными, и поэтому использование этих соединений в клеевых композициях согласно настоящему изобретению не делает эти композиции небезопасными для работы.It is noted that epoxidized oils based on fatty acid triglycerides are not considered hazardous, and therefore the use of these compounds in the adhesive compositions according to the present invention does not make these compositions unsafe for work.

В одном воплощении компонент (ii) представляет собой молекулу, имеющую 3 или больше эпоксидных групп.In one embodiment, component (ii) is a molecule having 3 or more epoxy groups.

В одном воплощении компонент (ii) представляет собой один или несколько эластичных олигомеров или полимеров, например, акриловый полимер с низкой Tg, например, виниловый полимер с низкой Tg, например, простой полиэфир с низкой Tg, который содержит реактивные функциональные группы, например, карбодиимидные группы, например, ангидридные группы, например, оксазолиновые группы, например, аминогруппы, например, эпоксидные группы.In one embodiment, component (ii) is one or more elastic oligomers or polymers, for example a low Tg acrylic polymer, for example a low Tg vinyl polymer, for example a low Tg polyether, which contains reactive functional groups, for example carbodiimide groups, for example anhydride groups, for example oxazoline groups, for example amino groups, for example epoxy groups.

В одном воплощении компонент (ii) выбирают из группы, включающей сшиватели, участвующие в реакции отверждения, такие как гидроксиалкиламид, алканоламин, продукт взаимодействия алканоламина и поликарбоновой кислоты. Продукт взаимодействия алканоламина и поликарбоновой кислоты можно найти в US6706853В1.In one embodiment, component (ii) is selected from the group comprising crosslinkers participating in the curing reaction, such as a hydroxyalkylamide, an alkanolamine, a reaction product of an alkanolamine and a polycarboxylic acid. A reaction product of an alkanolamine and a polycarboxylic acid can be found in US6706853B1.

Не желая связывать себя какой-либо определенной теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что весьма выгодные свойства водных клеевых композиций согласно настоящему изобретению имеют место из-за взаимодействия окисленных лигнинов, используемых как компонент (i), и сшивателей, указанных выше. Полагают, что присутствие карбоксильных групп в окисленных лигнинах делает возможным очень эффективное сшивание окисленных лигнинов. Другим преимуществом является то, что сшиватели на основе β-гидроксиалкиламидов и сшиватели на основе оксазолинов, которые предпочтительно используются в качестве сшивателей в водной клеевой композиции согласно настоящему изобретению, являются неопасными, в частности, нетоксичными и некоррозионными. Эти сшиватели очень эффективно взаимодействуют с окисленными лигнинами, содержащими повышенные количества карбоксильных групп, причем таким образом создается возможность выгодных механических свойств склеенных лигноцеллюлозных продуктов согласно настоящему изобретению.Without wishing to be bound by any particular theory, the inventors of the present invention believe that the very advantageous properties of the aqueous adhesive compositions according to the present invention are due to the interaction of the oxidized lignins used as component (i) and the crosslinkers mentioned above. It is believed that the presence of carboxyl groups in the oxidized lignins makes it possible to crosslink the oxidized lignins very effectively. Another advantage is that the crosslinkers based on β-hydroxyalkyl amides and the crosslinkers based on oxazolines, which are preferably used as crosslinkers in the aqueous adhesive composition according to the present invention, are non-hazardous, in particular non-toxic and non-corrosive. These crosslinkers react very effectively with oxidized lignins containing increased amounts of carboxyl groups, thereby making it possible to have advantageous mechanical properties of the glued lignocellulosic products according to the present invention.

В одном воплощении клеевая композиция согласно настоящему изобретению включает компонент (ii) в количестве 1-40 мас.%, например, 4-20 мас.%, например, 6-12 мас.% относительно сухой массы компонента (i).In one embodiment, the adhesive composition according to the present invention comprises component (ii) in an amount of 1-40 wt.%, such as 4-20 wt.%, such as 6-12 wt.%, relative to the dry weight of component (i).

Компонент (iii)Component (iii)

Компонент (iii) находится в форме одного или нескольких пластификаторов.Component (iii) is in the form of one or more plasticizers.

Неожиданного обнаружилось, что включение пластификаторов в водные клеевые композиции согласно настоящему изобретению существенно улучшает механические свойства склеенных лигноцеллюлозных продуктов согласно настоящему изобретению.It has been unexpectedly found that the inclusion of plasticizers in the aqueous adhesive compositions according to the present invention significantly improves the mechanical properties of the bonded lignocellulosic products according to the present invention.

Термин «пластификатор» относится к веществу, которое добавляют в материал для того, чтобы сделать материал мягче, более эластичным (путем снижения температуры стеклования Tg) и более легким для переработки.The term "plasticizer" refers to a substance that is added to a material to make the material softer, more flexible (by lowering the glass transition temperature T g ), and easier to process.

В одном воплощении компонент (iii) находится в форме одного или нескольких пластификаторов, выбранных из группы, включающей полиэтиленгликоли, простые эфиры полиэтиленгликолей, простые полиэфиры, гидрогенизированные сахара, фталаты и/или кислоты, такие как адипиновая кислота, ванилиновая кислота, молочная кислота и/или ферулловая кислота, акриловые полимеры, поливиниловый спирт, полиуретановые дисперсии, этиленкарбонат, пропиленкарбонат, лактоны, лактамы, лактиды, акриловые полимеры со свободными карбоксигруппами и/или полиуретановые дисперсии со свободными карбоксигруппами.In one embodiment, component (iii) is in the form of one or more plasticizers selected from the group consisting of polyethylene glycols, polyethylene glycol ethers, polyethers, hydrogenated sugars, phthalates and/or acids such as adipic acid, vanillic acid, lactic acid and/or ferulic acid, acrylic polymers, polyvinyl alcohol, polyurethane dispersions, ethylene carbonate, propylene carbonate, lactones, lactams, lactides, acrylic polymers with free carboxyl groups and/or polyurethane dispersions with free carboxyl groups.

В одном воплощении компонент (iii) находится в форме одного или нескольких пластификаторов, выбранных из группы, включающей карбонаты, такие как этиленкарбонат, пропиленкарбонат, лактоны, лактамы, лактиды, соединения со структурой, схожей с лигнином, подобные ванилину, ацетосирингон, растворители, используемые в качестве коалесцирующих агентов, подобные простым эфирам спиртов, поливиниловый спирт.In one embodiment, component (iii) is in the form of one or more plasticizers selected from the group consisting of carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, lactones, lactams, lactides, compounds with a structure similar to lignin, like vanillin, acetosyringone, solvents used as coalescing agents, like alcohol ethers, polyvinyl alcohol.

В одном воплощении компонент (iii) находится в форме одного или нескольких нереактивных пластификаторов, выбранных из группы, включающей полиэтиленгликоли, простые эфиры полиэтиленгликолей, простые полиэфиры, гидрогенизированные сахара, фталаты и/или другие эфиры, растворители, используемые в качестве коалесцирующих агентов, подобные простым эфирам спиртов, акриловые полимеры, поливиниловый спирт.In one embodiment, component (iii) is in the form of one or more non-reactive plasticizers selected from the group consisting of polyethylene glycols, polyethylene glycol ethers, polyethers, hydrogenated sugars, phthalates and/or other ethers, solvents used as coalescing agents like alcohol ethers, acrylic polymers, polyvinyl alcohol.

В одном воплощении компонент (iii) представляет собой один или несколько реактивных пластификаторов, выбранных из группы, включающей карбонаты, такие как этиленкарбонат, пропиленкарбонат, лактоны, лактамы, лактиды, ди- или трикарбоновые кислоты, такие как адипиновая кислота или молочная кислота и/или ванилиновая кислота и/или ферулловая кислота, полиуретановые дисперсии, акриловые полимеры со свободными карбоксигруппами, соединения со структурой, схожей с лигнином, подобные ванилину, ацетосирингон.In one embodiment, component (iii) is one or more reactive plasticizers selected from the group consisting of carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, lactones, lactams, lactides, di- or tricarboxylic acids such as adipic acid or lactic acid and/or vanillic acid and/or ferulic acid, polyurethane dispersions, acrylic polymers with free carboxyl groups, compounds with a structure similar to lignin, like vanillin, acetosyringone.

В одном воплощении компонент (iii) находится в форме одного или нескольких пластификаторов, выбранных из группы, включающей полиэтиленгликоли, простые эфиры полиэтиленгликолей.In one embodiment, component (iii) is in the form of one or more plasticizers selected from the group consisting of polyethylene glycols, polyethylene glycol ethers.

Другим отдельным неожиданным аспектом настоящего изобретения является то, что применение пластификаторов, подобных полиэтиленгликолям и простым эфирам полиэтиленгликолей, имеющих температуру кипения выше 100°С, в частности, 140-250°С, значительно улучшает механические свойства склеенных лигноцеллюлозных продуктов согласно настоящему изобретению, хотя, с учетом их температуры кипения, вероятно, что эти пластификаторы будут по меньшей мере частично испаряться во время отверждения водных клеев в контакте с лигноцеллюлозными материалами.Another separate unexpected aspect of the present invention is that the use of plasticizers like polyethylene glycols and polyethylene glycol ethers having a boiling point above 100°C, in particular 140-250°C, significantly improves the mechanical properties of the bonded lignocellulosic products according to the present invention, although, given their boiling point, it is likely that these plasticizers will at least partially evaporate during the curing of aqueous adhesives in contact with lignocellulosic materials.

В одном воплощении компонент (iii) находится в форме одного или нескольких пластификаторов, имеющих температуру кипения выше 100°С, такую как 110-280°С, предпочтительнее 120-260°С, предпочтительнее 140-250°С.In one embodiment, component (iii) is in the form of one or more plasticizers having a boiling point above 100°C, such as 110-280°C, preferably 120-260°C, preferably 140-250°C.

Не желая связывать себя какой-либо определенной теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что эффективность этих пластификаторов в водной клеевой композиции согласно настоящему изобретению связана с эффектом усиления подвижности окисленных лигнинов во время процесса отверждения, в соответствии с чем в то же время они испаряются в ходе этого процесса отверждения. Полагают, что усиленная подвижность лигнинов или окисленных лигнинов во время процесса отверждения облегчает эффективное сшивание. Другим преимуществом этого аспекта является то, что пластификатор почти отсутствует в отвержденном склеенном лигноцеллюлозном продукте, так что отсутствует его побочное действие; например, в отвержденном склеенном лигноцеллюлозном продукте в процессе старения происходит абсорбция воды или изменение механических свойств.Without wishing to be bound by any particular theory, the inventors believe that the effectiveness of these plasticizers in the aqueous adhesive composition according to the invention is due to the effect of enhancing the mobility of the oxidized lignins during the curing process, whereby at the same time they evaporate during this curing process. It is believed that the enhanced mobility of the lignins or oxidized lignins during the curing process facilitates effective crosslinking. Another advantage of this aspect is that the plasticizer is almost absent in the cured adhesive lignocellulosic product, so that its side effects are absent; for example, in the cured adhesive lignocellulosic product, absorption of water or a change in mechanical properties occurs during the aging process.

В одном воплощении компонент (iii) находится в форме одного или нескольких полиэтиленгликолей, имеющих среднюю молекулярную массу 150-50000 г/моль, в частности, 150-4000 г/моль, чаще 150-1000 г/моль, предпочтительно 150-500 г/моль, предпочтительнее 200-400 г/моль.In one embodiment, component (iii) is in the form of one or more polyethylene glycols having an average molecular weight of 150-50000 g/mol, in particular 150-4000 g/mol, more often 150-1000 g/mol, preferably 150-500 g/mol, more preferably 200-400 g/mol.

В одном воплощении компонент (iii) находится в форме одного или нескольких полиэтиленгликолей, имеющих среднюю молекулярную массу 4000-25000 г/моль, в частности, 4000-15000 г/моль, чаще 8000-12000 г/моль.In one embodiment, component (iii) is in the form of one or more polyethylene glycols having an average molecular weight of 4000-25000 g/mol, in particular 4000-15000 g/mol, more often 8000-12000 g/mol.

В одном воплощении компонент (iii) способен образовывать ковалентные связи с компонентом (i) и/или компонентом (ii) во время процесса отверждения. Такой компонент не будет испаряться и остается как часть композиции, но должен будет эффективно изменяться, чтобы не оказывать нежелательные побочные действия, например, абсорбцию воды отвержденным продуктом. Неограничивающими примерами такого компонента являются капролактон и акриловые полимеры со свободными карбоксильными группами.In one embodiment, component (iii) is capable of forming covalent bonds with component (i) and/or component (ii) during the curing process. Such component will not evaporate and remains as part of the composition, but must be effectively modified so as not to cause undesirable side effects, such as absorption of water by the cured product. Non-limiting examples of such a component are caprolactone and acrylic polymers with free carboxyl groups.

В одном воплощении компонент (iii) присутствует в количестве 0,5-50, предпочтительно 2,5-25, предпочтительнее 3-15 мас.% относительно сухой массы компонента (i).In one embodiment, component (iii) is present in an amount of 0.5-50, preferably 2.5-25, more preferably 3-15 wt.% relative to the dry weight of component (i).

Водная клеевая композиция для лигноцеллюлозных материалов, включающая компоненты (i) и (iiа)Aqueous adhesive composition for lignocellulosic materials comprising components (i) and (iia)

В одном воплощении настоящее изобретение относится к водной клеевой композиции для лигноцеллюлозных материалов, включающейIn one embodiment, the present invention relates to an aqueous adhesive composition for lignocellulosic materials comprising

- компонент (i) в форме одного или нескольких окисленных лигнинов;- component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

- компонент (iiа) в форме одного или нескольких модификаторов.- component (iia) in the form of one or more modifiers.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что превосходные адгезионные свойства также можно получить с помощью двухкомпонентной системы, которая включает компонент (i) в форме одного или нескольких окисленных лигнинов и компонент (iiа) в форме одного или нескольких модификаторов и, необязательно, любой из других компонентов, указных выше и ниже.The inventors of the present invention have found that excellent adhesive properties can also be obtained using a two-component system which comprises component (i) in the form of one or more oxidized lignins and component (iia) in the form of one or more modifiers and, optionally, any of the other components mentioned above and below.

В предпочтительном воплощении компонент (iiа) представляет собой модификатор в форме одного или нескольких соединений, выбранных из группы, включающей эпоксидированные масла на основе триглицеридов жирных кислот.In a preferred embodiment, component (iia) is a modifier in the form of one or more compounds selected from the group consisting of epoxidized oils based on fatty acid triglycerides.

В одном воплощении компонент (iiа) представляет собой модификатор в форме одного или нескольких соединений, выбранных из молекул, имеющих 3 или больше эпоксидных групп.In one embodiment, component (iia) is a modifier in the form of one or more compounds selected from molecules having 3 or more epoxy groups.

В одном воплощении компонент (iiа) представляет собой модификатор в форме одного или нескольких эластичных олигомеров или полимеров, например, акрилового полимера с низкой Tg, например, винилового полимера с низкой Tg, например, простого полиэфира с низкой Tg, который содержит реактивные функциональные группы, например, карбодиимидные группы, например, ангидридные группы, например, оксазолиновые группы, например, аминогруппы, например, эпоксидные группы.In one embodiment, component (iia) is a modifier in the form of one or more elastic oligomers or polymers, for example a low Tg acrylic polymer, for example a low Tg vinyl polymer, for example a low Tg polyether, which contains reactive functional groups, for example carbodiimide groups, for example anhydride groups, for example oxazoline groups, for example amino groups, for example epoxy groups.

Не желая связывать себя какой-либо определенной теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что превосходные адгезионные свойства, достигаемые с помощью клеевой композиции для лигноцеллюлозных материалов, включающей компоненты (i) и (iiа) и, необязательно, другие компоненты, по меньшей мере частично имеют место из-за того эффекта, что модификаторы, используемые в качестве компонента (iiа), по меньшей мере частично исполняют функцию пластификатора и сшивателя.Without wishing to be bound by any particular theory, the inventors of the present invention believe that the excellent adhesive properties achieved by the adhesive composition for lignocellulosic materials comprising components (i) and (iia) and, optionally, other components, are at least partly due to the effect that the modifiers used as component (iia) at least partly act as a plasticizer and a crosslinker.

В одном воплощении водная клеевая композиция включает компонент (iiа) в количестве 1-40 мас.%, например, 4-20 мас.%, например, 6-12 мас.% относительно сухой массы компонента (i).In one embodiment, the aqueous adhesive composition comprises component (iia) in an amount of 1-40 wt.%, such as 4-20 wt.%, such as 6-12 wt.%, relative to the dry weight of component (i).

Другие компонентыOther components

В некоторых воплощениях водная клеевая композиция согласно настоящему изобретению включает дополнительные компоненты.In some embodiments, the aqueous adhesive composition of the present invention includes additional components.

В одном воплощении водная клеевая композиция согласно настоящему изобретению включает катализатор, выбранный из неорганических кислот, таких как серная кислота, сульфаминовая кислота, азотная кислота, борная кислота, гипофосфористая кислота и/или фосфорная кислота, и/или их солей, таких как гипофосфит натрия, и/или аммониевые соли, например, аммониевые соли серной кислоты, сульфаминовой кислоты, азотной кислоты, борной кислоты, гипофосфористой кислоты и/или фосфорной кислоты. Присутствие такого катализатора может улучшить отверждающие свойства водных клеевых композиций согласно настоящему изобретению.In one embodiment, the aqueous adhesive composition according to the present invention comprises a catalyst selected from inorganic acids, such as sulfuric acid, sulfamic acid, nitric acid, boric acid, hypophosphorous acid and/or phosphoric acid, and/or their salts, such as sodium hypophosphite, and/or ammonium salts, such as ammonium salts of sulfuric acid, sulfamic acid, nitric acid, boric acid, hypophosphorous acid and/or phosphoric acid. The presence of such a catalyst can improve the curing properties of the aqueous adhesive compositions according to the present invention.

В одном воплощении водная клеевая композиция согласно настоящему изобретению включает катализатор, выбранный из кислот Льюиса, которые могут принимать электронную пару от соединения донора с образованием аддукта Льюиса, таких как ZnCl2, Mg (ClO4)2, Sn [N(SO2-n-C8F17)2]4.In one embodiment, the aqueous adhesive composition according to the present invention comprises a catalyst selected from Lewis acids that can accept an electron pair from a donor compound to form a Lewis adduct, such as ZnCl 2 , Mg(ClO 4 ) 2 , Sn[N(SO 2 -nC 8 F 17 ) 2 ] 4 .

В одном воплощении водная клеевая композиция согласно настоящему изобретению включает катализатор, выбранный из хлоридов металлов, таких как KCl, MgCl2, ZnCl2, FeCl3 и SnCl2.In one embodiment, the aqueous adhesive composition according to the present invention comprises a catalyst selected from metal chlorides such as KCl, MgCl 2 , ZnCl 2 , FeCl 3 and SnCl 2 .

В одном воплощении водная клеевая композиция согласно настоящему изобретению включает катализатор, выбранный из металлоорганических соединений, такой как катализаторы на основе титанатов и катализаторы на основе олова.In one embodiment, the aqueous adhesive composition according to the present invention comprises a catalyst selected from organometallic compounds, such as titanate-based catalysts and tin-based catalysts.

В одном воплощении водная клеевая композиция согласно настоящему изобретению включает катализатор, выбранный из хелатирующих агентов, например, переходных металлов, например, ионов железа, ионов хрома, ионов марганца, ионов меди. В одном воплощении водная клеевая композиция согласно настоящему изобретению включает компонент в форме одного или нескольких компонентов, выбранных из группы из аммиака, аминов или их любых солей.In one embodiment, the aqueous adhesive composition according to the present invention comprises a catalyst selected from chelating agents, for example transition metals, for example iron ions, chromium ions, manganese ions, copper ions. In one embodiment, the aqueous adhesive composition according to the present invention comprises a component in the form of one or more components selected from the group of ammonia, amines or any salts thereof.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что включение аммиака, аминов или их любых солей в качестве дополнительного компонента может быть полезным, в частности, когда в компоненте (i) используются окисленные лигнины, где окисленный лигнин был окислен не в присутствии аммиака.The present inventors have found that the inclusion of ammonia, amines or any salts thereof as an additional component may be useful, in particular when oxidized lignins are used in component (i), where the oxidized lignin has not been oxidized in the presence of ammonia.

В одном воплощении водная клеевая композиция согласно настоящему изобретению также включает дополнительный компонент в форме мочевины, в частности, в количестве 5-40 мас.%, таком как 10-30 мас.%, 15-25 мас.% относительно сухой массы компонента (i).In one embodiment, the aqueous adhesive composition according to the present invention also comprises an additional component in the form of urea, in particular in an amount of 5-40 wt.%, such as 10-30 wt.%, 15-25 wt.% relative to the dry weight of component (i).

В одном воплощении водная клеевая композиция согласно настоящему изобретению также включает дополнительный компонент в форме одного или нескольких углеводов, выбранных из группы, включающей сахарозу, редуцирующие сахара, в частности, декстрозу, полиуглеводы и их смеси, предпочтительно декстрины и мальтодекстрины, предпочтительнее глюкозный сироп, и предпочтительнее глюкозный сироп с величиной декстрозного эквивалента DE = 30 до менее 100, например, DE = 60 до менее 100, например, DE = 60-99, например, DE = 85-99, например, DE = 95-99.In one embodiment, the aqueous adhesive composition according to the present invention also comprises an additional component in the form of one or more carbohydrates selected from the group consisting of sucrose, reducing sugars, in particular dextrose, polycarbohydrates and mixtures thereof, preferably dextrins and maltodextrins, more preferably glucose syrup, and more preferably glucose syrup with a dextrose equivalent value DE = 30 to less than 100, for example DE = 60 to less than 100, for example DE = 60-99, for example DE = 85-99, for example DE = 95-99.

В одном воплощении водная клеевая композиция согласно настоящему изобретению также включает дополнительный компонент в форме одного или нескольких углеводов, выбранных из группы, включающей сахарозу и редуцирующие сахара, в количестве 5-50 мас.%, таком как от 5 до менее 50 мас.%, например, 10-40 мас.%, например, 15-30 мас.% относительно сухой массы компонента (i).In one embodiment, the aqueous adhesive composition according to the present invention also comprises an additional component in the form of one or more carbohydrates selected from the group consisting of sucrose and reducing sugars, in an amount of 5-50 wt.%, such as from 5 to less than 50 wt.%, such as 10-40 wt.%, such as 15-30 wt.%, relative to the dry weight of component (i).

В контексте настоящего изобретения клеевая композиция с содержанием сахара 50 мас.% или более относительно общей сухой массы компонентов клея рассматривается как клей на основе сахаров. В контексте настоящего изобретения клеевая композиция с содержанием сахара меньше 50 мас.% относительно общей сухой массы компонентов клея рассматривается как клей на основе не сахара (несахарной основы).In the context of the present invention, an adhesive composition with a sugar content of 50% by weight or more relative to the total dry weight of the adhesive components is considered to be a sugar-based adhesive. In the context of the present invention, an adhesive composition with a sugar content of less than 50% by weight relative to the total dry weight of the adhesive components is considered to be a non-sugar-based adhesive (non-sugar base).

В одном воплощении водная клеевая композиция согласно настоящему изобретению также включает дополнительный компонент в форме одного или нескольких поверхностно-активных веществ, которые находятся в форме неионных и/или ионных эмульгаторов, например, лаурилового эфира полиоксиэтилена (4), например, соевого лецитина, например, додецилсульфата натрия.In one embodiment, the aqueous adhesive composition according to the present invention also comprises an additional component in the form of one or more surfactants which are in the form of non-ionic and/or ionic emulsifiers, for example polyoxyethylene (4) lauryl ether, for example soya lecithin, for example sodium dodecyl sulfate.

В одном воплощении водная клеевая композиция согласно настоящему изобретению включаетIn one embodiment, the aqueous adhesive composition of the present invention comprises

- компонент (i) в форме одного или нескольких окисленных с аммиаком лигнинов, имеющих содержание карбоксильных групп 0,05-10 ммоль/г, например, 0,1-5 ммоль/г, например, 0,20-1,5 ммоль/г, например, 0,40-1,2 ммоль/г, например, 0,45-1,0 ммоль/г относительно сухой массы компонента (i);- component (i) in the form of one or more lignins oxidized with ammonia having a carboxyl group content of 0.05-10 mmol/g, for example 0.1-5 mmol/g, for example 0.20-1.5 mmol/g, for example 0.40-1.2 mmol/g, for example 0.45-1.0 mmol/g relative to the dry weight of component (i);

- компонент (ii) в форме одного или нескольких сшивателей, выбранных из сшивателей на основе β-гидроксиалкиламидов и/или сшивателей на основе оксазолинов, и/или представляет собой один или несколько сшивателей, выбранных из группы, включающей многофункциональные органические амины, такие как алканоламин, диамины, такие как гексаметилдиамин, триамины;- component (ii) in the form of one or more crosslinkers selected from crosslinkers based on β-hydroxyalkylamides and/or crosslinkers based on oxazolines, and/or is one or more crosslinkers selected from the group comprising multifunctional organic amines such as alkanolamine, diamines such as hexamethyldiamine, triamines;

- компонент (iii) в форме одного или нескольких полиэтиленгликолей, имеющих среднюю молекулярную массу 150-50000 г/моль, в частности, 150-4000 г/моль, чаще 150-1000 г/моль, предпочтительно 150-500 г/моль, предпочтительнее 150-300 г/моль, или одного или нескольких полиэтиленгликолей, имеющих среднюю молекулярную массу 4000-25000 г/моль, в частности, 4000-15000 г/моль, чаще 8000-12000 г/моль; причем предпочтительно водная клеевая композиция включает компонент (ii) в количестве 1-40 мас.%, например, 4-20 мас.%, 6-12 мас.% относительно сухой массы компонента (i), и (iii) присутствует в количестве 0,5-50, предпочтительно 2,5-25, предпочтительнее 3-15 мас.% относительно сухой массы компонента (i).- component (iii) in the form of one or more polyethyleneglycols having an average molecular weight of 150-50,000 g/mol, in particular 150-4,000 g/mol, more often 150-1,000 g/mol, preferably 150-500 g/mol, more preferably 150-300 g/mol, or one or more polyethyleneglycols having an average molecular weight of 4,000-25,000 g/mol, in particular 4,000-15,000 g/mol, more often 8,000-12,000 g/mol; wherein preferably the aqueous adhesive composition comprises component (ii) in an amount of 1-40 wt.%, for example 4-20 wt.%, 6-12 wt.% based on the dry weight of component (i), and (iii) is present in an amount of 0.5-50, preferably 2.5-25, more preferably 3-15 wt.% based on the dry weight of component (i).

В одном воплощении водная клеевая композиция согласно настоящему изобретению включаетIn one embodiment, the aqueous adhesive composition of the present invention comprises

- компонент (i) в форме одного или нескольких окисленных с аммиаком лигнинов, имеющих содержание карбоксильных групп 0,05-10 ммоль/г, например, 0,1-5 ммоль/г, например, 0,20-1,5 ммоль/г, например, 0,40-1,2 ммоль/г, например, 0,45-1,0 ммоль/г относительно сухой массы компонента (i);- component (i) in the form of one or more lignins oxidized with ammonia having a carboxyl group content of 0.05-10 mmol/g, for example 0.1-5 mmol/g, for example 0.20-1.5 mmol/g, for example 0.40-1.2 mmol/g, for example 0.45-1.0 mmol/g relative to the dry weight of component (i);

- компонент (iia) в форме одного или нескольких модификаторов, выбранных из эпоксидированных масел на основе триглицеридов жирных кислот.- component (iia) in the form of one or more modifiers selected from epoxidized oils based on fatty acid triglycerides.

В одном воплощении водная клеевая композиция согласно настоящему изобретению включаетIn one embodiment, the aqueous adhesive composition of the present invention comprises

- компонент (i) в форме одного или нескольких окисленных с аммиаком лигнинов, имеющих среднее содержание карбоксильных групп больше 1,5 групп на макромолекулу компонента (i), например, больше 2 групп, например, больше 2,5 групп;- component (i) in the form of one or more lignins oxidized with ammonia, having an average content of carboxyl groups greater than 1.5 groups per macromolecule of component (i), for example greater than 2 groups, for example greater than 2.5 groups;

- компонент (ii) в форме одного или нескольких сшивателей, выбранных из сшивателей на основе β-гидроксиалкиламидов и/или сшивателей на основе оксазолинов, и/или представляет собой один или несколько сшивателей, выбранных из группы, включающей многофункциональные органические амины, такие как алканоламин, диамины, такие как гексаметилдиамин, триамины;- component (ii) in the form of one or more crosslinkers selected from crosslinkers based on β-hydroxyalkylamides and/or crosslinkers based on oxazolines, and/or is one or more crosslinkers selected from the group comprising multifunctional organic amines such as alkanolamine, diamines such as hexamethyldiamine, triamines;

- компонент (iii) в форме одного или нескольких полиэтиленгликолей, имеющих среднюю молекулярную массу 150-50000 г/моль, в частности, 150-4000 г/моль, чаще 150-1000 г/моль, предпочтительно 150-500 г/моль, предпочтительнее 150-300 г/моль, или одного или нескольких полиэтиленгликолей, имеющих среднюю молекулярную массу 4000-25000 г/моль, в частности, 4000-15000 г/моль, чаще 8000-12000 г/моль; причем предпочтительно водная клеевая композиция включает компонент (ii) в количестве 1-40 мас.%, например, 4-20 мас.%, 6-12 мас.% относительно сухой массы компонента (i), и (iii) присутствует в количестве 0,5-50, предпочтительно 2,5-25, предпочтительнее 3-15 мас.% относительно сухой массы компонента (i).- component (iii) in the form of one or more polyethyleneglycols having an average molecular weight of 150-50,000 g/mol, in particular 150-4,000 g/mol, more often 150-1,000 g/mol, preferably 150-500 g/mol, more preferably 150-300 g/mol, or one or more polyethyleneglycols having an average molecular weight of 4,000-25,000 g/mol, in particular 4,000-15,000 g/mol, more often 8,000-12,000 g/mol; wherein preferably the aqueous adhesive composition comprises component (ii) in an amount of 1-40 wt.%, for example 4-20 wt.%, 6-12 wt.% based on the dry weight of component (i), and (iii) is present in an amount of 0.5-50, preferably 2.5-25, more preferably 3-15 wt.% based on the dry weight of component (i).

В одном воплощении водная клеевая композиция согласно настоящему изобретению включаетIn one embodiment, the aqueous adhesive composition of the present invention comprises

- компонент (i) в форме одного или нескольких окисленных с аммиаком лигнинов, имеющих среднее содержание карбоксильных групп больше 1,5 групп на макромолекулу компонента (i), например, больше 2 групп, например, больше 2,5 групп;- component (i) in the form of one or more lignins oxidized with ammonia, having an average content of carboxyl groups greater than 1.5 groups per macromolecule of component (i), for example greater than 2 groups, for example greater than 2.5 groups;

- компонент (iiа) в форме одного или нескольких модификаторов, выбранных из эпоксидированных масел на основе триглицеридов жирных кислот.- component (iia) in the form of one or more modifiers selected from epoxidized oils based on fatty acid triglycerides.

В одном воплощении водная клеевая композиция согласно настоящему изобретению состоит по существу изIn one embodiment, the aqueous adhesive composition of the present invention consists essentially of

- компонента (i) в форме одного или нескольких окисленных лигнинов;- component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

- компонента (ii) в форме одного или нескольких сшивателей;- component (ii) in the form of one or more crosslinkers;

- компонента (iii) в форме одного или нескольких пластификаторов;- component (iii) in the form of one or more plasticizers;

- необязательно, компонента в форме одного или нескольких соединений, выбранных из группы из аммиака, аминов или их любых солей;- optionally, a component in the form of one or more compounds selected from the group of ammonia, amines or any salts thereof;

- необязательно, компонента в форме мочевины;- optionally, a component in the form of urea;

- необязательно, компонента в форме более реактивных или нереактивных силиконов;- optionally, a component in the form of more reactive or non-reactive silicones;

- необязательно, углеводородного масла;- optionally, hydrocarbon oil;

- необязательно, одного или нескольких поверхностно-активных веществ;- optionally, one or more surfactants;

- воды.- water.

В одном воплощении водная клеевая композиция согласно настоящему изобретению состоит по существу изIn one embodiment, the aqueous adhesive composition of the present invention consists essentially of

- компонента (i) в форме одного или нескольких окисленных лигнинов;- component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

- компонента (iiа) в форме одного или нескольких модификаторов, выбранных из эпоксидированных масел на основе триглицеридов жирных кислот;- component (iia) in the form of one or more modifiers selected from epoxidized oils based on fatty acid triglycerides;

- необязательно, компонента в форме одного или нескольких соединений, выбранных из группы из аммиака, аминов или их любых солей;- optionally, a component in the form of one or more compounds selected from the group of ammonia, amines or any salts thereof;

- необязательно, компонента в форме мочевины;- optionally, a component in the form of urea;

- необязательно, компонента в форме более реактивных или нереактивных силиконов;- optionally, a component in the form of more reactive or non-reactive silicones;

- необязательно, углеводородного масла;- optionally, hydrocarbon oil;

- необязательно, одного или нескольких поверхностно-активных веществ;- optionally, one or more surfactants;

- воды.- water.

Способ получения склеенного лигноцеллюлозного продуктаMethod for producing glued lignocellulosic product

Настоящее изобретение также относится к способу получения склеенного лигноцеллюлозного продукта путем склеивания одного или нескольких лигноцеллюлозных материалов клеевой композицией.The present invention also relates to a method for producing a glued lignocellulosic product by gluing one or more lignocellulosic materials with an adhesive composition.

Соответственно, настоящее изобретение также относится к способу получения склеенного лигноцеллюлозного продукта, который включает стадию контактирования одного или нескольких лигноцеллюлозных материалов с клеевой композицией, включающейAccordingly, the present invention also relates to a method for producing an adhesive lignocellulosic product, which comprises the step of contacting one or more lignocellulosic materials with an adhesive composition comprising

- компонент (i) в форме одного или нескольких окисленных лигнинов;- component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

- компонент (ii) в форме одного или нескольких сшивателей;- component (ii) in the form of one or more crosslinkers;

- компонент (iii) в форме одного или нескольких пластификаторов.- component (iii) in the form of one or more plasticizers.

Примеры лигноцеллюлозных продуктов включают, но без ограничения, древесно-волокнистые плиты средней плотности, ориентированные прядь доски, древесно-стружечные плиты, клееный брус, фанеру.Examples of lignocellulosic products include, but are not limited to, medium density fiberboard, oriented strand board, particle board, laminated veneer lumber, and plywood.

Способ включает стадии контактирования лигноцеллюлозных материалов с клеевой композицией, включающейThe method includes the steps of contacting lignocellulosic materials with an adhesive composition comprising

- компонент (i) в форме одного или нескольких окисленных лигнинов;- component (i) in the form of one or more oxidized lignins;

- компонент (ii) в форме одного или нескольких сшивателей;- component (ii) in the form of one or more crosslinkers;

- компонент (iii) в форме одного или нескольких пластификаторов.- component (iii) in the form of one or more plasticizers.

Примеры лигноцеллюлозных материалов включают, но без ограничения, твердую древесину, древесные волокна, опилки, бумагу, солому.Examples of lignocellulosic materials include, but are not limited to, hardwood, wood fiber, sawdust, paper, straw.

В способе компоненты по настоящему изобретению тщательно смешивают вместе перед приведением смеси в контакт с лигноцеллюлозными материалами.In the method of the present invention, the components are thoroughly mixed together before the mixture is brought into contact with the lignocellulosic materials.

Клеевую композицию по настоящему изобретению можно привести в контакт с лигноцеллюлозным материалом различными путями, например, растеканием, например, распылением, например, смешиванием, и т.д.The adhesive composition of the present invention can be brought into contact with the lignocellulosic material in various ways, such as by spreading, such as by spraying, such as by mixing, etc.

После осуществления контакта лигноцеллюлозный материал прессуют в течение определенного времени и при определенном давлении. В одном воплощении уровень применяемого давления составляет от 0,1 до 10 МПа, например, от 0,5 до 6 МПа. В одном воплощении прессование проводят в течение времени от 30 секунд до 20 минут, например, 2-10 минут. Прессование обычно выполняют на прессе для горячего прессования при температуре выше комнатной - от 100 до 250°С, например, от 140 до 180°С.After the contact is made, the lignocellulosic material is pressed for a certain time and under a certain pressure. In one embodiment, the level of pressure applied is from 0.1 to 10 MPa, such as from 0.5 to 6 MPa. In one embodiment, the pressing is carried out for a time from 30 seconds to 20 minutes, such as 2-10 minutes. The pressing is usually carried out in a hot pressing press at a temperature above room temperature - from 100 to 250 °C, such as from 140 to 180 °C.

Склеенный лигноцеллюлозный продукт согласно настоящему изобретениюBonded lignocellulosic product according to the present invention

Настоящее изобретение также относится к склеенному лигноцеллюлозному продукту, включающему один или несколько лигноцеллюлозных материалов в контакте с отвержденной клеевой композицией, описанной выше.The present invention also relates to a bonded lignocellulosic product comprising one or more lignocellulosic materials in contact with the cured adhesive composition described above.

Окисленные лигнины, которые можно использовать в качестве компонента (i) в водной клеевой композиции для лигноцеллюлозных материалов согласно настоящему изобретению, и способ получения таких окисленных лигниновOxidized lignins that can be used as component (i) in an aqueous adhesive composition for lignocellulosic materials according to the present invention, and a method for producing such oxidized lignins

Далее описываются окисленные лигнины, которые можно использовать в качестве компонента (i), и их получение.The following describes the oxidized lignins that can be used as component (i) and their preparation.

Окисленные лигнины, которые можно использовать в качестве компонента (i) для клеев согласно настоящему изобретению, можно получить способом, включающим приведение в контактThe oxidized lignins that can be used as component (i) for the adhesives according to the present invention can be obtained by a process comprising bringing into contact

- компонента (а), включающего один или несколько лигнинов,- component (a), including one or more lignins,

- компонента (b), включающего аммиак, один или несколько аминокомпонентов и/или их любую соль,- component (b), comprising ammonia, one or more amino components and/or any salt thereof,

- компонента (с), включающего один или несколько окислителей.- component (c), including one or more oxidizing agents.

Компонент (а)Component(s)

Компонент (а) включает один или несколько лигнинов.Component (a) comprises one or more lignins.

В одном воплощении способа согласно настоящему изобретению компонент (а) включает один или несколько крафт-лигнинов, один или несколько натронных лигнинов, один или несколько лигнинов лигносульфонатов, один или несколько органозольвных лигнинов, один или несколько лигнинов из процессов биорафинирования лигноцеллюлозного сырья или их любую смесь.In one embodiment of the method according to the present invention, component (a) comprises one or more kraft lignins, one or more soda lignins, one or more lignosulfonate lignins, one or more organosolv lignins, one or more lignins from biorefining processes of lignocellulosic feedstocks, or any mixture thereof.

В одном воплощении компонент (а) включает один или несколько крафт-лигнинов.In one embodiment, component (a) comprises one or more kraft lignins.

Компонент (b)Component (b)

В одном воплощении согласно настоящему изобретению компонент (b) включает аммиак, один или несколько аминокомпонентов и/или их любые соли. Не желая связывать себя какой-либо определенной теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что замена гидроксидов щелочных металлов, используемых в известных ранее способах окисления лигнина, на аммиак, один или несколько аминокомпонентов и/или их любые соли играет важную роль в улучшении свойств окисленных лигнинов, полученных согласно способу по настоящему изобретению.In one embodiment according to the present invention, component (b) comprises ammonia, one or more amino components and/or any salts thereof. Without wishing to be bound by any particular theory, the inventors of the present invention believe that the replacement of alkali metal hydroxides used in previously known lignin oxidation processes with ammonia, one or more amino components and/or any salts thereof plays an important role in improving the properties of the oxidized lignins obtained according to the process of the present invention.

Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что лигнины, окисленные окислителем в присутствии аммиака или аминов, содержат значительные количества азота как часть структуры окисленных лигнинов. Не желая связывать себя какой-либо определенной теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что свойства улучшенной огнестойкости окисленных лигнинов при использовании их в продуктах, в которые они включены в клеевой композиции, указанные окисленные лигнины, полученные способом согласно настоящему изобретению, проявляют по меньшей мере частично из-за содержания азота в структуре окисленных лигнинов.The inventors of the present invention have unexpectedly found that lignins oxidized with an oxidizing agent in the presence of ammonia or amines contain significant amounts of nitrogen as part of the structure of the oxidized lignins. Without wishing to be bound by any particular theory, the inventors of the present invention believe that the improved flame retardancy properties of the oxidized lignins when used in products in which they are incorporated in an adhesive composition, said oxidized lignins obtained by the method according to the present invention, are exhibited at least in part due to the nitrogen content in the structure of the oxidized lignins.

В одном воплощении компонент (b) включает аммиак и/или его любую соль.In one embodiment, component (b) comprises ammonia and/or any salt thereof.

Не желая связывать себя какой-либо определенной теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что свойства улучшенной устойчивости дериватизированных лигнинов, полученных согласно настоящему изобретению, по меньшей мере частично имеют место из-за факта, что аммиак является летучим соединением и поэтому испаряется из конечного продукта или может быть легко удален и использован повторно. В отличие от этого, оказывается трудно удалять остаточные количества щелочей, используемых в ранее известном способе окисления.Without wishing to be bound by any particular theory, the inventors believe that the improved stability properties of the derivatized lignins produced according to the present invention are at least partly due to the fact that ammonia is a volatile compound and therefore evaporates from the final product or can be easily removed and reused. In contrast, it is difficult to remove residual amounts of alkalis used in the previously known oxidation process.

Как бы то ни было, в способе согласно настоящему изобретению может быть выгодным, когда компонент (b), кроме аммиака, одного или нескольких аминокомпонентов и/или их любых солей, также включает сравнительно небольшое количество гидроксида щелочного и/или щелочноземельного металла, такого как гидроксид натрия и/или гидроксид калия.In any event, in the process according to the present invention it may be advantageous when component (b), in addition to ammonia, one or more amino components and/or any salts thereof, also comprises a comparatively small amount of an alkali and/or alkaline earth metal hydroxide, such as sodium hydroxide and/or potassium hydroxide.

В воплощениях, в которых компонент (b), кроме аммиака, одного или нескольких аминокомпонентов и/или их любых солей включает в качестве компонента гидроксиды щелочных и/или щелочноземельных металлов, такие как гидроксид натрия и/или гидроксид калия, количество гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов обычно небольшое, например, 5-70 массовых частей, например, 10-20 массовых частей гидроксида щелочного и/или щелочноземельного металла относительно аммиака.In embodiments in which component (b), in addition to ammonia, one or more amino components and/or any salts thereof, comprises as a component alkali and/or alkaline earth metal hydroxides, such as sodium hydroxide and/or potassium hydroxide, the amount of alkali and/or alkaline earth metal hydroxides is typically small, such as 5-70 parts by weight, such as 10-20 parts by weight of alkali and/or alkaline earth metal hydroxide relative to ammonia.

Компонент (с)Component (c)

В способе согласно настоящему изобретению компонент (с) включает один или несколько окислителей.In the method according to the present invention, component (c) comprises one or more oxidizing agents.

В одном воплощении компонент (с) включает один или несколько окислителей в форме пероксида водорода, органических или неорганических пероксидов, молекулярного кислорода, озона, галогенсодержащих окислителей или их любой смеси.In one embodiment, component (c) comprises one or more oxidizing agents in the form of hydrogen peroxide, organic or inorganic peroxides, molecular oxygen, ozone, halogenated oxidizing agents, or any mixture thereof.

На начальных стадиях окисления активные радикалы из оксиданта типично будут отнимать протон из фенольной группы, так как эта связь в лигнине имеет самую низкую энергию диссоциации. Из-за способности лигнина стабилизировать радикалы через мезомеризм открыто несколько путей для продолжения (но также для терминации (прекращения)) реакции, и получают различные промежуточные соединения и конечные продукты. Средняя молекулярная масса может как увеличиваться, так и уменьшаться из-за этой сложности (и выбранных условий), и в этих экспериментах авторы изобретения обычно видели умеренное возрастание средней молекулярной массы примерно на 30%.In the early stages of oxidation, active radicals from the oxidant will typically abstract a proton from the phenolic group, as this bond in lignin has the lowest dissociation energy. Due to the ability of lignin to stabilize radicals via mesomerism, several pathways are open for the reaction to proceed (but also to terminate), and various intermediates and end products are obtained. The average molecular weight can either increase or decrease due to this complexity (and the conditions chosen), and in these experiments we typically saw a modest increase in average molecular weight of about 30%.

В одном воплощении компонент (с) включает пероксид водорода.In one embodiment, component (c) comprises hydrogen peroxide.

Пероксид водорода, пожалуй, является наиболее часто используемым оксидантом из-за сочетания низкой стоимости, хорошей эффективности и относительно слабого воздействия на окружающую среду. Когда пероксид водорода используют в отсутствие катализаторов, щелочные среды и температура являются важными из-за последующих реакций, ведущих к образованию радикалов.Hydrogen peroxide is perhaps the most commonly used oxidant due to its combination of low cost, good efficiency, and relatively low environmental impact. When hydrogen peroxide is used in the absence of catalysts, alkaline conditions and temperature are important due to subsequent reactions leading to radical formation.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что дериватизированные лигнины, полученные способом согласно настоящему изобретению, в результате процесса окисления содержат повышенные количества карбоксильных групп. Не желая связывать себя какой-либо определенной теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что содержание карбоксильных групп в окисленных лигнинах, полученных в способе согласно настоящему изобретению, играет важную роль в желательных свойствах реактивности дериватизированных лигнинов, полученных по способу согласно настоящему изобретению.The inventors of the present invention have found that the derivatized lignins produced by the process of the present invention contain increased amounts of carboxyl groups as a result of the oxidation process. Without wishing to be bound by any particular theory, the inventors of the present invention believe that the carboxyl group content of the oxidized lignins produced by the process of the present invention plays an important role in the desirable reactivity properties of the derivatized lignins produced by the process of the present invention.

Другим преимуществом процесса окисления является то, что окисленный лигнин более гидрофилен. Более высокая гидрофильность может усилить растворимость в воде и облегчить адгезию к полярным субстратам, таким как лигноцеллюлозные материалы.Another advantage of the oxidation process is that the oxidized lignin is more hydrophilic. Higher hydrophilicity can enhance water solubility and facilitate adhesion to polar substrates such as lignocellulosic materials.

Другие компонентыOther components

В одном воплощении способ согласно настоящему изобретению включает дополнительные компоненты, в частности, компонент (d) в форме катализатора окисления такого, как один или несколько катализаторов на основе переходных металлов, таких как сульфат железа, как катализаторы, содержащие марганец, палладий, селен, вольфрам.In one embodiment, the method according to the present invention comprises additional components, in particular component (d) in the form of an oxidation catalyst such as one or more transition metal catalysts such as iron sulfate, as catalysts containing manganese, palladium, selenium, tungsten.

Такие катализаторы окисления могут повысить скорость реакции, посредством чего улучшаются свойства окисленных лигнинов, полученных способом согласно настоящему изобретению.Such oxidation catalysts can increase the reaction rate, thereby improving the properties of the oxidized lignins obtained by the method according to the present invention.

Массовые соотношения компонентовMass ratios of components

Специалисты в данной области техники будут использовать компоненты (а), (b) и (с) в относительных количествах, при которых достигается нужная степень окисления лигнинов.Those skilled in the art will use components (a), (b) and (c) in relative amounts that achieve the desired degree of oxidation of the lignins.

В одном воплощенииIn one incarnation

- компонент (а) включает один или несколько лигнинов,- component (a) includes one or more lignins,

- компонент (b) включает аммиак,- component (b) includes ammonia,

- компонент (с) включает один ли несколько окислителей в форме пероксида водорода,- component (c) includes one or more oxidizing agents in the form of hydrogen peroxide,

причем массовые отношения лигнина, аммиака и пероксида водорода таковы, что количество аммиака составляет 0,01-0,5 массовых частей, например, 0,1-0,3, например, 0,15-0,25 массовых частей аммиака относительно сухой массы лигнина, и причем количество пероксида водорода составляет 0,025-1,0 массовую часть, например, 0,05-0,2 массовые части, например, 0,075-0,125 массовых частей пероксида водорода относительно сухой массы лигнина.wherein the mass ratios of lignin, ammonia and hydrogen peroxide are such that the amount of ammonia is 0.01-0.5 parts by mass, for example 0.1-0.3, for example 0.15-0.25 parts by mass of ammonia relative to the dry mass of lignin, and wherein the amount of hydrogen peroxide is 0.025-1.0 parts by mass, for example 0.05-0.2 parts by mass, for example 0.075-0.125 parts by mass of hydrogen peroxide relative to the dry mass of lignin.

СпособWay

Существует несколько возможностей привести компоненты (а), (b) и (с) в контакт для достижения желательной реакции окисления.There are several possibilities to bring components (a), (b) and (c) into contact to achieve the desired oxidation reaction.

В одном воплощении способ включает следующие стадии:In one embodiment, the method comprises the following steps:

- стадию предоставления компонента (а) в форме водного раствора и/или дисперсии одного или нескольких лигнинов, причем содержание лигнина в водном растворе составляет 1-50 мас.%, например, 5-25 мас.%, например, 15-22 мас.%, например, 18-20 мас.% относительно общей массы водного раствора;- a step of providing component (a) in the form of an aqueous solution and/or dispersion of one or more lignins, wherein the lignin content in the aqueous solution is 1-50 wt.%, for example 5-25 wt.%, for example 15-22 wt.%, for example 18-20 wt.% relative to the total weight of the aqueous solution;

- стадию регулирования рН путем добавления компонента (b), включающего водный раствор аммиака, один или несколько аминокомпонентов и/или их любые соли;- a pH adjustment step by adding component (b) comprising an aqueous ammonia solution, one or more amino components and/or any salts thereof;

- стадию окисления путем добавления компонента (с), включающего окислитель.- an oxidation stage by adding component (c) containing an oxidizing agent.

В одном воплощении стадию регулирования рН выполняют таким образом, что полученный водный раствор и/или дисперсия имеют pH ≥ 9, например, ≥ 10, например, ≥ 10,5.In one embodiment, the pH adjustment step is performed such that the resulting aqueous solution and/or dispersion has a pH ≥ 9, such as ≥ 10, such as ≥ 10.5.

В одном воплощении стадию регулирования рН выполняют таким образом, что полученный водный раствор и/или дисперсия имеют pH в интервале 10,5-12.In one embodiment, the pH adjustment step is performed such that the resulting aqueous solution and/or dispersion has a pH in the range of 10.5-12.

В одном воплощении стадию регулирования рН выполняют таким образом, что температуре позволяют подниматься до ≥ 25°C и затем регулируют в интервале 25-50°C, например, 30-45°C, например, 35-40°C.In one embodiment, the pH adjustment step is performed such that the temperature is allowed to rise to ≥ 25°C and then adjusted to a range of 25-50°C, such as 30-45°C, such as 35-40°C.

В одном воплощении во время стадии окисления температуре позволяют подниматься до ≥ 35°C и затем регулируют в интервале 35-150°C, например, 40-90°C, например, 45-80°C.In one embodiment, during the oxidation step, the temperature is allowed to rise to ≥ 35°C and then controlled in the range of 35-150°C, such as 40-90°C, such as 45-80°C.

В одном воплощении стадию окисления выполняют за время от 1 секунды до 48 часов, например, 10 секунд - 36 часов, например, 1 минута - 24 часа, например, 2-5 часов.In one embodiment, the oxidation step is performed for a time from 1 second to 48 hours, such as 10 seconds - 36 hours, such as 1 minute - 24 hours, such as 2-5 hours.

Продукт реакцииReaction product

Настоящее изобретение также относится к окисленным лигнинам, полученным способом согласно настоящему изобретению.The present invention also relates to oxidized lignins obtained by the method according to the present invention.

Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что окисленные лигнины, полученные согласно способу по настоящему изобретению, имеют очень подходящие свойства реактивности и в то же время демонстрируют улучшенные свойства огнестойкости, когда используются в продуктах, в которые они включены в клеевой композиции, и улучшенную длительную стабильность по сравнению с известными ранее окисленными лигнинами.The inventors of the present invention have surprisingly found that the oxidized lignins obtained according to the method of the present invention have very favorable reactivity properties and at the same time exhibit improved fire retardancy properties when used in products in which they are incorporated in the adhesive composition and improved long-term stability compared to previously known oxidized lignins.

Окисленный лигнин также демонстрирует улучшенную гидрофильность.Oxidized lignin also exhibits improved hydrophilicity.

Важным параметром для реактивности окисленных лигнинов, полученных способом согласно настоящему изобретению, является содержание карбоксильных групп в окисленных лигнинах.An important parameter for the reactivity of the oxidized lignins obtained by the method according to the present invention is the content of carboxyl groups in the oxidized lignins.

В одном воплощении окисленный лигнин, полученный согласно настоящему изобретению, имеет содержание карбоксильных групп 0,05-10 ммоль/г, например, 0,1-5 ммоль/г, например, 0,20-1,5 ммоль/г, например, 0,40-1,2 ммоль/г, например, 0,45-1,0 ммоль/г, относительно сухой массы компонента (а).In one embodiment, the oxidized lignin obtained according to the present invention has a carboxyl group content of 0.05-10 mmol/g, such as 0.1-5 mmol/g, such as 0.20-1.5 mmol/g, such as 0.40-1.2 mmol/g, such as 0.45-1.0 mmol/g, relative to the dry weight of component (a).

Другим способом описания содержания карбоксильных групп является использование среднего содержания карбоксильных групп на макромолекулу лигнина согласно следующей формуле:Another way to describe the carboxyl content is to use the average carboxyl content per lignin macromolecule according to the following formula:

. .

В одном воплощении окисленный лигнин, полученный согласно настоящему изобретению, имеет среднее содержание карбоксильных групп свыше 1,5 групп на макромолекулу компонента (а), например, больше 2 групп, например, больше 2,5 групп.In one embodiment, the oxidized lignin obtained according to the present invention has an average carboxyl group content of greater than 1.5 groups per macromolecule of component (a), such as greater than 2 groups, such as greater than 2.5 groups.

Следующие далее примеры предназначены для дополнительного пояснения изобретения без ограничения его объема.The following examples are intended to further illustrate the invention without limiting its scope.

ПримерыExamples

В следующих далее примерах получают несколько клеев и сравнивают с коммерчески доступными клеями для дополнительного пояснения изобретения без ограничения его объема.In the following examples, several adhesives are prepared and compared with commercially available adhesives to further illustrate the invention without limiting its scope.

Крафт-лигнин поставляется UPM как LignoBoost™ в виде порошка, окисленный лигнин (AOL) получают в Орхусском университете в виде раствора в водном аммиаке с 18,3 мас.% сухого вещества и содержанием карбоксильных групп 0,80 ммоль/г, среднечисловая молекулярная масса Mn 2503 г/моль, и среднемассовая молекулярная масса Mw 34503 г/моль. Примид XL552 поставляется EMS-CHEMIE AG, 100% сухого вещества. Полиэтиленгликоль 300 и поливиниловый спирт, Mw 9000-10000 г/моль, гидролизован на 80%, поставляется Sigma-Aldrich и для простоты считается безводным.Kraft lignin is supplied by UPM as LignoBoost™ as a powder, oxidized lignin (AOL) is obtained from Aarhus University as a solution in aqueous ammonia with 18.3 wt% dry matter and a carboxyl content of 0.80 mmol/g, number average molecular weight Mn 2503 g/mol, and weight average molecular weight Mw 34503 g/mol. Primid XL552 is supplied by EMS-CHEMIE AG, 100% dry matter. Polyethylene glycol 300 and polyvinyl alcohol, Mw 9000-10000 g/mol, 80% hydrolyzed, are supplied by Sigma-Aldrich and are considered anhydrous for simplicity.

В качестве примеров для сравнения используют SikaBond 540 и 545, полученные от Sika.SikaBond 540 and 545, obtained from Sika, are used as examples for comparison.

Испытание клеевого соединения внахлестку на прочность при сдвигеShear strength test of adhesive lap joints

Механические свойства клеев определяют количественно, используя простой тест на сдвиг соединения внахлестку, который является хорошо известным методом сравнения прочности клеев при сдвиге, и существуют стандарты для различных склеиваемых подложек. Используется метод, соответствующий стандарту EN205, с модификациями, соответствующими имеющейся лабораторной установке. Подготовка образцов включает нанесение клея на подложку, наложение на нее другого куска обозначенной области перекрытия, применение давления на область перекрытия и отверждение клея в определенных условиях. Размер образцов древесины 75x5x1,3 мм. Область перекрытия 10x5 мм. Получают десять образцов для каждой композиции.The mechanical properties of the adhesives are quantified using a simple lap shear test, which is a well-known method for comparing the shear strength of adhesives and there are standards for the different substrates to be bonded. The method used is in accordance with EN205, with modifications to suit the available laboratory setup. The preparation of the specimens involves applying the adhesive to the substrate, placing another piece of the designated overlap area on it, applying pressure to the overlap area and curing the adhesive under specified conditions. The size of the wood specimens is 75 x 5 x 1.3 mm. The overlap area is 10 x 5 mm. Ten specimens are obtained for each composition.

Испытание на водостойкостьWater resistance test

Некоторые из склеенных образцов, подготовленных для испытания клеевого соединения внахлестку на прочность при сдвиге также подвергают воздействию воды при 70°С в течение трех часов. Получают двенадцать образцов для каждой композиции. После извлечения образцов из воды проверяют остаточную прочность образцов, пока образцы еще мокрые.Some of the bonded specimens prepared for the lap joint shear strength test are also exposed to water at 70°C for three hours. Twelve specimens are obtained for each composition. After removing the specimens from the water, the residual strength of the specimens is tested while the specimens are still wet.

Пример для сравнения АExample for comparison A

SikaBond 540 представляет собой клей для дерева на основе поливинилцетата с приблизительно 46 мас.% твердых веществ, что соответствует классу стойкости D3 по EN 204/205. Испытания на сдвиг соединения внахлест проводят в следующих условиях, предложенных производителем (технический паспорт плюс этикетка продукта). Количество наносимого клея составляет 100 г/м2, и образцы прессуют при 22±1°C и давлении 1,5 MПa в течение 30 минут.SikaBond 540 is a polyvinyl acetate based wood adhesive with approximately 46% solids by weight, corresponding to resistance class D3 according to EN 204/205. The lap shear test is carried out under the following conditions suggested by the manufacturer (technical data sheet plus product label). The adhesive application rate is 100 g/ m2 and the specimens are pressed at 22±1°C and 1.5 MPa for 30 minutes.

Пример для сравнения ВExample for comparison B

SikaBond 545 представляет собой клей для дерева на основе метилендифенилдиизоцианата (MDI) с приблизительно 100 мас.% твердых веществ, отверждаемый влагой, и соответствует классу стойкости D4 по EN 204/205. Испытания на сдвиг соединения внахлест проводят в следующих условиях, предложенных производителем (технический паспорт плюс этикетка продукта). Количество наносимого клея составляет 100 г/м2, и образцы прессуют при 21±1°C и давлении 1,5 MПa в течение 7 часов. Относительная влажность в лаборатории составляет приблизительно 41%, и содержание влаги в образцах древесины составляет приблизительно 9 мас.%.SikaBond 545 is a methylene diphenyl diisocyanate (MDI) based wood adhesive with approximately 100 wt% solids, moisture curing and corresponds to resistance class D4 according to EN 204/205. The lap shear tests are carried out under the following conditions suggested by the manufacturer (technical data sheet plus product label). The adhesive application rate is 100 g/ m2 and the specimens are pressed at 21±1°C and 1.5 MPa for 7 hours. The relative humidity in the laboratory is approximately 41% and the moisture content of the wood specimens is approximately 9 wt%.

Примеры клеев на основе окисленного дигнинаExamples of adhesives based on oxidized dignin

Все образцы для проверки механических свойств получают с нагрузкой клея 100 г/м2, и прессуют образцы при давлении 1,5 МПа в течение 5 минут. Температуру отверждения изменяют для различных образцов, что показано в таблицах 1.1-1.2.All samples for testing mechanical properties are obtained with an adhesive load of 100 g/ m2 , and the samples are pressed at a pressure of 1.5 MPa for 5 minutes. The curing temperature is changed for different samples, as shown in Tables 1.1-1.2.

Пример клея 1Glue example 1

К смеси 18,3% водн. AOL (100 г, в соответствии с этим эффективно 18,3 г AOL) при перемешивании при комнатной температуре добавляют 2,5 г Примида XL552.To a mixture of 18.3% aqueous AOL (100 g, accordingly 18.3 g AOL is effectively added) with stirring at room temperature 2.5 g Primid XL552.

Пример клея 2Glue example 2

Поливиниловый спирт, Mw 9000-10000 г/моль, гидролизованный на 80%, растворяют в воде при 80°C, и в виде 7 мас.% раствора охлаждают до комнатной температуры. К смеси 18,3% водн. AOL (100 г, в соответствии с этим эффективно 18,3 г AOL) при перемешивании при комнатной температуре добавляют 40 г поливинилового спирта, Mw 9000-10000 г/моль, гидролизованный на 80% (7 мас.% раствор, в соответствии с этим эффективно 2,8 г поливинилового спирта).Polyvinyl alcohol, Mw 9000-10000 g/mol, hydrolyzed to 80%, is dissolved in water at 80°C and cooled to room temperature as a 7 wt.% solution. 40 g of polyvinyl alcohol, Mw 9000-10000 g/mol, hydrolyzed to 80% (7 wt.% solution, respectively effectively 2.8 g of polyvinyl alcohol) are added to a mixture of 18.3% aq. AOL (100 g, respectively effectively 18.3 g of AOL) with stirring at room temperature.

Пример клея 3Example of glue 3

К смеси 18,3% водн. AOL (100 г, в соответствии с этим эффективно 18,3 г AOL) при перемешивании при комнатной температуре добавляют 5,0 г полиэтиленгликоля 300 и 2,5 г Примида XL552. To a mixture of 18.3% aqueous AOL (100 g, accordingly 18.3 g AOL is effective) 5.0 g polyethyleneglycol 300 and 2.5 g Primid XL552 are added with stirring at room temperature.

Последующие наблюдения и выводы можно сделать из таблиц 1.1 и 1.2.Further observations and conclusions can be drawn from Tables 1.1 and 1.2.

Ясно, что окисленный лигнин без модификаторов не обеспечивает прочность склеивания. Только после добавления одного или нескольких модификаторов этот клей может соединять лигноцеллюлозные материалы, такие как древесина. Различные модификаторы могут обеспечивать различную конечную прочность склеенного материала.It is clear that oxidized lignin without modifiers does not provide bonding strength. Only after adding one or more modifiers can this adhesive bond lignocellulosic materials such as wood. Different modifiers can provide different final bonding strengths.

Также можно видеть, что комбинируя различные модификаторы, можно получить даже более высокие механические свойства по сравнению с использованием таких модификаторов по отдельности.It can also be seen that by combining different modifiers, even higher mechanical properties can be achieved compared to using such modifiers separately.

В таблице 1.2 также показано влияние температуры отверждения на сшиватель Примид XL552. Более высокая температура, в то время как другие условия (такие как время прессования, например) сохраняются неизменными, ведет к более высоким механическим свойствам.Table 1.2 also shows the effect of curing temperature on the crosslinker Primid XL552. A higher temperature, while other conditions (such as pressing time, for example) remain unchanged, leads to higher mechanical properties.

Конкретные композиции, показанные в таблицах, при испытании одинаковыми методами также имеют стойкость, сравнимую с коммерчески доступными клеями, (композиция 5 против сравн.А; композиция 7 против сравн.А и сравн.В). Одну из таких композиций (композицию 7) также испытывают на водостойкость, и она снова показывает остаточные прочностные свойства, сравнимые с коммерческим продуктом для сравнения (сравн.8, влагоотверждаемый клей на основе MDI).The specific compositions shown in the tables also show comparable strength to commercially available adhesives when tested by the same methods (composition 5 vs. comp. A; composition 7 vs. comp. A and comp. B). One of these compositions (composition 7) is also tested for water resistance and again shows comparable residual strength properties to the commercial comparison product (compar. 8, a moisture-curing MDI adhesive).

В целом это означает, что возможно производить клеевую композицию с высоким содержанием возобновляемого материала на основе лигнина, которая имеет механические свойства, сравнимые со свойствами стандартных систем.Overall, this means that it is possible to produce an adhesive composition with a high content of renewable lignin-based material that has mechanical properties comparable to those of standard systems.

Таблица 1.1Table 1.1 Клеевая композицияAdhesive composition Сравн. ACompar. A Сравн. BComp. B 11 22 33 44 55 Окисленный крафт-лигнин (г)Oxidized Kraft Lignin (g) -- -- 100100 100100 100100 100100 100100 Примид XL552 (г)Primid XL552 (g) -- -- -- 2,52.5 -- -- 2,52.5 ПЭГ 300 (г)PEG 300 (g) -- -- -- -- 55 -- 55 Поливиниловый спирт, Mw 9000-10000 г/моль,
гидролизован на 80% (г)
Polyvinyl alcohol, Mw 9000-10000 g/mol,
hydrolyzed by 80% (g)
-- -- -- -- -- 4040 --
Адгезионные свойстваAdhesive properties Прочность на сдвиг (MПa)Shear strength (MPa) 4.44.4 6,56.5 00 2,92.9 3,53.5 2,72.7 4,34.3 Температура отверждения (°C)Curing temperature (°C) 2222 2121 175175 175175 175175 175175 175175

Таблица 1.2Table 1.2 Клеевая композицияAdhesive composition Сравн. ACompar. A Сравн. BComp. B 66 55 77 Окисленный крафт-лигнин (г)Oxidized Kraft Lignin (g) -- -- 100100 100100 100100 Примид XL552 (г)Primid XL552 (g) -- -- 2,52.5 2,52.5 2,52.5 ПЭГ 300 (г)PEG 300 (g) -- -- 55 55 55 Поливиниловый спирт, Mw 9000-10000 г/моль,
гидролизован на 80% (г)
Polyvinyl alcohol, Mw 9000-10000 g/mol,
hydrolyzed by 80% (g)
-- -- -- -- --
Адгезионные свойстваAdhesive properties Прочность на сдвиг (MПa)Shear strength (MPa) 4,44.4 6,56.5 3,23.2 4,34.3 5,65.6 Остаточная прочность после исп. на водостойкость (MПa)Residual strength after water resistance test (MPa) -- 3,53.5 -- -- 3,93.9 Температура отверждения (°C)Curing temperature (°C) 2222 2121 155155 175175 195195

Следующие далее примеры относятся к получению окисленного лигнина, который можно использовать в качестве компонента (i) в водной клеевой композиции согласно настоящему изобретениюThe following examples relate to the production of oxidized lignin which can be used as component (i) in the aqueous adhesive composition according to the present invention.

ПримерыExamples

Пример А. Окисление лигнина пероксидом водорода в водном растворе аммиакаExample A. Oxidation of lignin with hydrogen peroxide in an aqueous solution of ammonia

Количества ингредиентов, используемых согласно примеру А, приводятся в таблицах А 1.1 и А 1.2. The quantities of ingredients used according to Example A are given in Tables A 1.1 and A 1.2.

Во время разработки способа согласно настоящему изобретению авторы изобретения начинали с экспериментов в лабораторном масштабе, которые выполняли в масштабе приблизительно 1 л.During the development of the method according to the present invention, the inventors started with laboratory scale experiments, which were carried out on a scale of approximately 1 liter.

Хотя крафт-лигнин растворяется в воде при относительно высоком рН, известно, что при некотором массовом проценте вязкость раствора будет сильно возрастать. Обычно полагают, что причина возрастания вязкости лежит в комбинации сильной водородной связи и взаимодействия п-электронов многочисленных ароматических циклов, присутствующих в лигнине. В случае крафт-лигнина наблюдают резкое возрастание вязкости в воде примерно при 21-22 мас.%, и в представленном примере используются 19 мас.% крафт-лигнина.Although kraft lignin dissolves in water at a relatively high pH, it is known that at a certain weight percent the viscosity of the solution will increase dramatically. It is generally believed that the reason for the increase in viscosity lies in a combination of strong hydrogen bonding and the interaction of the π-electrons of the numerous aromatic rings present in the lignin. In the case of kraft lignin, a sharp increase in viscosity in water is observed at about 21-22 wt.%, and in the example presented, 19 wt.% of kraft lignin is used.

Водный раствор аммиака используется как основание на стадии регулирования рН. Количество фиксируется при 4 мас.% относительно общей массы реакционной смеси. рН после стадии регулирования и рН в начале окисления равен 10,7.Aqueous ammonia solution is used as a base in the pH adjustment stage. The amount is fixed at 4 wt.% relative to the total mass of the reaction mixture. The pH after the adjustment stage and the pH at the beginning of oxidation are 10.7.

Таблица А 2 показывает результаты элементного анализа CHNS до и после окисления крафт-лигнина. Перед анализом образцы обрабатывают нагреванием при 160°С для удаления абсорбированного аммиака. Анализ показывает, что во время процесса окисления некоторое количество азота становится частью структуры окисленного лигнина.Table A 2 shows the results of elemental analysis of CHNS before and after oxidation of kraft lignin. Before analysis, the samples were heated at 160°C to remove absorbed ammonia. The analysis shows that during the oxidation process, some nitrogen becomes part of the structure of the oxidized lignin.

Во время испытания в периодических экспериментах определено, что для окисления благоприятно добавление всего количества пероксида водорода в один прием во время небольшого промежутка времени в отличие от добавления пероксида небольшими порциями во время длительного периода времени. В настоящем примере используют 2,0 мас.% Н2О2 относительно общей массы реакционной смеси.During testing in batch experiments, it was determined that the oxidation was favored by adding the entire amount of hydrogen peroxide at one time during a short period of time, as opposed to adding the peroxide in small portions over a long period of time. In this example, 2.0 wt.% H2O2 was used relative to the total weight of the reaction mixture.

Окисление является экзотермической реакцией, и после добавления пероксида отмечается повышение температуры. В данном примере во время реакции на протяжении трех часов поддерживают температуру 60°С.Oxidation is an exothermic reaction and a temperature increase is observed after the addition of peroxide. In this example, the reaction is maintained at 60°C for three hours.

После окисления количество функциональных групп в лигнине на грамм образца возрастает при определении 31Р ЯМР и водным титрованием. Подготовку образцов для 31Р ЯМР выполняют, используя 2-хлор-4,4,5,5-тетраметил-1,3,2-диоксафосфолан (TMDP) в качестве агента фосфитилирования и холестерин в качестве внутреннего стандарта. Спектры ЯМР крафт-лигнина до и после окисления показаны на фиг. 4, и результаты суммируются в таблице А 3.After oxidation, the amount of functional groups in lignin per gram of sample increases as determined by 31P NMR and aqueous titration. Sample preparation for 31P NMR is performed using 2-chloro-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaphospholane (TMDP) as the phosphitylation agent and cholesterol as the internal standard. The NMR spectra of kraft lignin before and after oxidation are shown in Fig. 4, and the results are summarized in Table A 3.

Фиг. 5 показывает 31Р ЯМР крафт-лигнина и крафт-лигнина, окисленного с аммиаком (AOL). На графике показаны различные гидроксильные группы, а также внутренний стандарт, где S, G и Н относятся к сирингилу, гваяцилу и кумарилу (гидроксифенилу), соответственно. На вставке показаны сигналы от карбоксильных групп без структурирования. Изменение в группах СООН также определяют водным титрованием и с использованием следующей формулыFig. 5 shows the 31 P NMR of kraft lignin and ammonia-oxidized kraft lignin (AOL). The graph shows the various hydroxyl groups as well as the internal standard, where S, G and H refer to syringyl, guaiacyl and coumaryl (hydroxyphenyl), respectively. The inset shows the signals from the carboxyl groups without cross-linking. The change in COOH groups is also determined by aqueous titration and using the following formula

, ,

где V2s и V1s являются конечными объемами образца, в то время как V2b и V1b являются объемами пустоты. Cacid в этом случае представляет собой 0,1M HCl, и ms представляет собой массу образца. Объемы, полученные при водном титровании до и после окисления, показаны а таблице A 4.where V 2s and V 1s are the final volumes of the sample, while V 2b and V 1b are the void volumes. C acid in this case is 0.1 M HCl, and m s is the mass of the sample. The volumes obtained in the aqueous titration before and after oxidation are shown in Table A 4.

Среднюю функциональность СООН также можно определить количественно по числу омыления, которое представляет собой число мг КОН, требуемое для омыления 1 г лигнина. Такой способ можно найти в AOCS Official Method Cd 3-25.Average COOH functionality can also be quantified by the saponification number, which is the number of mg KOH required to saponify 1 g lignin. This method can be found in AOCS Official Method Cd 3-25.

Также до и после окисления определяют среднюю молекулярную массу с помощью колонки PSS PolarSil (элюент 9:1 (об./об.) диметилсульфоксид/вода с 0,05 M LiBr) и УФ-детектора при 280 нм. Комбинация концентрации COOH и средней молекулярной массы также позволяет вычислить среднее содержание карбоксильных групп на макромолекулу лигнина, и эти результаты приводятся в таблице A 5.Also, before and after oxidation, the average molecular weight was determined using a PSS PolarSil column (eluent 9:1 (v/v) dimethyl sulfoxide/water with 0.05 M LiBr) and a UV detector at 280 nm. The combination of COOH concentration and average molecular weight also allows the calculation of the average content of carboxyl groups per lignin macromolecule, and these results are given in Table A 5.

Пример В. Увеличение масштаба окисления лигнина пероксидом водородом в аммиаке до полупромышленного масштабаExample B. Scaling up the oxidation of lignin with hydrogen peroxide in ammonia to a semi-industrial scale

Окисление лигнина пероксидом водородом является экзотермическим процессом, и даже в лабораторном масштабе видно значительное повышение температуры при добавлении пероксида. Это естественная проблема при увеличении масштаба химических процессов, так как количество производимого тепла связано с размерами в 3-ей степени (объем), тогда как охлаждение обычно увеличивается только с размерами в квадрате (площадь). Кроме того, из-за высокой вязкости липких промежуточных продуктов технологическое оборудование должно быть тщательно подобрано или спроектировано. Таким образом, увеличение масштаба тщательно проектируется и выполняется в несколько этапов.The oxidation of lignin with hydrogen peroxide is an exothermic process, and even at laboratory scale a significant increase in temperature is seen with the addition of peroxide. This is a natural problem when scaling up chemical processes, since the amount of heat produced is related to the size to the 3rd power (volume), whereas cooling typically only increases with the square of the size (area). In addition, due to the high viscosity of the sticky intermediates, the process equipment must be carefully selected or designed. Therefore, scaling up is carefully designed and carried out in several steps.

Первый этап увеличения масштаба совершают от 1 л (1 L) (лаб. масштаб) до 9 л с использованием профессионального смесителя из нержавеющей стали с очень эффективным механическим перемешиванием. Увеличение масштаба приводит только к несколько более высокой конечной температуре, чем наблюдаемая в лабораторном масштабе, что объясняется эффективным воздушным охлаждением реактора и медленным добавлением пероксида водорода.The first step of scale-up is carried out from 1 L (lab scale) to 9 L using a professional stainless steel mixer with very efficient mechanical stirring. Scale-up results in only slightly higher final temperatures than observed at lab scale, which is explained by the efficient air cooling of the reactor and the slow addition of hydrogen peroxide.

Следующий этап увеличения масштаба совершают в закрытом 200-л реакторе с использованием эффективной водяной рубашки и эффективной пропеллерной мешалки. Масштаб в это время 180 л, и пероксид водорода добавляют в два приема с приблиз. 30 минутным разделением. Это увеличение масштаба проходит относительно хорошо, хотя проблемой является довольно сильное вспенивание частично из-за высокой степени заполнения реактора. Для контроля вспенивания на пену распыляют небольшое количество пищевого пеногасителя. Самое важное, что контролируемую температуру и конечную температуру ниже 70°С получают с использованием внешнего водяного охлаждения.The next scale-up step is carried out in a closed 200 L reactor using an efficient water jacket and an efficient propeller stirrer. The scale is now 180 L and the hydrogen peroxide is added in two portions with approx. 30 minute separation. This scale-up goes relatively well, although a problem is the fairly strong foaming, partly due to the high filling degree of the reactor. To control the foaming, a small amount of food grade antifoam is sprayed on the foam. Most importantly, a controlled temperature and a final temperature below 70°C is obtained using external water cooling.

Реакции в полупромышленном масштабе выполняют в 800-л реакторе с водяной рубашкой для охлаждения и двухлопастной пропеллерной мешалкой. Измельчают 158 кг лигнина (UPM LignoBoost TM BioPiva 100) с содержанием сухого вещества 67 мас.% и суспендируют в 224 кг воды, и перемешивают с образованием гомогенной суспензии. Продолжая перемешивание, в реактор закачивают 103 кг 25% раствора аммиака в воде, и перемешивают еще в течение 2 часов с образованием темного вязкого раствора лигнина.The reactions on a semi-industrial scale are carried out in an 800-L reactor with a water jacket for cooling and a two-bladed propeller stirrer. 158 kg of lignin (UPM LignoBoost TM BioPiva 100) with a dry matter content of 67 wt.% are ground and suspended in 224 kg of water and mixed to form a homogeneous suspension. While continuing to stir, 103 kg of a 25% ammonia solution in water are pumped into the reactor and mixed for another 2 hours to form a dark viscous lignin solution.

К раствору лигнина при перемешивании при 20-25°С добавляют 149 кг 7,5 мас.% пероксида водорода в течение 15 минут. Во время и после добавления пероксида водорода тщательно контролируют температуру и уровень пены, и в рубашку для охлаждения добавляют воду для охлаждения для того, чтобы поддерживать приемлемый уровень пены и подъем температуры меньше 4°С в минуту, а также конечную температуру ниже 70°С. После прекращения повышения температуры охлаждение выключают, и смесь продуктов перемешивают еще в течение 2 часов перед переносом в транспортировочный контейнер.To the lignin solution, 149 kg of 7.5 wt.% hydrogen peroxide are added over 15 minutes with stirring at 20-25°C. During and after the addition of hydrogen peroxide, the temperature and foam level are carefully monitored, and cooling water is added to the cooling jacket to maintain an acceptable foam level and a temperature rise of less than 4°C per minute, as well as a final temperature below 70°C. After the temperature rise has ceased, the cooling is turned off and the product mixture is stirred for a further 2 hours before transferring to a shipping container.

На основании масштабных запусков можно сделать вывод, что хотя реакции являются экзотермическими, большая часть тепла реакции фактически уравновешивается теплоемкостью воды, переходящей от комнатной температуры до примерно 60°С, и только последняя часть должна удаляться охлаждением. Следует отметить, что из-за этого и благодаря короткому времени реакции этот процесс был бы идеальным для масштабирования и интенсификации процесса с использованием реакторов непрерывного действия, таких как in-line смесители, трубчатые реакторы или реакторы типа CSTR. Это обеспечило бы хороший контроль температуры и более четкий процесс реакции.Based on the large-scale runs, it can be concluded that although the reactions are exothermic, most of the heat of reaction is actually balanced by the heat capacity of water going from room temperature to about 60°C, and only the last part has to be removed by cooling. It should be noted that because of this and the short reaction time, this process would be ideal for scale-up and intensification using continuous reactors such as in-line mixers, tubular reactors or CSTRs. This would provide good temperature control and a more precise reaction process.

Испытания полупромышленных партий показывают, что полученный окисленный лигнин имеет свойства, соответствующие свойствам партий, полученных в лаборатории.Testing of semi-industrial batches shows that the resulting oxidized lignin has properties consistent with those of laboratory-produced batches.

Таблица А 1-1
Количества материалов, используемых в поставляемой форме
Table A 1-1
Quantities of materials used in the supplied form
МатериалMaterial мас.-%wt.-% UPM BioPiva 100, крафт-лигнинUPM BioPiva 100, kraft lignin 2828 H2O2, 30 мас.% раствор в водеH 2 O 2 , 30 wt.% solution in water 6,66.6 NH3, 25 мас.% водный растворNH3 , 25 wt.% aqueous solution 1616 ВодаWater 49,449.4

Таблица A 1.2
Количества используемого активного материала
Table A 1.2
Quantities of active material used
МатериалMaterial мас.%wt.% крафт-лигнинkraft lignin 1919 H2O2 H2O2 22 NH3 NH3 44 ВодаWater 7575

Таблица A 2
Элементный анализ крафт-лигнина до и после окисления
Table A 2
Elemental analysis of kraft lignin before and after oxidation
ОбразецSample N (мас.%)N (wt.%) C (мас.%)C (wt.%) H (мас.%)H (wt.%) S (мас.%)S (wt.%) крафт-лигнинkraft lignin 0,10,1 64,964.9 5,85.8 1,71.7 крафт-лигнин, окисленный с аммиаком Kraft lignin oxidized with ammonia 1,61.6 65,565.5 5,75.7 1,61.6

Таблица A 3
Распределение функциональных групп крафт-лигнина до и после окисления, полученное с помощью 31P-ЯМР
Table A 3
Functional group distribution of kraft lignin before and after oxidation obtained using 31 P-NMR
Концентрация (ммоль/г)Concentration (mmol/g) ОбразецSample Алифатический OHAliphatic OH Фенольный OHPhenolic OH OH кислотыOH acids крафт-лигнинkraft lignin 1,601.60 3,203.20 0,460.46 крафт-лигнин, окисленный с аммиакомKraft lignin oxidized with ammonia 2,112.11 3,603.60 0,800.80

Таблица A 4
Содержание групп COOH в ммоль/г, определенное водным титрованием
Table A 4
Content of COOH groups in mmol/g determined by aqueous titration
образецsample Группы COOH (ммоль/г)COOH groups (mmol/g) крафт-лигнин kraft lignin 0,50.5 окисленный крафт-лигнин oxidized kraft lignin 0,90.9

Таблица A 5
Среднечисловая (Mn) и среднемассовая (Mw) молекулярная масса, определенные эксклюзионной хроматографией, выраженные в г/моль, вместе со средним содержанием карбоксильных групп на макромолекулу лигнина до и после окисления
Table A 5
Number average (Mn) and weight average (Mw) molecular weights determined by size exclusion chromatography, expressed in g/mol, together with the average content of carboxyl groups per lignin macromolecule before and after oxidation
ОбразецSample Mn, г/мольMn, g/mol Mw, г/мольMw, g/mol средняя COOH-функцион.average COOH-functional крафт-лигнин kraft lignin 19681968 2110521105 0,90.9 крафт-лигнин, окисленный с аммиакомKraft lignin oxidized with ammonia 25032503 3450334503 2,02.0

Claims (39)

1. Водная клеевая композиция для лигноцеллюлозных материалов, таких как древесина, включающая1. An aqueous adhesive composition for lignocellulosic materials such as wood, comprising - компонент (i) в форме окисленного лигнина;- component (i) in the form of oxidized lignin; - компонент (ii) в форме сшивателя;- component (ii) in the form of a crosslinker; - компонент (iii) в форме пластификатора,- component (iii) in the form of a plasticizer, причем указанная клеевая композиция не содержит формальдегид,and the said adhesive composition does not contain formaldehyde, при этом компонент (i) имеет содержание карбоксильных групп 0,05-10 ммоль/г относительно сухой массы компонента (i),wherein component (i) has a carboxyl group content of 0.05-10 mmol/g relative to the dry weight of component (i), компонент (ii) присутствует в количестве 1-40 мас.% относительно сухой массы компонента (i), иcomponent (ii) is present in an amount of 1-40% by weight relative to the dry weight of component (i), and компонент (iii) присутствует в количестве 0,5-50 мас.% относительно сухой массы компонента (i),component (iii) is present in an amount of 0.5-50 wt.% relative to the dry weight of component (i), при этом компонент (ii) в форме сшивателя выбран изwherein component (ii) in the form of a crosslinker is selected from - сшивателей на основе β-гидроксиалкиламидов и/или сшивателей на основе оксазолинов,- crosslinkers based on β-hydroxyalkylamides and/or crosslinkers based on oxazolines, - группы, состоящей из многофункциональных органических аминов, таких как алканоламин, диамины, такие как гексаметилендиамин, триамины,- a group consisting of multifunctional organic amines such as alkanolamine, diamines such as hexamethylenediamine, triamines, - эпоксидированного масла на основе триглицерида жирной кислоты или эластичного олигомера или полимера, такого как акриловый полимер, такого как виниловый полимер, такого как простой полиэфир, который содержит реактивные функциональные группы, такие как карбодиимидные группы, такие как ангидридные группы, такие как оксазолиновые группы, такие как аминогруппы, такие как эпоксидные группы, или- an epoxidized oil based on a fatty acid triglyceride or an elastic oligomer or polymer such as an acrylic polymer, such as a vinyl polymer, such as a polyether, which contains reactive functional groups such as carbodiimide groups, such as anhydride groups, such as oxazoline groups, such as amino groups, such as epoxy groups, or - молекулы, имеющей 3 или больше эпоксидных групп, и- a molecule having 3 or more epoxy groups, and при этом компонент (iii) в форме пластификатора выбран из группы, состоящей из полиэтиленгликолей, простых эфиров полиэтиленгликолей, простых полиэфиров, гидрогенизированных сахаров и/или кислот, таких как адипиновая кислота, ванилиновая кислота, молочная кислота и/или ферулловая кислота, акриловых полимеров, поливинилового спирта, полиуретановых дисперсий, этиленкарбоната, пропиленкарбоната, лактонов, лактамов, лактидов, акриловых полимеров со свободными карбоксигруппами и/или полиуретановых дисперсий со свободными карбоксигруппами.wherein component (iii) in the form of a plasticizer is selected from the group consisting of polyethylene glycols, polyethylene glycol ethers, polyethers, hydrogenated sugars and/or acids such as adipic acid, vanillic acid, lactic acid and/or ferulic acid, acrylic polymers, polyvinyl alcohol, polyurethane dispersions, ethylene carbonate, propylene carbonate, lactones, lactams, lactides, acrylic polymers with free carboxyl groups and/or polyurethane dispersions with free carboxyl groups. 2. Водная клеевая композиция по п. 1, в которой компонент (i) находится в форме окисленного лигнина, причем указанный лигнин выбран из группы из крафт-лигнинов, натронных лигнинов, лигнинов лигносульфонатов, органозольвных лигнинов, лигнинов из процессов биорафинирования лигноцеллюлозного сырья или их любой смеси.2. An aqueous adhesive composition according to claim 1, wherein component (i) is in the form of oxidized lignin, said lignin being selected from the group of kraft lignins, soda lignins, lignosulfonate lignins, organosolv lignins, lignins from biorefining processes of lignocellulosic raw materials, or any mixture thereof. 3. Водная клеевая композиция по п. 1 или 2, в которой компонент (i) находится в форме окисленного крафт-лигнина.3. An aqueous adhesive composition according to claim 1 or 2, wherein component (i) is in the form of oxidized kraft lignin. 4. Водная клеевая композиция по п. 1 или 2, в которой компонент (i) находится в форме окисленного натронного лигнина.4. An aqueous adhesive composition according to claim 1 or 2, wherein component (i) is in the form of oxidized sodium lignin. 5. Водная клеевая композиция по любому из предшествующих пунктов, в которой компонент (i) находится в форме лигнина, окисленного с аммиаком (AOL).5. An aqueous adhesive composition according to any one of the preceding claims, wherein component (i) is in the form of ammonia-oxidized lignin (AOL). 6. Водная клеевая композиция по п. 5, в которой лигнин, окисленный с аммиаком, включает одно или несколько соединений, выбранных из группы из аммиака, аминов или их любых солей.6. An aqueous adhesive composition according to claim 5, wherein the lignin oxidized with ammonia comprises one or more compounds selected from the group of ammonia, amines or any salts thereof. 7. Водная клеевая композиция по любому из предшествующих пунктов, в которой компонент (i) имеет содержание карбоксильных групп 0,1-5 ммоль/г, такое как 0,20-1,5 ммоль/г, такое как 0,40-1,2 ммоль/г, такое как 0,45-1,0 ммоль/г относительно сухой массы компонента (i). 7. An aqueous adhesive composition according to any one of the preceding claims, wherein component (i) has a carboxyl group content of 0.1-5 mmol/g, such as 0.20-1.5 mmol/g, such as 0.40-1.2 mmol/g, such as 0.45-1.0 mmol/g relative to the dry weight of component (i). 8. Водная клеевая композиция по любому из предшествующих пунктов, в которой компонент (i) имеет среднее содержание карбоксильных групп больше 1,5 групп на макромолекулу компонента (i), такое как больше 2 групп, такое как больше 2,5 групп.8. An aqueous adhesive composition according to any one of the preceding claims, wherein component (i) has an average carboxyl group content of greater than 1.5 groups per macromolecule of component (i), such as greater than 2 groups, such as greater than 2.5 groups. 9. Водная клеевая композиция по любому из предшествующих пунктов, включающая компонент (ii) в количестве 4-20 мас.%, таком как 6-12 мас.% относительно сухой массы компонента (i).9. An aqueous adhesive composition according to any one of the preceding claims, comprising component (ii) in an amount of 4-20% by weight, such as 6-12% by weight, relative to the dry weight of component (i). 10. Водная клеевая композиция по любому из предшествующих пунктов, в которой компонент (iii) находится в форме пластификатора, имеющего температуру кипения 100-280°С, предпочтительно 120-260°С, предпочтительнее 140-250°С.10. An aqueous adhesive composition according to any one of the preceding claims, wherein component (iii) is in the form of a plasticizer having a boiling point of 100-280°C, preferably 120-260°C, more preferably 140-250°C. 11. Водная клеевая композиция по любому из предшествующих пунктов, в которой компонент (iii) находится в форме полиэтиленгликоля, имеющего среднюю молекулярную массу 150-50000 г/моль, в частности, 150-4000 г/моль, в частности, 150-1000 г/моль, предпочтительно 150-500 г/моль, предпочтительнее 200-400 г/моль.11. An aqueous adhesive composition according to any one of the preceding claims, wherein component (iii) is in the form of polyethyleneglycol having an average molecular weight of 150-50000 g/mol, in particular 150-4000 g/mol, in particular 150-1000 g/mol, preferably 150-500 g/mol, more preferably 200-400 g/mol. 12. Водная клеевая композиция по любому из предшествующих пунктов, в которой компонент (iii) присутствует в количестве 2,5-25, предпочтительнее 3-15 мас.% относительно сухой массы компонента (i).12. An aqueous adhesive composition according to any one of the preceding claims, in which component (iii) is present in an amount of 2.5-25, preferably 3-15% by weight relative to the dry weight of component (i). 13. Водная клеевая композиция по любому из предшествующих пунктов, также включающая компонент в форме одного или нескольких компонентов, выбранных из группы из аммиака, аминов или их любых солей.13. An aqueous adhesive composition according to any of the preceding claims, also comprising a component in the form of one or more components selected from the group of ammonia, amines or any salts thereof. 14. Водная клеевая композиция по любому из предшествующих пунктов, включающая дополнительный компонент в форме мочевины, в частности, в количестве 5-40 мас.%, таком как 10-30 мас.%, таком как 15-25 мас.% относительно сухой массы компонента (i).14. An aqueous adhesive composition according to any one of the preceding claims, comprising an additional component in the form of urea, in particular in an amount of 5-40 wt.%, such as 10-30 wt.%, such as 15-25 wt.%, relative to the dry weight of component (i). 15. Водная клеевая композиция по любому из предшествующих пунктов, по существу состоящая из15. An aqueous adhesive composition according to any one of the preceding claims, essentially consisting of - компонента (i) в форме окисленного лигнина;- component (i) in the form of oxidized lignin; - компонента (ii) в форме сшивателя;- component (ii) in the form of a crosslinker; - компонента (iii) в форме пластификатора;- component (iii) in the form of a plasticizer; - необязательно, компонента в форме одного или нескольких соединений, выбранных из группы из аммиака, аминов или их любых солей;- optionally, a component in the form of one or more compounds selected from the group of ammonia, amines or any salts thereof; - необязательно, компонента в форме мочевины;- optionally, a component in the form of urea; - необязательно, компонента в форме реактивных или нереактивных силиконов;- optionally, a component in the form of reactive or non-reactive silicones; - необязательно, углеводородного масла;- optionally, hydrocarbon oil; - необязательно, одного или нескольких поверхностно-активных веществ;- optionally, one or more surfactants; - воды.- water. 16. Способ получения склеенного лигноцеллюлозного продукта, включающий стадию контактирования одного или нескольких лигноцеллюлозных материалов с клеевой композицией по любому из пп. 1-15 и отверждение клеевой композиции.16. A method for producing a glued lignocellulosic product, comprising the step of contacting one or more lignocellulosic materials with an adhesive composition according to any one of paragraphs 1-15 and curing the adhesive composition. 17. Склеенный лигноцеллюлозный продукт, включающий один или несколько лигноцеллюлозных материалов в контакте с отвержденным клеем, являющимся результатом отверждения клеевой композиции по любому из пп. 1-15.17. A bonded lignocellulosic product comprising one or more lignocellulosic materials in contact with a cured adhesive resulting from the curing of an adhesive composition according to any one of claims 1 to 15.
RU2023119874A 2018-10-05 2023-07-27 Aqueous adhesive composition for lignocellulosic materials such as wood and process for preparation thereof RU2841666C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18198995.5 2018-10-05

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021112345A Division RU2802891C2 (en) 2018-10-05 2019-09-26 Aqueous adhesive composition for lignocellulose materials such as wood and method for its production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2023119874A RU2023119874A (en) 2023-08-02
RU2841666C2 true RU2841666C2 (en) 2025-06-11

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011042610A1 (en) * 2009-10-08 2011-04-14 Upm-Kymmene Wood Oy Bio-adhesive and wood board
RU2482151C2 (en) * 2007-10-09 2013-05-20 Геркулес Инкорпорейтед Adhesive compositions containing cross-linking agent
EP3299421A4 (en) * 2015-05-20 2018-05-23 KCC Corporation Binder composition, and method for binding fibrous material by using same
WO2018122470A1 (en) * 2017-01-02 2018-07-05 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Biobased hot-melt adhesive including lignin as a component

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2482151C2 (en) * 2007-10-09 2013-05-20 Геркулес Инкорпорейтед Adhesive compositions containing cross-linking agent
WO2011042610A1 (en) * 2009-10-08 2011-04-14 Upm-Kymmene Wood Oy Bio-adhesive and wood board
EP3299421A4 (en) * 2015-05-20 2018-05-23 KCC Corporation Binder composition, and method for binding fibrous material by using same
WO2018122470A1 (en) * 2017-01-02 2018-07-05 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Biobased hot-melt adhesive including lignin as a component

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Masoumeh Ghorbani at al. Ammoxidized Fenton-Activated Pine Kraft Lignin Accelerates Synthesis and Curing of Resol Resins // Polymers.- 2017. - 9, 43, pp.1-17. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20250154397A1 (en) Aqueous adhesive composition for lignocellulosic materials such as wood and a method of production
US20250154396A1 (en) Aqueous binder composition
DK2922885T3 (en) METHOD OF PRODUCING PHENOL FORMALDEHYDE RESIN-BASED POLYMERS
Feldman et al. Lignin-polymer systems and some applications
Thébault et al. Review on impregnation issues in laminates manufacture: opportunities and risks of phenol substitution by lignins or other natural phenols in resins
RU2841666C2 (en) Aqueous adhesive composition for lignocellulosic materials such as wood and process for preparation thereof
RU2802891C2 (en) Aqueous adhesive composition for lignocellulose materials such as wood and method for its production
RU2804295C2 (en) Water-based binder composition
CN115461516A (en) Roof systems and insulating elements for flat or pitched roofs
RU2816494C2 (en) Method of producing oxidised lignins
Kalami Development of biobased phenolic adhesives for engineered wood products
Watumlawar et al. Lignin-Based Wood Adhesives
CN113056503A (en) Method for producing oxidized lignin
RU2793937C2 (en) Method for obtaining oxidized lignins
Saulnier INFLUENCE OF PRETREATMENT, LIGNIN EXTRACTION, AND CHEMICAL MODIFICATION ON LIGNIN PROPERTIES AND THE PERFORMANCE OF LIGNIN-FORMALDEHYDE RESINS AND LIGNIN-PLA COMPOSITE MATERIALS
EA045325B1 (en) ROOFING SYSTEM AND INSULATING ELEMENT FOR FLAT ROOF OR FLAT SLANTED ROOF
EP4127344A1 (en) Façade system and insulation element for a façade system