專利名稱：組合物，由其浸漬的木材元件及浸漬木材元件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合物形式的組合物，所述組合物包含至少兩種組分a)和b)，其中組 分a)包含至少一種單和/或多官能硫醇，組分b)包含至少一種單和/或多官能烯，本發(fā)明 還涉及批料形式的組合物，所述組合物包含至少兩種組分a)和b)，其中組分a)包含至少一 種單和/或多官能硫醇，組分b)包含至少一種單和/或多官能烯，本發(fā)明還涉及可通過用 所述組合物浸漬木材元件獲得的浸漬過的木材元件以及浸漬方法。
背景技術(shù)：
硫醇-烯自由基化學(xué)從可追溯到20世紀(jì)30年代后期的早期工作中即已知。 Charles E. Hoyle, Tai Yeon Lee, Todd Roper 在 J. Polym. Sci. Part A :Polym. Chem. Vol. 42 (2004)中發(fā)表了綜述“Thiol-Enes Chemistry of the Past with Promise for the Future”。硫醇-烯已用于如下領(lǐng)域透明防護(hù)涂料、添加顏料的涂料、光引發(fā)的液晶結(jié)構(gòu)材 料和粘合劑。木材的浸漬/改性描述于許多申請(qǐng)和專利中。這些申請(qǐng)中的主要目的是通過改進(jìn) 防水性來(lái)防止木材降解和真菌。近年來(lái)的焦點(diǎn)在于用新的環(huán)境友好的技術(shù)代替舊的浸漬方 法。幾種有前景的技術(shù)基于用糠基(WPT/Kebony)、乙酰基(Accoya/Accsys/Titanwood)、酚 (Fibron,C-K復(fù)合材料，Permali等)或脲/三聚氰胺/甲醛樹脂(BASF/Belmadur)處理木 材。在包括高溫和壓力的能量密集型工藝過程中，基于水/含水物的浸漬技術(shù)在很大 程度上取決于木質(zhì)細(xì)胞隨時(shí)間的受控膨脹。若干技術(shù)表現(xiàn)出良好的性能及改進(jìn)的防水性， 但迄今為止沒有哪一個(gè)被證明是成本有效的。共同的缺點(diǎn)還包括浸漬液的有限滲透、脫色 以及浸漬的木材制品的一定程度上的膨脹。用有機(jī)油如桐油和亞麻籽油浸漬歷史上是優(yōu)選的浸漬木材的技術(shù)。所述油取決于 緩慢的空氣氧化機(jī)制來(lái)適當(dāng)固化。滲透是有限的，這通常導(dǎo)致防水性不完善。木材是用于家具生產(chǎn)的優(yōu)選材料。但與如金屬和各種復(fù)合材料的材料相比，厚重 的木材結(jié)構(gòu)具有有限的機(jī)械強(qiáng)度。因此當(dāng)需要薄的結(jié)構(gòu)時(shí)，家具設(shè)計(jì)者被迫使用其他材料。此外，熱帶雨林的快速砍伐加之劇烈的氣候變化已使人們聚焦于如何在如地板、 家具和艇甲板的應(yīng)用中取代深色的熱帶木材。在前面提到的幾種近期的浸漬技術(shù)中，所得 到的木材通常變黑和/或顏色不當(dāng)。在通過浸漬較輕/較軟的木材復(fù)制一些熱帶木材種類 時(shí)可利用這種副作用。但就精確復(fù)制熱帶外觀而言，這種著色是難以控制的。因此需要改善木材制品幾個(gè)方面的性質(zhì)。實(shí)例有防水性、改進(jìn)的硬度、尺寸穩(wěn)定 性、機(jī)械強(qiáng)度、剛度和著色性。著色性與提高的機(jī)械強(qiáng)度在今后幾年內(nèi)將成為重要的方面。 目的是在大多數(shù)應(yīng)用中代替雨林木材以保護(hù)稀缺和脆弱的資源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種浸漬過的木材元件，所述浸漬過的木材元件在不同的應(yīng)用中具有改進(jìn)的性質(zhì)和性能，如防水性、硬度、尺寸穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、剛度、高E模量 和著色性。這通過用來(lái)浸漬木材元件的組合物實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明涉及混合物形式的組合物，所述組合物包含至少兩種組分a)和b)， 其中組分a)包含至少一種單和/或多官能硫醇，組分b)包含至少一種單和/或多官能烯， 其中硫醇基與烯基之摩爾比為1 0.1-1 100。此外，本發(fā)明涉及批料形式(多組分形式)的組合物，所述組合物包含至少兩種組 分a)和b)，其中組分a)包含至少一種單和/或多官能硫醇，組分b)包含至少一種單和/ 或多官能烯，其中硫醇基與烯基之摩爾比為1 0.1-1 100，且組分a)和b)彼此分開。此外，本發(fā)明還包括浸漬過的木材元件，所述浸漬過的木材元件可通過用根據(jù)本 發(fā)明的混合物形式的組合物或根據(jù)本發(fā)明的批料形式(多組分形式)的組合物組分的混合 物浸漬木材元件并之后固化所述組合物或混合物獲得。此外，本發(fā)明涉及浸漬木材的方法，其中木材元件用根據(jù)本發(fā)明的混合物形式的 組合物或根據(jù)本發(fā)明的批料形式(多組分形式)的組合物組分的混合物浸漬。此外，本發(fā)明還涉及混合物形式的組合物或批料形式的組合物組分的混合物用于 浸漬木材元件的應(yīng)用。定義“硫醇”指含由硫原子和氫原子構(gòu)成的官能團(tuán)即-SH基團(tuán)的化合物。該官能團(tuán)稱為 硫醇基團(tuán)或巰基。硫醇也稱為巰醇?！跋敝负兄辽僖粋€(gè)由為兩個(gè)碳原子之間的雙鍵或三鍵的不飽和鍵構(gòu)成的官能 團(tuán)的化合物。該官能團(tuán)稱為烯基團(tuán)。“單官能”表示一個(gè)分子具有一個(gè)官能團(tuán)。當(dāng)涉及硫醇時(shí)，其表示硫醇分子具有一 個(gè)硫醇基團(tuán)。對(duì)于烯同樣有效，即分子具有一個(gè)不飽和鍵。“多官能”表示一個(gè)分子具有兩個(gè)或更多個(gè)官能團(tuán)。當(dāng)涉及硫醇時(shí)，其表示硫醇分 子具有兩個(gè)或更多個(gè)硫醇基團(tuán)。對(duì)于烯同樣有效，即分子具有兩個(gè)或更多個(gè)不飽和鍵。“硫醇-烯”是用于包含具有硫醇基團(tuán)的化合物和具有烯基團(tuán)的化合物的溶液的表 述。該表述有時(shí)可用于包含兩種組分a)和b)的組合物。但其僅可在組分a)和b)是混合 物時(shí)使用。本申請(qǐng)中用到了表述“批料形式(多組分形式)的組合物”?！芭闲问健北硎窘M 合物中包含例如至少兩種組分且其保持彼此分開。其可通過存放在兩個(gè)單獨(dú)的容器中或存 放在具有分隔壁(該分隔壁可在后來(lái)使用組合物時(shí)被取出或被破壞)的容器中來(lái)分開。對(duì) 于會(huì)在不希望時(shí)反應(yīng)的兩種組分例如在應(yīng)用于浸漬過程之前反應(yīng)的兩種組分，可使用這種 分開。這取決于選擇了何種組分以及希望的貯存時(shí)間。當(dāng)組合物中的所述至少兩種組分為混合物時(shí)使用表述“混合物形式的組合物”。木材元件可為硬木、軟木或任何類型木材種類的壓縮或未壓縮的任何木材塊或 件。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及混合物形式的組合物，所述組合物包含至少兩種組分a)和b)，其中組 分a)包含至少一種單和/或多官能硫醇，組分b)包含至少一種單和/或多官能烯，其中硫醇基與烯基之摩爾比為1 0.1-1 100。硫醇與烯之間不同的摩爾比使得操作人員可以 控制固化過程并隨意調(diào)節(jié)浸漬過的木材元件的性質(zhì)。對(duì)于硫醇與烯之間1 0.9-1 10 的摩爾比，獲得反應(yīng)性硫醇基團(tuán)與烯基團(tuán)的另一有效轉(zhuǎn)化。在低比率下，硫醇在很大程度上 作為引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑，在高比率下，硫醇在更大程度上作為共聚單體。所述組合物用于浸 漬木材。通過使用常規(guī)的真空壓力浸漬高壓釜，獲得非常好的滲透性。利用任意的常規(guī)熱 源如加熱爐、木材干燥窯/室、HF/溫壓機(jī)等，在60-150攝氏度下實(shí)現(xiàn)固化。所得木材元件 具有顯著提高的機(jī)械性質(zhì)?；诔跏寄静募y理(年輪方向、節(jié)、初始硬度等)，北歐硬木種類 如榿木、山毛櫸和樺木在浸漬后全部具有8-15的布氏硬度。抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)表明對(duì)于相同 的種類，值增加最高達(dá)70%。例如，樺木的抗彎強(qiáng)度從115MPa增加到160MPa，對(duì)于壓縮的 樺木，抗彎強(qiáng)度從141MPa增加到239MPa(參見表8、實(shí)施例9)。此外，本發(fā)明涉及批料形式的組合物，所述組合物包含至少兩種組分a)和b)，其 中組分a)包含至少一種單和/或多官能硫醇，組分b)包含至少一種單和/或多官能烯，其 中硫醇基與烯基之摩爾比為1 0.1-1 100，且組分a)和b)彼此分開。如上所述，由于 硫醇基團(tuán)與烯基團(tuán)可能在需要其反應(yīng)之前相互反應(yīng)，所以所述組分有時(shí)需要分開。組分a) 和b)的一些混合物反應(yīng)非?？欤鴥山M分a)和b)的其他混合物反應(yīng)可能沒那么快。這樣 的混合物或組合物具有較長(zhǎng)的貯存期。應(yīng)理解，批料形式的組合物中兩組分a)和b)的混 合物等同于包含兩組分a)和b)的混合物形式的組合物。如上所公開的，對(duì)于硫醇與烯之間1 0.9-1 10的摩爾比，獲得反應(yīng)性硫醇基 團(tuán)與烯基團(tuán)的另一有效轉(zhuǎn)化。通過該較窄的范圍可獲得規(guī)則的且可控的聚合物網(wǎng)絡(luò)。也可 改善固化度。下文中當(dāng)使用表述“組合物”時(shí)，如果沒有另外指出，則其涉及混合物形式的組合 物及批料形式的組合物二者。如所提到的，通過用根據(jù)本發(fā)明的組合物浸漬，改善木材元件的性質(zhì)。具有硫醇 基團(tuán)和烯基團(tuán)的組合物是早先已知的且經(jīng)常稱為“硫醇_烯”，如上所提及的。硫醇_烯 的使用領(lǐng)域已有透明防護(hù)涂料、添加顏料的涂料、光引發(fā)的液晶結(jié)構(gòu)材料和粘合劑。出任 意料地，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的包含至少兩種組分a)和b)的組合物可用于浸漬木 材元件并賦予木材元件非常好的性質(zhì)，其中所述組分a)包含至少一種單和/或多官能硫 醇，所述組分b)包含至少一種單和/或多官能烯，其中硫醇基團(tuán)與烯基團(tuán)之間的摩爾比為 1 0.1-1 100。此外可拓寬木材的應(yīng)用領(lǐng)域。硫醇基團(tuán)與烯基團(tuán)之間的摩爾比也可為 1 0.9-1 10。根據(jù)本發(fā)明的包含含有至少一個(gè)單和/或多官能硫醇基團(tuán)的組分和含有至少一 個(gè)單和/或多官能烯基團(tuán)的組分的混合物形式的組合物可通過自由基機(jī)制(參見下面的方 案1)在室溫下固化。方案1 硫醇-烯的一般聚合過程
權(quán)利要求
一種浸漬過的木材元件，其特征在于所述浸漬過的木材元件是可如下獲得的用包含至少兩種組分a)和b)的混合物形式的組合物浸漬木材元件，然后固化所述組合物亦即混合物，其中組分a)包含選自巰基丙酸酯、巰基乙酸酯及其混合物的至少一種單和/或多官能硫醇，組分b)包含選自降冰片烯、乙烯基醚、丙烯基化合物、烯烴、乙烯基酯、N 乙烯基酰胺、烯丙基醚、烯丙基三嗪、烯丙基異氰脲酸酯、丙烯酸酯、不飽和酯、N 取代的馬來(lái)酰亞胺、丙烯腈、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、共軛二烯及其混合物的至少一種單和/或多官能烯，硫醇基與烯基之摩爾比為1∶0.1 1∶100。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的浸漬過的木材元件，其特征在于所述組分a)和b)中的至少一種 包含染料、微粉化顏料和/或顏料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的浸漬過的木材元件，其特征在于所述組分a)和b)中的至少 一種可包含選自引發(fā)劑、阻聚劑和其他添加劑的添加劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的浸漬過的木材元件，其特征在于以所述浸漬過的木材 元件的總重量計(jì)，所述木材元件包含約1到約80重量％的所述組合物或混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的浸漬過的木材元件，其特征在于所述木材元件選自軟 木和硬木。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的浸漬過的木材元件，其特征在于硫醇基與烯基之摩爾 比為 1 0. 9-1 10。
7.一種浸漬木材元件的方法，其特征在于用包含至少兩種組分a)和b)的混合物形式 的組合物浸漬所述木材元件，其中組分a)包含選自巰基丙酸酯、巰基乙酸酯及其混合物的 至少一種單和/或多官能硫醇，組分b)包含選自降冰片烯、乙烯基醚、丙烯基化合物、烯烴、 乙烯基酯、N-乙烯基酰胺、烯丙基醚、烯丙基三嗪、烯丙基異氰脲酸酯、丙烯酸酯、不飽和酯、 N-取代的馬來(lái)酰亞胺、丙烯腈、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、共軛二烯及其混合物的至少一種單 和/或多官能烯，硫醇基與烯基之摩爾比為1 0.1-1 100。
8.一種浸漬木材元件的方法，其特征在于用包含至少兩種組分a)和b)的批料形式的 組合物的混合物浸漬所述木材元件，其中組分a)包含選自巰基丙酸酯、巰基乙酸酯及其混 合物的至少一種單和/或多官能硫醇，組分b)包含選自降冰片烯、乙烯基醚、丙烯基化合 物、烯烴、乙烯基酯、N-乙烯基酰胺、烯丙基醚、烯丙基三嗪、烯丙基異氰脲酸酯、丙烯酸酯、 不飽和酯、N-取代的馬來(lái)酰亞胺、丙烯腈、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、共軛二烯及其混合物的至 少一種單和/或多官能烯，硫醇基與烯基之摩爾比為1 0.1-1 100;其中所述組分a)和 b)在浸漬前以批料形式彼此分開并在浸漬時(shí)彼此混合成組分a)和b)的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的方法，其特征在于用步驟i、ii、iii、vii、viii以及以任意順 序的任選步驟iv、ν和vi中的一個(gè)或更多個(gè)浸漬所述木材，i)將所述木材元件裝入室中， )將所述組合物或混合物進(jìn)料到所述室中，iii)對(duì)所述室中的所述木材元件施加真空，iv)對(duì)所述木材元件施加常壓，ν)對(duì)所述木材元件施加超壓，vi)對(duì)所述木材元件施加真空，vii)從所述室中取出所述木材元件，和viii)加熱所述浸漬過的木材元件到至少40°C的溫度，保持至少5分鐘。
10.包含至少兩種組分a)和b)的混合物形式的組合物的應(yīng)用；或批料形式的組合物 的至少兩種組分a)和b)的混合物的應(yīng)用，其中所述組分a)和b)在使用前彼此分開；其中 組分a)包含選自巰基丙酸酯、巰基乙酸酯及其混合物的至少一種單和/或多官能硫醇，組 分b)包含選自降冰片烯、乙烯基醚、丙烯基化合物、烯烴、乙烯基酯、N-乙烯基酰胺、烯丙基 醚、烯丙基三嗪、烯丙基異氰脲酸酯、丙烯酸酯、不飽和酯、N-取代的馬來(lái)酰亞胺、丙烯腈、甲 基丙烯酸酯、苯乙烯、共軛二烯及其混合物的至少一種單和/或多官能烯，硫醇基與烯基之 摩爾比為1 0. 1-1 100。
11.一種批料形式的組合物，所述組合物包含至少兩種組分a)和b)，其中所述組分a) 包含選自巰基丙酸酯、巰基乙酸酯及其混合物的至少一種單和/或多官能硫醇，組分b)包 含選自降冰片烯、乙烯基醚、丙烯基化合物、烯烴、乙烯基酯、N-乙烯基酰胺、烯丙基醚、烯丙 基三嗪、烯丙基異氰脲酸酯、丙烯酸酯、不飽和酯、N-取代的馬來(lái)酰亞胺、丙烯腈、甲基丙烯 酸酯、苯乙烯、共軛二烯及其混合物的至少一種單和/或多官能烯，硫醇基與烯基之摩爾比 為1 0. 1-1 100 ；所述組分a)和b)彼此分開。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的組合物，其特征在于所述組分a)和b)中的至少一種包含染料、 微粉化顏料和/或顏料。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的組合物，其特征在于所述組分a)和b)中的至少一種可包 含選自引發(fā)劑、阻聚劑和其他添加劑的添加劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的組合物，其特征在于硫醇基與烯基之摩爾比為1 0.9-1 10。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合物形式的組合物，所述組合物包含至少兩種組分a)和b)，其中組分a)包含至少一種單和/或多官能硫醇，組分b)包含至少一種單和/或多官能烯，其中所述硫醇基團(tuán)與烯基團(tuán)之間的摩爾比為1∶0.1-1∶100。本發(fā)明還涉及一種浸漬過的木材元件，所述浸漬過的木材元件是可通過用根據(jù)本發(fā)明的組合物或根據(jù)本發(fā)明的批料形式(多組分)的組合物組分的混合物浸漬木材元件并其后固化所述組合物或混合物獲得的。本發(fā)明還涉及浸漬木材元件的方法。
文檔編號(hào)B27K3/02GK101987472SQ20091015905
公開日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2009年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月4日
發(fā)明者克里斯蒂安·洛-格里姆斯高, 埃里克·斯約貝格, 奧韋·林德斯特倫, 斯文·格特 申請(qǐng)人:卡利格納姆技術(shù)公司