Соединение для использования в качестве связующего минерального волокна и способ его получения - RU2209203C2

Чертежи

Показать все 10 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к соединению или его солям, пригодным для использования в качестве связующего для минеральных волокон, т.е. искусственных стеклообразных волокон (MMVF), например, стеклянной шлаковой или каменной ваты (stone wool), т.е. минеральной ваты, в частности каменной ваты, композиции связующего, включающей такое соединение, способу получения указанного соединения и композиции, продукту, представляющему собой минеральное волокно, снабженное таким связующим, и применению указанного соединения и композиции в качестве связующего минерального волокна.

Фенольные и формальдегидные смолы, которые, главным образом, используют в качестве связующих для стеклянной или каменной ваты, являются токсичными.

Во время нанесения и отверждения связующих, после введения их в минеральные волокна, выделяются фенол, формальдегид и аммиак. С точки зрения защиты окружающей среды это нежелательно.

Кроме того, во время нанесения, чаще всего, путем распыления связующего на спряденные стеклянные или каменные волокна, теряется большое количество связующего, которое почти невозможно выделить для повторного использования.

В соответствии с первым аспектом настоящее изобретение относится к соединению в соответствии с пунктами формулы изобретения 1-12.

Изобретателями было обнаружено, что такое соединение особенно пригодно для использования в качестве связующего для продуктов минеральной ваты, благодаря чему, поскольку соединение является предпочтительно неполимерным и имеет низкую молекулярную массу, затраты на получение таких продуктов сводятся к минимуму по сравнению с полимерными связующими, и манипулирование такими неполимерными соединениями не вызывает затруднений.

Поскольку соединение растворимо в воде, не требуется дополнительных повышающих растворимость средств для того, чтобы получить растворимое связующее, имеющее требуемую вязкость для адгезии (сцепления) с минеральными волокнами.

Кроме того, при нанесении или отверждении соединения в соответствии с настоящим изобретением токсичных веществ в окружающую среду не выделяется.

Кроме того, предлагаемые соединения обладают требуемыми свойствами с точки зрения твердости, стойкости к царапанию, стойкости к химическому взаимодействию, механических свойств и адгезионных свойств при отверждении.

В формуле (I) R-группы, за исключением R₉, могут образовывать либо вместе, либо с соседними атомами углерода, или с атомами углерода В или Y циклоалифатическую группу.

Предпочтительно В представляет собой 1,2-этилен, 1,2-этилиден, 1,3-пропилен, 1, 2-циклогексил, 1,2-фенилен, 4-карбоксил-1,2-фенилен, 1,3-фенилен, 1,4-фенилен и/или 1,2-циклогекс-4-енильный радикал.

В может быть насыщенным или ненасыщенным.

В может быть замещен, например, (C₁-C₁₂) алкильной группой, которая является насыщенной или ненасыщенной.

В может составлять часть полимера. Такие полимеры можно получить путем реакции полимеров с ангидридной функцией с β-гидроксиалкиламином или его производным.

Ангидридфункциональные полимеры можно получить, например, путем радикальной полимеризации малеинового ангидрида со стиролом и с (мет)акрилатными мономерами.

Малеиновый ангидрид может быть также привит на ненасыщенные соединения. Реакция между малеиновым ангидридом и маслами, такими как, например, льняное масло, приводит к продуктам, которые называют малеинизированными маслами, которые могут быть привиты на ненасыщенные соединения, используемые в качестве сомономера, или смешаны с этими соединениями.

Если В не составляет часть полимера, то молекулярная масса соединений составляет меньше чем 1000 и предпочтительно меньше чем 600.

В соответствии со вторым аспектом настоящее изобретение относится к отверждаемой композиции, пригодной для использования в качестве связующего для минеральных волокон, в соответствии с пунктами формулы 13-17.

Такая композиция демонстрирует свойства, описанные выше для соединения.

Композиция может содержать больше чем 10 мас.%, например больше чем 25 мас.%, и предпочтительно 50 мас.% или больше соединения по пунктам 1-12.

Стандартные связующие добавки могут улучшить связующее, примеры таких добавок включают аминопропилсилоксан для улучшения адгезии к стеклу, стабилизаторы для предотвращения термической или УФ-деструкции и поверхностно-активные вещества. Кроме того, могут быть использованы наполнители, такие как глина, силикаты, сульфат магния, и пигменты, такие как оксид титана, а также гидрофобные средства, такие как соединения фтора, масла, минералы и силиконовое масло (реакционноспособное или нереакционноспособное).

Композиция может быть также использована в комбинации с другими композициями связующего, такими как, например, фенолформальдегидные смолы.

Очень хорошая прочность связывания достигается, когда в композицию добавляют ускоритель, причем предпочтительным ускорителем является гипофосфит натрия.

Кроме того, поскольку композиция связующего предпочтительно состоит из низкомолекулярных соединений, она имеет вязкость при высоких концентрациях, которая, например, ниже, чем имеют полиакриловые связующие.

Это является преимуществом, поскольку при отверждении после начального однократного испарения любая присутствующая вода обычно испаряется. До отверждения композиция все же имеет вязкость, которая позволяет ее распылить на минеральные волокна и вдобавок обеспечить адгезию сразу после распыления.

Поскольку композиция от природы водорастворима, нет необходимости в обеспечении ее повышающими растворимость средствами для того, чтобы дать возможность нанести композицию на минеральные волокна, причем вязкость композиции, с одной стороны, достаточно высокая, что обеспечивает прочную адгезию на минеральных волокнах и, с другой стороны, достаточна низкая, как указывалось выше, что обеспечивает способность к распылению. Уменьшения вязкости можно достичь путем нагревания композиции до температуры, ниже которой возможно прохождение реакции конденсации.

В соответствии с третьим аспектом настоящее изобретение относится к соединению, охарактеризованному в пункте 18.

Согласно четвертому аспекту настоящее изобретение относится к способу получения соединения, пригодного для использования в качестве связующего для минеральных волокон согласно пунктам формулы 19-28, смотри Фигуру 7.

Для схематической иллюстрации реакции, например, между тетрагидрофталевым ангидридом и диэтаноламином, смотри Фигуру 1.

Реакция между ангидридом и алканоламином может протекать без растворителя, в воде или в органическом растворителе. Предпочтительно реакция начинается в присутствии <40 мас.% воды по сравнению с реагирующими веществами.

Дистилляцию воды можно, если требуется, проводить при давлении 1 бар, под вакуумом или азеотропно.

Эквивалентное соотношение ангидрид: алканоламин обычно находится между 1,8:1,0 и 1, 0:1,8. Предпочтительно это соотношение находится между 1,5:1,0 и 1:1,5.

В том случае, когда требуется высокая плотность сшивки, в качестве исходных веществ можно использовать ди- или триалканоламины или ангидриды карбоновых кислот.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение относится к соединению, получаемому этим способом.

Кроме того, реакция диэтаноламина с активированным сложным эфиром, таким как циклический ангидрид, может привести к получению аминоэфира.

Однако такой же продукт можно также получить из β-гидроксиалкиламида вследствие внутренней перегруппировки. Изобретателями установлено, что β-гидроксиалкиламид и аминоэфир находятся в равновесии друг с другом обычно при соотношении 85:15. В случае, когда аминоэфир взаимодействует в дальнейшем с циклическим ангидридом, образуется другой β-гидроксиалкиламид, смотри, например, Фигуру 2.

Кроме того, предлагаемое соединение можно получить путем реакции между алканоламином, таким как, например, описанным выше, и соединением, имеющим одну карбоксильную группу и активированную карбоксильную группу.

Соединение, имеющее карбоксильную и активированную карбоксильную группы, предпочтительно является соединением следующей формулы:

- L=

Примерами соответствующих соединений с одной карбоксильной группой и одной активированной карбоксильной группой являются алкильные сложные эфиры, такие как, например, моно(м)этиладипат и моно(м)этилсебацинат. Активированными карбоксильными группами являются, например, ангидриды и тиоэфиры.

Соединение, применяемое в данном изобретении, кроме того, можно получить реакцией между циклическим ангидридом, таким, как описан выше, и спиртом, с последующим взаимодействием in situ полученного продукта с алканоламином.

Примеры подходящих спиртов представляют собой (C₁-С₁₀) спирты. Предпочтительно применяют метанол и этанол.

Другую композицию связующего согласно изобретению можно получить путем взаимодействия линейных полиангидридов с алканоламинами или производными.

Кроме того, возможно, что карбоксильные группы и β-гидроксиалкиламидные группы не расположены на одном и том же соединении.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение относится к композиции, пригодной для использования в качестве связующего, причем указанная композиция содержит одно или несколько соединений с карбоксильными группами или β -гидроксиалкиламидными группами. Подходящие водорастворимые молекулы, имеющие β-гидроксиалкиламидные группы, можно получить, как показано на Фигурах 4 и 5, где исходными веществами являются диметиладипат и капролактон соответственно. Известно, что образуется преимущественно >70% амидов, так как образование соли с этими молекулами невозможно.

Эта реакция может протекать в присутствии катализатора, такого как, например, метанолят натрия. Если катализатор не используют, то реакция должна осуществляться при более высоких температурах.

Соединения, содержащие карбоксильную группу, представляют собой полностью или частично растворимые в воде соединения, такие как малеиновая кислота, глутаровая кислота, адипиновая кислота, 2-метиладипиновая кислота, янтарная кислота, лимонная кислота и винная кислота.

Кроме того, соединения, содержащие карбоксильные группы, можно получить путем частичной или полной реакции взаимодействия многофункциональных спиртов, моно-, ди- и полисахаридов, таких как сахароза или поливиниловый спирт, с циклическими ангидридами, описанными выше.

Водорастворимые соединения представляют собой соединения, которые могут гомогенно распределяться в воде. В конечном счете, можно использовать эмульсии или дисперсии.

Чтобы дополнительно повысить растворимость в воде соединений с функциональной карбоксильной группой, можно добавить основание, например добавляют основание, которое испаряется (улетучивается) во время реакции отверждения. Примерами таких оснований являются амины, такие как аммиак, метиламин, диэтиламин и триэтиламин.

В другом предпочтительном варианте изобретения используют продукты взаимодействия соединений, имеющих β-гидроксиалкиламидные группы с циклическими ангидридами. На Фигуре 6 представлен один из полученных продуктов реакции.

В соответствии со следующим аспектом настоящее изобретение относится к способу получения продукта, представляющего собой связанное минеральное волокно согласно пункту 28. Композицию связующего предпочтительно распыляют на волокна непосредственно после формования (волокна) из расплава стекла или камня. Отверждение композиции связующего протекает путем помещения волокон в сушильный шкаф. Время отверждения в основном зависит от компонентов, используемых в связующем, и от желаемой температуры сушильного шкафа. β-Гидроксиалкиламидные группы, связанные с ароматической группой, например, будут взаимодействовать более медленно с карбоновыми кислотами, чем β-гидроксиалкиламидные группы, связанные с алифатической группой, и ароматические карбоновые кислоты будут взаимодействовать быстрее с β -гидроксиалкиламидами, чем алифатические карбоновые кислоты. Температуры отверждения находятся в основном в диапазоне между 150 и 400^oС и предпочтительно между 200 и 400^oС. Время отверждения находится обычно в диапазоне между 10 и 600 с.

Неиспользованное связующее может, вследствие своей низкой реакционноспособности, быть повторно использовано. Если вода композиции связующего испарится во время этого процесса, то при необходимости воду можно возвратить в процесс для восстановления вязкости до требуемого уровня.

Когда композиция связующего, распыляемая на волокна, не используется для образования ваты, то она собирается либо непосредственно в реакционной воде, либо при очистке стен и шахт в системе камеры для формования. Эту воду можно использовать как воду для разбавления для связующего, когда хотят избежать/уменьшить потерю связующего.

Исходные материалы для композиции волокон могут быть превращены в расплав обычным способом, например, в обогреваемой газом печи, или в электрической печи, или в шахтной печи, или в вагранке. Расплав может быть превращен в волокна обычным способом, например, путем формования (вытягиванием) через манжет, или путем каскадного роторного процесса, например, описанного в WO 92/06047.

Искусственные стеклообразные волокна (MMVF) получают из стеклообразного расплава, такого как расплав камня, шлака, стекла, или других расплавов. Расплав получают путем плавления в печи минеральной композиции, имеющей определенный качественный и количественный состав. Эту композицию обычно получают путем смешения горной (скальной) породы (камня) или минерала с получением требуемого состава. Связующее можно использовать на MMVF, которые способны отверждаться при использовании, но которые, как было показано, являются по природе растворимыми, например, как описано в ЕП 791087 и ЕП 596088.

Волокна могут иметь любые подходящие диаметр и длину волокна. Обычно средний диаметр волокна ниже 10 мкм, например 5 мкм. Обычно продукт из минеральной ваты содержит 1-15 мас.% связующего, предпочтительно 2-10 мас.%. Обычно связующее добавляют в волокна непосредственно после формования волокна из расплава. Обычно продукт из минеральной ваты находится в форме пластины, листа или других изделий, имеющих определенную форму. Продукты согласно изобретению могут быть изготовлены для использования в соответствии с любым из назначений MMV волокон, например, панели (плиты), листы, трубы или другие профилированные изделия, которые должны служить в качестве теплоизоляционного материала, огнеизоляционного материала и материала, используемого для защиты от огня, или материала для уменьшения или регулирования уровня шума или как средство для выращивания садовых культур. Кроме того, связующее можно использовать для покрытия поверхности либо волокон, либо одной или нескольких поверхностей продукта из минеральной ваты. Силан и минеральное масло являются типичными добавками для продуктов из минеральной ваты. Типичное фенольное связующее описано в Пат. США 4710406.

В соответствии с еще одним аспектом настоящее изобретение относится к использованию соединений и/или композиций настоящего изобретения в качестве связующих веществ для продуктов из минеральных волокон.

В дальнейшем настоящее изобретение поясняется с помощью нижеследующих Примеров 1-12, Таблиц 1, 2 и 3 и Фигур 1-7, где:
- На Фигурах 1, 2 и 7 приведены схемы реакций, иллюстрирующих способ получения соединений в соответствии с настоящим изобретением,
- Фигура 3 иллюстрирует равновесие между β-гидроксиамидом и аминоэфиром и их превращение в другой β-гидроксиамид,
- Фигуры 4 и 5 иллюстрируют соответственно реакцию между диметиладипатом и капролактоном с диэтаноламином с получением соединений согласно настоящему изобретению,
- Фигура 6 показывает смеси различных соединений в соответствии с настоящим изобретением, полученные путем взаимодействия функциональных β-гидроксиалкиламидов с циклическими ангидридами.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Пример 1
Получение продукта конденсации фталевого ангидрида с диэтаноламином.

В стеклянный реактор с двойной рубашкой, нагреваемый минеральным маслом, снабженный механической мешалкой и входным отверстием для азота, загружают 300 г фталевого ангидрида, 100 г воды и 212 г диэтаноламина. Реакционную смесь непрерывно нагревают при перемешивании до приблизительно 70^oС. Спустя два часа фталевый ангидрид полностью растворяется и продукт реакции представляет собой прозрачный бесцветный раствор с низкой вязкостью.

Пример 2
Получение продукта конденсации янтарного ангидрида с диэтаноламином
В стеклянный реактор с двойной рубашкой, нагреваемый минеральным маслом, снабженный механической мешалкой и входным отверстием для азота, загружают 300 г янтарного ангидрида, 100 г воды и 315 г диэтаноламина. Реакционную смесь непрерывно нагревают при перемешивании до приблизительно 70^oС. Спустя два часа янтарный ангидрид полностью растворяется и продукт реакции готов. Продукт реакции представляет собой прозрачный бесцветный раствор с низкой вязкостью.

Исследование соединений, полученных в Примерах 1 и 2
Соединения, полученные согласно Примерам 1 и 2, отверждают на стеклянной пластине в сушильном шкафу в течение 60 с при 250^oС.

Отвержденные соединения имеют очень хорошие свойства с точки зрения твердости, стойкости к царапанию, стойкости к химическому воздействию, механических свойств и адгезии к стеклу.

Пример 3
Получение продукта конденсации 1,2,3, 6-тетрагидрофталевого ангидрида с диэтаноламином
В стеклянный реактор с двойной рубашкой, нагреваемый горячей водой, снабженный магнитной мешалкой и входным отверстием для азота, загружают 120 г 1,2,3,6-тетрагидрофталевого ангидрида, 40 г воды и 84,8 г диэтаноламина. Реакционную смесь непрерывно нагревают при перемешивании до 70^oС. Спустя два часа ангидрид полностью растворяется и продукт реакции готов. Продукт реакции представляет собой прозрачный желтоватый раствор с низкой вязкостью, легко разбавляемый водой.

Пример 4
Получение продукта конденсации 1,2,3, 6-тетрагидрофталевого ангидрида с диэтаноламином
В стеклянный реактор с двойной рубашкой, нагреваемый горячей водой, снабженный магнитной мешалкой и входным отверстием для азота, загружают 170 г 1,2,3, 6-тетрагидрофталевого ангидрида, 120 г воды и 84,8 г диэтаноламина. Реакционную смесь непрерывно нагревают при перемешивании до 70^oС. Спустя два часа ангидрид полностью растворяется и продукт реакции готов. Продукт реакции представляет собой прозрачный желтоватый раствор с низкой вязкостью, легко разбавляемый водой.

Пример 5
Получение продукта конденсации 1,2,3,6-тетрагидрофталевого ангидрида с диэтаноламином
В стеклянный реактор с двойной рубашкой, нагреваемый горячей водой, снабженный магнитной мешалкой и входным отверстием для азота, загружают 244 г 1,2,3, 6-тетрагидрофталевого ангидрида, 120 г воды и 84,8 г диэтаноламина. Реакционную смесь непрерывно нагревают при перемешивании до 70^oС. Спустя два часа ангидрид полностью растворяется и продукт реакции готов. Продукт реакции является прозрачным желтоватым и демонстрирует низкую разбавляемость водой.

Пример 6
Получение продукта конденсации 1,2,3, 6-тетрагидрофталевого ангидрида с диэтаноламином
В стеклянный реактор с двойной рубашкой, нагреваемый горячей водой, снабженный магнитной мешалкой, загружают 40 г воды, 84,8 г диэтаноламина и 20 г 1,2,3,6-тетрагидрофталевого ангидрида. Реакционную смесь непрерывно нагревают при перемешивании до 90^oС. После того как ангидрид растворится, добавляют еще 20 г ангидрида, вновь с последующим добавлением еще 20 г до растворения и т. д. до тех пор, пока общее добавление 1,2,3,6-тетрагидрофталевого ангидрида не составит 120 г. Спустя 15 мин ангидрид полностью растворяется и продукт реакции готов. Продукт реакции является прозрачным, желтоватым, с низкой вязкостью и легко разбавляемым водой.

Пример 7
Получение продукта конденсации янтарного ангидрида с диэтаноламином
В стеклянный реактор с двойной рубашкой, нагреваемый водой и снабженный магнитной мешалкой, загружают 120 г янтарного ангидрида, 80 г воды и 126 г диэтаноламина. Реакционную смесь непрерывно нагревают при перемешивании до 90^oС. Спустя два часа янтарный ангидрид полностью растворяется и продукт реакции готов. Продукт реакции представляет собой прозрачный бесцветный раствор с низкой вязкостью, легко разбавляемый водой. Вязкость раствора, разбавленного водой до содержания твердого вещества 41%, составляет 6,3 сантипуаз (сП). Анализ связующего указывает на то, что 46,6% амина связано в виде амида и 10,9% гидроксигрупп связано в виде сложного эфира.

Пример 8
Получение и испытание выбранных образцов связующего с целью оценки прочности связывания в отношении твердых включений с композицией минерального волокна (испытание зернистого бруска, Grit bar test).

Твердые включения с размером в диаметре между 0,25 и 0,5 мм используют для получения брусков с размерами 140 х 25 х 10 мм.

Для приготовления брусков 90 мл раствора связующего с 15%-ным содержанием твердой фазы и 0,2%-ным содержанием кремнийорганического аппрета от твердой фазы связующего смешивают с 450 г твердых включений.

Связующим веществом является гамма-аминопропилтриэтоксисилан.

К некоторым растворам связующего добавляют NаН₂РО₂-Н₂О (3% от твердой фазы связующего) в качестве ускорителя отверждения.

Из 450 г твердых включений, смешанных с раствором связующего, можно изготовить 8 брусков, которые отверждают 2 часа при 200^oС в термостате.

Четыре бруска разрушают непосредственно (прочность в сухом состоянии) и другие 4 помещают на 3 часа в воду с температурой 80^oC до того, как подвергнуть разрушению (прочность во влажном состоянии).

Прочность связывания определяют путем разрушения брусков в измерительном устройстве, где длина фиксации составляет 100 мм и скорость сжимающей балки составляет 10 мм/мин. Используя длину фиксации, ширину и толщину брусков определяют прочность на изгиб в Н/мм².

Пример 9
Получение и испытание продукта из минерального волокна
Исходя из результатов прочности связывания в примере 8 осуществляют эксплуатационное испытание на стандартной линии для получения каменной ваты (standard stonewool line). Используемое связующее описано в Примере 6.

Получают стандартный продукт с плотностью 100 кг/м³, 100 мм толщины и потерями при прокаливании приблизительно 2,5%.

Механическую прочность измеряют согласно EN 826 (предел прочности при сжатии) и EN 1607 (прочность на расслаивание).

Пример 10
Получение продукта конденсации 1,2,3, 6-тетрагидрофталевого ангидрида с диэтаноламином
В стеклянный реактор с двойной рубашкой, нагреваемый горячей водой, снабженный магнитной мешалкой, загружают 42 г воды, 84,8 г диэтаноламина и 20 г 1,2,3, 6-тетрагидрофталевого ангидрида. Реакционную смесь непрерывно нагревают при перемешивании до 90^oС. Как только ангидрид растворится, добавляют еще 20 г ангидрида с последующим добавлением еще 20 г ангидрида вновь до его растворения, и эту процедуру повторяют до суммарного добавления ангидрида 160 г. Спустя 15 мин после полного растворения ангидрида продукт реакции готов. Продукт реакции был прозрачным, желтоватым, с низкой вязкостью и легко разбавляемым водой.

Вязкость раствора связующего измеряют при различных содержаниях твердой фазы в воде при 25^oС.

91,8% твердой фазы - 400000 сП
78,8% твердой фазы - 3500 сП
57,4% твердой фазы - 56 сП
10, 0% твердой фазы - 1,2 сП
Анализ связующего указывает на то, что 16,8% аминогрупп связано в виде амида и 37,8% гидроксигрупп связано в виде сложного эфира.

Пример 11
Получение продукта конденсации 1,2,3, 6-тетрагидрофталевого ангидрида и фталевого ангидрида с диэтаноламином
В стеклянный реактор с двойной рубашкой, нагреваемый горячей водой, снабженный магнитной мешалкой, загружают 42 г воды, 84,8 г диэтаноламина и 20 г 1,2,3,6-тетрагидрофталевого ангидрида. Реакционную смесь непрерывно нагревают при перемешивании до 90^oС. Как только ангидрид растворится, добавляют 20 г фталевого ангидрида. После растворения добавляют еще 20 г 1,2,3,6-тетрагидрофталевого ангидрида и затем эту процедуру повторяют до суммарного добавления ангидрида, равного 120 г. Спустя 15 мин после полного растворения ангидрида продукт реакции готов. Продукт реакции является прозрачным, желтоватым, с низкой вязкостью и легко разбавляемым водой.

Пример 12
Получение продукта конденсации 1,2,3,6-тетрагидрофталевого ангидрида с триэтаноламином
В стеклянный реактор с двойной рубашкой, нагреваемый горячей водой, снабженный магнитной мешалкой, загружают 42 г воды, 120 г триэтаноламина и 20 г 1,2,3,6-тетрагидрофталевого ангидрида. Реакционную смесь непрерывно нагревают при перемешивании до 90^oС. Как только ангидрид растворится, добавляют еще 20 г фталевого ангидрида с последующим добавлением еще 20 г ангидрида вновь до его растворения, и затем эту процедуру повторяют до суммарного добавления ангидрида, равного 120 г. Спустя 15 мин после полного растворения ангидрида продукт реакции готов. Продукт реакции прозрачный, слегка желтовато-коричневый, с низкой вязкостью и легко разбавляемый водой.

Данное изобретение не ограничивается вышеприведенными описанием и примерами; запрашиваемые права в значительной степени определяются нижеследующей формулой изобретения.

Реферат

Изобретение относится к способу получения водорастворимой смолы, пригодной в качестве связующего для минеральной ваты, путем взаимодействия циклического ангидрида и алканоламина при молярном соотношении ангидрида и алканоиламина ниже около 2:1, при температуре от 20 до 100^oС, в присутствии воды с образованием ряда продуктов реакции, которые образуют компоненты связующей смолы. Смола в качестве связующего, пригодная для связывания минеральных волокон, содержащая соединение, по существу, свободное от полимера, имеющее карбоксильную группу и/или β -гидроксиалкиламидную группу. Композиция, пригодная для минеральных волокон, например, стеклянной или каменной ваты, содержащая смолу и связующую добавку. Способ получения продукта, представляющего собой связанное минеральное волокно, такого, как стеклянная вата или каменная вата, включающий нанесение связующей композиции на минеральные волокна и отверждение связующего. Технический результат - получение соединения, пригодного для использования в качестве связующего для продуктов минеральной ваты. 5 с. и 23 з.п.ф-лы, 7 ил., 3 табл.

Формула

1. Способ получения водорастворимой смолы, пригодной в качестве связующего для минеральной ваты, путем взаимодействия циклического ангидрида и алканоламина при молярном отношении ангидрида к алканоламину ниже около 2:1, при температуре от 20 до 100^o С, в присутствии воды с образованием ряда продуктов реакции, которые образуют компоненты связующей смолы.

2. Способ по п.1, где алканоламин представляет собой вторичный β-гидроксиалкиламин или N-замещенный алканоламин.

3. Способ по п.1 или 2, где температура реакции равна, по крайней мере, около 50^oС, предпочтительно, по крайней мере, около 70^oС.

4. Способ по любому из пп.1-3, где циклический ангидрид имеет следующую общую формулу (II):

где В выбирают из группы, состоящей из (С₂-С₂₀) необязательно замещенного арильного, алкильного или циклоалкильного алифатического радикала, 1,2-этилена, 1,2-этилидена, 4-карбоксил-1,2-фенилена, 1, 3-пропилена, 1,2-циклогексила, 1, 2-фенилена, 1,3-фенилена, 1,4-фенилена и/или 1,2-циклогекс-4-енильного радикала.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, где циклический ангидрид выбирают из группы, состоящей, по существу, из фталевого ангидрида, тетрагидрофталевого ангидрида, гексагидрофталевого ангидрида, ангидрида 5-норборнан-2,3-дикарбоновой кислоты, ангидрида норборнан-2,3-дикарбоновой кислоты, 2-додецен-1-илянтарного ангидрида, (метил)янтарного ангидрида, глутарового ангидрида, 4-метилфталевого ангидрида, 4-метилгексагидрофталевого ангидрида, тримеллитового ангидрида, пиромеллитового диангидрида и 4-метилтетрагидрофталевого ангидрида или их смесей.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, где циклический ангидрид содержит карбоксильную группу, предпочтительно в форме ангидрида тримеллитовой кислоты.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, где алканоламин имеет следующую общую формулу III:

где R₁ , R₂, R₃ и R₄ - Н, (C₁ -C₈) арил- или (цикло)алкил или CH₂ -OR, где R=Н, арил или (цикло)алкил:
R₉ -

r
его соль или Н;
Y -

алкильная группа или арильная группа,
где R₅, R₆, R₇ и R₈ - (C₁-C₈) арил- или (цикло)алкил или CH₂-OR, где R - H, арил или (цикло)алкил;
R₉ -

его соль или Н.

8. Способ по п.7, где алканоламин выбирают из группы, включающей моноалканоламины, диалканоламины, триалканоламины или их смеси, предпочтительно (ди)этаноламин, 1-(м)этилэтаноламин, н-бутилэтаноламин, 1-(м)этилизопропаноламин, 3-амино-1,2-пропандиол, 2-амино-1, 3-пропандиол, трис(гидроксиметил)аминометан, и наиболее предпочтительно диэтаноламин.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, где реакция начинается в присутствии меньше, чем 40 мас.% воды, по сравнению с ангидридом и алканоламином.

10. Способ по любому из предшествующих пунктов, где молярное соотношение ангидрид:амин ниже около 1,5:1 и предпочтительно оно составляет около 1,42:1 или ниже.

11. Способ по любому из предшествующих пунктов, где ангидрид и амин смешивают вместе, по существу, в отсутствие полимера.

12. Смола в качестве связующего, пригодная для связывания минеральных волокон, полученная согласно любому из предшествующих пунктов.

13. Смола по п.12, которая содержит соединение, по существу, свободное от полимера, имеющее карбоксильную группу и/или, β -гидроксиалкиламидную группу.

14. Смола по п.13, где соотношение карбоксильных групп и β -гидроксиалкильных групп находится в диапазоне между 1,0:5,0 и 5,0:1, 0.

15. Смола по п.14, где соотношение карбоксильных групп и β-гидроксиалкильных групп находится в диапазоне между 1,0:3,0 и 2,0:1,0.

16. Смола по любому из пп.13-15, где функциональность гидроксиалкильных групп находится в диапазоне 1-250, предпочтительно в диапазоне 2-50, и где функциональность карбоксильных групп меньше, чем около 250, и предпочтительно находится в диапазоне 1-50.

17. Смола по любому из пп.13-16, где соединение имеет следующую общую формулу (I):

n = 1,2,3;
В - (С₂-С₂₀) необязательно замещенный арильный, алкильный или циклоалкильный алифатический радикал, 1,2-этилен, 1, 2-этилиден, 4-карбоксил-1,2-фенилен, 1,3-пропилен, 1,2-циклогексил, 1,2-фенилен, 1, 3-фенилен, 1,4-фенилен и/или 1,2-циклогекс-4-енильный радикал;
R₁, R₂, R₃ , R₄, R₅, R₆, R₇ и R₈ - H, (C₁-C₈) арил или (цикло)алкил или CH₂-OR, где R - Н, арил или (цикло) алкил;
R₉ -

его соль или Н;
Y -

алкильная группа или арильная группа.

18. Смола по любому из пп.13-17, где соединение имеет молекулярную массу меньше, чем около 1000, и предпочтительно меньше, чем около 600.

19. Смола по любому из пп.13-18, где соединение выбирают из группы, состоящей из следующих соединений А-К, где В имеет то же самое значение, как в п.17

20. Смола по п.17, где в формуле (I) R₁, R₂, R₃, R₄ - Н.

21. Композиция связующего, пригодная для минеральных волокон, например, стеклянной или каменной ваты, включающая смолу по любому из пп.12-20 и связующую добавку.

22. Композиция по п.21, где одно или несколько соединений содержат одну или несколько карбоксильных групп, которые обеспечивают функцию сшивания внутри связующего.

23. Композиция по п.21 или 22, где связующую добавку выбирают из следующей группы: гидрофобные агенты, например, масло, минеральное масло, силиконовое масло (реакционноспособное или нереакционноспособное), фторуглеродные соединения или, в частности, стеариламин; гидрофильные поверхностно-активные вещества, такие, как, например, полиэтиленгликоли; силаны или титанаты; гидроксиды, например, Мg(ОН)₂, или Аl(ОН)₃, и/или ускоритель, предпочтительно гилофосфит натрия.

24. Композиция по любому из пп.21-23, дополнительно содержащая воду.

25. Композиция по любому из пп.21-24, имеющая прочность связывания в сухом состоянии, по крайней мере, 3, предпочтительно, по крайней мере, 6 и наиболее предпочтительно, по крайней мере, 8 Н/мм² и имеющая прочность связывания во влажном состоянии, по крайней мере, 1 Н/мм², предпочтительно, по крайней мере, 2 Н/мм² после 3 ч в воде, имеющей температуру 80^oС.

26. Способ получения продукта, представляющего собой связанное минеральное волокно, такого, как стеклянная вата или каменная вата, включающий нанесение связующей композиции по любому из пп.21-25 на минеральные волокна и отверждение связующего.

27. Способ по п.26, где стеклянную или каменную вату получают путем распыления на спряденное стекло или камень композиции связующего с последующим отверждением при температурах между 150 и 300^oС.

28. Продукт из минерального волокна, получаемый по п.26 или 27.