Способы получения композиционных материалов, содержащих лигноцеллюлозу

Способы получения композиционных материалов, содержащих лигноцеллюлозу

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники

Область техники

Варианты осуществления изобретения, описанные в этом документе, в общем смысле, относятся к способам получения композиционных материалов, содержащих лигноцеллюлозу. Варианты осуществления изобретения, описанные в этом документе, в общем смысле, также относятся к катализаторам, применяемым при получении композиционных материалов, содержащих лигноцеллюлозу.

Описание предшествующего уровня техники

Производство лигноцеллюлозных композиционных материалов нуждается в адгезионном или связующем веществе для связывания дискретных компонентов, частиц, волокон, слоев или других подложек друг с другом. Типичные лигноцеллюлозные композиционные материалы включают древесно-стружечную плиту, древесно-волокнистую плиту, фанеру и т.п. Общепринятые связующие вещества, применяемые в производстве этих материалов, нередко содержат смолы на основе формальдегида, такие как мочевино-формальдегидные (UF), меламино-формальдегидные (MF), меламино-мочевино-формальдегидные (MUF) и фенолформальдегидные (PF) связующие вещества. При том, что смолы на основе формальдегида обеспечивают производство конечных готовых материалов, обладающих желательными свойствами, такими как прочность, эти связующие вещества также выделяют формальдегид в окружающее пространство при осуществлении производства связующего вещества, при отверждении связующего/композиционного материала, а также из конечного материала, полученного с использованием связующего вещества.

Различные технические приемы были использованы для уменьшения количества формальдегида, выделяемого из смол на основе формальдегида. Например, добавление поглотителей формальдегида к смоле и/или различные модификации отдельных стадий синтеза, применяемого для получения смолы на основе формальдегида, такие как добавление мочевины, в качестве реагента в последнюю очередь при синтезе связующего вещества, часто используются при попытке уменьшить эмиссию формальдегида. Эти попытки уменьшения эмиссии формальдегида, однако, сопровождаются нежелательными эффектами, такими как более длительное время отверждения, уменьшенный срок годности смолы, уменьшенная прочность материала, уменьшенное допускаемое отклонение при изменениях технологии производственного процесса и/или меньшая влагоустойчивость.

В силу вышесказанного, существует потребность в улучшенных способах получения композиционных материалов, содержащих лигноцеллюлозу, обладающих сниженной или вообще отсутствующей эмиссией формальдегида.

Сущность изобретения

Предложены способы получения композиционных материалов. В, по меньшей мере, одном конкретном варианте осуществления изобретения способ может включать в себя комбинирование множества лигноцеллюлозных подложек и одного или более свободнорадикальных прекурсоров для получения смеси лигноцеллюлозных подложек и одного или более свободнорадикальных прекурсоров. Способ также может включать в себя выдерживание смеси при температуре менее чем 60°С в течение, по меньшей мере, 10 минут, при сохранении, по меньшей мере, 11 масс. % одного или более свободнорадикальных прекурсоров, загруженных в смесь. Способ затем может включать нагревание смеси, включающей, по меньшей мере, 11 масс. % одного или более свободнорадикальных прекурсоров, загруженных в смесь, до температуры, по меньшей мере, от 60°С до приблизительно 300°С, с получением композиционного материала. Композиционный материал может иметь плотность менее чем 1 г/см³ и прочность внутреннего сцепления (прочность связи между волокнами), по меньшей мере, 0,35 МПа.

В, по меньшей мере, одном конкретном варианте осуществления изобретения способ получения композиционного материала может включать комбинирование множества лигноцеллюлозных подложек, одного или более свободнорадикальных прекурсоров и одного или более соединений, включающих, по меньшей мере, два водородных атома, которые отщепляются в присутствии гидроксильных радикалов при получении смеси. Способ также может включать нагревание смеси, включающей, по меньшей мере, 11 масс. % одного или более свободнорадикальных прекурсоров, загруженных в смесь, до температуры, по меньшей мере, от 60°С до приблизительно, 300°С, с получением композиционного материала.

В, по меньшей мере, одном конкретном варианте осуществления изобретения, композиционный материал может включать, по меньшей мере, частично отвержденную композицию, имеющую плотность менее чем 1 г/см³ и прочность внутреннего сцепления, по меньшей мере, 0,35 МПа. Композиция, перед началом отверждения, может включать множество лигноцеллюлозных подложек, один или более свободнорадикальных прекурсоров и одно или более соединений, включающих, по меньшей мере, два водородных атома, которые отщепляются в присутствии гидроксильных радикалов.

Подробное описание изобретения

Множество лигноцеллюлозных подложек и один или более свободнорадикальных прекурсоров можно смешать, размешать, перемешать, соединить или каким-либо иным способом скомбинировать друг с другом с получением смеси. Одно или более соединений, включающих, по меньшей мере, два водородных атома, которые отщепляются в присутствии гидроксильных радикалов, могут быть, необязательно, скомбинированы с лигноцеллюлозными подложками и свободнорадикальным прекурсором и, если имеется, катализатором, с получением смеси. Эта смесь также может быть обозначена как "волокнистый материал" "смешанный волокнистый материал" "осмоленная смесь" или "осмоленный волокнистый материал". Смесь можно нагреть, получая композиционный материал, содержащий лигноцеллюлозу, или "композиционный материал". Например, смесь можно нагреть до температуры от меньшей чем 60°С, приблизительно 90°С, приблизительно 120°С, приблизительно 150°С или приблизительно 160°С до более высокой чем приблизительно 170°С, приблизительно 200°С, приблизительно 230°С, приблизительно 260°С или приблизительно 300°С, получая композиционный материал. В другом примере, смесь можно нагреть до температуры, по меньшей мере, от 60°С, по меньшей мере, 70°С, по меньшей мере, 80°С, по меньшей мере, 90°С, по меньшей мере, 100°С, по меньшей мере, 110°С, по меньшей мере, 120°С, по меньшей мере, 130°С или, по меньшей мере, 140°С до приблизительно 150°С, приблизительно 155°С, приблизительно 160°С, приблизительно 165°С, приблизительно 170°С, приблизительно 180°С, приблизительно 200°С, приблизительно 225°С, приблизительно 250°С, приблизительно 275°С или приблизительно 300°С. В другом примере смесь можно нагреть до температуры от приблизительно 140°С до приблизительно 200°С, от приблизительно 155°С до приблизительно 175°С, от приблизительно 160°С до приблизительно 210°С, от приблизительно 160°С до приблизительно 175°С или от приблизительно 145°С до приблизительно 225°С.

В одном или более вариантах осуществления изобретения смесь можно нагревать на воздухе. В одном или более вариантах осуществления изобретения смесь можно нагревать в инертной атмосфере или в практически инертной атмосфере, такой как азот. Если смесь нагревают в практически инертной атмосфере, то количество кислорода может быть менее чем, приблизительно, 5 мол. %, менее чем, приблизительно, 3 мол. %, менее чем, приблизительно, 1 мол. %, менее чем, приблизительно, 0,5 мол. % или менее чем, приблизительно, 0,1 мол. % кислорода. Подходящие инертные газы могут включать, но не ограничиваются только приведенными, азот, аргон или их смесь.

Нагревание смеси может вызвать или промотировать, по меньшей мере, частичное отверждение смеси с получением композиционного материала. Использованные в данном документе термины "отверждение", "отвержденная" "по меньшей мере, частичное отверждение", "по меньшей мере, частично отвержденная" и аналогичные термины предназначены для обозначения структурного и/или морфологического изменения, происходящего в смеси, например такого, которое происходит за счет ковалентного связывания в результате химической реакции (образование поперечных связей), за счет ионного взаимодействия или образования кластеров, фазового превращения или инверсии, и/или образования водородных связей при воздействии соответствующий условий, например, соответствующего нагревания, обуславливая свойства эластичной, пористой подложки, такой как нетканый мат или поверхностный слой лигноцеллюлозных подложек, и/или жесткой или полужесткой подложки, такой как древесная подложка или другие, содержащие лигноцеллюлозу панель или лист, для которых эффективное количество свободнорадикального прекурсора и, необязательно, полифенольного соединения применяли, чтобы внести изменения.

В случае, когда смесь нагревают, смесь может содержать, по меньшей мере, часть первоначально добавленного и присутствующего в смеси свободнорадикального прекурсора. Говоря иными словами, по меньшей мере, часть свободнорадикального прекурсора может оставаться непрореагировавшей или может оставаться по другим причинам в том же виде, как при комбинировании с дополнительными компонентами смеси, по меньшей мере, до тех пор, пока смесь нагревают до повышенной температуры, такой как, приблизительно, 60°С или более. Например, если свободнорадикальный прекурсор включает один или более окислителей, например, перекись водорода (Н₂О₂), по меньшей мере, часть окислителя в виде перекиси водорода (Н₂О₂) может присутствовать при инициировании или начале нагревания смеси. В одном или более вариантах осуществления изобретения смесь может содержать, по меньшей мере, 11 масс. %, по меньшей мере, 13 масс. %, по меньшей мере, 15 масс. %, по меньшей мере, 20 масс. %, по меньшей мере, 25 масс. %, по меньшей мере, 30 масс. %, по меньшей мере, 35 масс. %, по меньшей мере, 40 масс. %, по меньшей мере, 45 масс. %, по меньшей мере, 50 масс. %, по меньшей мере, 55 масс. %, по меньшей мере, 60 масс. %, по меньшей мере, 65 масс. % или, по меньшей мере, 70 масс. % от общего или первоначального количества свободнорадикального прекурсора, первоначально присутствующего в смеси, т.е. количества свободнорадикального прекурсора, скомбинированного со множеством лигноцеллюлозных подложек для получения смеси, при нагревании смеси до температуры, по меньшей мере, 60°С. В другом примере, количество присутствующего свободнорадикального прекурсора при нагревании смеси до температуры, по меньшей мере, 60°С, может быть, по меньшей мере, 11 масс. %, по меньшей мере, 13%, по меньшей мере, 15 масс. %, по меньшей мере, 20 масс. %, по меньшей мере, 25 масс. %, по меньшей мере, 30 масс. %, по меньшей мере, 35 масс. %, по меньшей мере, 40 масс. %, по меньшей мере, 45 масс. %, по меньшей мере, 50 масс. %, по меньшей мере, 55 масс. %, по меньшей мере, 60 масс. %, по меньшей мере, 65 масс. % или, по меньшей мере, 70 масс. % одного или более свободнорадикальных прекурсоров, скомбинированных со множеством лигноцеллюлозных подложек. И еще в другом примере, количество присутствующего свободнорадикального прекурсора при нагревании смеси до температуры, по меньшей мере, 60°С, по меньшей мере, 65°С или, по меньшей мере, 70°С может быть, по меньшей мере, 11 масс. %, по меньшей мере, 13%, по меньшей мере, 15 масс. %, по меньшей мере, 20 масс. %, по меньшей мере, 25 масс. %, по меньшей мере, 30 масс. %, по меньшей мере, 35 масс. %, по меньшей мере, 40 масс. %, по меньшей мере, 45 масс. %, по меньшей мере, 50 масс. %, по меньшей мере, 55 масс. %, по меньшей мере, 60 масс. %, по меньшей мере, 65 масс. % или, по меньшей мере, 70 масс. % одного или более свободнорадикальных прекурсоров, скомбинированных со множеством лигноцеллюлозных подложек.

В другом примере, смесь может содержать от, приблизительно, 11% до, приблизительно, 95%, от приблизительно, 15% до приблизительно, 85%, от приблизительно, 20% до приблизительно, 90%, от приблизительно, 30% до приблизительно, 80%, от приблизительно, 11% до приблизительно, 100%, от приблизительно, 35% до приблизительно, 75%, от приблизительно, 40% до приблизительно, 70%, от приблизительно, 50% до приблизительно, 70%, от приблизительно, 60% до приблизительно, 80%, от приблизительно, 65% до приблизительно, 85% или от приблизительно, 30% до приблизительно, 95% от общего количества свободнорадикального прекурсора, первоначально присутствующего в смеси, при нагревании смеси.

В, по меньшей мере, одном конкретном примере, если смесь может включать, приблизительно, 5 масс. % свободнорадикального прекурсора, из расчета на основу сухой массы лигноцеллюлозных подложек, при первоначальном формировании смеси, и при нагревании смеси до температуры 60°С или более, по меньшей мере, 11% свободнорадикального прекурсора может присутствовать в смеси. Говоря иными словами, если смесь содержит, приблизительно, 5 масс. % одного или более свободнорадикальных прекурсоров, из расчета на основу сухой массы лигноцеллюлозных подложек, в результате получения или формирования смеси, при инициировании или начале нагревания смеси, смесь может иметь концентрацию свободнорадикального прекурсора, по меньшей мере, 11% из расчета от первоначальных 5 масс. %, или 0,55 масс. % из расчета на основу сухой массы лигноцеллюлозных подложек.

В одном или более вариантах осуществления изобретения количество одного или более свободнорадикальных прекурсоров, присутствующих при нагревании смеси, например, до температуры, приблизительно, от 60°С до приблизительно, 300°С, может быть, по меньшей мере, 0,5 масс. %, по меньшей мере, 0,7 масс. %, по меньшей мере, 1 масс. %, по меньшей мере, 1,2 масс. %, по меньшей мере, 1,5 масс. %, по меньшей мере, 1,7 масс. %, по меньшей мере, 2 масс. %, по меньшей мере, 2,2 масс. %, по меньшей мере, 2,5 масс. %, по меньшей мере, 2,7 масс. %, по меньшей мере, 3 масс. %, по меньшей мере, 3,2 масс. %, по меньшей мере, 3,5 масс. %, по меньшей мере, 3,7 масс. %, по меньшей мере, 4 масс. %, по меньшей мере, 4,2 масс. %, по меньшей мере, 4,5 масс. %, по меньшей мере, 4,7 масс. % или, по меньшей мере, 5 масс. %, из расчета на основу сухой массы множества лигноцеллюлозных подложек. Например, количество одного или более свободнорадикальных прекурсоров, присутствующих при нагревании смеси, может быть от величины менее чем, приблизительно, 1 масс. %, приблизительно, 1,5 масс. %, приблизительно, 1,6 масс. %, приблизительно, 1,8 масс. % или, приблизительно, 2,1 масс. % до величины более чем, приблизительно, 5 масс. %, приблизительно, 7 масс. %, приблизительно, 10 масс. %, приблизительно, 15 масс. %, приблизительно, 20 масс. % или более, из расчета на основу сухой массы множества лигноцеллюлозных подложек.

В другом примере количество одного или более свободнорадикальных прекурсоров, присутствующих при нагревании смеси, может быть от, приблизительно, 1 масс. % до, приблизительно, 10 масс. %, от приблизительно, 1,5 масс. % до приблизительно, 7 масс. %, от приблизительно, 2 масс. % до приблизительно, 6 масс. %, от приблизительно, 2,5 масс. % до приблизительно, 8 масс. %, от приблизительно, 3 масс. % до приблизительно, 5,5 масс. %, от приблизительно, 4 масс. % до приблизительно, 6,5 масс. %, от приблизительно, 2,2 масс. % до приблизительно, 11 масс. % или от приблизительно, 2,3 масс. % до приблизительно, 6,3 масс. %, из расчета на основу сухой массы множества лигноцеллюлозных подложек.

Смесь можно нагреть сразу после того, как смесь сформирована. Смесь можно оставлять, поддерживать или иным образом сохранять при температуре менее чем, приблизительно, 60°С в течение некоторого периода времени перед нагреванием смеси до температуры, по меньшей мере, 60°С, одним способом экзотермическая реакция между компонентами смеси может быть заметно и существенно замедленна и/или предотвращена, таким образом, чтобы температура смеси существенно не повышалась до тех пор, пока смесь можно будет интенсивно нагреть, выбрав подходящий свободнорадикальный прекурсор или смесь свободнорадикальных прекурсоров. Другими словами, температура смеси, без внешнего притока тепла, направленного на смесь, может оставаться независимой или в значительной степени независимой от протекания экзотермической реакции за счет избирательного отбора подходящего(их) свободнорадикального прекурсора(ов). Конкретная температура смеси в течение периода времени перед нагреванием может зависеть, по меньшей мере, частично, от внешних условий или температуры окружающей среды, где смесь размещена.

В одном или более вариантах осуществления изобретения смесь можно выдерживать при температуре менее чем 60°С без какого-либо принудительного отвода тепла от нее. В одном или более вариантах осуществления изобретения смесь можно выдерживать при температуре менее чем 60°С без отвода тепла от нее, например, смесь можно разместить в холодильном аппарате и/или в охлажденной текучей среде, так, чтобы охлажденный воздух мог направляться на смесь и/или проходить через смесь. В одном или более вариантах осуществления изобретения смесь может поддерживаться при температуре менее чем 60°С путем контролирования или регулирования концентрации воды в смеси. Например, увеличение концентрации воды в смеси может уменьшить, замедлить или предотвратить протекание экзотермической реакции в смеси.

Перед нагреванием смеси до температуры, по меньшей мере, 60°С смесь может выдерживаться при температуре менее чем 60°С, менее чем 55°С, менее чем 50°С, менее чем 45°С, менее чем 40°С, менее чем 35°С или менее чем 30°С в течение, по меньшей мере, 10 минут, по меньшей мере, 13 минут, по меньшей мере, 15 минут, по меньшей мере, 17 минут, по меньшей мере, 20 минут, по меньшей мере, 23 минут, по меньшей мере, 25 минут, по меньшей мере, 27 минут, по меньшей мере, 30 минут, по меньшей мере, 33 минут, по меньшей мере, 35 минут, по меньшей мере, 37 минут, по меньшей мере, 40 минут, по меньшей мере, 43 минут, по меньшей мере, 45 минут, по меньшей мере, 47 минут, по меньшей мере, 50 минут, по меньшей мере, 53 минут, по меньшей мере, 55 минут, по меньшей мере, 57 минут или, по меньшей мере, 60 минут. Например, смесь может выдерживаться при температуре менее чем 60°С в течение, по меньшей мере, от 10 минут до приблизительно, 30 минут, по меньшей мере, от приблизительно, 15 минут до приблизительно, 35 минут, по меньшей мере, от приблизительно, 20 минут до приблизительно, 40 минут, по меньшей мере, от приблизительно, 18 минут до приблизительно, 45 минут, или, по меньшей мере, от приблизительно, 15 минут до приблизительно, 40 минут перед нагреванием смеси до температуры, по меньшей мере, 60°С. В другом примере смесь может выдерживаться при температуре менее чем 60°С в течение, по меньшей мере, 10 минут, приблизительно, 30 минут, приблизительно, 45 минут, приблизительно, 1 часа, приблизительно, 2 часов, приблизительно, 3 часов, приблизительно, 5 часов, приблизительно, 12 часов, приблизительно, 18 часов, приблизительно, 24 часов или, приблизительно, 30 часов перед нагреванием смеси до температуры, по меньшей мере, 60°С.

Перед нагреванием смеси до температуры, по меньшей мере, 60°С, количество энергии, образовавшейся из смеси благодаря экзотермической(им) реакции(ям), может быть менее чем, приблизительно, 35 кал/г смеси, менее чем, приблизительно, 30 кал/г смеси, менее чем, приблизительно, 25 кал/г смеси, менее чем, приблизительно, 23 кал/г смеси, менее чем, приблизительно, 20 кал/г смеси, менее чем, приблизительно, 18 кал/г смеси, менее чем, приблизительно, 16 кал/г смеси, менее чем, приблизительно, 15 кал/г смеси, менее чем, приблизительно, 14 кал/г смеси или менее чем, приблизительно, 13,8 кал/г смеси. Например, перед нагреванием смеси до температуры, по меньшей мере, 60°С, количество энергии, образовавшейся из смеси благодаря экзотермической(им) реакции(ям), может быть менее чем 14 кал/г, менее чем 13,5 кал/г, менее чем 13 кал/г, менее чем 12,5 кал/г, менее чем 12 кал/г, менее чем 11,5 кал/г, менее чем 11 кал/г, менее чем 10,5 кал/г, менее чем 10 кал/г, менее чем 9,5 кал/г, менее чем 9 кал/г, менее чем 8,5 кал/г, менее чем 8 кал/г, менее чем 7,5 кал/г, менее чем 7 кал/г, менее чем 6,5 кал/г, менее чем 6 кал/г, менее чем 5,5 кал/г, менее чем 5 кал/г, менее чем 4,5 кал/г, менее чем 4 кал/г, менее чем 3,5 кал/г, менее чем 3 кал/г, менее чем 2,5 кал/г, менее чем 2 кал/г, менее чем 1,5 кал/г, менее чем 1 кал/г или менее чем 0,5 кал/г смеси.

Композиционные материалы в конфигурации или в форме панели, листа, доски или т.п. могут быть в виде прямоугольного параллелепипеда, который включает в себя шесть внешних поверхностей, т.е. три пары расположенных друг напротив друга поверхностей. Первая пара расположенных друг напротив друга поверхностей композиционного материала может включать первую или "верхнюю" поверхность и противоположную вторую или "нижнюю" поверхность. Вторая и третья пары расположенных друг напротив друга поверхностей композиционного материала могут обозначаться как "боковые поверхности", которые имеют площадь поверхности меньше, чем площадь поверхности у первой и второй поверхностей. В связи с этим, композиционные материалы в конфигурации или в форме панели, листа, доски или т.п. могут иметь среднюю толщину, при этом средняя толщина представляет собой длину или расстояние между первой и второй поверхностями.

Если композиционный материал в конфигурации или в форме панели, листа, доски или т.п., то количество или продолжительность времени, в течение которого смесь можно нагревать, может изменяться от нижнего значения, составляющего, приблизительно, 5 секунд на миллиметр (с/мм), приблизительно, 10 с/мм, приблизительно, 12 с/мм или, приблизительно, 15 с/мм, до верхнего значения, составляющего, приблизительно, 17 с/мм, приблизительно, 19 с/мм, приблизительно, 21 с/мм, приблизительно, 23 с/мм, приблизительно, 25 с/мм, приблизительно, 27 с/мм, приблизительно, 30 с/мм, приблизительно, 35 с/мм, приблизительно, 40 с/мм, приблизительно, 50 с/мм или, приблизительно, 60 с/мм, при этом длина соответствует средней толщине композиционного материала, и в подходящих интервалах, включающих комбинирование любых двух величин. Например, смесь можно нагревать в течение времени, от приблизительно, 7 с/мм до приблизительно, 27 с/мм, от приблизительно, 9 с/мм до приблизительно, 24 с/мм, от приблизительно, 11 с/мм до приблизительно, 22 с/мм, от приблизительно, 8 с/мм до приблизительно, 20 с/мм, от приблизительно, 14 с/мм до приблизительно, 18 с/мм, от приблизительно, 6 с/мм до приблизительно, 14 с/мм, от приблизительно, 10 с/мм до приблизительно, 18 с/мм или, от приблизительно, 10 с/мм до приблизительно, 16 с/мм, при этом длина соответствует средней толщине композиционного материала. В другом примере смесь можно нагревать в течение времени, менее чем 22 с/мм, менее чем 20 с/мм, менее чем 18 с/мм, менее чем 17 с/мм, менее чем 16 с/мм, менее чем 15 с/мм, менее чем 14 с/мм, менее чем 13 с/мм или менее чем 12 с/мм, при этом длина соответствует средней толщине композиционного материала. В одном конкретном примере композиционный материал в форме панели, листа, доски или т.п. и имеющий среднюю толщину, приблизительно, 15 мм и подвергнутый нагреванию в течение общего времени, приблизительно, 4 минуты, будет соответствовать нагреванию смеси в течение, приблизительно, 16 с/мм. В, по меньшей мере, одном конкретном примере, смесь может быть нагрета до температуры, от приблизительно, 160°С до приблизительно, 170°С в течение времени от 13 с/мм до приблизительно, 19 с/мм.

Давление, необязательно, может быть использовано при воздействии на смесь перед, в течение и/или после нагревания смеси для получения композиционного материала. Например, если для композиционного материала желательная форма или структура представляет собой панель, лист, доску или т.п., то количество смеси, достаточное для получения композиционного материала требуемого размера, может быть перекачено, направлено, помещено, введено, размещено или иным способом локализовано внутри пресса, обладающего возможностью прессования смеси перед нагреванием смеси, и/или при нагревании смеси. Пресс может быть прессом открытого типа или прессом закрытого типа. В, по меньшей мере, одном конкретном варианте осуществления изобретения, пресс открытого типа может применяться для прессования смеси, когда смесь нагревают, например, до температуры, от приблизительно, 100°С до приблизительно, 250°С. В другом примере, смесь может подвергаться экструзии через форму (экструзионный процесс) и нагреваться с получением композиционного материала. Смесь может прессоваться под воздействием давления от нижнего значения, приблизительно, 0,5 МПа, приблизительно, 1 МПа, приблизительно, 3 МПа или, приблизительно, 5 МПа до верхнего значения, приблизительно, 7 МПа, приблизительно, 9 МПа или, приблизительно, 11 МПа.

Иллюстративный пресс открытого типа может быть таким, как обсуждается и описывается в патентах U.S. Patent Nos.: 4017248; 5337655; 5611269; 5950532; 6098532; и 6782810. Подходящие, коммерчески доступные прессы открытого типа могут включать, но не ограничиваются только приведенными, CONTIROLL® пресс, поставляемый компанией Siempelkamp, и CPS пресс, поставляемый компанией Dieffenbacher.

рН смеси может быть кислотным, нейтральным или основным. Например, рН смеси может иметь значение от нижнего, приблизительно, 1, приблизительно, 2 или, приблизительно, 3 до верхнего, приблизительно, 4, приблизительно, 5, приблизительно, 6, приблизительно, 7 или, приблизительно, 8, в подходящих интервалах, включающих комбинирование любых двух значений. В другом примере рН смеси может быть от, приблизительно, 1 до, приблизительно, 6, от приблизительно, 1,5 до приблизительно, 5,5, от приблизительно, 2,5 до приблизительно, 4,5, от приблизительно, 2 до приблизительно, 3,5 или от, приблизительно, 2,5 до приблизительно, 3,5. рН смеси может регулироваться до любого требуемого рН путем комбинирования одного или более основных соединений, одного или более кислотных соединений, или комбинацией одного или более основных соединений и одного или более кислотных соединений одновременно.

Иллюстративные основные соединения, которые можно использовать для регулировки рН смеси, могут включать, но не ограничиваются только приведенными, гидроксиды, карбонаты, аммиак, амины, любую их комбинацию или любую их смесь. Иллюстративные гидроксиды могут включать, но не ограничиваются только приведенными, гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид аммония (например, водный раствор аммиака), гидроксид лития и гидроксид цезия. Иллюстративные карбонаты могут включать, но не ограничиваются только приведенными, карбонат натрия, бикарбонат натрия, карбонат калия и карбонат аммония. Иллюстративные амины могут включать, но не ограничиваются только приведенными, триметиламин, триэтиламин, триэтаноламин, диизопропилэтиламин (основание Хунига), пиридин, 4-диметиламинопиридин (DMAP) и 1,4-диазабицикло[2.2.2]октан (DABCO).

Иллюстративные кислотные соединения, которые можно использовать для регулировки рН смеси, могут включать, но не ограничиваются только приведенными, одну или более неорганических кислот, одну или более органических кислот, одну или более кислых солей, любую их комбинацию или любую их смесь. Иллюстративные неорганические кислоты могут включать, но не ограничиваются только приведенными, хлороводородную кислоту, азотную кислоту, фосфорную кислоту, серную кислоту, любую их комбинацию или любую их смесь. Иллюстративные органические кислоты могут включать, но не ограничиваются только приведенными, уксусную кислоту, муравьиную кислоту, лимонную кислоту, щавелевую кислоту, мочевую кислоту, молочную кислоту, любую их комбинацию или любую их смесь. Иллюстративные кислые соли могут включать, но не ограничиваются только приведенными, сульфат аммония, бисульфат натрия, метабисульфит натрия, любую их комбинацию или любую их смесь.

Смесь может включать одну или более жидких сред. Одна или более жидких сред могут присутствовать в любой одной или более лигноцеллюлозных подложках, в свободнорадикальном прекурсоре и/или в необязательном соединении, включающем, по меньшей мере, два водородных атома, которые отщепляются в присутствии гидроксильных радикалов. Жидкая среда может представлять собой или может включать в себя, но не ограничивается только приведенными, воду, спирты, гликоли, ацетонитрил, диметилсульфоксид, N,N-диметилформамид, N-метилпирролидон, любую их комбинацию или любую их смесь. Подходящие спирты могут включать, но не ограничиваются только приведенными, метанол, этанол, пропанол, изопропанол, бутанол, любую их комбинацию или любую их смесь. Подходящие гликоли могут включать, но не ограничиваются только приведенными, этиленгликоль, пропиленгликоль или их комбинацию. При использовании в данном документе термины "водная среда" и "водная жидкость" могут представлять собой или включают в себя воду и/или смеси, составленные из воды и/или других растворителей, смешивающихся с водой. Иллюстративные смешивающиеся с водой растворители могут включать, но не ограничиваются только приведенными, спирты, простые эфиры, амины, другие полярные апротонные растворители и т.п. В, по меньшей мере, одном примере, жидкой средой может быть вода, и катализатор, окислитель и/или полифенольное соединение могут быть скомбинированы с водой.

Смесь может иметь содержание жидкости, например, воды, от нижнего значения, приблизительно, 1 масс. %, приблизительно, 3 масс. %, приблизительно, 5 масс. % или, приблизительно, 10 масс. % до верхнего значения, приблизительно, 12 масс. %, приблизительно, 14 масс. %, приблизительно, 16 масс. %, приблизительно, 18 масс. %, приблизительно, 20 масс. %, приблизительно, 22 масс. % или, приблизительно, 24 масс. %, из расчета на основу общей массы смеси, в подходящих интервалах, включающих комбинирование любых двух значений. Например, когда смесь содержит воду в качестве жидкости, смесь может иметь влагосодержание, приблизительно, от 10 масс. % до приблизительно, 25 масс. %, от приблизительно, 12 масс. % до приблизительно, 20 масс. %, от приблизительно, 11 масс. % до приблизительно, 19 масс. %, от приблизительно, 13 масс. % до приблизительно, 18 масс. %, от приблизительно, 15 масс. % до приблизительно, 18 масс. %, от приблизительно, 12 масс. % до приблизительно, 17 масс. % или, от приблизительно, 14 масс. % до приблизительно, 17 масс. %, из расчета на основу общей массы смеси.

Компоненты смеси могут быть скомбинированы одновременно или в любом порядке или последовательности, по отношению друг к другу. Например, свободнорадикальный прекурсор и, если присутствуют, одно или более соединений, имеющих, по меньшей мере, два водородных атома, которые отщепляются в присутствии гидроксильных радикалов, могут быть скомбинированы с лигноцеллюлозными подложками одновременно. В другом примере, свободнорадикальный прекурсор может быть скомбинирован с лигноцеллюлозными подложками с получением первой смеси, и затем необязательное соединение, имеющее, по меньшей мере, два водородных атома, которые отщепляются в присутствии гидроксильных радикалов, может быть скомбинировано с первой смесью с получением смеси. В другом примере, соединение, имеющее, по меньшей мере, два водородных атома, которые отщепляются в присутствии гидроксильных радикалов, может быть скомбинировано с лигноцеллюлозными подложками с получением первой или неполной смеси, и затем свободнорадикальный прекурсор может быть скомбинирован с первой или неполной смесью с получением смеси.

Если свободнорадикальный прекурсор включает два или более компонентов, например катализатор и окислитель, компоненты свободнорадикального прекурсора могут быть скомбинированы с лигноцеллюлозными подложками и с необязательным веществом, имеющем, по меньшей мере, два водородных атома, которые отщепляются в присутствии гидроксильных радикалов, в любом порядке или последовательности. Например, если свободнорадикальный прекурсор включает в себя катализатор и окислитель, то катализатор может быть скомбинирован с лигноцеллюлозными подложками с получением первой неполной смеси и окислитель может быть скомбинирован с первой неполной смесью с получением смеси, или наоборот. В другом примере, катализатор и соединение, имеющее, по меньшей мере, два водородных атома, которые отщепляются в присутствии гидроксильных радикалов, могут быть скомбинированы друг с другом с получением первой неполной смеси, первая неполная смесь может быть скомбинирована с лигноцеллюлозными подложками с получением второй неполной смеси, и окислитель может быть скомбинирован со второй неполной смесью с получением смеси. И еще, в другом примере, окислитель и соединение, имеющее, по меньшей мере, два водородных атома, которые отщепляются в присутствии гидроксильных радикалов, могут быть скомбинированы друг с другом с получением первой неполной смеси, первая неполная смесь может быть скомбинирована с лигноцеллюлозными подложками с получением второй неполной смеси и катализатор может быть скомбинирован со второй неполной смесью с получением смеси. В другом примере, окислитель и катализатор могут быть скомбинированы друг с другом с получением первой неполной смеси, первая неполная смесь может быть скомбинирована с лигноцеллюлозными подложками с получением второй неполной смеси, и соединение, имеющее, по меньшей мере, два водородных атома, которые отщепляются в присутствии гидроксильных радикалов, может быть скомбинировано со второй неполной смесью с получением смеси.

Компоненты смеси могут быть привнесены или иным способом приведены в контакт друг с другом посредством любого подходящего способа доставки. Например, лигноцеллюлозные подложки могут быть в резервуаре или в другой емкости и свободнорадикальный прекурсор, и, если присутствует, соединение, имеющее, по меньшей мере, два водородных атома, которые отщепляются в присутствии гидроксильных радикалов, могут быть распылены или иным способом направленно нанесены на лигноцеллюлозные подложки с получением смеси. В другом примере, свободнорадикальный прекурсор, и, если присутствует, соединение, имеющее, по меньшей мере, два водородных атома, которые отщепляются в присутствии гидроксильных радикалов, могут быть налиты или нанесены кистью на лигноцеллюлозные подложки. В другом примере, лигноцеллюлозные подложки могут быть направленно доставлены, перемещены, введены или иным способом доставлены в резервуар, уже содержащий любой один или более других компонентов смеси. Говоря иным образом, лигноцеллюлозные подложки могут быть погружены, пропитаны или иным способом приведены в контакт со свободнорадикальным прекурсором и, необязательно, соединение, имеющее, по меньшей мере, два водородных атома, которые отщепляются в присутствии гидроксильных радикалов.

При использовании в данном документе термин свободнорадикальный прекурсор обозначает любое соединение или смесь соединений, которые могут генерировать радикалы, когда подвергаются воздействию предварительно определенных условий. Например, свободнорадикальным прекурсором может быть соединение или смесь соединений, которые могут генерировать радикалы, когда подвергаются нагреванию до предварительно определенной температуры. В другом примере, свободнорадикальным прекурсором может быть соединение или смесь соединений, которые могут генерировать радикалы, когда пероксид водорода (окислитель) вступает в реакцию с одним или несколькими переходными металлами (катализатор).

Количество свободнорадикального прекурсора, присутствующее в смеси, может зависеть, по меньшей мере, в некоторой степени, от конкретного состава свободнорадикального прекурсора, лигноцеллюлозных подложек и/или, если присутствует, соединения, имеющего, по меньшей мере, два водородных атома, которые отщепляются в присутствии гидроксильных радикалов, и поэтому может изменяться в широком диапазоне. Например, количество радикального прекурсора в смеси может быть от, приблизительно, 1 масс. % до, приблизительно, 200 масс. %, из расчета на основу сухой массы лигноцеллюлозных подложек. В другом примере, количество радикального прекурсора в смеси может быть от нижнего значения, приблизительно, 1 масс. %, приблизительно, 5 масс. %, приблизительно, 10 масс. % или, приблизительно, 20 масс. % до верхнего значения, приблизительно, 80 масс. %, приблизительно, 100 масс. %, приблизительно, 120 масс. % или, приблизительно, 150 масс. %, из расчета на основу сухой массы лигноцеллюлозных подложек, в подходящих интервалах, включающих комбинирование любых двух значений. В другом примере, радикальный прекурсор может присутствовать в смеси в количестве от, приблизительно, 0,1 масс. % до, приблизительно, 30 масс. %, приблизительно, 1 масс. % - приблизительно, 20 масс. %, приблизительно, 5 масс. % - приблизительно, 50 масс. %, приблизительно, 10 масс. % - приблизительно, 70 масс. %, приблизительно, 0,5 масс. % - приблизительно, 25 масс. %, приблизительно, 3 масс. % - приблизительно, 6 масс. % или, приблизительно, 2 масс. % - приблизительно, 8 масс. %, из расчета на основу сухой массы лигноцеллюлозных подложек. И еще в другом примере радикальный прек