CN101993675A - 硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂及其制备方法 - Google Patents

硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂及其制备方法 Download PDF

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沈峰
邓煜东
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Abstract

本发明公开一种硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂及其制备方法，属粘合剂领域。该粘合剂以丙烯酸酯软单体、硬单体、丙烯酸类功能单体组成、溶剂型引发剂、有机溶剂、硫醇类链转移剂、硅烯基硅烷偶联剂、硅烷偶联剂为原料，通过自由基聚合得到该粘合剂。该粘合剂洁净度高，成膜后透光率高，调节硅烯基粘合剂中功能基团的结构，可以提高对非极性塑料基材以及极性金属基材极佳的附着力，与同类粘合剂相比，其透光率提高5～10％，持粘力≥96h/1.5kg，优于目前市场大部分的高档压敏胶。可以应用于高档家电保护膜以及电子产品上，如笔记本电脑等的表面保护膜类等。

Description

硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及粘合剂领域，尤其是涉及一种硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂及其制备方法。
背景技术
在一些高附加值产品市场，对压敏胶粘剂的洁净度、高持粘力的要求上近乎苛刻，单纯依靠常规丙烯酸系列单体进行合成，很难达到使用要求。现有硅烷偶联剂改性丙烯酸聚合领域，绝大部分依靠硅烷偶联剂水解形成硅醇基团，通过硅醇基团与羧酸的脱水进行交联而连接到分子侧链上，这种聚合方式得到的粘合剂产品，存在分子结构不稳定，聚合物内聚不高的问题。
发明内容
基本上述现有技术所存在的问题，本发明实施例提供一种硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂及其制备方法，能提高粘合剂的洁净度高，成膜后透光率高，及提高对非极性塑料基材以及极性金属基材极佳的附着力。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
本发明实施例提供一种硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂，其特征在于，该粘合剂按质量百分比计以下述各组分为原料，包括：
丙烯酸酯类软单体：  15～35％
硬单体：            10～20％
丙烯酸类功能单体：  1～5％
硅烯基硅烷偶联剂    1.0～5.0％
溶剂型自由基引发剂：0.1～2.0％
有机溶剂：          45～60％
硫醇类链转移剂：    0.05～0.5％
硅烷偶联剂：        0.5～2.0％；
将上述各原料在反应釜进行自由基聚合后得到该粘合剂。
本发明实施例进一步提供一种硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂的制备方法，包括：
按上述硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂的配方取各原料；
将原料中的丙烯酸酯类软单体、硬单体、丙烯酸类功能单体、硅烯基硅烷偶联剂、硫醇类链转移剂和占溶剂型自由基引发剂总质量2/3的溶剂型自由基引发剂混合均匀得到单体混合物，取所述混合物总质量的1/5～2/5的混合物与占有机溶剂总质量1/2的有机溶剂混合加入反应釜，使反应釜内升温至82～85℃，反应0.5～1小时，将剩余的所述单体混合物在2～4小时内滴加入到反应釜内的反应体系中，滴加完成后，将剩余的溶剂型自由基引发剂与剩余的有机溶剂分三次加入到反应釜内的反应体系中，使反应釜内升温至88～90℃，保温2～3小时，降温至40～50℃，加入硅烷偶联剂搅拌0.5小时，出料即得该粘合剂。
通过本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例中通过采用烯丙基硅烷偶联剂参与丙烯酸聚合物分子主链的自由基聚合，将硅烷偶联剂连接到分子主链上，使得聚合物结构更稳定，大大提高了聚合物的内聚能，使得聚合物的持粘力与同类产品相比有了明显的提高；有机硅在聚合物主链的存在，使得聚合物洁净度明显提高，透光率比不用改性偶联剂提高了5～10％，配合常规分散于体系中的硅烷偶联剂，使得分子结构更稳定，聚合物内聚能得到极大提高，从而使得该粘合剂的粘接性能有了较大提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂，其特征在于，该粘合剂按质量百分比计以下述各组分为原料，包括：
丙烯酸酯类软单体：  15～35％
硬单体：            10～20％
丙烯酸类功能单体：  1～5％
硅烯基硅烷偶联剂    1.0～5.0％
溶剂型自由基引发剂：0.1～2.0％
有机溶剂：          45～60％
硫醇类链转移剂：    0.05～0.5％
硅烷偶联剂：        0.5～2.0％；
上述原料中的丙烯酸酯类软单体可采用：丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸异辛酯中的任意两种的混合物；
所述的硬单体可采用：丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯中的任意一种；
所述的丙烯酸酯类功能单体可采用：甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸异冰片酯中任意一种或任意几种。
上述原料中的烯丙基硅烷偶联剂的通式为：CH2＝CH(CH2)nSiX3；该通式中，X为氯、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基或乙酰氧基中的任一种。烯丙基硅烷偶联剂具体可采用：乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基乙氧基硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷、乙烯基三叔丁基过氧硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、烯丙基三氯硅烷等中的任意一种或任意几种。
所述的溶剂型自由基引发剂可采用：过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的任意一种或任意两种的混合物；
所述的有机溶剂可采用：乙酸乙酯与甲苯、二甲苯中的任意一种。
所述的硫醇类链转移剂采用十二烷基硫醇。
所述的硅烷偶联剂采用氨基硅烷偶联剂，氨基硅烷偶联剂具体可采用：γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。
该粘合剂的制备方法是将上述配方中各原料在反应釜进行自由基聚合后得到该粘合剂，具体可按下述步骤进行，包括：
将原料中的丙烯酸酯类软单体、硬单体、丙烯酸类功能单体、硅烯基硅烷偶联剂、硫醇类链转移剂和占溶剂型自由基引发剂总质量2/3的溶剂型自由基引发剂混合均匀得到单体混合物，取所述混合物总质量的1/5～2/5的混合物与占有机溶剂总质量1/2的有机溶剂混合加入反应釜，使反应釜内升温至82～85℃，反应0.5～1小时，将剩余的所述单体混合物在2～4小时内滴加入到反应釜内的反应体系中，滴加完成后，将剩余的溶剂型自由基引发剂与剩余的有机溶剂按重量平均分三次加入到反应釜内的反应体系中，使反应釜内升温至88～90℃，保温2～3小时，降温至40～50℃，加入硅烷偶联剂搅拌0.5小时，出料即得该粘合剂。
本实施例的粘合剂时，通过采用烯丙基硅烷偶联剂参与丙烯酸聚合物分子主链的自由基聚合，通过硅烷主链打开双键，参与自由基聚合而连接到聚合物分子主链上进行改性，使得聚合物结构更稳定，大大提高了聚合物的内聚能，使得聚合物的持粘力与同类产品相比有了明显的提高；有机硅在聚合物主链的存在，使得聚合物洁净度明显提高，透光率比不用改性偶联剂提高了5～10％，配合常规分散于体系中的硅烷偶联剂，使得分子结构更稳定，聚合物内聚能得到极大提高，从而使得该粘合剂的粘接性能有了较大提高。
实施例2
本实施例提供一种硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂，该粘合剂按下表配比取各原料：
Figure BSA00000335279700041
上述粘合剂的制备方法如下：
将原料中的丙烯酸酯类软单体、硬单体、丙烯酸类功能单体、硅烯基硅烷偶联剂、硫醇类链转移剂和占溶剂型自由基引发剂总质量2/3的溶剂型自由基引发剂混合均匀得到单体混合物，取所述混合物总质量的1/5～2/5的混合物与占有机溶剂总质量1/2的有机溶剂混合加入反应釜，使反应釜内升温至82～85℃，反应0.5～1小时，将剩余的所述单体混合物在2～4小时内滴加入到反应釜内的反应体系中，滴加完成后，将剩余的溶剂型自由基引发剂与剩余的有机溶剂按重量平均分三次加入到反应釜内的反应体系中，使反应釜内升温至88～90℃，保温2～3小时，降温至40～50℃，加入硅烷偶联剂搅拌0.5小时，出料即得该粘合剂。
实施例3
本实施例提供一种硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂，该粘合剂按下表配比取各原料：
  原料   重量百分比(％)
  丙烯酸异辛酯(丙烯酸酯类软单体)   19
  丙烯酸乙酯(丙烯酸酯类软单体)   8
  甲基丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸甲酯(硬单体)   13
  甲基丙烯酸(丙烯酸酯类功能单体)   1.7
  丙烯酸异冰片酯(丙烯酸酯类功能单体)   3
  丙烯酸缩水甘油酯(丙烯酸酯类功能单体)
  乙烯基三叔丁氧基硅烷(烯丙基硅烷偶联剂)   2.5
  偶氮二异丁腈(溶剂型自由基引发剂)   1.2
  十二烷基硫醇(硫醇类链转移剂)   0.1
  乙酸乙酯(有机溶剂)   41
  二甲苯(有机溶剂)   9
  γ-氨丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂)   1.5
上述粘合剂的制备方法与实施例2基本相同，可参见实施例2，在此不再重复。
实施例3
  原料   重量百分比(％)
  丙烯酸丁酯(丙烯酸酯类软单体)   13
  丙烯酸异辛酯(丙烯酸酯类软单体)   18
  甲基丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸甲酯(硬单体)   10
  丙烯酸异冰片酯(丙烯酸类功能单体)   3
  丙烯酸缩水甘油酯(丙烯酸类功能单体)   2
  乙烯基三乙氧基硅烷(硅烯基硅烷偶联剂)   4
  过氧化苯甲酰(溶剂型自由基引发剂)   0.6
  十二烷基硫醇(硫醇类链转移剂)   0.1
  乙酸乙酯(有机溶剂)   36
  二甲苯(有机溶剂)   12
  γ-氨丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂)   1.4
上述粘合剂的制备方法与实施例2基本相同，可参见实施例2，在此不再重复。对上述实施例2～4制得的粘合的性能测试如下表：
  具体性能  实施例2  实施例3  实施例4   某国外品牌压敏胶
  透光率   96％   99％   97％   91％
  持粘力(h/1.5kg)   104   93   112   79
从上表中可以看出，本发明实施例的粘合剂洁净度高，成膜后透光率高，调节硅烯基粘合剂中功能基团的结构，可以提高对非极性塑料基材以及极性金属基材极佳的附着力，与同类粘合剂相比，其透光率提高5～10％，持粘力≥96h/1.5kg，优于目前市场大部分的高档压敏胶。可以应用于高档家电保护膜以及电子产品上，如笔记本电脑等的表面保护膜类。
综上所述，本发明实施例的粘合剂通过采用烯丙基硅烷偶联剂参与丙烯酸聚合物分子主链的自由基聚合，通过硅烷主链打开双键，参与自由基聚合而连接到聚合物分子主链上进行改性，使得聚合物结构更稳定，大大提高了聚合物的内聚能，使得聚合物的持粘力与同类产品相比有了明显的提高；有机硅在聚合物主链的存在，使得聚合物洁净度明显提高
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂，其特征在于，该粘合剂按质量百分比计以下述各组分为原料，包括：
丙烯酸酯类软单体：  15～35％
硬单体：            10～20％
丙烯酸类功能单体：  1～5％
硅烯基硅烷偶联剂    1.0～5.0％
溶剂型自由基引发剂：0.1～2.0％
有机溶剂：          45～60％
硫醇类链转移剂：    0.05～0.5％
硅烷偶联剂：        0.5～2.0％；
将上述各原料在反应釜进行自由基聚合后得到该粘合剂。
2.根据权利要求1所述的硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂，其特征在于，所述丙烯酸酯类软单体采用：丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸异辛酯中的任意两种的混合物；
所述硬单体采用：丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯中的任意一种；
所述丙烯酸酯类功能单体采用：甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸异冰片酯中任意一种或任意几种。
3.根据权利要求1所述的硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂，其特征在于，所述烯丙基硅烷偶联剂的通式为：CH2＝CH(CH2)nSiX3；
上述通式中，X为氯、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基或乙酰氧基中的任一种。
4.根据权利要求1或3所述的硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂，其特征在于，所述烯丙基硅烷偶联剂采用：乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基乙氧基硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷、乙烯基三叔丁基过氧硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、烯丙基三氯硅烷等中的任意一种或任意几种。
5.根据权利要求1所述的硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂，其特征在于，所述溶剂型自由基引发剂采用：过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的任意一种或任意两种；
所述有机溶剂采用：乙酸乙酯与甲苯、二甲苯中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂，其特征在于，所述硫醇类链转移剂采用十二烷基硫醇。
7.根据权利要求1所述的硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂采用氨基硅烷偶联剂。
8.根据权利要求7所述的硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂，其特征在于，所述氨基硅烷偶联剂采用：γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂，其特征在于，所述将上述各原料在反应釜进行自由基聚合后得到该粘合剂包括：
将原料中的丙烯酸酯类软单体、硬单体、丙烯酸类功能单体、硅烯基硅烷偶联剂、硫醇类链转移剂和占溶剂型自由基引发剂总质量2/3的溶剂型自由基引发剂混合均匀得到单体混合物，取所述混合物总质量的1/5～2/5的混合物与占有机溶剂总质量1/2的有机溶剂混合加入反应釜，使反应釜内升温至82～85℃，反应0.5～1小时，将剩余的所述单体混合物在2～4小时内滴加入到反应釜内的反应体系中，滴加完成后，将剩余的溶剂型自由基引发剂与剩余的有机溶剂分三次加入到反应釜内的反应体系中，使反应釜内升温至88～90℃，保温2～3小时，降温至40～50℃，加入硅烷偶联剂搅拌0.5小时，出料即得该粘合剂。
10.一种硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂的制备方法，其特征在于，包括：
按权利要求1～8任一项给出硅烷偶联剂改性丙烯酸类压敏粘合剂的配方取各原料；
将原料中的丙烯酸酯类软单体、硬单体、丙烯酸类功能单体、硅烯基硅烷偶联剂、硫醇类链转移剂和占溶剂型自由基引发剂总质量2/3的溶剂型自由基引发剂混合均匀得到单体混合物，取所述混合物总质量的1/5～2/5的混合物与占有机溶剂总质量1/2的有机溶剂混合加入反应釜，使反应釜内升温至82～85℃，反应0.5～1小时，将剩余的所述单体混合物在2～4小时内滴加入到反应釜内的反应体系中，滴加完成后，将剩余的溶剂型自由基引发剂与剩余的有机溶剂分三次加入到反应釜内的反应体系中，使反应釜内升温至88～90℃，保温2～3小时，降温至40～50℃，加入硅烷偶联剂搅拌0.5小时，出料即得该粘合剂。
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