CN105765018A - 用于低能量或粗糙表面的压敏胶粘剂 - Google Patents
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Abstract
本发明特别地涉及压敏胶粘剂。根据至少一个实施方案,压敏胶粘剂物质包括至少部分交联的基于单体混合物的聚丙烯酸酯,和至少一种增粘树脂,其以20?60重量份的含量存在,以100重量份的聚丙烯酸酯计。所述单体混合物包括:a)5?100重量%的式CR3 2=C(R2)(COOR1)的丙烯酸酯作为单体A,其中R1是具有至少两个支化点的包含16?22个碳原子的支化的烷基,R2选自H、甲基、或卤素,和R3彼此独立地选自H或卤素,b)0?20重量%的式CR5 2=C(R4)(COOH)的丙烯酸作为单体B,其中R4选自H、甲基、或卤素,和R5彼此独立地选自H或卤素,c)0?30重量%的具有至少一个官能团的烯属不饱和单体作为单体C,其中单体C不属于单体A、B、和D,和d)0?95重量%的式CR8 2=C(R7)(COOR6)的丙烯酸酯作为单体D,其中R6是线性的、单支化的、环状的或多环的包含1?14个碳原子的烷基,R7选自H、甲基、或卤素,和R8彼此独立地选自H或卤素。
Description
本发明涉及压敏胶粘剂、包括这样的压敏胶粘剂的胶带、及其制备方法、该压敏胶粘剂的用途、和单体的用途。
最近,对于在低表面能(LSE)的基底上的粘附经改善的压敏胶粘剂的工业需求极具上升。被认为是低能量的基底通常具有小于40dyn/cm2、典型地小于35dyn/cm2的表面能。除低表面能之外,还拥有粗糙的表面和此外小于50、典型地小于40的低的肖氏硬度A的材料被认为是特别重要的。由于连续改善的性质和相对低的成本,这样的材料在工业应用中的使用不断增加,因此对合适的压敏胶粘剂的需求也在增长。
期望的是,这样的同时具有在粘附力或剥离粘附力、粘性、和内聚力方面的良好的性质的压敏胶粘剂。然而,至今,还不能彼此独立地调节这些参数。
例如,通常可以这样的方式以增粘剂来设置嵌段共聚物胶粘剂使得在LSE基底上实现高的耐剥离性。然而,因为硬的畴在高温下软化,所以嵌段共聚物胶粘剂通常显示出差的温度稳定性。
通常可设置丙烯酸酯压敏胶粘剂使得在升高的温度下实现高的静态剪切阻力。然而,它们通常具有对LSE表面的低的剥离粘附力。增粘的、基于丙烯酸酯的胶粘剂,例如美国专利5,602,221(Bennett等)中列举的那些显示出对LSE基底的改善的粘附力。然而,树脂的含量受到限制,因为非极性丙烯酸酯共聚单体提高了总胶粘剂配制物的玻璃化转变温度TG。通过增粘树脂的添加,玻璃化转变温度中进一步增高,从而粘性丢失并且胶粘剂的流动性受损。
因此,本发明的目的在于提供具有改善的性质的压敏胶粘剂。另外的目的在于提供用于该类压敏胶粘剂的制备方法、包括所述压敏胶粘剂的胶带、所述胶带的制备方法、以及所述压敏胶粘剂的用途、和单体的用途。
这些目的中的至少一个通过独立权利要求的主题得以实现。从属权利要求提供了有利的实施方式。
压敏胶粘剂压敏胶粘剂压敏胶粘剂压敏胶粘剂提供压敏胶粘剂压敏胶粘剂。根据至少一个实施方案,所述压敏胶粘剂包括:
-至少部分交联的基于单体混合物的聚丙烯酸酯,所述单体混合物包括
a)5-100重量%的式CR3 2=C(R2)(COOR1)的丙烯酸酯(丙烯酸类酯)作为单体A,其中R1是具有至少两个支化点的包含16-22个碳原子的支化的烷基,R2选自H、甲基或卤素,和R3彼此各自独立地选自H或卤素,
b)0-20重量%的式CR5 2=C(R4)(COOH)的丙烯酸作为单体B,其中R4选自H、甲基或卤素,和R5彼此各自独立地选自H或卤素,
c)0-30重量%的具有至少一个官能团的烯属不饱和单体作为单体C,其中所述单体C不属于单体A、B、和D,和
d)0-95重量%的式CR8 2=C(R7)(COOR6)的丙烯酸酯作为单体D,其中R6是线性的、单支化的、环状的或多环的包含1-14个碳原子的烷基,R7选自H、甲基或卤素,和R8彼此各自独立地选自H或卤素;
-至少一种增粘树脂,其以20-60重量份的含量存在,以100重量份的聚丙烯酸酯计。
单体A、B、C、D和所述增粘树脂可各自彼此独立地为化合物的混合物或纯的化合物。“重量%”代表重量百分数。卤素可选自F、Cl、Br、I、及其组合,更特别地选自F、Cl、及其组合。压敏胶粘剂还可由聚丙烯酸酯和至少一种增粘树脂组成。至少部分交联的聚丙烯酸酯包括通过单体混合物的聚合产生的和随后彼此至少部分交联的聚合物链。
特别地,本发明的压敏胶粘剂具有在室温下的高剥离粘附力和粘性的组合并且还显示出非常好的内聚性质,从而特别地容许以压敏胶粘剂克服常规的胶粘剂的上述缺点。所述压敏胶粘剂非常适用于非极性和/或多孔基底的粘结。
非极性基底具有小于40dyn/cm2、典型地小于35dyn/cm2、或甚至小于30dyn/cm2的表面能。由LSE表面区分的且可用本发明的压敏胶粘剂非常有效地粘结的材料的实例包括UV固化的油漆,粉末涂层,以及聚烯烃例如聚丙烯(PP)、高压聚乙烯(LDPE)、低压聚乙烯(HDPE)、超高分子量的聚乙烯(UHMWPE)、和乙烯-丙烯-二烯单体(EPDM)的聚合物。该压敏胶粘剂还适合用于粘结具有(任选地除低表面能以外的)粗糙表面和此外的小于50、典型地小于40的肖氏硬度A的材料。这样材料的实例为PE、EPDM、聚酯或聚氨酯的开孔泡沫体。除非极性表面以外,对极性要求不高的表面还可与该压敏胶粘剂有效地粘结。
可根据DINISO8296测定表面张力。出于该目的,可例如使用来自Softal的测试墨。所述墨可在30-72mN/m的范围内可用。以墨线将所述墨施加在表面上。如果墨线在小于2秒内收缩,则以具有较低表面张力的膜重复所述测量。当所述墨线保持不改变超过2秒时,则以具有较高表面张力的墨重复所述测量,直至达到2秒。在瓶子上指定的值对应于膜的表面能。
肖氏硬度A的测量描述于测试标准DIN5305、ISO868、ISO7619、和ASTMD2240中,其中肖氏硬度以0-100的标度表示。在测试过程中,对弹簧加载的针穿入材料的深度进行测量。低的穿入深度对应于高的肖氏值,而大的穿入深度对应于低的肖氏值。对于肖氏A测量,压头由具有0.79mm的直径和35°的开口角度的截头圆锥体构成。对于热塑性弹性体,引入DIN7619-1。
令人惊奇地,发明人已经发现通过使用单体A,特别地使得压敏胶粘剂的有利的性质成为可能。
由于单体A的高度支化的、长的烷基链R1,这些单体十分非极性的。由于单体A,聚丙烯酸酯本身还可具有十分非极性的特性,因为,例如聚丙烯酸酯的相对极性的丙烯酸酯骨架向外侧被屏蔽。结果可在很大程度上防止与待粘结的基底的偶极-偶极相互作用。单体A的非极性烷基R1还确保与非极性基底的改善的相互作用,从而粘附被强化并且基底与压敏胶粘剂的润湿被改善。此外,它们容许聚丙烯酸酯与增粘树脂的有效混合。这增强了压敏胶粘剂中的内聚力,从而容许其包括甚至相对大量的增粘树脂。所述增粘树脂在压敏胶粘剂中的分布可特别地是均匀的。
与高度支化的单体A的烷基R1相关的聚丙烯酸酯的另一性质是低玻璃化转变温度TG。由于高的支化度,交联的单体不倾向于侧链结晶。因此,单体A的均聚物具有小于0℃、更特别地小于-20℃的静态玻璃化转变温度TG。根据某些实施方案,这样均聚物的静态玻璃化转变温度可甚至小于-40℃、且有时地甚至小于-60℃。TG值根据DIN53765:1994-03测定。通过单体A的比例亦可使聚丙烯酸酯的玻璃化转变温度降低或可得到对于压敏胶粘剂的低的玻璃化转变温度。这与具有长的、基本上或完全未支化的烷基的常用的丙烯酸烷基酯例如丙烯酸十八烷基酯存在本质的差别,常规的丙烯酸烷基酯倾向于侧链结晶并因此而导致玻璃化转变温度的升高和/或必须被熔化。
也就是说,通常增粘树脂也导致玻璃化转变温度的升高。然而,为了获得良好的粘性和流动性质,胶粘剂的玻璃化转变温度不能太高,最好是低于25℃。因此,常规的胶粘剂通常在高的增粘树脂含量的情况下具有差的粘性和流动性质,或者它们仅包括少量的增粘树脂,并且之后显示出低的粘附力。本发明人发现,通过聚丙烯酸酯中的特别高的单体A的含量,在胶粘剂中也可包含相对大量的增粘树脂,而无粘性损失或对于流动性质的有害改变。有利地,本发明的压敏胶粘剂通常具有<25℃、更特别地<15℃的玻璃化转变温度。尽管如此,由于高的增粘树脂含量,它们显示出对于非极性表面的有效粘附。对于本发明的压敏胶粘剂,tanδ(由测试方法B测定)在0.2-1.0之间、更特别地在0.3-0.8之间、和优选地在0.4-0.7之间,这与良好的流动性质相关。
此外,已惊奇地发现,单体A可导致非常良好的交联效率,尤其是在自由基交联的情况下。本发明人认为三级(叔)(即高度稳定的)自由基能够容易地在支化点处形成。这些自由基可彼此交联,从而容许同样经由单体A的侧链发生交联。其结果是压敏胶粘剂的非常良好的内聚性。由于有效的交联,压敏胶粘剂通常具有高的温度稳定性和老化稳定性。本发明的压敏胶粘剂例如可轻易地在200℃下加热15分钟。由于有效的交联,其还可通常被有效地模切,这有助于工业应用。
此外,由于以上所述的有利的交联,本发明的压敏胶粘剂还显示出对增塑剂的良好稳定性。因此,压敏胶粘剂还适用于粘结包括高的增塑剂含量的基底。
聚丙烯酸酯可全部由单体A组成或成比例地基于另外的单体、更特别地基于单体B、C或D的任意组合。聚丙烯酸酯可具有50000-4000000g/mol、更特别地100000-3000000g/mol、优选地400000-1400000g/mol的平均分子量。平均分子量经由凝胶渗透色谱法(GPC)(测试方法A)测定。
如以上所述,烷基R1的高的支化度对于压敏胶粘剂的性质是重要的。烷基R1具有主链,在该主链上于支化点处连接侧链。因此,支化点对应于在烷基R1上的叔碳原子和季碳原子、但特别地叔碳原子。亦如压敏胶粘剂中的单体A的含量,借助于13CNMR光谱可证实和测定支化点。
根据其它的实施方案,单体A的至少一半包括具有三个或更多个支化点的烷基R1。至少75%、更特别地至少90%、或所有的单体A可包括具有三个或更多个支化点的烷基R1。通常,单体A具有3个或4个、更特别地3个支化点。较高量的支化点通常导致较低结晶倾向、较低玻璃化转变温度、因而还使得改善的形式的上述优点成为可能。还进一步改善了交联。
根据另一个实施方案,在单体A中R2选自H或甲基且R3为H。在这种情况下,单体A为丙烯酸和/或甲基丙烯酸的烷基酯。这些单体通常在制备中比卤代衍生物更加有利。
单体A的烷基R1优选地为纯的烃基团。
如上所述,单体A的烷基R1具有主链,在该主链上于支化点处连接侧链。根据其它的实施方案,至少75%、更特别地至少90%、或所有的这些侧链具有2-4个碳原子。这样大的侧链是有利的,因为它们相比例如甲基导致较少刚性的烷基R1。它们确保在聚丙烯酸酯中的极性骨架的有效屏蔽和非常低的结晶倾向。
根据另一个实施方案,在单体A的烷基R1中的支化点被具有2-5个碳原子、更特别地3-4个碳原子的烃链分隔开。单体A的烷基R1优选地具有让人联想到树枝状化合物的构造。
在其它的有利的改进中,单体A的烷基R1选自三支化的C17烷基。
单体A可例如通过丙烯酸或丙烯酸酯衍生物与相应的支化的烷基醇即R1-OH的酯化而形成。母醇R1-OH可例如在油的蒸汽裂化中获得,或者还可完全地以合成的方式制备。纯化可通过蒸馏或通过色谱仪方法进行。所述母醇描述于WO2009/124979中,其相关公开内容在此引入作为参考。醇至丙烯酸酯的酯化描述于WO2011/64190中,其相关公开内容在此引入作为参考。
压敏胶粘剂包括增粘树脂。这样的树脂已描述于文献中并且还以该术语为本领域技术人员所熟知。它们为一种或多种不同单体的聚合物,其中所述聚合物具有相对低的分子量并且能够提高胶粘剂的粘附性质。关于增粘树脂,和特别地它们的制备,参照由DonatasSatas所著的“HandbookofPressureSensitiveAdhesiveTechnology”(vanNostrand,1989),其相关公开内容可在这里引入作为参考。原则上,根据本发明,在增粘树脂的选择上不存在限制。
根据其它的实施方案,所述增粘树脂具有小于4000g/mol的平均分子重量。通常,平均分子重量为至少100g/mol,例如500-3000g/mol、和更特别地1000-2000g/mol。根据测试方法A测定分子量。
根据其它的实施方案,所述增粘树脂选自包括以下的组:蒎烯树脂、茚树脂、和松香,以及它们的歧化的、氢化的、聚合的或酯化的衍生物和盐,脂族烃树脂,烷基芳烃树脂,芳烃树脂,萜烯树脂,萜酚树脂,C5和C9烃树脂(其可至少部分被氢化),天然树脂,及其组合。经由增粘树脂的选择和/或组合,可精细地调节压敏胶粘剂的性质。
聚丙烯酸酯通常具有高的与增粘树脂的相容性。然而,由于它的非极性的特性,聚丙烯酸酯甚至与极其非极性的树脂具有良好相容性,其对常规聚合物不一定是这种情况。适用于评定增粘树脂的极性为例如DACP(二丙酮醇浊点)的测定。这里的流程类似于ASTMD6038。DACP值越高,增粘树脂越是非极性并且它们与相对极性的聚丙烯酸酯的相容性越差。根据其它的实施方案,增粘树脂具有大于0℃、更特别地大于20℃、和优选地大于40℃的DACP。
增粘树脂可选自优选地C5和/或C9烃树脂,其可至少部分被氢化。这些树脂显示与聚丙烯酸酯的单体A的特别高的相容性。较高的氢化度提高了DACP值。
此外令人吃惊地发现,具有例如超过50重量%的高单体A含量的丙烯酸酯(不管屏蔽非极性基团)还显示出与极性增粘树脂的高相容性。极性增粘树脂的实例为松香。通常,还发现了与具有低于-20℃的DACP的极性的增粘树脂的高的相容性。根据其它的实施方案,增粘树脂具有小于-20℃的DACP值。
除单体A之外,单体D可用于制备聚丙烯酸酯或压敏胶粘剂。如此选择烷基R6使得单体D依然是相对非极性的并且不显示高的结晶倾向。单体D也可与单体A有效地混合。单体D的选择容许压敏胶粘剂的性质的精细调节。它们可比单体A更加廉价,使得单体A和D的组合还在经济上具有吸引力。此外,可调节聚丙烯酸酯的极性,以进一步改善与例如极性树脂相容性。
在其它的实施方案中,单体混合物具有含量为至少5重量%的单体D。
在其它的实施方案中,在单体D中R7选自H和甲基且R8为H。
根据其它的实施方案,单体D中的R6选自包括以下的组:甲基、乙基、丙基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、月桂基、和它们的支化的同分异构体、环烷基和多环烷基、及其组合,其中环烷基和多环烷基可被烷基、卤素原子或氰基取代。R6的支化的同分异构体的实例为异丁基、2-乙基己基和异辛基。环状和多环烷基R6的实例为环己基、异冰片基、和3,5-二甲基金刚烷基。有利的是,单体D例如为丙烯酸异丁基酯、丙烯酸2-乙基己基酯、甲基丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸异辛基酯、甲基丙烯酸异辛基酯、甲基丙烯酸环己基酯、丙烯酸异冰片基酯、甲基丙烯酸异冰片基酯、和丙烯酸3,5-二甲基金刚烷基酯、及其组合。
根据其它的实施方案,单体D的烷基R6包含4-10个碳原子。可采取以上所述的实例和实施方案的相应选择。
如上所述,聚丙烯酸酯包含母单体混合物的5-100重量%的单体A的含量。为了得到极其非极性的特性和有效的交联,基于聚丙烯酸酯提供单体混合物中的单体A的高含量。根据其它的实施方案,单体混合物包括含量为至少45重量%、更特别地至少60重量%、和优选地至少70重量%的单体A。单体A的含量可为至少80重量%或甚至至少90重量%。
根据其它实施方案,单体混合物包括5-45重量%、更特别地10-30重量%的单体D。在这样的实施方案中,通常采用含量为至少45重量%的比例的单体A。
具有极其非极性特性的有利的聚丙烯酸酯也可通过使单体混合物中存在相应量的单体A和B来获得。根据一个其它的实施方案,单体混合物包括含量为至少80重量%、更特别地至少90重量%的单体A或含量为至少80重量%、更特别地至少90重量%的在一起的单体A和B。
这样的高含量的非极性单体A、或A和D特别地具有促进大量的增粘树脂的使用的效果。根据该实施方案的一个发展,所述增粘树脂以至少40重量份、更特别地至少45重量份的含量存在于压敏胶粘剂中,以100重量份的聚丙烯酸酯计。
单体A相比对于单体D的情况导致较低的玻璃化转变温度。因为增粘树脂继而提高了玻璃化转变温度,如果单体混合物包括至少80重量%、更特别地至少90重量%的单体A并且所述增粘树脂以至少40重量份、更特别地至少45重量份的含量存在于压敏胶粘剂中(以基于100重量份的聚丙烯酸酯计),则形成进一步有利的改进。
特别地出于经济原因,提供包括在单体混合物中的含量相对低的单体A的实施方案。根据一个其它的实施方案,所述单体混合物包括含量最高达40重量%、更特别地最高达30重量%的单体A。所述混合物可包括例如含量为5-25重量%、更特别地5-15重量%的单体A。单体混合物在该情况下可包括至少40重量%、更特别地至少50重量%、且优选地至少60重量%的单体D。其还可包括含量为至少75重量%的单体D。任选地,压敏胶粘剂可包括小于45重量份、更特别地小于40重量份的增粘树脂的含量,以100重量份的聚丙烯酸酯计。
聚丙烯酸酯可仅基于单体A或基于单体A和D的组合。取决于交联方法,有利的是,单体混合物包括单体B和/或C。根据其它的实施方案,单体混合物包括含量为0.01-10重量%、更特别地0.5-5重量%的单体B和/或含量为0.01-20重量%、更特别地0.1-10重量%、和优选地0.5-5重量%的单体C。单体B和C还可用于精细地调节压敏胶粘剂的性质。
单体B可例如有助于热交联。而对于单体C可为此省去。
根据一个其它的实施方案,R4选自H和烷基,且R5为H,在单体B中。这些单体比卤代衍生物更便宜。
单体C可例如用于其它的交联方法。这些还可影响单体C的官能团的选择。单体C的官能团特别地不仅仅由连接的H原子或连接的烷基组成。例如来自以下所述实例的多种单体C还可以各种组合来使用。
可使用携带极性基团的单体C,所述极性基团例如羧基、磺酸基和磷酸基、羟基、内酰胺和内酯、N-取代的酰胺、N-取代的胺、氨基甲酸酯、环氧基、巯基、烷氧基、和氰基、以及醚。
可使用中等碱性的单体C。这样的非穷举的实例为N,N-二烷基取代的酰胺例如N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基甲基甲基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺,N-乙烯基吡咯烷酮,N-乙烯基内酰胺,甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯,丙烯酸二甲基氨基乙基酯,甲基丙烯酸二乙基氨基乙基酯,丙烯酸二乙基氨基乙基酯,N-羟甲基甲基丙烯酰胺,N-(丁氧基甲基)甲基丙烯酰胺,N-羟甲基丙烯酰胺,N-(乙氧基甲基)丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺。
单体C的其它优选的实例为丙烯酸羟乙基酯、丙烯酸羟丙基酯、甲基丙烯酸羟乙基酯、甲基丙烯酸羟丙基酯、烯丙基醇、马来酸酐、衣康酸酐、衣康酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸苯氧基乙基酯、甲基丙烯酸苯氧基乙基酯、甲基丙烯酸2-丁氧基乙基酯、丙烯酸2-丁氧基乙基酯、甲基丙烯酸氰基乙基酯、丙烯酸氰基乙基酯、甲基丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸6-羟基己基酯、乙烯基乙酸、丙烯酸四氢化糠基酯、β-丙烯酰氧基丙酸、三氯丙烯酸、富马酸、巴豆酸、乌头酸、二甲基丙烯酸,其中该列举并非穷举。
单体C的其它优选的实例为在α-位上具有芳香环和杂环的乙烯基化合物、乙烯基酯、乙烯基醚、乙烯基卤化物、亚乙烯基卤化物。在此,又可提出非排它性的实例:醋酸乙烯酯、乙烯基甲酰胺、乙烯基吡啶、乙基乙烯基醚、乙烯基氯化物、亚乙烯基氯化物、和丙烯腈。
单体C的其它优选的实例是具有可共聚双键的光引发剂。合适的光引发剂为NorrishI和II光引发剂。其实例为安息香丙烯酸酯和丙烯酸酯化的二苯甲酮,例如得自UCB(EbecrylP)。原则上可以使本领域技术人员已知、能够在UV照射下通过自由基机理使聚合物交联的任何光引发剂发生共聚。在Fouassier:“Photoiriitiation,PhotopolymerizationandPhotocuring:FundamentalsandApplications”,Hanser-Verlag,Munich1995中对可使用的能够以双键官能化的光引发剂进行了综述,其相关公开内容被引入作为参考。补充地,参照Carroy等在“ChemistryandTechnologyofUVandEBFormulationforCoatings,InksandPaints”,Oldring(ed.),1994,SITA,London中,其相关公开内容被引入作为参考。
此外,作为单体C,其还可添加具有高的静态玻璃化转变温度的化合物。合适的组分为芳族乙烯基化合物,例如苯乙烯,其中优选地芳族核由C4-C18嵌段组成并且还可以包含杂原子。优选的实例为4-乙烯基吡啶、N-乙烯基苯邻二甲酰亚胺、甲基苯乙烯、3,4-二甲氧基苯乙烯、4-乙烯基苯甲酸、丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸苄基酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯酯、丙烯酸叔丁基苯基酯、甲基丙烯酸叔丁基苯基酯、丙烯酸4-联苯基酯和甲基丙烯酸4-联苯基酯、丙烯酸2-萘基酯和甲基丙烯酸2-萘基酯、以及这些单体的共混物,其中该列举并非穷举。
如上所述,压敏胶粘剂的玻璃化转变温度直接地影响其接触粘附性质和其粘性。原则上,根据以上评述,为了获得TG<25℃的优选的玻璃化转变温度TG,可如此选择单体,并如此选择单体混合物的定量组成,使得能够根据Fox方程式(Gl)(参考T.G.Fox,Bull.Am.Phys.Soc.1(1956)123)得出期望的TG。
其中,n表示所使用的单体的序号,wn为各单体n的质量分数(重量%),和TG,n为各自单体n的均聚物各自的玻璃化转变温度,以K表示。
根据其它的实施方案,单体混合物包括含量最高达20重量%、更特别地最高达15重量%和优选地最高达10重量%的含16-22个碳原子的具有线性的或单支化的甲基丙烯酸烷基酯或丙烯酸烷基酯。所述单体混合物例如可包括0.1-5重量%的这些单体。原则上,无可否认,这样的单体确实提高玻璃化转变温度,但是当它们在聚丙烯酸酯中的含量低时,该效果不是非常显著。该类单体可用于例如精细调节压敏胶粘剂的性质。这些单体的实例为丙烯酸十八烷基酯和丙烯酸二十二烷基酯。通过特别高含量的单体A,还可确保将例如丙烯酸十八烷基酯的相对长的侧链添加进单体A的非极性侧链基质中并且由此防止侧链结晶。
根据其它的实施方案,压敏胶粘剂包括增塑剂,其以最高达15重量份的含量存在于压敏胶粘剂中,以100重量份的聚丙烯酸酯计。还可以0.1-10重量份、更特别地0.5-5重量份使用增塑剂,以100重量份的聚丙烯酸酯计。原则上,可使用本领域技术人员已知的所有增塑剂。
根据其它的实施方案,压敏胶粘剂包括另外的添加剂,其使以最高达40重量份、更特别地1-30重量份使用,以100重量份的聚丙烯酸酯计。这些添加剂可例如选自包括以下的组:填料如例如纤维、炭黑、氧化锌、石灰石、钙硅石、实心或空心玻璃球、微球、二氧化硅和硅酸盐,成核剂,导电材料例如共轭聚合物、掺杂的共轭聚合物,金属颜料,金属颗粒,金属盐,和石墨,膨胀剂,配混剂,老化抑制剂例如以主抗氧化剂和辅抗氧化剂的形式或以光稳定剂的形式,及其组合。
压敏胶粘剂还可由聚丙烯酸酯、增粘树脂、和任选地增塑剂、和任选地添加剂组成。
作为本申请的其它的方面,提供用于制备压敏胶粘剂的方法。根据至少一个实施方案,所述方法包括步骤:
(A)形成单体混合物,其中所述单体混合物包括:
a)5-100重量%的式CR3 2=C(R2)(COOR1)的丙烯酸酯作为单体A,其中R1是具有至少两个支化点的包含16-22个碳原子的支化的烷基,R2选自H、甲基或卤素,和R3彼此各自独立地选自H或卤素,
b)0-20重量%的式CR5 2=C(R4)(COOH)的丙烯酸作为单体B,其中R4选自H、甲基或卤素,和R5彼此各自独立地选自H或卤素,
c)0-30重量%的具有至少一个官能团的烯属不饱和单体作为单体C,其中所述单体C不属于单体A、B、和D,和
d)0-95重量%的式CR8 2=C(R7)(COOR6)的丙烯酸酯作为单体D,其中
R6是线性的、单支化的、环状的或多环的包含1-14个碳原子的烷基,R7选自H、甲基或卤素,和R8彼此各自独立地选自H或卤素;
(B)聚合所述单体混合物以形成聚丙烯酸酯;
(C)混合聚丙烯酸酯与至少一种增粘树脂,其以20-60重量份的含量使用,以100重量份的聚丙烯酸酯计;和
(D)使根据步骤(C)获得的混合物至少部分地交联,以形成压敏胶粘剂。
通过所述方法,可制备根据至少一个本发明的实施方案的压敏胶粘剂。因此,以上做出的实施方式对于本方法的相应实施方案也是有效的,并且因此以下细节对于本发明的压敏胶粘剂也是有效的。
优选地以步骤(A)至(D)的顺序进行;任选地,某些步骤例如(B)和(C)也可在时间上重叠,即同时进行。特别地在步骤(B)中可主要形成线性聚合物分子,其至少部分地在步骤(D)中彼此交联。
在步骤(C)中可任选地交联剂(如下文所述)。在本发明的压敏胶粘剂的某些实施方案中提供添加剂和/或增塑剂。其可任选地同样在步骤(C)中引入。原则上,步骤(C)还可在多个子步骤中进行。例如,首先可添加一种或多种增粘树脂和任选的添加剂并进行混合以及稍后优选地在步骤(D)中的交联之前尽快添加一种或多种交联剂。
根据其它的实施方案,在溶剂中进行聚合(步骤(B))。所用的溶剂可为例如水、有机溶剂的混合物、或有机溶剂和水的混合物。通常在此力求是将所用溶剂的量保持尽可能地低。出于该目的,可在例如步骤(A)中混合所述溶剂。
优选地,任选的步骤(C)还可全部或部分地在溶剂中进行,因为这有助于混合。以该方式,可获得压敏胶粘剂的组分的特别均匀的分布。
合适的有机溶剂可选自例如包括以下的组:纯烷烃(如例如己烷、庚烷、辛烷、和异辛烷)、芳烃(如例如苯、甲苯、和二甲苯)、酯(如例如乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯或乙酸己酯)、卤代烃(例如氯苯)、烷醇(例如甲醇、乙醇、乙二醇、和乙二醇单甲醚)、醚(例如二***和二丁醚)、及其组合。
任选地,可添加水溶性或亲水性助溶剂以确保在交联期间反应混合物作为均匀的相存在。合适的助溶剂可选自包括以下的组:脂肪醇、二醇类、醚、二醇醚、吡咯烷、N-烷基吡咯烷酮、N-烷基吡咯酮、聚乙烯二醇、聚丙烯二醇、酰胺、羧酸及其盐、酯、有机硫化物、亚砜、砜、醇衍生物、羟基醚衍生物、氨基醇、酮、及其组合。
根据其它的实施方案,在另外的步骤(E)中除去溶剂。这可特别地通过加热进行。溶剂可在例如烘箱或烘道中除去。引入的能量可任选地用于(按比例的)热交联,即热固化。步骤(E)可因此在步骤(D)之前进行,可与步骤(D)部分或完全重叠,或可与步骤(D)对应。
聚合(步骤(B))还可无溶剂地,即在本体中进行。在该情况下,可随后添加以上提到的用于可选的步骤(C)的一种溶剂或溶剂混合物,但是然后出于经济性的目的,步骤(C)通常还在不存在溶剂的情况下进行。
本体中的聚合例如适用于制备热熔的丙烯酸酯压敏胶粘剂。在该情况下,预聚合技术是特别合适的。然后,用UV光引发聚合,但是仅进行至约10%-30%的低的转化率。所得的聚合物稠浆液随后例如可被熔接成为膜,并且之后在水中聚合至高的转化率。这些料粒然后可被用作热熔丙烯酸酯压敏胶粘剂,其中用于熔融工艺的膜材料优选地为与聚丙烯酸酯相容的材料。
根据其它的实施方案,通过加热将用于步骤(C)的聚丙烯酸酯液化。这有助于混合,特别地在无溶剂地聚合的情况下。“液化”这里意指固体聚丙烯酸酯熔融或对于粘性的聚丙烯酸酯粘度大大地降低。在溶剂不存在的情况下的混合操作可例如在合适的双螺杆挤出机中进行。
根据其它的实施方案,在步骤(B)中进行自由基聚合。对于通过自由基机理进行的聚合,优选使用引发剂体系,该引发剂体系另外包括其它用于聚合的自由基引发剂、特别地热分解的形成自由基的偶氮或过氧引发剂。例如,可在步骤(A)中添加引发剂。原则上,本领域技术人员熟悉的用于丙烯酸酯的全部惯用引发剂都是合适的。以碳为中心的自由基的产生描述于HoubenWeyl,MethodenderOrganischenChemie,卷E19a,第60至147页中,相关公开内容在此通过引入作为参考。这些方法同样可在本申请的上下文中采用。
合适的自由基源的实例为过氧化物、氢过氧化物、和偶氮化合物。自由基引发剂可选自例如包括以下的组:过硫酸钾、过氧化二苯酰、氢过氧化枯烯、过氧化环己酮、过氧化二叔丁基、2,2'-偶氮双(2-甲基丁腈)、偶氮双异丁腈、环己基磺酰基乙酰基过氧化物、二异丙基过碳酸酯、过辛酸叔丁酯、苯频哪醇、及其组合。优选地,可使用1,1'-偶氮-双-(环己烷甲腈)(来自DuPont的Vazo88TM)和/或偶氮双异丁腈(AIBN)。
聚合可在例如聚合反应器中进行,其通常设置搅拌器、多个进料容器、回流冷凝器、加热装置、和冷却装置,并且被装配用于在N2气氛和超环境压力下操作。
为了引发聚合,对于热分解引发剂可引入热。对于热分解引发剂,可通过加热至50℃-160℃引发聚合,取决于引发剂类型。
取决于转化率和温度,步骤(B)中的聚合时间可为2-72小时。选择的反应温度越高,换而言之,反应混合物的热稳定性越高,可选择的反应时长一般越低。
聚合通常以这样的方式进行,使得能够得到平均分子量为50000-4000000g/mol、更特别地100000-3000000g/mol、和优选地400000-1400000g/mol的聚丙烯酸酯。
通过添加链转移剂可获得相对窄的分子量分布或相对低的分子量,所述链转移剂已知为聚合调节剂或控制剂。这些试剂特别适用于自由基交联。
可添加的链转移剂的实例包括醇,芳香族如例如甲苯,酯,二硫醚,二硫代碳酸酯,三硫代碳酸酯,氮氧自由基,烷基溴,硫醇,TEMPO和TEMPO衍生物。
在其它的改进中,使用的链转移剂为通式(I)和/或(II)的控制剂:
在这些式中,R和R1可独立地选择为
-支化的和未支化的Cl-C18烷基、C3-C18烯基、C3-C18炔基,
-C1-C18烷氧基,
-由至少一个OH基团或卤素原子或由甲硅烷基醚取代的C1-C18烷基、C3-C18烯基、C3-C18炔基,
-在碳链上具有至少一个氧原子和/或一个NR*基团的C2-C18杂烷基,其中R*为任何基团(更特别地为有机基团),
-由至少一个酯基、氨基、碳酸酯基、氰基、异氰基和/或环氧基和/或硫取代的C1-C18烷基、C3-C18烯基、C3-C18炔基,
-C3-C12环烷基,
-C6-C18芳基或苄基,
-氢。
(I)和(II)型的控制剂优选地包含下列化合物和/或取代基:
在此,卤素原子优选地为F、Cl、Br或I,更优选地Cl和Br。各取代基中适合的烷基、烯基、和炔基包括线性的和支化的链。
包含1-18个碳原子的烷基的实例为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、2-戊基、己基、庚基、辛基、2-乙基己基、叔辛基、壬基、癸基、十一烷基、十三基、十四基、十六基、和十八基。
具有3-18个碳原子的烯基的实例为丙烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、异丁烯基、正-2,4-戊二烯基、3-甲基-2-丁烯基、正-2-辛烯基、正-2-十二碳烯基、异十二碳烯基、和油烯基。
具有3-18个碳原子的炔基的实例为丙炔基、2-丁炔基、3-丁炔基、正-2-辛炔基和正-2-十八碳炔基。
羟基取代的烷基的实例为羟丙基、羟丁基、或羟己基。
卤素取代的烷基的实例为二氯丁基、一溴丁基、或三氯己基。
在碳链上具有至少一个氧原子的适合的C2-C18杂烷基的实例为例如-CH2-CH2-O-CH2-CH3。
作为C3-C12环烷基的例如是环丙基、环戊基、环己基、或三甲基环己基。
作为C6-C18芳基的例如是苯基、萘基、苄基、4-叔-丁基苄基和其它取代的苯基,如例如乙基、甲苯、二甲苯、(三甲基苯)、异丙基苯、二氯苯、或溴甲苯。
此外,还可使用以下类型(III)和(IV)的化合物作为控制剂:
其中R2也可且独立于R和R1地选自针对这些基团的上面所列出的基团。
在常规的“RAFT方法”中,为了产生尽可能窄的分子量分布,通常聚合只能达到低的转化率(WO98/01478A1)。然而,作为低转化率的结果,由于残留单体的高的含量对胶粘技术上的性能产生不利的影响,因而这些聚合物不能用作压敏胶粘剂。因此,优选地,将以上所述的控制剂任选地用作链转移剂,由此产生双峰的分子量分布。此外,通过非常有效的链转移剂,可限制分子量分布(较窄的分布),这继而对胶粘技术上的性能曲线产生有利的效果。
作为另外的的链转移剂,可使用氮氧自由基。例如,使用类型(Va)或(Vb)的氮氧自由基进行自由基稳定化:
其中R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10彼此独立地指的是下列化合物或原子:
i)卤化物,例如氯、溴或碘,
ii)具有1-20个碳原子的线性的、支化的、环状的和杂环的烃,其可以为饱和的、不饱和的或芳族的,
iii)酯-COOR11、醇盐-OR12和/或膦酸酯-PO(OR13)2,
其中R11、R12或R13为来自组ii)的基团。
还可以将(Va)或(Vb)类型的化合物连接至任意类型的聚合物链上,主要地使得以上提到的基团的至少一种构成该类型的聚合物链,并且因此还可用于压敏胶粘剂的构造。
用于聚合的另外的合适的链转移剂是下列类型的化合物:
·2,2,5,5-四甲基-l-吡咯烷基氧基(PROXYL)、3-氨基甲酰基-PROXYL、2,2-二甲基-4,5-环己基-PROXYL、3-氧代-PROXYL、3-羟亚胺-PROXYL、3-氨基甲基-PROXYL、3-甲氧基-PROXYL、3-叔丁基-PROXYL、3,4-二-叔丁基-PROXYL
·2,2,6,6-四甲基-l-哌啶基氧基吡咯烷基氧基(TEMPO)、4-苯甲酰基氧基-TEMPO、4-甲氧基-TEMPO、4-氯-TEMPO、4-羟基-TEMPO、4-氧代-TEMPO、4-氨基-TEMPO、2,2,6,6,-四乙基-1-哌啶基氧基、2,2,6-三甲基-6-乙基-l-哌啶基氧基
·N-叔丁基-1-苯基-2-甲基丙基氮氧自由基
·N-叔丁基-1-(2-萘基)-2-甲基丙基氮氧自由基
·N-叔丁基-l-二乙基膦酰基-2,2-二甲基丙基氮氧自由基
·N-叔丁基-1-二苄基膦酰基-2,2-二甲基丙基氮氧自由基
·N-(l-苯基-2-甲基丙基)-l-二乙基膦酰基-l-甲基乙基氮氧自由基
·二-叔丁基氮氧自由基
·二苯基氮氧自由基,和
·叔丁基-叔戊基氮氧自由基。
此外,有利的是,为了提高转化率而添加具有大于5的交联效率的引发剂。这样的引发剂为例如来自AkzoNobel的Perkadox16。
根据其它的实施方案,在步骤(B)中进行阴离子聚合。在该情况下,通常使用反应介质、更特别地一种或多种惰性溶剂。这样溶剂的实例为脂族烃或环脂族烃或芳族烃。
在该情况下,活性聚合物通常由结构PL(A)-Me表示,其中Me是来自第I族的金属例如锂、钠或钾,以及PL(A)是单体A的生长聚合物嵌段。待制备的聚合物的摩尔质量由引发剂浓度与单体浓度的比例控制。合适的聚合引发剂的实例包括正丙基锂、正丁基锂、仲丁基锂、2-萘基锂、环己基锂或辛基锂。此外,可使用基于钐络合物的引发剂来聚合,如在Macromolecules,1995,28,7886中所描述的,相关公开内容在此通过引入作为参考。此外,还可使用双官能引发剂,例如使用1,1,4,4-四苯基-1,4-二锂丁烷或1,1,4,4-四苯基-1,4-二锂异丁烷。同样地可使用共引发剂。合适的共引发剂包括锂卤化物、碱金属醇盐或烷基铝化合物。
根据其它的实施方案,在步骤(D)中借助于使用UV射线的辐射、借助于使用离子束的辐射、以热的方式、或通过其组合来进行交联。
特别地,可通过UV射线或离子射线例如电子束进行交联。其可例如通过使用功率为80-240W/cm的商业上惯用的高压或中压汞灯在200-400mm的范围内的UV射线、或使用离子射线例如电子束的短程辐射来进行。
任选地,可补充地或替代地进行热固化步骤。这可在例如去除溶剂的过程中或在本体中发生。
根据其它的实施方案,在步骤(C)中添加交联剂。特别地,这可在其中交联剂生效的步骤(D)之前立刻进行。特别地,交联剂的选择取决于交联方式。
用于电子束交联或UV交联的合适交联剂的实例为双或多官能丙烯酸酯、双或多官能的异氰酸酯(包括以嵌段形式的那些)、或双或多官能的环氧化物。它们典型地以0.1-5重量份、更特别地0.2-3重量份的量添加,以100重量份的聚丙烯酸酯计。
根据其它的实施方案,使用的热可活化的交联剂选自包括以下的组:路易斯酸、金属螯合物、金属盐、双或多官能的环氧化物、双或多官能的异氰酸酯、及其组合。金属螯合物的实例为铝螯合物、如例如乙酰丙酮铝(III)、或钛螯合物。
在热交联情况下的交联度可例如通过添加的交联剂的量来控制。因而例如对于具有高弹性组分的聚丙烯酸酯,优选添加大于0.5重量份、更特别地大于0.75重量份的金属螯合物或环氧化合物或异氰酸酯化合物,以100重量份的聚丙烯酸酯基础聚合物计。优选使用超过1.0重量份。通常而言,应添加不超过10重量份的交联剂以避免完全的“玻璃化”。
对于用UV射线的可能的交联,可使用自由UV吸收的光引发剂,即可不携带一个或多个双键并且因此可不聚合成聚合物的光引发剂。如果使用(如上所述)本身为光引发剂的单体C,则可省去这样的光引发剂。然而,在聚丙烯酸酯中自由光引发剂和单体C的组合也是可能的。
合适的光引发剂的实例为安息香醚例如安息香甲醚和安息香异丙醚,取代的苯乙酮例如2,2-二乙氧基苯乙酮(作为Irgacure可得自CibaGeigy)、2,2-二甲氧基-2-苯基-1-苯乙酮、二甲氧基羟基苯乙酮,取代的α-酮醇例如2-甲氧基-2-羟基苯丙酮,芳族磺酰氯例如2-萘基磺酰氯,和光活化肟例如1-苯基-1,2-丙二酮-2-(氧-乙氧羰基)肟。
可使用以上提到的和其它的光引发剂,并且NorrishI或NorrishII型的其它光引发剂可包括例如以下取代基:二苯甲酮、苯乙酮、苯偶酰、安息香、羟基苯烷基酮、苯基环己基甲酮、蒽醌、三甲基苯甲酰基氧化膦、甲硫基苯基吗啉酮、氨基酮、偶氮安息香、硫杂蒽酮、六丙烯酸双咪唑、三嗪、或芴酮,其中这些基团的每一个均可另外地被一个或多个卤素原子和/或被一个或多个烷氧基和/或被一个或多个氨基或羟基取代。Fouassier提供了代表性综述:“Photoinitiation,PhotopolymerizationandPhotocuring:FundamentalsandApplications”,Hanser-Verlag,Munich1995,相关公开内容在此通过引入作为参考。其它参照Carroy等在“ChemistryandTechnologyofUVandEBFormulationforCoatings,InksandPaints”,Oldring(Ed.),1994,SITA,London中的描述,相关公开内容在此通过引入作为参考。
作为本专利申请的其它方面,提供胶带的制备。至少根据一个实施方案,用于制备所述胶带的方法可被整合进入本发明的用于制备压敏胶粘剂的方法中。因此,其也可被当做用制备压敏胶粘剂的方法的其它的实施方案。根据用于制备胶带的至少一个实施方案,其中所述胶带包括根据本发明的至少一个实施方案的压敏胶粘剂和载体,所述载体上设有压敏胶粘剂。
根据其它的实施方案,通过将根据步骤(C)获得的混合物施加至所述载体并且随后在步骤(D)中交联而在所述载体上设置压敏胶粘剂。特别地,以层的形式进行施加,由此形成胶粘剂层。所述载体可为永久的或临时的载体。
在进一步的、任选的方法步骤中,胶带可设置其它的、任选地本发明的压敏胶粘剂层。任选地,可将其它的载体引入胶带中。任选地,还可进行其它技术人员已知的步骤,例如胶带的修剪。
作为本申请的其它方面,提供胶带。所述胶带包括载体和压敏胶粘剂,其包含或由根据本发明的至少一个实施方案的压敏胶粘剂组成。所述压敏胶粘剂可以层的形式、更特别地直接布置在所述载体上。其可形成胶粘剂层的一部分或全部的胶粘剂层。优选地,其完全地形成胶粘剂层。胶粘剂层可全部地或部分地覆盖载体的一侧。
原则上,作为载体可使用永久和/或临时载体。将永久载体保持在胶带中,而将临时载体除去以进行粘结。它们主要被用来保护和传输胶带。
原则上,合适的永久载体包括本领域技术人员已知的所有材料。它们可例如选自膜(其基于例如聚酯、PET、PE、PP、BOPP、或PVC)、无纺物、泡沫体、纺物、和织物膜。
原则上,合适的临时载体包括技术人员已知的所有材料。它们可例如选自剥离纸(例如基于玻璃纸、HDPE或LDPE)剥离膜(例如基于PET、MOPP或PE)、其它的抗粘装配的材料(例如硅化的或PE涂布的纸或膜)。
根据其它的实施方案,胶带仅包括一个胶粘剂层,其中该胶粘剂层包括或由本发明的压敏胶粘剂组成。该实施方案的胶带优选地包括两个、任选地彼此独立选择的临时载体,如上所述,从而胶带形成所谓的转移胶带。优选地,将载体布置在压敏胶粘剂的相对侧上,由此在卷起后转移胶带可被再次展开。在对于转移胶带,在粘结后通常仅剩下压敏胶粘剂。因此,本发明的胶带还可形成为转移胶带。由于树脂的高比例,其通常不用于光学组件的粘结,因为在高湿度下可能出现浑浊或在长期的热存储下可能出现黄变。
根据其它的实施方案,所述胶带包括两个或更多个、更特别地两个胶粘剂层,其至少一个包括或由根据本发明的至少一个实施方案的压敏胶粘剂组成。
在该实施方案中的胶带的情况下,优选使用永久载体。可在该载体的一侧上部分地或全部地以本发明的压敏胶粘剂涂布。在相反侧上全部地或部分地产生的是另外的胶粘剂层。该层可同样包括或由本发明的具有相同或不同性质的压敏胶粘剂组成,或者可为常规的胶粘剂层。对于某些应用,具有两个不同胶粘剂层的胶带是有利的。例如,强地、在很大程度上不可逆地粘附的根据本发明的胶粘剂层和能够再次从基底分离的可逆地粘附的胶粘剂层的组合可为有利的。
胶粘剂层在背朝永久载体的一侧可设有临时载体。通过该方式,例如可将所述胶带卷起和再次展开。
作为本申请的其它的方面,提供压敏胶粘剂的用途。根据至少一个本发明实施方案的压敏胶粘剂用于粘结具有小于40dyn/cm2、更特别地小于35dyn/cm2或甚至小于30dyn/cm2的表面能的基底。所述用途包括例如以下的粘结:LSE材料例如UV固化油漆,粉末涂层,以及聚烯烃例如聚丙烯(PP)、高压聚乙烯(LDPE)、低压力聚乙烯(HDPE)、超高分子量的聚乙烯(UHMWPE)、和乙烯-丙烯-二烯单体(EPDM)的聚合物,以及除低表面能之外还具有粗糙的表面和此外小于50、更特别地小于40的低的肖氏硬度A的材料的粘结,其中这样的材料可例如选自PE、EPDM、聚酯或聚氨酯的开孔泡沫体。
作为本申请的其它的方面,提供单体的用途。根据至少一种实施方案,式CR3 2=C(R2)(COOR1)的丙烯酸酯被用于制备适用于可逆的粘结的压敏胶粘剂,其中R1为包含16-22个碳原子并且具有至少两个支化点的支化的烷基,R2选自H、甲基或卤素,和R3在各自情况下彼此独立地选自H或卤素。丙烯酸酯对应于根据以上所述的至少一个实施方案的单体A。丙烯酸酯可更特别地用于制备压敏胶粘剂,其适合用于粘结具有小于40dyn/cm2、更特别地小于35dyn/cm2或甚至小于30dyn/cm2的表面能的基底。
测试方法
对于聚丙烯酸酯和/或压敏胶粘剂的表征,可使用以下列出的测试方法。
凝胶渗透色谱法(GPC)(测试A):
在具有0.1体积%(体积%=体积百分数)的三氟乙酸的洗脱剂THF中测定平均分子量Mw和多分散性PD。测量在25℃进行。使用的预备柱是这样的柱:型号PSS-SDV,5μ,ID8.0mm×50mm。分离使用这样的柱:型号PSS-SDV,5μ,103以及105和106,各自具有ID8.0mm×300mm 样品浓度为4g/l,流量为1.0ml/分钟。测量对照PMMA标准物进行。
流变仪测量(测试B):
使用RheometricsDynamicSystems的“RDAII”型流变仪在板对板构造中进行测量。测量的样品是样品直径为8mm和样品厚度为1mm的圆形样品。
所述圆形样品是从1mm厚的无载体胶粘膜冲切出来的。
测量条件:温度以10rad/s从-30℃扫描至130℃。
180°粘结强度测试(测试C):
根据PSTC-1测量180°粘结强度。将施加至聚酯的20mm宽的压敏胶粘剂带施加至HDPE或PP盘上。用2kg的重量将所述压敏胶粘剂带在基底上挤压两次。此后,立即将所述胶带以300mm/分钟和180°的角度从基底上除去。事先用丙酮清洗两次PE和PP盘和用异丙醇清洗一次。测量结果以N/cm报告并且由三个测量结果取平均。所有的测量均在室温于标准化的条件下进行。
实施例
下列实施例用以更详细地说明本申请的内容,实施例的选择并无以任何方式限制本申请的内容的意图。
实施例1(聚合物1):
常规的用于自由基聚合的2L的玻璃反应器中被投入8g的丙烯酸、196g的丙烯酸2-乙基己基酯、196g的单体A(其中R2=R3=H且R1为具有三个支化点的C17烷基链,并且均聚物的玻璃化转变温度为-72℃)的混合物、133g的特殊沸点石油69/95、和133g的丙酮。在伴随者搅拌通氮气至反应溶液45分钟之后,所述反应器被加热至58℃并且添加0.2g的2,2'-偶氮二(2-甲基丁腈)(Vazo67TM,来自DuPont)。然后将外部加热池加热至75℃并且反应在该外部温度下恒定地进行。在1小时的反应时间后,添加20g的异丙醇。在2.5小时之后,用100g的丙酮稀释。在4小时的反应时间后,再次添加0.2g的Vazo67TM。在7小时的聚合时间后,用100g的特殊沸点石油60/95进行稀释,并且在22小时后用100g的丙酮稀释。在24小时的反应时间后,中断所述聚合并且将反应容器冷却至室温。通过测试方法A分析聚合物。分子量为718000g/mol。
实施例2(聚合物2):
在常规的用于自由基聚合的2L的玻璃反应器中投入8g的丙烯酸、392g的单体A(其中R2=R3=H且R1为具有三个支化点的C17烷基链,并且均聚物的玻璃化转变温度为-72℃)的混合物、133g的特殊沸点石油69/95、和133g的丙酮。在伴随着搅拌通氮气至反应溶液45分钟之后,所述反应器被加热至58℃并且添加0.2g的Vazo67TM(来自DuPont)。然后将外部加热池加热至75℃并且反应在该外部温度下恒定地进行。在1小时的反应时间后,添加20g的异丙醇。在2.5小时之后,用100g的丙酮稀释。在4小时的反应时间后,再次添加0.2g的Vazo67TM。在7小时的聚合时间后,用100g的特殊沸点石油60/95进行稀释,并且在22小时后用100g的丙酮稀释。在24小时的反应时间后,中断所述聚合并且将反应容器冷却至室温。通过测试方法A分析聚合物。分子量为674000g/mol。
对比例1(参考聚合物1):
在常规的用于自由基聚合的2L的玻璃反应器中投入8g的丙烯酸、192g的丙烯酸异冰片基酯(IBOA)、192g的丙烯酸2-乙基己基酯、133g的特殊沸点汽油69/95、和133g的丙酮。在伴随着搅拌通氮气至反应溶液45分钟之后,所述反应器被加热至58℃并且添加0.2g的Vazo67TM(来自DuPont)。然后将外加热池加热至75℃并且反应在该外部温度下恒定地进行。在1小时的反应时间后,添加20g的异丙醇。在2.5小时之后,用100g的丙酮稀释。在4小时的反应时间后,再次添加0.2g的Vazo67TM。在5小时的聚合时间后,用100g的丙酮稀释该批,并且在6小时后用100g的特殊沸点汽油60/95稀释。在24小时的反应时间后,中断所述聚合并且将反应容器冷却至室温。通过测试方法A分析所述聚合物。分子量为703000g/mol。
对比例2(参考聚合物2):
在常规的用于自由基聚合的2L的玻璃反应器中投入8g的丙烯酸、120g的丙烯酸十八烷基酯16/18(SA1618,BASFSE)、272g的丙烯酸2-乙基己基酯、133g的特殊沸点汽油69/95、和133g的丙酮。在伴随着搅拌通氮气至反应溶液45分钟之后,所述反应器被加热至58℃并且添加0.2g的Vazo67TM(来自DuPont)。然后将外加热池加热至75℃并且反应在该外部温度下恒定地进行。在2.5小时之后,用100g的丙酮稀释。在4小时的反应时间后,再次添加0.2g的Vazo67TM。在5小时的聚合时间后,用100g的丙酮稀释,并且在6小时后用100g的特殊沸点汽油60/95稀释,中断所述聚合并且将反应容器冷却至室温。通过测试方法A分析所述聚合物。分子量为588000g/mol。
与树脂和交联剂共混,热固化:
聚合物与各种树脂和交联剂在溶液中伴随着搅拌共混。将压敏胶粘剂混合物从具有28%的固含量的溶液施加至Saran打底的(Saran-primed)23μm厚的PET膜,并且在120℃下干燥10分钟。干燥之后的涂布量为50g/m2。
材料:
85,来自Eastman的松香酯树脂,软化范围在85℃。
TP105P,来自Arizawa的萜烯酚醛树脂,软化范围为102-108℃。
Al(III)螯合物:乙酰丙酮铝(III)。
结果描述如下。
表1列出本发明实施例的组合物:
表2列出对比例的组合物:
本发明的实施例在聚丙烯酸酯中具有49重量%或98重量%的高含量的单体A。以49重量%的IBOA,参照聚合物1同样具有高含量的非极性组分,但是该组分提高了胶粘剂的静态玻璃化转变温度。具有丙烯酸十八烷基酯16/18的参照聚合物2包括具有长的但是线性的烷基的单体,其同样地提高玻璃化转变温度。
为了对比和测试对非极性表面的粘结强度(缩写为KK),将所有聚合物与两种不同树脂共混。以0.3%的铝(III)螯合物使交联剂含量保持稳定。测量的tanδ值对于本发明的实施例在有利的0.38-0.45的范围中,而对于对比例在不怎么有利的0.20-0.28的范围中。
下面的表3列出了各个本发明的实施例的在胶粘技术方面的性质:
下面的表4列出了各个对比例的在胶粘技术方面的性质:
从本发明实施例其可发现,对聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)二者的粘结强度均位于非常高的水平。两种基底具有约30dyn/cm2的表面张力并因此位于非极性的范围。测量的粘结强度为至少3.5N/cm。
相反,对比例1-6非常弱地粘结。粘结强度均远低于1N/cm。此外,胶粘剂显示出严重的“咔哒声”。这指向相对高的玻璃化转变温度。此外,丙烯酸十八烷基酯具有侧链结晶的倾向。
相反,本发明的实施例证明,伴随具有高度支化的、长链烷基R1的单体A可添加大量的增粘树脂,从而容许以该方式实现甚至是高的粘结强度,特别地在非极性基底上。
Claims (23)
1.压敏胶粘剂,其包括:
-至少部分交联的基于单体混合物的聚丙烯酸酯,所述单体混合物包括
a)5-100重量%的式CR3 2=C(R2)(COOR1)的丙烯酸酯作为单体A,其中R1是具有至少两个支化点的包含16-22个碳原子的支化的烷基,R2选自H、甲基或卤素,和R3彼此各自独立地选自H或卤素,
b)0-20重量%的式CR5 2=C(R4)(COOH)的丙烯酸作为单体B,其中R4选自H、甲基或卤素,和R5彼此各自独立地选自H或卤素,
c)0-30重量%的具有至少一个官能团的烯属不饱和单体作为单体C,其中所述单体C不属于单体A、B、和D,和
d)0-95重量%的式CR8 2=C(R7)(COOR6)的丙烯酸酯作为单体D,其中R6是线性的、单支化的、环状的或多环的包含1-14个碳原子的烷基,R7选自H、甲基或卤素,和R8彼此各自独立地选自H或卤素;
-至少一种增粘树脂,其以20-60重量份的含量存在,以100重量份的聚丙烯酸酯计。
2.根据权利要求1所述的压敏胶粘剂,其中至少一半的单体A具有包括三个或更多个支化点的烷基R1。
3.根据前述权利要求之一所述压敏胶粘剂,其中对于单体A,R2选自H或甲基且R3为H。
4.根据前述权利要求之一所述的压敏胶粘剂,其中单体A的烷基R1具有主链,在该主链上于支化点处连接侧链,并且至少75%的侧链具有2-4个碳原子。
5.根据前述权利要求之一所述的压敏胶粘剂,其中所述增粘树脂具有小于4000g/mol的平均分子量。
6.根据前述权利要求之一所述的压敏胶粘剂,其中所述增粘树脂选自包括以下的组:蒎烯树脂,茚树脂,和松香,以及它们的不成比例的、氢化的、聚合的或酯化的衍生物和盐,脂族烃树脂,烷基芳烃树脂,芳烃树脂,萜烯树脂,萜烯酚醛树脂;能至少部分被氢化的C5和C9烃树脂,天然树脂,及其组合。
7.根据前述权利要求之一所述的压敏胶粘剂,其中所述增粘树脂具有大于0℃的DACP值。
8.根据权利要求1-6之一所述的压敏胶粘剂,其中所述增粘树脂具有小于-20℃的DACP值。
9.根据前述权利要求之一所述的压敏胶粘剂,其中对于单体D,R6选自包括以下的组:甲基、乙基、丙基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、月桂基、及其支化的同分异构体、环烷基和多环烷基、及其组合,其中所述环烷基和多环烷基可由烷基、卤原子或氰基取代。
10.根据前述权利要求之一所述的压敏胶粘剂,其中所述单体混合物包括含量为至少80重量%的单体A或含量为至少80重量%的在一起的单体A和D。
11.根据权利要求10所述的压敏胶粘剂,其中所述增粘树脂以至少40重量份的含量存在,以100重量份的聚丙烯酸酯计。
12.根据前述权利要求之一所述的压敏胶粘剂,其中所述单体混合物包括含量高达40重量%、更特别地5-15重量%的单体A。
13.根据前述权利要求之一所述的压敏胶粘剂,其中所述单体混合物包括含量为0.01-10重量%的单体B和/或含量为0.01-20重量%的单体C。
14.用于制备压敏胶粘剂的方法,包括以下步骤:
(A)形成单体混合物,其中所述单体混合物包括:
a)5-100重量%的式CR3 2=C(R2)(COOR1)的丙烯酸酯作为单体A,其中R1是具有至少两个支化点的包含16-22个碳原子的支化的烷基,R2选自H、甲基或卤素,和R3彼此各自独立地选自H或卤素,
b)0-20重量%的式CR5 2=C(R4)(COOH)的丙烯酸作为单体B,其中R4选自H、甲基或卤素,和R5彼此各自独立地选自H或卤素,
c)0-30重量%的具有至少一个官能团的烯属不饱和单体作为单体C,其中所述单体C不属于单体A、B、和D,和
d)0-95重量%的式CR8 2=C(R7)(COOR6)的丙烯酸酯作为单体D,其中R6是线性的、单支化的、环状的或多环的包含1-14个碳原子的烷基,R7选自H、甲基或卤素,和R8彼此各自独立地选自H或卤素;
(B)聚合所述单体混合物以形成聚丙烯酸酯;
(C)混合聚丙烯酸酯与至少一种增粘树脂,其以20-60重量份的含量使用,以100重量份的聚丙烯酸酯计;和
(D)使根据步骤(C)获得的混合物至少部分地交联,以形成压敏胶粘剂。
15.根据权利要求14所述的方法,其中步骤(B)在溶剂中进行。
16.根据权利要求15所述的方法,其中在另外的步骤(E)中通过加热除去溶剂。
17.根据权利要求14所述的方法,其中通过加热将用于步骤(C)的聚丙烯酸酯液化。
18.根据权利要求14-17之一所述的方法,其中在步骤(D)中交联借助于使用UV射线的辐射、借助于使用离子束的辐射、以热的方式、或通过其组合进行。
19.用于制备胶带的根据权利要求14-18之一的方法,其中所述胶带包括根据权利要求1-13之一所述的压敏胶粘剂和载体,并且其中对所述载体设置压敏胶粘剂。
20.根据权利要求19所述的方法,其中通过将根据步骤(C)得到的混合物施加至所述载体并且随后在步骤(D)中交联而对所述载体设置压敏胶粘剂。
21.胶带,其具有载体和至少一个包括如权利要求1-13之一所述的压敏胶粘剂的胶粘剂层。
22.根据权利要求1-13之一所述的压敏胶粘剂用于粘结具有小于40dyn/cm2的表面能的基底的用途。
23.式CR3 2=C(R2)(COOR1)的丙烯酸酯用于制备压敏胶粘剂的用途,其中R1是具有至少两个支化点的包含16-22个碳原子的支化的烷基,R2选自H、甲基或卤素,和R3彼此各自独立地选自H或卤素。
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