CN109312194A - 用于加工粘合剂和相关组合物的两阶段方法 - Google Patents
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Abstract
描述了形成可熔融加工的光化辐射可聚合和可交联粘合剂的方法。在某些形式中,粘合剂或预粘合剂组合物包括两种引发剂,并通过暴露于光化辐射如UV光或电子束辐射而聚合和/或交联。还描述了包含可聚合单体的预粘合剂组合物,包括粘合剂的制品,以及与粘合剂及其应用相关的各种方法和***。另外,描述了用于聚合或交联组合物的各种装置。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年2月19日提交的美国临时专利申请号62/297,170的权益,其全部内容通过引用并入本文。
发明领域
本主题涉及制备粘合剂的方法,特别是可熔融加工的粘合剂,其通过暴露于光化辐射而聚合和交联。在许多实施例中,粘合剂由受控结构聚合物制成。本主题还涉及粘合剂和预粘合剂组合物,使用该粘合剂的制品,以及用于加工该粘合剂的***。
发明背景
UV可固化聚合物体系如各种粘合剂和涂料在本领域中是已知的。通常,暴露于UV光足够的持续时间和强度导致聚合物交联并且在某些体系中导致单体或其他物质聚合。固化通常导致体系的韧化或硬化。
尽管用于固化聚合物体系的多种设备和实践是已知的,但是大多数(如果不是全部)在柔韧性方面受到限制和/或仅可与具有特定固化要求的具体聚合物体系结合使用。因此,需要用于固化粘合剂体系的新策略和新的粘合剂组合物,其可以制备,根据需要储存,并选择性地施用或进一步加工。
发明内容
与先前方法相关的困难和缺点在本主题中如下解决。
在一个方面中,本主题提供一种形成可熔融加工的粘合剂的方法。该方法包括提供一种组合物,其包含至少一种具有一个或多个烯属不饱和键的单体,第一光化辐射引发剂和第二光化辐射引发剂,其中第二引发剂在第一引发剂的活化波长下基本上不具有光活性。该方法还包括通过将组合物暴露于具有对应于第一引发剂的活化波长的波长的辐射来至少部分地聚合组合物。该方法额外地包括通过将组合物暴露于具有对应于第二引发剂的活化波长的波长的辐射至少部分地交联组合物,从而形成粘合剂。在该方法中,组合物不含溶剂。
在另一方面中,本主题提供了一种通过涉及暴露于光化辐射的两个阶段形成粘合剂的方法。该方法包括提供一种组合物,其包含至少一种单体,第一光化辐射引发剂和第二光化辐射引发剂,其中第二引发剂在第一引发剂的活化波长下基本上不具有光活性。该方法还包括通过将组合物暴露于具有对应于第一引发剂的活化波长的波长的辐射来至少部分地聚合组合物。该方法额外地包括通过将组合物暴露于具有对应于第二引发剂的活化波长的波长的辐射至少部分地交联组合物,从而形成粘合剂。第一和第二引发剂中的至少一种是沿聚合物主链具有光引发剂部分的聚合物。
在又另一个方面中,本主题提供了一种组合物,其包含至少一种具有一个或多个烯属不饱和键的单体,其中所述组合物可以容易地加工以形成粘合剂。该组合物还包含用于至少部分地聚合至少一种单体以形成预粘合剂的第一光化辐射引发剂,第一引发剂在第一活化波长下活化。该组合物额外地包含用于至少部分地交联预粘合剂的第二光化辐射引发剂,第二引发剂在第二活化波长下活化并且第二引发剂在第一活化波长下基本上不具有光活性。
在又另一方面中,本主题提供一种丙烯酸酯可熔融加工的预粘合剂组合物,其包含至少一种丙烯酸酯聚合物。该组合物还包含用于至少部分地交联聚合物的光化辐射引发剂,该引发剂沿聚合物主链具有光引发剂部分。在活化引发剂之前的预粘合剂组合物在110℃至180℃的温度范围内表现出1,000cps至80,000cps范围内的粘度。
在又另一方面中,本主题提供了一种用于聚合和/或交联粘合剂或预粘合剂组合物的装置。该装置包括反应容器,该反应容器限定内部腔室并包括至少一个轴环,该轴环提供进入内部腔室的通道。该装置还包括至少一个由轴环支撑的探针组件。探针组件包括(i)用于发射聚合和/或交联组合物的光的发射器,(ii)从发射器延伸并至少部分地设置在反应容器的内部腔室内的光管,(iii)用于控制光管在反应容器的内部腔室内的位置的可调节的定位装置,和(iv)设置在光管远端的盖子,其中盖子对于从发射器发射的光的通路是透明的或基本透明的。
在又另一方面中,本主题提供了一种用于聚合和/或交联粘合剂或预粘合剂组合物的装置。该装置包括反应容器,该反应容器限定内部腔室和至少一个结合在容器壁中并且提供进入内部腔室的可视通路的视镜。该装置还包括与视镜相邻的至少一个探针组件。探针组件包括用于发射聚合和/或交联组合物的光的发射器。探针组件被定位成使得从发射器发射的光被引导到视镜并进入反应容器的内部腔室。视镜对于从发射器发射的光的通路是透明的或基本透明的。
在另一方面中,本主题提供了一种用于聚合和/或交联粘合剂或预粘合剂组合物的装置。该装置包括反应容器,其限定内部腔室并包括具有至少一个刀片的混合装置。该装置还包括至少一个设置在反应容器的内部腔室内的挡板。挡板包括至少一个用于发射聚合和/或交联组合物的光的发射器。
附图说明
图1是描述包含各种反应性官能团的传统聚合物并且在暴露于UV辐射时,形成传统无规交联网络的示意图。
图2是描绘根据本主题的受控结构聚合物(CAP)并且在暴露于UV辐射时,形成增强的末端连接网络的示意图。
图3是传统无规交联网络并且在并入粘合剂中时,与这种网络相关的典型粘合性质的示意图。
图4是根据本主题的增强的末端连接网络并且在并入粘合剂中时,在粘合剂中与这种网络相关的典型粘合性质的示意图。
图5是显示根据本主题的用于制备粘合剂的代表性方法和***的工艺示意图。
图6是根据本主题的用于形成粘合剂的方法的示意性流程图。
图7是根据本主题的包括粘合剂的带制品的示意图。
图8是根据本主题的另一带制品的示意性剖视图。
图9是根据本主题的另一带制品的示意性剖视图。
图10是根据本主题的另一带制品的示意性剖视图。
图11是根据本主题的另一带制品的示意性剖视图。
图12是根据本主题的包括粘合剂区域的密封或封闭组件的示意性剖视图。
图13是根据本主题的用于聚合和/或交联粘合剂的装置的实施例的示意图。
图14是根据本主题的用于聚合和/或交联粘合剂的另一种形式的装置的示意图。
图15是根据本主题的用于聚合和/或交联粘合剂的另一种形式的装置的示意图。
图16是根据本主题的用于聚合和/或交联粘合剂的另一种形式的装置的示意图。
具体实施方式
本主题涉及用于制备粘合剂的方法,特别是光化辐射可聚合和可交联的可熔融加工的粘合剂。在本主题的许多实施例中,所述方法涉及形成由受控结构聚合物(本文中称为“CAP”)制得的粘合剂。本主题还涉及通过本文所述方法形成的粘合剂和预粘合剂。本主题还涉及含有通过本文所述方法制备的粘合剂的制品。此外,本主题涉及用于制备和/或加工粘合剂和预粘合剂的设备和***。
在将注意力转向本主题及其众多实施例的细节之前,考虑本文所使用的若干术语及其定义是有益的。术语“聚合(polymerize)”或“聚合(polymerizing)”是指在化学反应中使单体一起反应以形成聚合物的过程。术语“交联(crosslink)”或“交联(crosslinking)”是指形成将一条聚合物链连接到另一条聚合物链的键的过程。键可以是共价键或离子键。术语“交联”可以指键本身。术语“固化(cure)”和“固化(curing)”是指术语“交联(crosslink)”或“交联(crosslinking)”并且可互换使用。
在本主题方法的许多实施例中,在聚合和交联某些组合物,特别是包含CAP的那些组合物时,所得粘合剂表现出增强的粘合性质,例如相对高的剥离强度和剪切强度。这些增强的粘合性质被认为至少部分是由于(i)涉及位于聚合物链的末端或附近的聚合物官能团的大部分交联,和(ii)缺少或仅少数涉及位于聚合物链的内部区域内的官能团的交联。由本文所述方法产生的交联网络在本文中称为“增强的末端连接网络”或ETLN。如本文更详细描述的,ETLN的形成允许较低的粘合剂涂层重量,较低的粘度和较好的粘合性能,以及各种其他优点和益处。本文更详细地描述了这些方法的这些和其他方面,基于CAP的粘合剂和ETLN以及相关制品。
尽管在许多实施例中,本主题方法使用包括CAP的粘合剂,但应理解,本主题还包括聚合和交联非CAP基粘合剂的方法。本文更详细地描述了这些方法的这些和其他方面,通过这些方法聚合和交联的非CAP基粘合剂以及相关制品。
本主题还提供了包含一种或多种单体的预粘合剂组合物,所述单体在聚合时形成粘合剂基础聚合物。预粘合剂组合物还包括至少两种光化辐射引发剂。在许多实施例中,这些引发剂中的至少一种,并且在特定实施例中,第一和第二引发剂与单体聚合以形成粘合剂。文中描述了这些和其他方面。
本主题还提供一种嵌段共聚物组合物,其包含(AB)二嵌段共聚物,(ABA)三嵌段共聚物,-(AB)n-多嵌段共聚物及其组合中的至少一种。本主题还提供了一种衍生自嵌段共聚物组合物的压敏粘合剂,所述嵌段共聚物组合物包含(AB)二嵌段共聚物,(ABA)三嵌段共聚物,-(AB)n-多嵌段共聚物及其组合中的至少一种。本主题还提供一种制备嵌段共聚物的方法(和/或一种制备衍生自嵌段共聚物组合物的压敏粘合剂的方法),所述嵌段共聚物包含(AB)二嵌段共聚物,(ABA)三嵌段共聚物,-(AB)n-多嵌段共聚物及其组合中的至少一种。本主题还提供了嵌段共聚物(和/或衍生自嵌段共聚物的压敏粘合剂)组合物的用途,所述组合物包含(AB)二嵌段共聚物,(ABA)三嵌段共聚物,-(AB)n-多嵌段共聚物及其组合中的至少一种。本主题的嵌段共聚物可以是丙烯酸类嵌段共聚物。在其他实施例中,本主题的嵌段共聚物优选地为丙烯酸类嵌段共聚物。
粘合剂
本主题的光化辐射可聚合和可交联的粘合剂包括熔融粘合剂或预粘合剂组合物,在许多应用中用于聚合粘合剂的第一光化辐射引发剂和用于交联粘合剂的第二光化辐射引发剂。在许多实施例中,第二引发剂在第一引发剂的活化波长下基本上不具有光活性。
在许多实施例中,光化辐射可聚合和可交联的熔融粘合剂包括受控结构聚合物或CAP。在本主题的许多实施例中,CAP是在申请人拥有的一个或多个共同未决申请中描述的那些,其包括US 2011/0118372;US 2013/0059971和US 2014/0329958。本文提供了特定实施例聚合物的细节。然而,应理解,本主题包括使用这些申请中描述的任何聚合物。
在某些实施例中,在活化第一引发剂以形成预粘合剂时,预粘合剂在110℃至180℃的温度范围内表现出1,000cps至80,000cps范围内的粘度。在特定实施例中,预粘合剂在120℃至140℃的温度范围内表现出30,000cps至40,000cps范围内的粘度。在其他实施例中,预粘合剂在120℃至140℃的温度范围内表现出40,000cps至50,000cps范围内的粘度。此外,在又其他实施例中,预粘合剂在110℃至130℃的温度范围内表现出1,000cps至15,000cps范围内的粘度。
应当理解,本主题决不限于表现出这些特定粘度的粘合剂或预粘合剂。预期本主题还可包括在低于110℃的温度下和/或在高于180℃的温度下表现出这些粘度的粘合剂或预粘合剂。此外,预期本主题还可以提供在各种温度下表现出小于1,000cps和/或大于80,000cps的粘度的粘合剂或预粘合剂。
本主题粘合剂和/或预粘合剂组合物包含两种或更多种光化辐射引发剂,并且在特定实施例中包含两种或更多种UV活化引发剂。尽管不希望受任何特定理论的束缚,但据信在本主题的许多实施例中,一种或两种引发剂当用光化辐射并且特别是UV光照射时,被激发至更高的能量状态并且从聚合物上的官能团中提取氢原子,从而产生可用于进一步反应的自由基,例如与另一聚合物链或聚合物上的官能团加成交联的自由基。然而,应理解,本主题包括使用几乎任何类型的引发剂,并且不限于提取氢原子的那些。例如,在暴露于光,更特别是UV辐射时分解或裂解成自由基的多种引发剂是已知的。
各种引发剂是已知的并且可以潜在地并入本主题粘合剂中,包括二苯甲酮、苯乙酮、酰基膦、噻吨酮、这些化合物的衍生物和类似化合物。每种化合物通过吸收电磁光谱的UV区域内的能量起光引发剂的作用。
在光谱的近UV区吸收的几种类型的光引发剂是已知的,包括酰基氧化膦型光引发剂、红移二苯甲酮型光引发剂和噻吨酮型光引发剂。这些中的许多可适用于本主题组合物。
可商购的酰基氧化膦型光引发剂包括BASF出售的“Lucirin TPO”(2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦)和“Lucirin TPO-L”(液体),和Ciba出售的“BAPO”(双2,6-二甲氧基苯甲酰基-2,4-三甲基戊基氧化膦)。
所谓的“红移二苯甲酮型光引发剂”是二苯甲酮衍生物,其中一个或多个氢原子被一个或多个官能团代替,与二苯甲酮的UV吸收光谱相比,这些官能团在分子的UV吸收光谱中引起红移(朝向更长波长)。一个实例是“QUANTACURE BMS”(4-苯甲酰基-4'-甲基二苯基硫醚)。
可商购的噻吨酮型光引发剂包括“Quantacure ITX”,其被认为是2-异丙基-和4-异丙基噻吨酮异构体的混合物。
其他合适的光引发剂可由本领域技术人员识别并用于本主题。此外,如果粘合剂在没有颜料的情况下配混,则可以使用在较短UV波长下吸收的光引发剂,包括较便宜,更简单的光引发剂,例如未取代的苯乙酮、苯偶酰、二苯甲酮、醌和噻吨酮。
任何所述光引发剂的组合可潜在地用于第一引发剂、第二引发剂和/或两种引发剂。
在本主题的某些实施例中,使用呈可聚合单体形式的特定引发剂。在形成粘合剂的聚合物期间,将第一和/或第二引发剂并入粘合剂聚合物中,然后可以通过UV照射活化。因此,第一和第二引发剂中的至少一种可与形成粘合剂和/或其聚合物的单体聚合。在这些实施例中,第一引发剂是可聚合的光引发剂并引发形成粘合剂的单体的聚合。单体的聚合可以通过敏化、增效剂或共引发剂机制直接或间接引发。可聚合光引发剂的非限制性实例包括酰基膦、噻吨酮衍生物、樟脑醌和/或相关衍生物,以及其组合。酰基膦的实例包括TPO、TPO-L和BAPO。然而,应理解,本主题包括吸收UV辐射并且可适合用作第一引发剂的其他试剂。例如,预期UV吸收材料可以是加入体系中,与聚合物结合,或通过体系中的材料或试剂的缔合原位形成的不同试剂形式。后一种策略在本文中称为“不含光引发剂”技术,并且可以基于络合物,例如电荷转移络合物或供体-受体络合物。
在这些实施例中,第二引发剂是可聚合单体的形式,其具有连接或偶联于其上的光引发剂部分。通常,可聚合单体可以是适合于形成粘合剂体系的聚合物基质的任何单体。这种单体的非限制性实例包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体。本文描述了潜在合适的单体的其他实例。
这种形式的第二引发剂的光引发剂部分在第一引发剂活化的波长下不得明显具有光活性。因此,光引发剂部分在第一引发剂的活化波长下通常是无活性的。
通常,第二引发剂的可聚合单体形式的光引发剂部分是氢提取剂型引发剂。例如,该部分可包括二苯甲酮的衍生物。然而,本主题包括裂解型光引发剂。此外,本主题包括通过敏化剂、共引发剂和/或增效剂的活化。如前针对第一可聚合引发剂所述,具有光引发剂部分的可聚合单体形式的第二引发剂可以是加入体系中,与聚合物结合,或在例如基于诸如电荷转移络合物或供体-受体络合物的络合物的不含光引发剂的技术中,通过体系中材料或试剂的缔合原位形成的不同试剂形式。
如所述,在许多实施例中,粘合剂使用在不同波长下活化的第一引发剂和第二引发剂。这使得能够在不活化第二引发剂的情况下活化第一引发剂。引发剂均通过光化辐射活化,并且在许多实施例中通过UV辐射,即波长范围为约100nm至约500nm的电磁辐射活化。在某些实施例中,第一引发剂在200nm至500nm,特别是300nm至500nm,更特别是350nm至500nm的波长范围内被活化。并且,第二引发剂在100nm至400nm,特别是200nm至400nm,更特别是200nm至375nm的波长范围内被活化。通常,第一引发剂被活化的波长与第二引发剂发生活化的波长不同。
因此,在本主题的许多形式中,第一和第二引发剂中的一个或两个是沿聚合物主链具有光引发剂部分的聚合物的形式。并且,在某些实施例中,第一和第二引发剂中的一种或两种是具有光引发剂部分的可聚合单体和/或低聚物的形式。
第一和/或第二引发剂还可以通过暴露于电子束辐射来活化。还预期一种引发剂可以通过暴露于UV辐射来活化,并且另一种引发剂可以通过暴露于电子束辐射来活化。
在制备粘合剂时添加到聚合物中的引发剂的总量取决于若干因素,包括添加的颜料和/或其他试剂的量、基材上粘合剂的涂层重量(厚度)、固化期间的卷材速度、使用的引发剂的类型和成本。在许多实施例中,引发剂是粘合剂中最昂贵的成分。因此,通常希望使加入聚合物中的引发剂的量最小化,只要包含足够的引发剂以实现所得组合物的期望最终性质即可。
在本主题的某些实施例中,通常在交联之前将颜料或其他着色剂加入组合物中,以使粘合剂不透明,和/或赋予粘合剂颜色。不透明的颜料(例如二氧化钛)因为其高遮盖力而通常由涂料工业精准加入。然而,它们的存在通常会干扰UV引发的粘合剂聚合物的交联。然而,在本主题中,在光谱的近UV区吸收的引发剂可以与着色(以及非着色)制剂一起使用,从而避免干扰UV引发的粘合剂的交联。
在给定制剂中加入配混聚合物中的颜料的量,如引发剂的量,取决于许多因素,包括所需的不透明度、所需的固化程度、是否存在其它填料、存在的光引发剂的类型和量、以及成本考虑。
对于本主题,在使用着色粘合剂组合物的情况下,UV引发的交联可以通过降低存在的二氧化钛(或其他颜料)的量和/或增加引发剂的量来促进。然而,实际上,每100份聚合物高于约15份颜料的颜料负载(或者,如果共聚物是增粘的,则每100份聚合物加增粘剂约15份颜料)不如低颜料负载优选。具有高内聚强度的UV引发的交联压敏粘合剂组合物可根据本主题以较高的颜料负载制备,但需要更高(和更昂贵)的引发剂浓度和/或更长的交联时间。
在一些实施例中,粘合剂组合物用有色(非白色)颜料配制。
通常,黄色和红色颜料基本上不会干扰在UV区域吸收的光引发剂。因此,与这些颜料配混的粘合剂可以通过使用可UV活化的光引发剂UV交联至高内聚强度。蓝色颜料倾向于在近UV区域的至少一部分中强烈吸收。然而,通过使添加的蓝色颜料的量最小化,可以用本文所述的方式制备UV交联的粘合剂。
除了颜料和引发剂之外,在一些实施例中,聚合物还进一步与增粘剂配混。在某些实施例中,例如如果粘合剂是压敏粘合剂,可以加入增粘剂以改善压敏粘合剂的粘性。
各种增粘剂,其中许多是本领域公知的,可以潜在地用于本主题的实践。这种增粘剂的代表性非限制性实例包括烃树脂和松香树脂。这些增粘剂包括但不限于松香和松香衍生物,包括天然存在于松树的油树脂中的松香物质,以及其衍生物,包括松香酯、改性松香,如分馏、氢化、脱氢和聚合松香、改性松香酯等。通常,每100份聚合物加入高达约45份增粘剂。然而,应理解,本主题包括使用较少量和/或较大量的增粘剂。
广泛的增粘剂是可商购的,包括但不限于85(高度稳定的松香的甘油酯)、105(氢化松香的季戊四醇酯)、Stabilite酯10和由Hercules,Inc.制造并出售的H、由Arizona Chemical Co.制造的PE Estergum等、和由Sylvachem Corporation制造的40N、RX、95等。
也可用作增粘剂的是萜烯树脂,其为式C10H16的烃,存在于植物的大多数精油和油树脂中,和酚改性的萜烯树脂,如α蒎烯、β蒎烯、二戊烯、柠檬烯、月桂烯、冰片烯、莰烯等。还可以使用各种脂族烃树脂,例如由Exxon Chemical Co.制造的Escorez TM 1304,和基于C9、C5、二环戊二烯、香豆酮、茚、苯乙烯、取代的苯乙烯和苯乙烯衍生物的芳烃树脂等。
例如由Hercules Corporation生产的Regalrez TM 1018、Regalrez TM 1033、Regalrez TM 1078、Regalrez TM 1094、Regalrez TM 1126、Regalrez TM 3102、RegalrezTM 6108等的氢化和部分氢化的树脂也可以在本主题中用作增粘剂。由SchenectadyChemical Inc.制造和出售的SP 560型的各种萜烯酚醛树脂,由Reichold Chemical Inc.制造和出售的Nirez 1100,以及由Hercules Corporation制造和出售的S-100是对于本主题特别有用的增粘剂。此外,各种混合脂族和芳族树脂,例如由HerculesCorporation制造和出售的Hercotex AD 1100也可用作增粘剂。
另外,可熔融加工的光化辐射可聚合和可交联的粘合剂组合物可包含一种或多种抑制剂。可存在活性自由基清除剂以防止在涂层储存或制备中过早凝胶化,尤其是在热熔粘合剂组合物的情况下。包含酚类化合物的抑制剂是可用于本主题的一类这样的材料,包括例如4-甲氧基苯酚(MEHQ,氢醌的甲醚)、氢醌、2-甲基氢醌、2-叔丁基氢醌、叔丁基儿茶酚、丁基化羟基甲苯和丁基化羟基苯甲醚等及其组合。可以使用的其他抑制剂包括吩噻嗪和厌氧抑制剂,例如来自Albemarle Corporation,巴吞鲁日,路易斯安那州的NPAL型抑制剂(三-(N-亚硝基-N-苯基羟胺)铝盐)。可以使用抑制剂的组合。
本主题的粘合剂可进一步包含一种或多种传统佐剂,例如填料、增塑剂、稀释剂等。可以使用这些组分中的一种或多种的组合,包括与颜料和/或增粘剂的组合。如果需要,可以加入稀释剂如增塑剂代替增粘剂的一部分,以改变粘性和内聚强度的性质。
通常,可熔融加工的光化辐射可聚合和可交联的粘合剂包含至少95%固体,在许多实施例中至少98%固体,在特定实施例中至少99%固体,并且在某些形式中至少99.5%固体。
如所述,在本主题的许多实施例中,粘合剂是压敏粘合剂的形式。对压敏粘合剂及其特征的描述可参见Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,第13卷。Wiley-Interscience Publishers(纽约,1988年)。对压敏粘合剂及其特征的额外描述可参见Encyclopedia of Polymer Science and Technology,第1卷,IntersciencePublishers(纽约,1964年)。
受控结构聚合物(CAP)
在特定实施例中,本主题的可熔融加工的光化辐射可聚合和可交联的粘合剂由受控结构聚合物制备。在许多实施例中,聚合物是丙烯酸类聚合物。
在本主题的许多实施例中,包含受控结构聚合物的可熔融加工的,光化辐射可聚合和可交联的粘合剂具有一个或多个反应性官能团,所述反应性官能团在那些区域中以指定浓度并入聚合物的选定嵌段或区域中。如所述,在许多实施例中,聚合物是丙烯酸类聚合物。反应性官能团可以通过一种或多种如本文所述的可聚合单体并入聚合物中。因此,如本文所述的可聚合单体和/或共聚单体可构成一个或多个反应性官能团。本主题额外提供了利用受控结构聚合物的粘合剂。
通常,CAP包含至少两个彼此不同的嵌段或区域,其位于聚合物主链或链的任何位置,或聚合物内的其他位置。因此,如本文所述的CAP可在聚合物内的任何位置含有一个或多个A嵌段、一个或多个B嵌段和一个或多个C嵌段。优选的聚合物可包含其他类型的嵌段或区域,例如D嵌段、E嵌段…等。在一个优选的方面中,为了方便起见,提供了与至少两个嵌段(称为嵌段A和B)相关的特定量的反应性官能团。并且,在一个更优选的方面中,控制嵌段A和B中反应性官能团的量,使得反应性官能团的总量在一定重量比范围内分布在两个嵌段(例如嵌段A和B)之间。通常,该比率在本文中称为“分配比”,并且被定义为与嵌段A相关的反应性官能团的重量百分比与与嵌段B相关的反应性官能团的重量百分比的比率。通常,本文所述的受控结构聚合物的有用比率范围(即分配比)为约1.1:1至约10,000:1。在许多实施例中,有序聚合物的分配比为1.1:1至1,000:1、或1.1:1至100:1。在其他实施例中,有序聚合物的分配比为6:1至10,000:1、或6:1至1,000:1、或6:1至100:1、或6:1至80:1。然而,应理解,本主题包括具有一个或多个反应性官能团的聚合物,所述反应性官能团以小于或大于这些范围的分配比分布在聚合物嵌段之间。例如,本主题包括如本文所述的聚合物,但具有超过10,000:1的分配比,例如约50,000:1、约75,000:1和约100,000:1。
CAP优选地由(i)丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯的单体和(ii)具有一个或多个反应性官能团的可聚合丙烯酸酯共聚单体形成。如本文所用的术语“单体”或“共聚单体”是指可以键合在一起以形成聚合物的分子、起始单元或化学物质。该术语还包括聚合物内的重复单元。如所述,这些单体或共聚单体在本文中通常称为嵌段或区域,例如“A”、“B”和/或“C”。丙烯酸酯单体包括C1至约C20烷基、芳基或环状丙烯酸酯,例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸异冰片酯和这些丙烯酸酯的官能衍生物,例如丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-氯乙酯等。这些单体或共聚单体通常含有约3至约20个碳原子,在一个实施例中含有约3至约8个碳原子。甲基丙烯酸酯单体包括C1至约C20烷基、芳基或环状甲基丙烯酸酯,例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸异冰片酯、以及这些甲基丙烯酸酯的官能衍生物,例如甲基丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-氯乙酯等。这些单体或共聚单体通常含有约4至约20个碳原子,在一个实施例中含有约4至约8个碳原子。也可以使用丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的组合。
尽管在许多实施例中,CAP优选地包含(i)丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯的单体,和(ii)可聚合的丙烯酸酯共聚单体,即嵌段A和B,但本主题包括使用额外的和/或不同的单体作为聚合物中的嵌段。几乎任何可自由基聚合的单体或单体组合可用作本文所述的受控结构聚合物中的嵌段A、B、C、D、E等。因此,应理解的是,本主题决不限于包括丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯嵌段的CAP。
可聚合单体和共聚单体可包括作为反应性官能团的丙烯腈基团、丙烯酰胺基团、甲基丙烯酰胺基团、乙烯基酯基团、乙烯基醚基团、乙烯基酰胺基团、乙烯基酮基团、苯乙烯基团、含卤素基团、离子基团、含酸基团、含碱基团、烯烃基团、硅烷基团、环氧基团、羟基、酸酐基团、以及其两个或更多个基团的混合物。还希望包括甲硅烷基、羧基、羰基、碳酸酯基、异氰酸基、氨基、酰胺基、酰亚胺基、巯基和乙酰乙酰基的任何组合和/或与一种或多种任何先前提到的群组的组合。
丙烯腈基团可包括丙烯腈和烷基取代的丙烯腈。烷基通常含有1至约20个碳原子,在一个实施例中含有1至约10个碳原子,在另一个实施例中含有1至约5个碳原子。实例包括甲基丙烯腈和乙基丙烯腈。
丙烯酰胺基团可包括丙烯酰胺及其衍生物,包括其N-取代的烷基和芳基衍生物。这些包括N-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、叔辛基丙烯酰胺、丙烯酸N-氨基乙酯、甲基丙烯酸N-氨基乙酯等。
甲基丙烯酰胺基团可包括甲基丙烯酰胺及其衍生物,包括其N-取代的烷基和芳基衍生物。
乙烯基酯基团可包括乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯、异丁酸乙烯酯等。
乙烯基醚基团可包括具有1至约8个碳原子的乙烯基醚,包括乙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚等。
乙烯基酰胺基团可包括具有1至约8个碳原子的乙烯基酰胺,包括乙烯基吡咯烷酮等。
乙烯基酮基团可包括具有1至约8个碳原子的乙烯基酮,包括乙基乙烯基酮、丁基乙烯基酮等。
苯乙烯基团可包括苯乙烯、茚和由式(I)表示的取代的苯乙烯:
其中A、B、C、D、E和F各自独立地选自氢、C1至约C4烷基或烷氧基(尤其是甲基或甲氧基)、卤代基团(尤其是氯)、硫代、氰基、羧酸或酯、或具有1至约4个碳原子的氟化烷基。实例包括甲基苯乙烯(有时称为乙烯基甲苯)、α-甲基苯乙烯、二乙烯基苯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯等。
含卤素基团可包括氯乙烯、溴乙烯、氟乙烯、偏二氯乙烯、偏二溴乙烯、偏二氟乙烯、卤素取代的丙烯单体等,优选溴乙烯和偏二氯乙烯。
离子基团可包括乙烯基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、甲基烯丙基磺酸钠、丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠等,优选乙烯基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠和甲基烯丙基磺酸钠。
含酸基团可包括含有3至约20个碳原子的不饱和羧酸。优选的基团包括丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基磺酸、衣康酸、丙烯酸β-羧基乙酯、琥珀酸单-2-丙烯酰氧基丙酯等。
含碱基团可包括乙烯基吡啶等。
烯烃基团可包括异戊二烯、丁二烯、C2至约C8直链和支链α-烯烃,例如乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、二异丁烯、4-甲基戊烯-1,1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等。
硅烷基可包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三丙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基甲基二丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷、(甲基丙烯酰氧基甲基)甲基二甲氧基硅烷、(甲基丙烯酰氧基甲基)-甲基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙酰氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基甲基二乙氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三丙氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基甲基二丙氧基硅烷等。
环氧基团可包括例如甲基丙烯酸缩水甘油酯和丙烯酸缩水甘油酯。
羟基可包括例如丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟基异丙酯、甲基丙烯酸羟基异丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯等。
酸酐基团可包括例如马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐等。
除具有官能团的单体外,反应性链段还可包括至少一种具有式(II)的单体:
其中R3是H或CH3,R4是具有4至14个碳原子的支链或非支链饱和烷基。反应性链段可以替代地或额外地包括至少一种具有式(III)的单体:
其中R是H或CH3,X表示或含有能够交联的官能团。
并入本文所述聚合物中的代表性优选反应性官能团包括但不限于丙烯酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸(PAMA)及其组合。应当理解,可以使用多种其他反应性官能团来代替这些反应性官能团中的任一种或与这些反应性官能团中的任一种结合使用。
CAP可以表现出反应性官能团在整个聚合物中的特定分布。并入聚合物中的每种类型的反应性官能团的分布可以表示为一个嵌段或区域(即嵌段A)中反应性官能团的重量百分比与另一个嵌段或区域(即嵌段B)中反应性官能团的重量百分比的重量比。如所述,该重量比在本文中称为分配比。对于许多感兴趣的应用,优选的是,与不同嵌段(即B嵌段)中的反应性官能团的量相比,将更大量的反应性官能团并入聚合物的A嵌段中。因此,通过策略性地定位在聚合物内具有特定重量百分比的具体反应性官能团的特定嵌段,可以生产精确的聚合物结构,每个结构具有所需的负载并在聚合物内放置官能团。该策略能够形成具有位于聚合物内所需区域的特定嵌段的聚合物,并且所得聚合物在所需区域内具有特定浓度的官能团。例如,可能希望生产具有某些嵌段组合(例如,A、B和C)的聚合物,并且与其它区域如聚合物内部相比,这种聚合物在聚合物的末端区域或其它位置内表现出相对高浓度的官能团。
本主题适用于多种聚合物尺寸和重量。通常,本主题适用于分子量为约10,000至约300,000,优选地约50,000至约200,000,最优选地约100,000至约150,000g/mol的聚合物。然而,应理解的是,本主题决不限于这些分子量。应理解,所述聚合物的这些分子量是平均分子量,除非另有说明,否则是重均分子量。
在某些实施例中,聚合物表现出相对窄范围的分子量,因此具有相对低的多分散性值。通常,优选的实施例聚合物表现出小于4.0的多分散性(Pdi)值,优选地小于3.5,更优选地小于3.0,更优选地小于2.5,最优选地小于2.0。在某些实施例中,优选的实施例聚合物表现出小于1.5,并且低至约1.4的多分散性。
如前所述,还应理解,CAP可包括两种或更多种不同类型的反应性官能团。因此,不同的反应性官能团可以结合到所关注的聚合物的一个或多个末端区域和/或一个或多个内部区域中。因此,本主题的聚合物可包括1、2、3或更多种不同的反应性官能团。并且,每个基团可以被定义为以如本文所述的特定比例沿着聚合物分配。例如,CAP可以包括以第一分配比在嵌段A与B之间分配的第一反应性官能团,以及以不同于第一分配比的第二分配比在嵌段A与B之间分配的第二反应性官能团。此外,还预期第二反应性官能团或第三反应性官能团可以在嵌段A和嵌段B中的一个与另一嵌段(嵌段C)之间分配。或者,第二或第三反应性官能团可以在不同于嵌段A和B的一组嵌段(例如嵌段C和D)之间分配。
受控结构聚合物的玻璃化转变温度(Tg)范围的代表性和非限制性实例通常为约-60℃至约-35℃。然而,应理解,本主题的聚合物可以表现出在该范围之外的Tg,例如低于-60℃和/或高于-35℃。
在某些实施例中,本主题利用两步聚合方法来制备具有第一链段的可交联的丙烯酸类共聚物,该第一链段具有由至少一种丙烯酸类单体提供的具有反应性官能团。将第二链段加成到第一链段以形成丙烯酸类共聚物。第二链段不含可交联的官能团并且可与第一链段混溶。
丙烯酸类聚合物的反应性链段可以是衍生自非反应性链段的一种或多种单体和至少一种具有可交联官能团的可聚合共聚单体的共聚物。在一个实施例中,反应性链段包含至少一种具有下式的单体:
其中R是H或CH3,X表示或含有能够交联的官能团。丙烯酸类聚合物的反应性链段的可交联官能团没有受到特别限制,但可包括一个或多个可交联的甲硅烷基、羟基、羧基、羰基、碳酸酯、异氰酸根、环氧基、乙烯基、氨基、酰胺、酰亚胺、酸酐、巯基、酸、丙烯酰胺和乙酰乙酰基。
羟基官能单体包括例如(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟基异丙基酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯等。环氧官能单体包括例如甲基丙烯酸缩水甘油酯和丙烯酸缩水甘油酯。
含酸单体包括含有3至约20个碳原子的不饱和羧酸。不饱和羧酸尤其包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸β羧基乙酯、琥珀酸单-2-丙烯酰氧基丙酯等。含有酸酐的单体包括马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐等。
丙烯酰胺包括丙烯酰胺及其衍生物,包括其N-取代的烷基和芳基衍生物。这些包括N-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、叔辛基丙烯酰胺等。甲基丙烯酰胺包括甲基丙烯酰胺及其衍生物,包括其N-取代的烷基和芳基衍生物。乙烯基酯包括乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯、异丁酸乙烯酯等。乙烯基醚包括具有1至约8个碳原子的乙烯基醚,包括乙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚等。乙烯基酰胺包括具有1至约8个碳原子的乙烯基酰胺,包括乙烯基吡咯烷酮等。乙烯基酮包括具有1至约8个碳原子的乙烯基酮,包括乙基乙烯基酮、丁基乙烯基酮等。
可聚合的硅烷包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三丙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基甲基二丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷、(甲基丙烯酰氧基甲基)甲基二甲氧基硅烷、(甲基丙烯酰氧基甲基)甲基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙酰氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基甲基二乙氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三丙氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基甲基二丙氧基硅烷等。
除具有官能团的单体之外,反应性链段可包括至少一种具有下式的单体:
其中R3是H或CH3,R4是具有4至14个碳原子的支链或非支链饱和烷基。
在一个实施例中,反应性链段包括约40重量%至约99重量%的非反应性链段的一种或多种单体。在另一个实施例中,反应性链段包括约50重量%至约99重量%的非反应性链段的一种或多种单体。在另一个实施例中,反应性链段包括约60重量%至约99%重量的非反应性链段的一种或多种单体。在另一个实施例中,反应性链段包括约70重量%至约99重量%的非反应性链段的一种或多种单体。在另一个实施例中,反应性链段包括约80重量%至约99重量%的非反应性链段的一种或多种单体。在另一个实施例中,反应性链段包括约90重量%至约99重量%的非反应性链段的一种或多种单体。在另一个实施例中,反应性链段包括小于约40重量%的非反应性链段的一种或多种单体。在另一个实施例中,反应性链段包括大于约99重量%的非反应性链段的一种或多种单体。
如本文所用,术语“分子可混溶的”意指在本体状态下表现出可由本领域普通技术人员观察和/或测量的性质并且表示单相行为的化合物或化合物的混合物。术语“单相行为”是指均匀或基本上如此的行为或物理性质。关于丙烯酸系共聚物,观察到单个Tg表明聚合物链段可混溶性。单个Tg介于组成聚合物链段之间,并随着每个链段的相对量的变化而在这些值之间单调变化。与由分子可混溶的化合物或化合物的混合物证明的单相行为相反,在给定温度下,相分离的化合物显示出多个独立的性质组,这些性质可归因于其中存在的物质的不同相。这些性质组包括但不限于物质的Tg、溶解度参数、折射率和物理状态/相。因此,术语“相分离”被定义为由于一种或多种化学和/或物理性质而分子分离的两种或更多种物质,所述化学和/或物理性质取决于(但不限于)极性、分子量、聚合物链段的相对量和Tg(物质的相)。
嵌段共聚物(例如ABA嵌段共聚物)的嵌段/链段之间的不混溶性/不相容性的证据可以通过流变学测量如动态力学分析(DMA)或差示扫描量热法(DSC)来确认,并且微结构由显微镜测定。可混溶的聚合物在其微结构中没有表现出不均匀性(即,是单相聚合物)。聚合物共混物的混溶性/相容性的程度可以通过测量DMA或DSC罐中的玻璃化转变温度来简单地确定。存在两个Tg表明不混溶,而仅存在单个Tg表明可混溶的共混物。对于具有互不相容的嵌段的嵌段共聚物,由不同嵌段形成的微域显示出单独的/不同的Tg,对于不相容的嵌段共聚物,在DMA和/或DSC图中也观察到单独的Tg值。例如,对于典型的苯乙烯类和丙烯酸类ABA嵌段共聚物,硬A嵌段和软B嵌段具有足够不同的溶解度参数,使得它们在热力学上彼此不相容。因此,基于嵌段共聚物的粘合剂具有独特的微相分离形态,其中A嵌段形成嵌入由B嵌段组成的软连续相中的硬相。即ABA嵌段共聚物中存在的两种嵌段的频繁不混溶/不相容的结果,嵌段共聚物通常在非常接近相应均聚物的温度下表现出两种不同的玻璃化转变(DMA双峰tanδ曲线)。然而,在嵌段共聚物如P(MMA/MAA)-PBA-P(MMA/MAA)中酸的存在提高了端嵌段的Tg,并且还增强了软丙烯酸酯与硬PMMA域之间的相分离。因此,嵌段共聚物可以表现出从两相分离材料到单相均相材料的形态。
在所提及的共同拥有的申请US 2011/0118372;US 2013/0059971和US2014/0329958中描述了受控结构聚合物的其他细节,包括其合成。
在本主题的许多实施例中,粘合剂中使用的CAP表现出反应性官能团在聚合物内的特定分布。在各种实施例中,至少80%的反应性官能团位于聚合物的末端嵌段或末端内。出于本公开的目的,聚合物的术语“末端嵌段”或“终端嵌段”是指聚合物的终端链段。这些末端嵌段或终端的分子量小于50,000g/mol;在特定实施例中,分子量可小于30,000g/mol,而在又额外的特定实施例中,末端嵌段的分子量可小于10,000g/mol。
剩余部分的反应性官能团(即至多20%)位于聚合物的一个或多个内部区域内。在特定实施例中,至少90%的反应性官能团位于末端嵌段或终端内,剩余部分(即至多10%)位于聚合物的一个或多个内部区域内。在又其他实施例中,至少95%的反应性官能团位于聚合物的末端嵌段或终端内。剩余部分的反应性官能团(即至多5%)位于聚合物的一个或多个内部区域内。并且在具体的实施例中,至少99%的反应性官能团位于末端嵌段或终端内,剩余部分(即至多1%)位于聚合物的一个或多个内部区域内。
如前所述,在本主题粘合剂交联和形成增强的末端连接的聚合物网络时,所得的增强的粘合剂表现出某些性质,这些性质至少与使用传统的无规交联聚合物网络的粘合剂相当,并且在许多情况下优于它。图1是描述包含各种反应性官能团的传统聚合物并且在暴露于UV辐射时形成传统的无规交联网络的示意图。在图1中,各种官能团由沿水平线段所表示的聚合物链或主链定位的垂直线段示意性地表示。在交联时,交联键涉及聚合物的内部区域,这是由于许多官能团位于那些内部区域内。图2是描绘根据本主题的受控结构聚合物(CAP)并且在暴露于UV辐射时,形成增强的末端连接网络的示意图。CAP包括主要位于聚合物末端或附近的各种官能团。因此,在交联时,形成的网络的特征在于主要在聚合物的末端处的交联键,以及不存在或相对较小程度的涉及聚合物内部区域的交联键。
所得聚合物网络影响并且在许多方面决定了所得粘合剂的物理性质。图3是传统无规交联网络并且在并入粘合剂中时,与这种网络相关的典型粘合性质的示意图。图4是根据本主题的增强的末端连接网络并且在并入粘合剂中时,与粘合剂中与这种网络相关的典型粘合性质的示意图。虽然图3和图4中的图不包含y轴上的值,但每个图都以相同的比例显示。因此,与图3中描绘的无规交联网络相比,通过受控结构聚合产生并且图4中描绘的网状聚合物表明了改进的剥离强度(磅每线性英寸)和剪切强度(分钟)。
非-CAP
在某些实施例中,本主题的可熔融加工的光化辐射可聚合和可交联的粘合剂由非受控结构聚合物或在本文中称为“非CAP”的聚合物制备。这种粘合剂不含受控结构聚合物。
在涉及非CAP基粘合剂的许多应用中,聚合物是丙烯酸类或丙烯酸烷基酯聚合物。
用于本主题的丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯包括直链烷基、支链烷基或环状烷基,并且在许多实施例中含有1至约24个碳原子。在特定实施例中,烷基含有1至约12个碳原子。
在一个特定实施例中,丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯单体具有约4至约8个碳原子。这些单体通常可作为商品化学品商购获得,并且比长链烷基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯便宜。它们还倾向于产生具有良好的粘性和剥离平衡的共聚物。
用于实施本主题的丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯的代表性但非限制性的列表包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸异己酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂基酯、丙烯酸异冰片酯以及其混合物,以及类似的甲基丙烯酸酯单体。然而,应当理解,甲基丙烯酸烷基酯通常产生具有比其丙烯酸烷基酯对应物更高Tg的共聚物。因此,当使用甲基丙烯酸烷基酯时,它们仅以少量使用。作为一般的经验法则,甲基丙烯酸烷基酯占所有单体总重量的不超过约15%。
非CAP聚合物包括一种或多种本文所述的与CAP缔合的反应性官能团。然而,一种或多种反应性官能团可以以非结构化或无规或无序的方式沿聚合物链或主链结合。
非CAP聚合物的玻璃化转变温度(Tg)范围的代表性和非限制性实例通常为约-60℃至约-35℃。然而,应理解的是,本主题的聚合物可以表现出在该范围之外的Tg,例如低于-60℃和/或高于-35℃。
还预期本主题可包括CAP和非CAP的组合或共混。
方法
在许多实施例中,本主题提供形成粘合剂的方法。该方法包括提供一种组合物,其包含至少一种具有一个或多个烯属不饱和键的单体,第一光化辐射引发剂和第二光化辐射引发剂,其中第二引发剂在第一引发剂的活化波长下基本上不具有光活性。该方法还包括通过将组合物暴露于具有对应于第一引发剂的活化波长的波长的辐射来至少部分地聚合组合物。该方法额外地包括通过将组合物暴露于具有对应于第二引发剂的活化波长的波长的辐射至少部分地交联组合物,从而形成粘合剂。在这些方法中,组合物不含溶剂。
在又其他实施例中,本主题提供了形成粘合剂的额外方法。该方法包括提供一种组合物,其包含至少一种单体,第一光化辐射引发剂和第二光化辐射引发剂,其中第二引发剂在第一引发剂的活化波长下基本上不具有光活性。该方法还包括通过将组合物暴露于具有对应于第一引发剂的活化波长的波长的辐射来至少部分地聚合组合物。该方法额外地包括通过将组合物暴露于具有对应于第二引发剂的活化波长的波长的辐射至少部分地交联组合物,从而形成粘合剂。第一和第二引发剂中的至少一种是沿聚合物主链具有光引发剂部分的聚合物。
本主题还提供形成可熔融加工的光化辐射可聚合和可交联粘合剂的方法。在许多实施例中,该方法使用包含至少一个反应性官能团的受控结构聚合物。在某些实施例中,至少80%的反应性官能团位于聚合物的末端内。该方法还包括提供两种或更多种如本文所述的引发剂。该方法额外包括将如所述可以是受控结构聚合物的聚合物与引发剂共混,从而形成预粘合剂组合物。
本主题还提供了使用如本文所述的非CAP基聚合物形成光化辐射可聚合和可交联的熔融粘合剂的方法。在这些实施例中,该方法包括提供包含一种或多种反应性官能团的非结构聚合物。该方法还包括提供两种或更多种能够聚合和交联组合物的引发剂。该方法还包括将聚合物与引发剂共混,从而形成预粘合剂组合物。该方法额外包括在第二阶段将组合物暴露于光化辐射一段时间并且在足以至少部分地聚合组合物的强度下。该方法还包括在第二阶段将组合物暴露一段时间并且在足以交联组合物的强度下,从而形成粘合剂。
本主题的粘合剂或组合物通过暴露于光化辐射,特别是紫外(UV)辐射或近UV辐射而聚合和/或交联。如前所述,也可以使用电子束辐射。可以理解,充分暴露于这种辐射会引起聚合和/或交联,包括各种官能团并入聚合物和某些实施例中的CAP中。
使用本文所述的两阶段方法能够形成预粘合剂制剂,其可以通过随后或额外暴露于光化辐射,特别是UV辐射而进一步加工。因此,初始批料或所需量的预粘合剂可以聚合或至少部分地本体聚合,然后储存或保持用于以后施用或涂覆到感兴趣的基材上。
在将粘合剂以所需的涂层重量涂覆在基材上之后,涂覆的基材用光化辐射,特别是UV辐射照射,以产生交联的粘合剂,并且在许多实施例中,在室温和高温下产生具有高内聚强度的压敏粘合剂。各种UV光源是已知的,包括低压、高压和中压汞灯,它们在很宽的波长范围内发射。大多数着色和未着色的粘合剂可以使用中压汞灯轻易地固化,该中压汞灯具有约240至约410纳米的发射带。或者,如果需要,可以使用在更窄波长范围内发射的UV源,只要源的发射光谱与粘合剂内使用的引发剂的吸收光谱重叠即可。在粘合剂用二氧化钛或类似颜料着色的情况下,优选的引发剂在近UV区域具有吸收带,并且使用至少在该区域中发射的UV源。
如所述,在特定实施例中,本主题的方法涉及使用一种或两种可聚合单体形式的引发剂。该方法涉及将第一和/或第二引发剂并入和/或聚合到构成粘合剂的聚合物中。
图5是描绘根据本主题的用于制备粘合剂并聚合和交联粘合剂的代表性方法和***10的工艺示意图。***10通常包括用于通过进料管线14将一种或多种粘合剂、聚合物和/或单体引入共混器或混合器22的分配器或加热器12。还提供额外的进料管线16、18和20,其可用于选择性地将所需量的第一引发剂、第二引发剂和辅助组分或其它添加剂计量加入混合器22中。应理解,第一和/或第二引发剂可以以与形成粘合剂的单体聚合或分开的可聚合单体的形式引入。
在适当混合粘合剂、聚合物和/或单体、光引发剂和任选组分后,将所得的预粘合剂通过管线24引导至反应器26,反应器26可以是例如管式反应器的形式。反应器26可以是各种不同的形式,但是通常限定用于接收粘合剂或预粘合剂的内部区域。反应器26被配置成允许光化辐射如UV辐射从如本文所述的一个或多个辐射源进入反应器内部。将粘合剂引导通过反应器26并在第二阶段暴露于来自发射UV光的UV发射器28,30的光化辐射或例如以射线29,31显示的其波长对应于其中一个引发剂并且通常是第一引发剂的活化波长的辐射。调节流速,即粘合剂在反应器26中的停留时间;UV光强度;其它因素以产生通过管线32离开反应器26的部分或完全聚合的粘合剂。单体之间的聚合主要发生在反应器26中。
管线32中的粘合剂可以经由管线34直接沉积或施加到移动幅材42(通常由旋转辊40驱动)上的一个或多个基材上,或者经由管线36引导到存储单元44以进行额外加工/或后续应用。
在将图5中所示的粘合剂沉积为区域46时,在第二台50中,通常在移动幅材42上的粘合剂被另一UV发射器照射,该UV发射器将UV射线51引导到区域46上以交联粘合剂。产生交联粘合剂52。
在特定实施例中,可以使用两个或更多个传统的中压汞灯,其具有约240至约410纳米的光谱发射,以及约5至10kWatts/m2的光强度。用于加工本主题的粘合剂的UV光强度的非限制性实例可以为约0.1至约100kWatts/m2,在某些实施例中1至50kWatts/m2,并且在特定实施例中1至20kWatts/m2。涂覆的基材负载在UV辐射源下方或附近的移动幅材上,其中幅材温度可以在45℃至125℃的范围内。涂覆的粘合剂膜接收的UV辐射剂量通过调节UV灯强度和/或幅材速度来控制。用于加工本主题的粘合剂的时间段的非限制性实例通常小于60分钟,更通常小于10分钟,在许多实施例中小于1分钟,并且在特定实施例中小于10秒。
在将粘合剂暴露于所述条件时,如果粘合剂包括CAP,则粘合剂包括ETLN。如前所述,本主题的ETLN粘合剂表现出一系列优点和益处,特别是与产生无规交联网络的非结构聚合物相比时。
具体地,如图6所示,方法60包括提供熔融粘合剂,其具有(i)用于粘合剂的本体固化的第一UV光引发剂,和(ii)用于粘合剂的幅材上交联的第二UV光引发剂。第二光引发剂在第一光引发剂的活化波长下基本上不具有光活性。这被描绘为图6中的一个或多个操作65。该方法还包括通过用具有对应于第一光引发剂的活化波长的波长的UV光照射粘合剂来至少部分地固化粘合剂。这显示为图6中的一个或多个操作70。该方法另外包括将至少部分固化的粘合剂施加到感兴趣的表面。并且,该方法包括以操作75所示的通过用具有对应于第二光引发剂的活化波长的波长的UV光照射粘合剂来交联粘合剂,从而在80处形成粘合剂。应当理解,本主题包括使用通过暴露于电子束辐射而活化的引发剂来代替第一和第二UV光引发剂中的任一种或两种,或者除了第一和第二UV光引发剂中的任一种或两种之外。
应理解,在本主题的组合物从预粘合剂转化为压敏粘合剂的过程中,在许多实施例中,组合物的模量改变而玻璃化转变温度(Tg)不改变或基本保持不变。
滤光片
本主题的另一方面涉及在特定时间或工艺阶段将具有所需波长或波长范围的UV辐射选择性地暴露于一种或两种UV光引发剂。例如,在本主题的一个实施例中,一个或多个滤光片可用于选择性地过滤和/或阻挡特定波长的UV辐射。使用这种技术,可将粘合剂或预粘合剂暴露于UV辐射源,该UV辐射源活化第一UV光引发剂,但不会活化第二光引发剂。在本主题的该形式中,使用一个或多个滤光片来选择性地阻挡具有对应于第二光引发剂的活化波长的波长的UV辐射。本主题还包括使用滤光片来选择性地过滤和/或阻挡对应于第一光引发剂的活化波长的特定辐射波长。
可以使用多种材料和设备来提供所提到的滤光片。滤光片位于UV辐射源与粘合剂或预粘合剂之间。再次参照图5,一个或多个滤光片可以设置或以其他方式定位在UV发射器28与反应器26之间,使得UV辐射29穿过滤光器。类似地,一个或多个滤光片可以定位在区域46与第二台50之间。在许多实施例中,滤光片包括特定的聚合物层、透镜和/或薄膜,其被配制成允许某些波长通过和阻挡其他波长的通过。这种材料的非限制性实例包括聚碳酸酯,例如以名称商购的那些、某些聚对苯二甲酸乙二醇酯、某些聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及其组合。还预期使用一种或多种二向色玻璃作为本文所述的滤光片。应理解,本主题不限于这些特定材料中的任一种。相反,本主题包括用于选择性地过滤和/或使具有所需波长的电磁辐射能够通过粘合剂或预粘合剂的多种材料和组件。
滤光片可以被配置为阻挡或以其他方式阻止电磁辐射,特别是具有特定波长的UV辐射通过。在许多实施例中,滤光片阻挡具有对应于第二光引发剂的活化波长的波长的UV辐射通过。如前所述,在本主题的某些实施例中,第二光引发剂的活化波长在100nm至500nm范围内,特别是在200nm至375nm范围内。
滤光片可以被配置成使得它们可以选择性地定位在一个或多个光源与包含粘合剂或预粘合剂的粘合剂或加工部件(例如反应器)之间。滤光片也可以被配置成使得滤光器可以移动,从而允许光以未过滤或未阻挡的方式通过。
如果使用多个光源,则本主题包括使用与一些或所有光源相关联的滤光片。本主题包括各种加工部件和***配置。
制品
本主题提供了各种制品,其包括所述组合物、预粘合剂和/或粘合剂。这种制品的实例包括胶带,其包括双面胶带和单面胶带;标签原料;标签结构;包装产品和组件,其包括食品包装、用于家庭用品和工业产品的包装,特别是可重新封闭的包装;和其他项目。
图7示出了根据本主题的实施例的带制品100。带制品100以卷形式示出,然而,应当理解,带可以是扁平的、片状的或Z形折叠的形式。带制品100通常包括限定第一面112和相对指向的第二面114的基材110。带100包括设置在一个或两个面112,114上的如本文所述的粘合剂层或区域。一个或多个释放衬垫和/或低表面能涂层可以如本文更详细描述来使用。
图8是带100A的示意性剖视图,带100A包括限定第一面112和相对指向的第二面114的基材110。带100A还包括设置在其中一个面(比如例如面114)上的粘合剂120层或区域。一个或多个低表面能涂层可以设置在基材110的面112上。
图9是带100B的示意性剖视图,带100B包括限定第一面112和相对定向的第二面114的基材110。带100B还包括设置在其中一个面(比如例如面114)上的粘合剂120层或区域。带100B还包括覆盖粘合剂120的释放衬垫130。一个或多个低表面能涂层可以设置在基材110的面112上。
图10是带100C的示意性剖视图,带100C包括限定第一面112和相对指向的第二面114的基材110。带100C还包括设置在其中一个面(比如例如面114)上的粘合剂120层或区域。带100B还包括设置在基材110的面112上的粘合剂125的第二层或区域。
图11是带100D的示意性剖视图,带100D包括限定第一面112和相对指向的第二面114的基材110。带100D还包括设置在其中一个面(比如例如面114)上的粘合剂120的第一层或区域。带100D在面112上还包括粘合剂125的第二层或区域。带100D还包括覆盖粘合剂120的第一释放衬垫130。并且,带100D还包括覆盖粘合剂125的第二释放衬垫135。
图12是根据本主题的密封、封闭或重新闭合组件200的示意性剖视图。该组件包括限定第一基材面212的第一基材210,限定第二基材面214的第二基材230,以及限定粘合剂面222的粘合剂220的一个或多个层或区域。粘合剂220设置在一个或两个基材面212,214上。粘合剂220用于在粘合剂面222与基材面212之间接触时将基材210,230密封和/或粘附在一起。应理解,粘合剂220是任何文中所述的粘合剂。组件200可以与多种包装产品结合使用和/或结合在一起,包括例如食品包装、家庭用品包装、工业产品包装,特别是可重新封闭的包装。
粘合剂层可具有根据特定目的或预期用途所需的厚度。在一个实施例中,粘合剂层可具有约10至约125、或约10至约75、或约10至约50微米的厚度。在一个实施例中,粘合剂的涂层重量可以为约10至约50克/平方米(gsm),在一个实施例中约20至约35gsm。
用于本主题的释放衬垫可以是本领域已知的那些或后来发现的那些。通常,合适的释放衬垫包括但不限于具有商业硅氧烷释放涂层的聚乙烯涂布纸、具有商业硅氧烷释放涂层的聚乙烯涂布的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜或在制备这种膜时,可以压印有一个或多个图案,然后涂有商业硅氧烷释放涂层的浇铸聚丙烯膜。示例性的释放衬垫是牛皮纸,其在正面具有低密度聚乙烯涂层,在背面具有硅氧烷释放涂层和高密度聚乙烯或聚丙烯涂层。本领域已知的其它释放衬垫也是合适的,只要它们相对于选择用于粘合剂制品的压敏粘合剂来选择它们的释放特性,即粘合剂对面材的亲和力大于衬垫。
如前所述,一种或多种低表面能涂层可用于使用本文所述粘合剂的制品。例如,对于卷带产品,可能希望沿着与粘合剂接触的基材或带组件的后表面提供低表面能剂的涂层。低表面能涂层的非限制性实例包括硅氧烷试剂、聚丙烯或其他聚烯烃、某些碳氟化合物和某些脂肪酸酯。
本主题的特定粘合剂的益处涉及在持续暴露于UV辐射时维持性能标准。例如,许多传统UV固化的无规交联的粘合剂网络的缺点是额外的UV暴露导致额外的交联。这又可能导致粘合剂和/或其性能的不希望的变化。具体地,对于下游UV印刷的澄清或透明标签,这可能是不合需要的。相反,本主题粘合剂的许多实施例在额外的UV暴露时不表现出性能变化。
额外方面
图13示意性地示出了使用一个或多个发光探针通过暴露于光化辐射来聚合或交联粘合剂的装置。以相对于包括在装置内的粘合剂或预粘合剂的上表面的特定角度和高度发射的特定波长的辐射用于实现不同的聚合物性质。图13显示了四个照射位置中的三个:表面、成角度的表面、表面下和成角度的表面下。探针可以附接到反应容器的侧面、顶部或底部,并通过额定压力的密封和锁定环固定。这为每个探针的穿透深度提供了进一步的灵活性。单个探头的典型配置是每个探头包括额定压力的光管、LED发射器和具有集成散热器的1级/1区外壳。光控制器/驱动器位于远程位置。探头构造有反射来自光源的辐射的光滑的抛光内壁并通过反应容器内的探头尖端发射辐射。探头尖端使用对辐射波长透明的材料。这种材料的非限制性实例包括玻璃、石英、蓝宝石和类似材料。在许多实施例中,整个装置被证明满足或超过所选反应容器的压力和温度等级。除了LED之外,可以考虑其他光源以及其他辅助装置组件,例如电源、冷却装置等。
具体地,参考图13,显示了用于聚合和/或交联粘合剂或预粘合剂组合物的装置300。该装置包括反应容器320,其限定用于组合物的内部腔室322。容器320通常包括搅拌或混合装置340,一个或多个排放口350和用以控制流入和流出容器320的相关阀门352。可以沿容器320的外部区域提供任选的加热和/或冷却夹套370。装置300还包括一个或多个探针组件310,探针组件310通过轴环330与反应容器320接合。轴环330提供进入容器320的内部腔室322的通道,并且位于沿着通常位于容器320的顶壁内的容器320的上部区域的位置。轴环320包括用于可释放地接合探针组件310并相对于容器320支撑探针组件的装置。探针组件310包括发射器312,从发射器延伸的光管314,与发射器312相关联的任选的散热器装置318,以及可调节的定位装置316。光管314限定与发射器相对的远端315。在许多实施例中,探针组件310相对于反应容器320设置,使得发射器312定位在容器320上方,并且光管314通过轴环330延伸到容器320的内部腔室322中。可调节的定位装置316与光管314接合或相关联,并用于控制和/或维持光管314在腔室322内的期望位置。图13描绘了光管314相对于容器320的各种位置,具体而言,在容器320内容纳的粘合剂或预粘合剂组合物的上表面302。例如,探针组件310A包括发射器312A,延伸到容器320的内部腔室322中的光管314A,以及可调节的定位装置316A。探针组件310A被描绘为处于成角度的子表面位置,因为光管314A处于非垂直方向,并且光管314A的远端315A位于容器320内容纳的组合物的上表面302下方。探针组件310B包括发射器312B,延伸到腔室322中的光管314B,以及可调节的定位装置316B。探针组件310B被描绘为处于子表面位置,因为光管314B处于垂直方向,并且光管314B的远端315B位于上表面302下方。探针组件310C包括发射器312C,延伸到腔室322中的光管314C,和可调节的定位装置316C。探针组件310C显示为处于成角度的表面位置,因为光管314C处于非垂直方向,并且光管314C的远端315C位于上表面302上方。应理解,探针组件的表面位置对应于在垂直位置定向并且光管的远端位于上表面上方的光管。
装置300可包括单个探针组件或多个探针组件。并且,探针组件可以如图13所示彼此靠近定位,或者探针组件可以沿着容器的不同区域定位,例如沿顶部区域定位一个或两个或更多个,并且沿容器的侧面区域定位的一个或两个或更多个。
探针组件310的发射器312通常包括一个或多个光化辐射发射器,例如光源。发射器312可以任选地包括散热装置,例如沿发射器312的外部区域定位的集成散热器318。应理解,每个发射器与信号和/或功率单元360通信。一个或多个信号/功率通信362在发射器312与信号/功率单元360之间延伸。
在某些实施例中,例如光管314A、314B和/或314C的光管的内壁提供光滑的抛光表面,其促进从发射器发射的光的反射。并且,在许多实施例中,一个或多个透明盖子317设置在光管314的远端315处或附近。如所述,盖子对于从发射器发射并沿着光管的长度或长度部分反射的光的通路是透明的或基本上透明的。这里使用的术语“基本上透明的”是指具有使得从发射器312发射并沿着光管反射的至少90%的光能够穿过盖子317的光学特性的盖子。
将探针安装在顶部的喷嘴(也称为“容器的头部”)中的优点是可以移除探针而不排出/释放容器的内容物。将探针安装在上表面302上方的另一个优点是在容器的外侧垂直壁和底壁上,这种壁通常用夹套(即“焊接的半管”)覆盖,以通过热传导冷却或加热内容物。例如,为了冷却放热反应,冷水通常通过半管夹套循环。用于冷却的夹套的存在限制了可用的表面积的量并且使探针通过侧壁和底壁的安装变得复杂。
通过探针引入光化辐射的另一种方式是通过容器的侧壁或底壁结合到液体表面下方的容器中的端口、轴环或喷嘴(参见图14)。这与图13相反,其中轴环被安装在容器的顶壁上。将探针安装在底壁中的优点在于,对于容器的任何填充物,探针总是浸没在下面。探针尖端与液体之间的距离基本上为零,与批料大小无关。
具体地,参考图14,示出了先前结合图13描述的装置300的另一形式。在该形式中,探针组件310D沿着反应容器320的侧壁定位,并且探针组件310E沿着容器320的底壁定位。每个探针组件310D和310E通过相应的轴环330D和330E与容器320接合。在图14所示的特定形式中,光管314D和314E的远端315D和315E与容器壁的内表面齐平或基本齐平。如前所述,透明盖子317通常位于光管远端,因此,盖子317D和317E与容器320的内壁基本上齐平。
另一种模式是使用内置在侧容器中的视镜照射反应器的内容物,而不是通过喷嘴或端口安装探针(参见图15)。视镜通常与容器的侧壁齐平。使视镜与容器的侧壁齐平的优点在于,一些容器具有搅拌器设计,其以小的间隙(相似公差或距离)扫过容器的内壁。清扫搅拌器刀片有助于促进粘性材料的热传递。而且,如果光导致在玻璃-产品界面附近发生反应,则清扫搅拌器刀片促进在照射区域中粘性的反应产物与照射区域外的较低粘度材料的混合。
具体地,图15示出了装置300的另一种形式。该图描绘了搅拌或混合装置340的其他方面。应理解,许多这样的装置340包括用于旋转通常延伸到容器320的内部腔室322中的轴的功率单元。装置340通常包括从轴延伸的一个或多个刀片或混合元件。在该形式中,反应容器包括结合在容器的壁区域内的一个或多个视镜380。视镜提供了对容器内部的可视通道。例如,在图15的形式中,提供了多个视镜380,即视镜380A、380B和380C。例如发射器312F的一个或多个发射器可以定位在例如视镜380A的视镜附近。来自发射器312F的光的发射穿过视镜380A以照射容器320的内容物。另外或替代地,例如发射器312G的一个或多个发射器可以定位在例如视镜380C的视镜附近。并且可以使用例如光管314G的光管以将来自发射器312G的光引导到视镜380C以照射到容器320的腔室322中。可以使用一个或多个透明盖子,但是,这可能是不必要的。应理解,对于许多应用来说,期望视镜对于从发射器发射的光的通路是透明的或基本上透明的。
引入辐射的又另一种方式是将LED或其他光源安装到附接到反应器壁的挡板上,如图16所示。在这种容器类型中,容器的内容物由斜刀片涡轮机搅拌。挡板的主要功能是将流体从容器壁转移开。如果足够强,除了作为光源之外,光源的外壳还可以用作挡板。或者,由于搅拌刀片,因此光源可以相对于液体的旋转被安装在挡板的前侧。在所有这些方法中,将不断更新光源前面的照射材料,以使反应的粘性材料充分混合到整个反应物料中。
具体地,参考图16,示出了装置300,其具有斜刀片涡轮机形式的搅拌或混合装置340。一个或多个发射器312结合在固定挡板390中,固定挡板390固定在容器320的内部腔室322内。附接到容器壁的一个或多个支撑件392可用于将挡板390固定在容器320内。还可以预期,挡板可以从延伸穿过壁中的轴环的支撑件延伸。尽管本主题包括从挡板沿所有方向发光的挡板390,但在某些形式中,使用单向或基本上如此的发光配置。通常,这种挡板从挡板的单个面发射光。也就是说,单向发光挡板390定位在容器320的内部腔室322内,使得从挡板390发出的光被导向接近由刀片的移动产生的组合物流。然而,应当理解,本主题包括这样的形式,其中挡板发出的光被导向远离挡板行进的组合物流。挡板可以是独立的并且包括用于为发射器供电的电池和电子器件,和/或远程接收信号和/或功率。尽管斜刀片涡轮机对于某些应用是优选的,但是本主题包括其他类型的搅拌/混合装置。
表面下照射的优点在于反应区立即在探针尖端处开始并且穿透定义为“穿透深度”的特定距离。“穿透深度”深度取决于光学密度和材料的性质、施加的照射度、光谱输出和光引发剂及其浓度。如果光源位于表面上方并且颗粒存在于液体上方的顶部空间中,则颗粒物质可以与入射光相互作用。特别地,如果来自反应物质的液体分散到蒸汽空间中并形成气溶胶,则聚合物可以在气相中形成。这是不希望的,因为反应不再是均匀的并且还会污染反应器顶部空间并且可能污染光学界面并减弱照射。此外,操作员也不能用脏视镜来观察反应。而且,反应后难以清洗容器。
毫无疑问,从该技术的未来应用和开发中,许多其他益处将变得显而易见。
本文提及的所有专利、申请、标准和文章均通过引用整体并入本文。
本主题包括本文描述的特征和方面的所有可操作组合。因此,例如,如果结合实施例描述了一个特征并且结合另一个实施例描述了另一个特征,则应理解,本主题包括具有这些特征的组合的实施例。
如上所述,本主题解决了与先前策略、***和/或组合物相关的许多问题。然而,应理解,本领域技术人员可以在不脱离所附权利要求中所表达的所要求保护的主题的原理和范围下对为了解释本主题的本质而在本文描述和说明的部件的细节、材料和布置进行各种改变。
Claims (60)
1.一种形成粘合剂的方法,所述方法包括:
提供一种组合物,其包含至少一种具有一个或多个烯属不饱和键的单体,第一光化辐射引发剂和第二光化辐射引发剂,其中所述第二引发剂在所述第一引发剂的活化波长下基本上不具有光活性;
通过将所述组合物暴露于具有对应于所述第一引发剂的所述活化波长的波长的辐射来至少部分地聚合所述组合物;
通过将所述组合物暴露于具有对应于所述第二引发剂的所述活化波长的波长的辐射至少部分地交联所述组合物,从而形成粘合剂;
其中所述组合物不含溶剂。
2.如权利要求1所述的方法,其中至少部分地聚合所述组合物通过用UV辐射照射所述组合物来进行。
3.如权利要求1所述的方法,其中至少部分地聚合所述组合物通过用电子束辐射照射所述组合物来进行。
4.如权利要求1所述的方法,其中至少部分地交联所述组合物通过用UV辐射照射所述组合物来进行。
5.如权利要求1所述的方法,其中至少部分地交联所述组合物通过用电子束辐射照射所述组合物来进行。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法,其中所述第一引发剂是可聚合引发剂。
7.如权利要求1-6中任一项所述的方法,其中所述第二引发剂是可聚合引发剂。
8.如权利要求1-7中任一项所述的方法,其中具有一个或多个烯属不饱和键的所述单体是丙烯酸酯单体。
9.如权利要求1-8中任一项所述的方法,其中至少部分地聚合所述组合物形成预粘合剂组合物,所述预粘合剂组合物包括含有反应性官能团的受控结构聚合物。
10.如权利要求9所述的方法,其中所述受控结构聚合物表现出在1.1:1至10,000:1范围内的反应性官能团在两个聚合物嵌段之间的分配比。
11.一种通过如权利要求1-10中任一项所述的方法形成的粘合剂。
12.一种包含如权利要求11所述的粘合剂的制品。
13.一种形成粘合剂的方法,所述方法包括:
提供一种组合物,其包含至少一种单体,第一光化辐射引发剂和第二光化辐射引发剂,其中所述第二引发剂在所述第一引发剂的活化波长下基本上不具有光活性;
通过将所述组合物暴露于具有对应于所述第一引发剂的所述活化波长的波长的辐射来至少部分地聚合所述组合物;
通过将所述组合物暴露于具有对应于所述第二引发剂的所述活化波长的波长的辐射至少部分地交联所述组合物,从而形成粘合剂;
其中所述第一和所述第二引发剂中的至少一种是沿所述聚合物主链具有光引发剂部分的聚合物。
14.如权利要求13所述的方法,其中至少部分地聚合所述组合物通过用UV辐射照射所述组合物来进行。
15.如权利要求13所述的方法,其中至少部分地聚合所述组合物通过用电子束辐射照射所述组合物来进行。
16.如权利要求13所述的方法,其中至少部分地交联所述组合物通过用UV辐射照射所述组合物来进行。
17.如权利要求13所述的方法,其中至少部分地交联所述组合物通过用电子束辐射照射所述组合物来进行。
18.如权利要求13-17中任一项所述的方法,其中至少部分地聚合所述组合物形成预粘合剂组合物,所述预粘合剂组合物包括含有反应性官能团的受控结构聚合物。
19.如权利要求18所述的方法,其中所述受控结构聚合物表现出在1.1:1至10,000:1范围内的反应性官能团在两个聚合物嵌段之间的分配比。
20.一种通过如权利要求13-19中任一项所述的方法形成的粘合剂。
21.一种包含如权利要求20所述的粘合剂的制品。
22.一种组合物,其包含:
至少一种具有一个或多个烯属不饱和键的单体;
用于至少部分地聚合所述至少一种单体以形成预粘合剂的第一光化辐射引发剂,所述第一引发剂在第一活化波长下活化;
用于至少部分地交联所述预粘合剂的第二光化辐射引发剂,所述第二引发剂在第二活化波长下活化并且所述第二引发剂在所述第一活化波长下基本上不具有光活性。
23.如权利要求22所述的组合物,其中所述第一引发剂通过暴露于UV辐射来活化。
24.如权利要求22-23中任一项所述的组合物,其中所述第一引发剂通过暴露于电子束辐射来活化。
25.如权利要求22-24中任一项所述的组合物,其中所述第二引发剂通过暴露于UV辐射来活化。
26.如权利要求22-25任一项所述的组合物,其中所述第二引发剂通过暴露于电子束辐射来活化。
27.如权利要求22-26中任一项所述的组合物,其中在活化所述第一引发剂以形成所述预粘合剂时,所述预粘合剂在110℃至180℃的温度范围内表现出1,000cps至80,000cps范围内的粘度。
28.如权利要求27所述的组合物,其中所述预粘合剂在120℃至140℃的温度范围内表现出30,000cps至40,000cps范围内的粘度。
29.如权利要求27所述的组合物,其中所述预粘合剂在120℃至140℃的温度范围内表现出40,000cps至50,000cps范围内的粘度。
30.如权利要求27所述的组合物,其中所述预粘合剂在110℃至130℃的温度范围内表现出1,000cps至15,000cps范围内的粘度。
31.如权利要求22-30中任一项所述的组合物,其中所述至少一种单体是丙烯酸酯单体。
32.如权利要求22-31中任一项所述的组合物,进一步包含至少一种选自由颜料、增粘剂、增塑剂、填料、稀释剂、抑制剂及其组合组成的群组的组分。
33.一种包含如权利要求22-32中任一项所述的组合物的制品。
34.一种丙烯酸酯可熔融加工的预粘合剂组合物,其包含:
至少一种丙烯酸酯聚合物;
用于至少部分地交联所述聚合物的光化辐射引发剂,所述引发剂沿所述聚合物主链具有光引发剂部分;
其中在活化所述引发剂之前所述预粘合剂组合物在110℃至180℃的温度范围内表现出1,000cps至80,000cps范围内的粘度。
35.如权利要求34所述的组合物,其中所述预粘合剂在120℃至140℃的温度范围内表现出30,000cps至40,000cps范围内的粘度。
36.如权利要求34所述的组合物,其中所述预粘合剂在120℃至140℃的温度范围内表现出40,000cps至50,000cps范围内的粘度。
37.如权利要求34所述的组合物,其中所述预粘合剂在110℃至130℃的温度范围内表现出1,000cps至15,000cps范围内的粘度。
38.如权利要求34-37中任一项所述的组合物,其中所述组合物包含至少95%的固体。
39.如权利要求34-38中任一项所述的组合物,其中在暴露于对应于所述引发剂的所述活化波长的光化辐射时,所述组合物是压敏粘合剂。
40.如权利要求34-39中任一项所述的组合物,其中所述至少一种丙烯酸酯聚合物包括丙烯酸烷基酯聚合物。
41.如权利要求34-40中任一项所述的组合物,其中所述丙烯酸酯聚合物是包含反应性官能团的受控结构聚合物。
42.如权利要求41所述的组合物,其中所述受控结构聚合物表现出在1.1:1至10,000:1范围内的所述反应性官能团在两个聚合物嵌段之间的分配比。
43.如权利要求41所述的组合物,其中所述受控结构聚合物的分子量为10,000至300,000。
44.如权利要求41所述的组合物,其中所述受控结构聚合物的多分散性值小于4.0。
45.一种包含如权利要求34-44中任一项所述的组合物的制品。
46.一种用于聚合和/或交联粘合剂或预粘合剂组合物的装置,所述装置包括:
反应容器,所述反应容器限定内部腔室并包括至少一个轴环,所述轴环提供进入所述内部腔室的通道;
至少一个由所述轴环支撑的探针组件,所述探针组件包括(i)用于发射聚合和/或交联所述组合物的光的发射器,(ii)从所述发射器延伸并至少部分地设置在所述反应容器的所述内部腔室内的光管,(iii)用于控制所述光管在所述反应容器的所述内部腔室内的位置的可调节的定位装置,和(iv)设置在所述光管远端的盖子,其中所述盖子对于从所述发射器发射的光的通路是透明的或基本上透明的。
47.如权利要求46所述的装置,其中所述探针组件可定位到选自由表面位置、成角度的表面位置、表面下位置和成角度的表面下位置组成的群组中的至少一个位置。
48.如权利要求46所述的装置,其中所述装置包括单个探针组件。
49.如权利要求46所述的装置,其中所述装置包括多个探针组件。
50.如权利要求46所述的装置,其中所述轴环和至少一个探针组件沿所述反应容器的顶壁定位。
51.如权利要求46所述的装置,其中所述轴环和至少一个探针组件沿所述反应容器的侧壁定位。
52.如权利要求46所述的装置,其中所述轴环和至少一个探针组件沿所述反应容器的底壁定位。
53.如权利要求46-52中任一项所述的装置,其中所述容器进一步包括混合装置。
54.一种用于聚合和/或交联粘合剂或预粘合剂组合物的装置,所述装置包括:
反应容器,所述反应容器限定内部腔室和至少一个结合在所述容器壁中并且提供进入所述内部腔室的可视通路的视镜;
与所述视镜相邻的至少一个探针组件,所述探针组件包括用于发射聚合和/或交联所述组合物的光的发射器,所述探针组件被定位成使得从所述发射器发射的光被引导到所述视镜并进入所述反应容器的所述内部腔室;
其中所述视镜对于从所述发射器发射的光的通路是透明的或基本上透明的。
55.如权利要求54所述的装置,其中所述探针组件进一步包括设置在所述视镜与所述发射器之间的光管。
56.如权利要求54所述的装置,其中所述视镜沿着所述反应容器的侧壁定位。
57.如权利要求54-56中任一项所述的装置,其中所述容器进一步包括混合装置。
58.一种用于聚合和/或交联粘合剂或预粘合剂组合物的装置,所述装置包括:
限定内部腔室的反应容器,所述容器包括具有至少一个刀片的混合装置;
至少一个设置在所述反应容器的所述内部腔室内的挡板,所述挡板包括至少一个用于发射聚合和/或交联所述组合物的光的发射器。
59.如权利要求58所述的装置,其中所述挡板是具有发光的单面的单向发光挡板。
60.如权利要求59所述的装置,其中所述挡板在所述内部腔室内定向,使得在操作所述混合装置时,所述至少一个刀片朝向所述挡板的发光单面移动。
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