CN111417662A - 耐化学性的聚丙烯酸酯和基于其的压敏胶粘剂 - Google Patents

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Abstract

要提供具有高耐化学性的适用于压敏胶粘剂中的聚丙烯酸酯。这是通过如下的聚丙烯酸酯实现的，其特征在于，该聚丙烯酸酯得自以下单体组成：a)30至75重量％的至少一种根据式(I)的丙烯酸酯CH2＝CH‑C(O)OR1(I),其中R1代表具有1至10个碳原子的直链或支链烷基；b)20至65重量％的至少一种根据式(II)的丙烯酸酯CH2＝CH‑C(O)OR2(II)，其中R2代表苯氧基烷基；c)0至40重量％的至少一种式(III)的丙烯酸酯CH2＝C(O)OR3(III)，其中R3代表烷基二甘醇基团或烷氧基烷基；d)0.5至10重量％的至少一种根据式(IV)的丙烯酸酯单体CH2＝CH‑C(O)OR4(IV)，其中R4代表H原子或具有1‑4个碳原子的羟烷基。此外，本发明的主题是包含这样的聚合物的压敏胶粘剂、具有该压敏胶粘剂的胶带以及该压敏胶粘剂用于在电子、光学或精密机械设备中产生粘合的用途。

Description

耐化学性的聚丙烯酸酯和基于其的压敏胶粘剂
本发明涉及聚丙烯酸酯的技术领域，例如它们通常用作胶粘剂、特别是压敏胶粘剂中的基础组分。更具体地，本发明涉及具有高耐化学性的聚丙烯酸酯和包含这种聚丙烯酸酯的压敏胶粘剂。
随着电子设备变得越来越普遍，它们的应用领域也在扩大。这也导致对已安装组件的要求不断增多。因此，例如由于穿戴在身上的电子设备(所谓的可穿戴设备)如智能手表的开发，如下变得越来越重要：在那里使用的粘合对各种化学品都具有高的耐受性并且即使在不同介质中长期储存之后也几乎不会失去任何粘合力。对其他电子设备例如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、照相机、摄像机、键盘和触摸板也越来越多地提出类似要求。
耐化学性的粘合在其中很重要的另一个领域是标签或标记物在可能与化学品接触的环境中的应用，例如在发动机舱中。通常，对于防篡改标签来说也需要对各种化学品具有高的耐受性。在该领域中已经对基于聚丙烯酸酯的胶粘剂、尤其是压敏胶粘剂的使用进行了各种描述。
例如，WO 2016/089687 A1描述了一种压敏胶粘剂，其源自(得自)以下组分的反应产物：20至60重量％的丙烯酸甲酯；40至80重量％的丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯和/或丙烯酸丁酯；0.2-5重量％的官能化的丙烯酸酯单体和交联剂。
WO 2017/132058 A1公开了一种包含聚合物的压敏胶粘剂，该聚合物通过以下组分的聚合而形成：i)丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-丙基庚酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸2-丙基庚酯和/或甲基丙烯酸正辛酯；ii)丙烯腈和/或甲基丙烯腈；和iii)丙烯酸和/或甲基丙烯酸。
DE 10 2015 215 247 A1涉及一种压敏粘合剂，其包含至少一种或多种固体丙烯腈-丁二烯橡胶以及胶粘树脂作为基础聚合物，其中胶粘树脂的比例为30至130phr，以及所述固体丙烯腈-丁二烯橡胶中的丙烯腈含量为10-30重量％。
US5,665,835描述了具有高极性部分的压敏胶粘性的共聚物，其通过使烷基中具有4至8个碳原子的丙烯酸烷基酯单体与15至50重量％的用羧基或甲氧基官能化的极性丙烯酸单体共聚而获得。
US 2003/0032715 A1、US 2008/0033109 A1、US 9,482,896 B2、US 8,372,492 B2和EP 989 174 A1描述了基于聚丙烯酸酯的胶粘剂，其中芳族单体被共聚到聚丙烯酸酯中。然而，在此，重点主要在于光学性质的改变。
存在对适用于压敏胶粘剂中的具有高耐化学性的聚合物的持续需求。本发明的目的在于提供具有这些性能的聚丙烯酸酯。
为实现上述目的所使用的本发明的第一和一般主题是一种聚丙烯酸酯，其特征在于，该聚丙烯酸酯得自以下单体组成：
a)30至75重量％的至少一种根据式(I)的丙烯酸酯
CH2＝CH-C(O)OR1 (I),
其中R1代表具有1至10个碳原子的直链或支链烷基；
b)20至65重量％的至少一种根据式(II)的丙烯酸酯
CH2＝CH-C(O)OR2 (II)，
其中R2代表苯氧基烷基；
c)0至40重量％的至少一种式(III)的丙烯酸酯
CH2＝C(O)OR3 (III)，
其中R3代表烷基二甘醇(烷基二乙二醇)基团或烷氧基烷基；
d)0.5至10重量％的至少一种式(IV)的丙烯酸酯单体
CH2＝CH-C(O)OR4 (IV)，
其中R4代表H原子或具有1-4个碳原子的羟烷基。
如已经显示的，这样的聚合物既具有所需的耐化学性又具有良好的压敏胶粘性能，并因此非常适合用作相应的压敏胶粘剂的基础材料。
在一种实施方式中，根据本发明的聚丙烯酸酯具有7.5至9.5的极性相互作用的汉森溶解度参数。
在文献中已知的溶解度参数的一种描述是使用一维希尔德布兰德(Hildebrand)参数(δ)来进行的。然而，这些一维δ值带有误差，所述误差在极性化合物如丙烯酸酯或者能够形成氢键的那些如丙烯酸的情况中通常较大。因为一维希尔德布兰德溶解度参数的模型由此仅有限地应用，从而它被汉森进一步发展(Hansen Solubility Parameters：A User'sHandbook，第二版；Charles M.Hansen；2007CRC Press；ISBN 9780849372483)。
因此现在被广泛使用的汉森溶解度参数是三维溶解度参数。它们由色散部分(δd)、来自极性相互作用的部分(δp)和氢键的部分(δH)组成。它们与希尔德布兰德参数δ的关系如下：
Figure BDA0002518176410000031
δd、δp和δH不能直接针对聚丙烯酸酯通过实验手段来确定，但是可经由增量***计算。通常的方法和也在本说明书中使用的方法是Stefanis/Panayiotou的方法(Predictionof Hansen Solubility Parameters with a New Group-Contribution Method；Int.J.Thermophys.(2008)29:568–585；Emmanuel Stefanis,Costas Panayiotou)：
为了确定聚丙烯酸酯的汉森溶解度参数，根据在所陈述的出版物中的方案计算在聚合物中的得自各单体的单元的溶解度参数，换言之在聚合物链(没有能聚合的双键，相反地，在考虑如存在于聚合物链中的共价σ键的情况下)中的重复单元的溶解度参数。在此，对于在单元中的各基团，分别在表中列出针对色散部分(δd)、极性相互作用(δp)和氢键部分(δH)的具体值，参见Prediction of Hansen Solubility Parameters with a New Group-Contribution Method；Int.J.Thermophys.(2008),表3到6,第578-582页。
实例：
聚丙烯酸包含重复单元-[-CH2-CHCOOH-]n-；
根据Stefanis/Panayiotou的增量***，相应单元的汉森溶解度参数(一个CH2基团、一个CH基团和一个COOH基团)结果为δd＝17.7，δp＝8.6和δH＝11.1。
聚丙烯酸丁酯包含具有四个CH2基团、一个CH基团、一个COO基团和一个CH3基团的重复单元
-[-CH2-CHCOO(CH2)3CH3-]n-；
相应单元的汉森溶解度参数结果为δd＝17.1，δp＝8.6和δH＝6.5。
在计算单体单元的汉森溶解度参数之后，可确定聚丙烯酸酯共聚物的对应的汉森溶解度参数。丙烯酸酯共聚物的溶解度参数(δD，δP，δH)由构成聚丙烯酸酯的各单体(单元)的摩尔分数(比例)确定，其中将相应的汉森值乘以共聚物中的单体单元的摩尔分数，之后将按比例的参数(各单体的δd、δp、δH)相加。
这可使用由97重量％丙烯酸丁酯和3重量％丙烯酸组成、对应于84.8摩尔％丙烯酸丁酯和5.2摩尔％丙烯酸的摩尔组成的聚丙烯酸酯作为实例进行说明。
表1：汉森溶解度参数的计算
Figure BDA0002518176410000041
对于能均匀地溶混的聚合物混合物，采取对应的途径：在各自的情况下将相应聚合物的汉森溶解度参数乘以该聚合物在聚合物组分中的摩尔分数，然后将按比例的值相加以得出聚合物组分的相应参数。
对于一系列适用于根据本发明的聚丙烯酸酯的单体，相应的汉森溶解度参数列于在实施例部分中的表3中，从而可容易地确定针对具有由其形成的聚合物的聚合物组分的上述值。
式(I)中的R1优选代表选自以下的基团：甲基、正丁基和2-乙基己基，特别优选正丁基和2-乙基己基。式(I)中的R1非常特别优选代表正丁基。
式(II)中的R2优选代表苯氧基乙基、特别是2-苯氧基乙基。在根据本发明的聚丙烯酸酯的单体组成中优选包含22至60重量％的丙烯酸苯氧基乙酯。
式(III)中的R3优选代表乙基二甘醇基团或甲氧基乙基。所述单体组成优选包含1至40重量％的单体c)。
式(IV)中的R4优选代表氢原子。
在一种实施方式中，根据本发明的聚丙烯酸酯得自以下单体组成：30-55重量％的丙烯酸正丁酯，0至25重量％的丙烯酸甲酯，0至40重量％的丙烯酸乙二醇酯，0至25重量％的丙烯酸甲氧基乙酯，20至55重量％的丙烯酸苯氧基乙酯和1至5重量％的丙烯酸。
特别优选地，根据本发明的聚丙烯酸酯得自以下单体组成：40至50重量％的丙烯酸正丁酯，15至25重量％的丙烯酸甲酯，20至40重量％的丙烯酸苯氧基乙基酯和1至5重量％的丙烯酸。
根据本发明的聚丙烯酸酯优选是交联的。聚丙烯酸酯特别优选是热交联的。热交联可在比辐射诱导的交联更温和的条件下进行，所述辐射诱导的交联有时也可起破坏作用。然而，根据本发明，还可单独地或另外地通过光化辐射进行聚丙烯酸酯的交联，其中任选地可添加必要的或促进性的交联剂物质，例如UV交联剂。
因此，根据本发明的聚丙烯酸酯优选是热交联的，即，借助于通过在热能的影响下能够(引发)和/或促进交联反应的物质进行交联。优选的热交联剂是共价反应的交联剂，特别是环氧化物、异氰酸酯和/或氮丙啶，和配位交联剂，特别优选金属螯合物，特别是铝-、钛-、锆-和/或铁螯合物。也可使用不同交联剂的组合，例如一种或多种环氧化物与一种或多种金属螯合物的组合。
非常特别优选的金属螯合物是铝螯合物，例如乙酰丙酮铝(III)。该交联剂优选以0.01至0.1重量份、特别优选0.02至0.08重量份的量使用，在各自的情况下基于100重量份的聚丙烯酸酯(不含溶剂)。
非常特别优选的热交联剂为环氧化物，特别是具有叔胺官能团的那些，例如，四缩水甘油基-间-苯二甲胺(N,N,N’,N’-四(环氧乙基甲基)-1,3-苯二甲胺)。这些化合物优选地以0.03至0.1重量份、更优选地0.04至0.07重量份的量使用，在各自的情况下基于100重量份的聚丙烯酸酯(不含溶剂)。
原则上，所有自由基式或自由基控制的聚合可用于制造根据本发明的聚丙烯酸酯，不同聚合方法的组合也可用于制造根据本发明的聚丙烯酸酯。除了常规的自由基聚合外，这些例如还可为ATRP、由氮氧自由基(氮氧化物)/TEMPO控制的聚合或RAFT工艺。
本发明的另一主题是压敏胶粘剂，其总共包含至少50重量％的至少一种根据本发明的聚丙烯酸酯。根据本发明的压敏胶粘剂的特征在于高的耐化学性。
根据本发明，压敏胶粘剂组合物或压敏胶粘剂，如一般的说法所惯用地，应理解为是指在室温下为永久胶粘性的和可胶粘的物质。压敏胶粘剂的特征在于，它可通过压力施加到基底上并且保持粘附在那里，其中不对要施加的压力和该压力作用的时间作详细限定。一般而言，但原则上取决于压敏胶粘剂以及基底的精确性质、温度和空气湿度，不超过温和接触短暂时间的短时的最小压力足以实现粘附效果，而在其它情况下较高压力的长的作用时间可为必要的。
压敏胶粘剂具有特定的特征性的粘弹性性质，其导致永久的胶粘性和可胶粘性。它们的特性是，当它们机械变形时，既存在粘性流动过程又存在弹性恢复力的形成。所述两种过程就它们各自的比例而言彼此成特定关系，这不仅取决于压敏胶粘剂的精确组成、结构和交联度，还取决于变形的速率和持续时间，以及取决于温度。
按一定比例的粘性流动对于胶粘性的实现是必要的。仅由具有相对高迁移率的大分子产生的粘性分量(组分)允许有效润湿待粘合的基底并有效地流动到待粘合的基底上。高粘性流动分量导致高的压敏胶粘性(也称为粘性或表面胶粘性)，因此常常也导致高的胶粘性。高度交联的体系、结晶的或玻璃状固化的聚合物缺乏可流动分量，因此通常缺乏压敏胶粘性或至少仅略有压敏胶粘性。
按一定比例的弹性恢复力对于内聚性的实现是必要的。它们例如由链非常长的且高缠结度的大分子以及由物理或化学交联的大分子产生，并且它们允许对作用在胶粘粘合上的力的传递。所述力导致，胶粘粘合能够充分地承受作用在其上的长期载荷(例如以长期的剪切载荷的形式)相对长的时间。
为了更精确地描述和量化弹性和粘性分量的程度、以及分量之间的关系，可使用能借助于动态机械分析(DMA)测定的储能模量(G′)和损耗模量(G″)的参数。G′是物质的弹性分量的量度，G″是物质的粘性分量的量度。两个参数都取决于形变频率和温度。
这些变量可借助于流变仪测定。在此，例如将待研究的材料在板-板布置中暴露于正弦振荡的剪切应力。在剪切应力控制操作的仪器的情况下，作为时间的函数测量形变，并且相对于剪切应力的引入测量该形变的时间偏移。该时间偏移被称为相位角δ。
储能模量G′如下定义：G′＝(τ/γ)·cos(δ)(τ＝剪切应力，γ＝形变，δ＝相位角＝剪切应力向量和形变向量之间的相位移)。损耗模量G″的定义如下：G″＝(τ/γ)·sin(δ)(τ＝剪切应力，γ＝形变，δ＝相位角＝剪切应力向量和形变向量之间的相位移)。
如果在23℃下在100-101rad/秒(弧度/秒)的形变频率范围内G′和G″两者都至少部分地位于103-107Pa的范围内，则物质特别地被认为是压敏胶粘剂并且在本发明的意义上特别地被定义为压敏胶粘剂。“部分地”意味着，G′曲线的至少一部分位于由100(包括端点)直至101(包括端点)rad/秒的形变频率范围(横坐标)以及由103(包括端点)直至107Pa(包括端点)的G′值范围(纵坐标)跨越的窗口之内，并且如果G”曲线的至少一部分也在相应的窗口内。
根据本发明的聚丙烯酸酯优选是压敏胶粘性的。因此，在最简单的情况下，根据本发明的压敏胶粘剂由一种或多种根据本发明的聚丙烯酸酯组成。与制造相关的杂质例如溶剂残留物或未反应的单体在此无关紧要。
在一种实施方式中，根据本发明的压敏胶粘剂包含至少一种胶粘树脂和/或至少一种增塑剂。
胶粘树脂，也称为增粘树脂，通常被添加到压敏胶粘剂中以精细调整压敏胶粘性能。
根据本发明，“树脂”尤其应理解为是指其数均摩尔质量Mn不大于5,000g/mol的低聚和(寡聚)聚合的化合物。当然，在根据本发明的聚丙烯酸酯的聚合中产生的短链聚合产物不包含在术语“树脂”下。胶粘树脂通常提高粘合力，特别地还有“接触粘性(触摸粘性，Anfassklebrigkeit)”，即压敏胶粘剂的所谓粘性。
胶粘树脂的软化点通常在80至150℃的范围内。低聚和聚合化合物如树脂的软化点TE的数据涉及根据DIN EN 1427:2007的环球法，同时适当应用这些规定(研究低聚物、聚合物或树脂样品而不是沥青，同时保留其他方法流程)。测量在甘油浴中进行。
根据本发明的压敏胶粘剂优选包含选自以下的至少一种胶粘树脂：蒎烯和茚树脂；松香和松香衍生物如松香酯，还有通过例如歧化或氢化稳定化的松香衍生物；多萜烯(聚萜烯)树脂；萜烯酚醛树脂；烷基酚醛树脂；以及脂族、芳族和脂族-芳族烃树脂。
在根据本发明的压敏胶粘剂中优选总共包含最多30重量％的胶粘树脂。可包含一种或多种胶粘树脂。如已经显示的，根据本发明的压敏胶粘剂的性能可在持久的压力载荷下通过添加胶粘树脂来改善。
另外，根据本发明的压敏胶粘剂也可包含反应性树脂。反应性树脂应理解为是指具有如下类型的官能团的那些树脂，所述官能团使得它们可与压敏胶粘剂的其他成分、特别是聚丙烯酸酯或多种聚丙烯酸酯通过适当的活化而发生化学反应。
本发明的压敏胶粘剂优选包含至少一种增塑剂。增塑剂进一步优选选自：(甲基)丙烯酸酯低聚物、邻苯二甲酸酯、烃油、环己烷二羧酸酯、苯甲酸酯、水溶性增塑剂、增塑树脂、磷酸盐(酯)和多磷酸盐(酯)。增塑剂特别优选选自邻苯二甲酸酯、环己烷二羧酸酯和苯甲酸酯。特别地，增塑剂是苯甲酸酯，非常特别优选地是二苯甲酸酯，例如二甘醇二苯甲酸酯。在根据本发明的压敏胶粘剂中优选总共包含最多30重量％、特别优选最多20重量％、特别是最多15重量％的增塑剂。
根据本发明的压敏胶粘剂特别优选包括至少一种得自以下单体组成的聚丙烯酸酯：30至55重量％的丙烯酸正丁酯，0至25重量％的丙烯酸甲酯，0至40重量％的丙烯酸乙基二甘醇酯，0至25重量％的丙烯酸甲氧基乙酯，20至55重量％的丙烯酸苯氧基乙酯和1至5重量％的丙烯酸；以及至少一种苯甲酸酯。
特别地，根据本发明的压敏胶粘剂包括至少一种得自以下单体组成的聚丙烯酸酯：40至50重量％的丙烯酸正丁酯，15至25重量％的丙烯酸甲酯，20至40重量％的丙烯酸苯氧基乙酯和1至5重量％的丙烯酸；以及二甘醇二苯甲酸酯，其中包含1至12重量％的二甘醇二苯甲酸酯，基于压敏胶粘剂的总质量。
如已经显示的，可通过添加一种或多种增塑剂来改善根据本发明的压敏胶粘剂的耐冲击性，而不会由此显著损害其耐化学性。通过添加二甘醇二苯甲酸酯可在特别高的程度上实现所述效果。
胶粘树脂和增塑剂总共占根据本发明的压敏胶粘剂的比例优选至多40重量％。
为了优化根据本发明的压敏胶粘剂的性能，它还可包含其他常见的添加剂，如填料例如导电填料、导热填料等，或阻燃剂例如多磷酸铵及其衍生物。
在一种实施方式中，本发明的它们胶粘剂是发泡的。“发泡的压敏胶粘剂”应理解为是指包括压敏胶粘性的基质材料和多个气体填充的空腔的压敏胶粘剂，因此与没有空腔的纯基质材料相比，该压敏胶粘剂的密度降低。原则上可以任何方式实现发泡的压敏胶粘剂的基质材料的发泡。例如，可通过引入或释放其中的推进剂气体使压敏胶粘剂发泡。优选地，发泡的压敏胶粘剂包括至少部分膨胀的微球。这被理解为是指如下的至少部分膨胀的微球，其在其基础状态下是弹性的和可膨胀的并且具有热塑性聚合物壳。这些球在基础状态下填充有低沸点的液体或液化的气体。采用的壳材料特别地为聚丙烯腈、PVDC、PVC或聚丙烯酸酯。常用的低沸点的液体特别地为来自低级烷烃的烃，例如异丁烷或异戊烷，其作为液化的气体在压力下被包封在聚合物壳中。术语“微球体”也用于此类微球。
通过对微球体的热作用使聚合物外壳的软化。同时，存在于壳内的液态推进剂转变为其气态状态。在此，微球体不可逆地拉伸和在三维上膨胀。当内压和外压平衡时，结束膨胀。由于聚合物壳得以保留，因而所获得的是闭孔泡沫。
许多微球体类型是市售可获得的，其基本上在它们的尺寸(在未膨胀状态下的直径：6至45μm)以及它们膨胀所需的起始温度(75至220℃)方面不同。未膨胀的微球体类型也可以具有约40至45重量％的固体含量或微球体含量的水性(含水)分散体的形式获得，另外也可以聚合物结合的微球体(母料)的形式获得，例如在乙烯乙酸乙烯酯中以约65重量％的微球体浓度。微球分散体和母料两者都像未发泡的微球体一样适合于制造发泡的压敏胶粘剂。
发泡的根据本发明的压敏胶粘剂也可使用所谓的预膨胀的中空微球来生产。在该组别的情况下，在引入聚合物基体之前膨胀已经发生。
根据本发明，发泡的压敏胶粘剂优选包含至少部分膨胀的微球，而不管它们的制造路线和使用的中空微球的初始形状如何。根据本发明，术语“至少部分膨胀的中空微球”应理解为是指中空微球至少膨胀到这样的程度，使得与具有未膨胀的中空微球的相同胶粘剂相比，压敏胶粘剂的密度降低到技术上有意义的程度。这意味着，微球体不必是完全膨胀的。“至少部分膨胀的中空微球”优选各自膨胀至其在未膨胀状态下的最大尺寸的至少两倍。
表述“至少部分(地)膨胀”是指各个中空微球的膨胀状态，并且并不旨在表示所讨论的中空微球的仅一部分必须是(部分)膨胀的((an)expandiert)。因此，如果压敏胶粘剂中包含“至少部分膨胀的中空微球”和“未膨胀的中空微球”，则这意味着未膨胀的(根本没有膨胀的，即也不是部分膨胀的)中空微球不属于“至少部分膨胀的中空微球”。
发泡的压敏胶粘剂优选包含0.5-1.25重量％、更优选0.5-1重量％的至少部分膨胀的中空微球，在各自的情况下基于发泡的压敏胶粘剂的总重量。发泡的压敏胶粘剂的密度优选为950-750kg/m3、特别优选940-820kg/m3。如已经显示的，在这些范围内实现了在化学品的影响下特别恒定的粘合力保持。
本发明的压敏胶粘剂优选以如下方式进行制造：首先通过自由基聚合由相应的作为基础的单体混合物制备一种聚丙烯酸酯或多种聚丙烯酸酯。在多种聚丙烯酸酯的情况下，然后将它们充分混合。如果提供的话，则在聚合期间或优选在聚合之后加入交联剂。如果要添加其他添加剂，则这些添加剂也同样被添加。
根据本发明的压敏胶粘剂优选以溶液的形式(如果需要，在设置一定的固体含量之后)涂覆在载体或剥离衬垫上。优选通过常规的涂覆方法例如雕花辊涂覆、逗号刮刀涂覆(Kommarakelbeschichtung)、多辊涂覆或在印刷过程中进行涂覆。然后可在干燥通道或烘箱中除去溶剂。
当使用热交联剂时，交联通常在室温下以较低的程度，而在加热时以较大的程度，特别地在除去溶剂的过程中进行。配位交联剂通常与温度无关地使聚丙烯酸酯交联；由于这个原因，有时也会加入最初会阻止交联剂的物质。然后用溶剂将其除去，从而在该时间点立即开始交联。
作为替代，涂覆也可在无溶剂的过程中进行。为此目的，将聚丙烯酸酯在挤出机中加热并熔融。在挤出机中可进行其他工艺步骤，如与添加剂混合、过滤或脱气。然后通过压延机将熔体作为层施加到载体或剥离衬垫上。
本发明的另一主题是包括根据本发明的压敏胶粘剂的胶带。
在最简单的情况下，根据本发明的胶带仅由根据本发明的压敏胶粘剂组成。为了能够使用被卷成卷筒(板卷)或交叉卷绕成卷轴的胶带而不自身相粘，优选用至少一个剥离衬垫覆盖压敏胶粘剂。
除了根据本发明的压敏胶粘剂之外，根据本发明的胶带还可包括至少一个载体以及任选地还包括另外的层，例如另外的压敏胶粘剂层、阻挡层、另外的增强载体层等。原则上，关于载体和另外的层的设计没有限制。典型的载体材料为例如织物、稀松布和塑料膜，例如PET膜和聚烯烃膜。在这样的实施方式中，胶带的至少一种压敏胶粘剂优选地也用剥离衬垫覆盖，以便能够容易地展开并且保护压敏胶粘剂不受污染。隔离衬垫通常由在一侧或两侧上硅化的塑料膜(例如PET或PP)或硅化纸载体组成。它们不被包含在胶带中，而只是作为辅助物临时地连接到胶带上。
本发明的另一个主题是根据本发明的聚丙烯酸酯或根据本发明的压敏胶粘剂在电子、光学或精密机械设备中产生粘合的用途。
在本发明的意义上，电子、光学和精密机械设备尤其是如归类在用于商标注册的商品和服务的国际分类(尼斯分类)；第10版(NCL(10-2013))的类别9中的那些设备，条件是这些在此为电子、光学或精密机械设备；以及根据类别14(NCL(10-2013))的钟表和计时设备，
如特别地
科学、航海、测量、照相、电影、光学、称重、计量、发信号、监控、救生和教学器械和仪器；
用于传导、开关、转换、存储、调节和监控电的器械和仪器；
图像记录、处理、传送、和复制设备，例如电视等；
声学记录、处理、传送、和复制设备，例如广播设备等；
计算机、计算器和数据处理设备、数学设备和仪器、计算机配件、办公仪器(例如打印机、传真机、复印机、打字机)、数据存储设备；
远程通讯设备和具有远程通讯功能的多功能设备，例如电话和应答机；
化学和物理测量设备、控制设备和仪器，例如电池充电器、万用表、灯、和转速表；
航海设备和仪器；
光学设备和仪器；
医学设备和仪器以及运动人士用的那些；
钟表和精密时计；
太阳能电池模块，例如电化学染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池、和薄膜电池；和
灭火设备。
技术发展越来越朝着如下的设备的方向：其在设计上越来越小和越来越轻，由此它们可被其拥有者随时携带。这通常通过实现这样的设备的低重量或合适的尺寸来实现。这样的设备也被称作移动设备或便携式设备。在这种发展趋势中，精密机械和光学设备(也)正越来越多地设有电子组件，这提高小型化的可能性。因为移动设备被携带，故而它们经受增加的载荷、特别地机械和化学载荷，例如通过边缘碰撞、通过掉落、通过在包中与其它硬的物品接触、还有通过由携带本身造成的长久运动。然而，与通常安装在内部且很少移动或根本不移动的那些“非移动(固定)”设备相比，移动设备由于水分暴露、温度影响等还经受更强的载荷。已经发现，根据本发明使用的胶粘剂特别优选地能够抵抗这样的干扰，并且理想地还可减弱或补偿它们。
因此，优选将根据本发明的聚丙烯酸酯或根据本发明的压敏胶粘剂用于在便携式电子、光学或精密机械装置中产生粘合。这样的便携式装置尤其为：
照相机、数码照相机、摄像配件(如曝光表、闪光灯、光圈、照相机外壳、镜头等)、胶片照相机、摄影机、小型计算机(移动计算机、手持计算机、手持计算器)、膝上型电脑、笔记本、上网本、超极本、平板电脑、手持设备、电子记事簿和管理器(所谓的“电子管理器”或“个人数字助手”，PDA，掌上电脑)、调制解调器；
计算机配件和用于电子设备的操作单元，如鼠标、绘图垫、绘图板、麦克风、扬声器、游戏操纵台、游戏杆、远程控制器、遥控器、触控板(“触摸板”)；
监视器、显示器、屏幕、触敏屏幕(传感器屏幕、“触摸屏设备”)、投影机；
电子书阅读设备(“电子书”)
迷你电视、袖珍电视、用于播放电影的设备、视频播放器、收音机(包括迷你收音机和袖珍收音机)、随身听、光碟随身听(Discmans)、音乐播放器(用于例如CD、DVD、蓝光、磁带、USB、MP3)、耳机、无绳电话、手机、智能电话、对讲机(双向无线电)、免提电话、呼叫器(寻呼机、传呼机)；
移动除颤器、血糖仪、血压监测器、计步器、脉搏计；
手电筒、激光指示器；
移动检测器、光学放大器、双筒望远镜、夜视设备、GPS设备、导航设备、用于卫星通讯的便携式接口(界面)设备；
数据存储设备(USB棒、外置硬盘驱动器、记忆卡)；和
手表、电子表、怀表、链表、秒表。
特别地，根据本发明的聚丙烯酸酯或根据本发明的压敏胶粘剂用于在智能电话(移动电话)、平板电脑、笔记本、照相机、摄影机、键盘或触摸板中产生粘合。
实施例
聚丙烯酸酯的制备
将常规用于自由基聚合的300L反应器装填总共100kg的表2中指定的对应于那里给出的组成的单体以及72.4kg汽油/丙酮(70:30)。在搅拌下使氮气通过反应器45分钟后，将反应器加热直至58℃并加入50g
Figure BDA0002518176410000131
67。随后将夹套温度加热至75℃并在该外部温度下恒定地进行反应。在1小时的反应时间后，再加入50g
Figure BDA0002518176410000132
67。在3小时后用20kg汽油/丙酮(70:30)并在6小时后用10.0kg汽油/丙酮(70:30)稀释。为了减少残留的引发剂，在5.5小时后和在7小时后分别加入0.15kg
Figure BDA0002518176410000133
16。在24小时的反应时间后终止反应，并将产物冷却至室温。将溶液调节至38重量％的固含量。此时任选地加入增塑剂(在室温下搅拌24小时)。最后，作为交联剂，搅拌加入0.075重量％(基于聚合物)的Erysis GA240(环氧交联剂)作为交联剂。
使用逗号刮刀将所得的组合物以溶液的形式涂覆在硅化的PET膜上。在干燥通道(20分钟，80℃)中除去溶剂。将该组合物施加到背衬(23μm的经蚀刻的PET膜上，涂覆量为50g/cm2。
粘合力和耐化学性测试
在剥离硅化的PET膜后，将上述获得的胶带在各自的情况下以10mm的宽度施加到事先清洁过的ASTM钢板上并且用4kg辊来回辊压五次。然后将以此方式获得的粘合物在标准气候(空气，23℃，50％相对湿度)下存储24小时。
然后将样品试样在密封箱中在调温至60℃的水浴中保存72小时，其中在各自的情况下将样品浸入测试化学品中，然后将其以完全被测试化学品包围的方式保存，并将相应的对照样品保存在空气中。
测试化学品1：油酸，纯度>85％
测试化学品2：乙醇/水85/15(重量份)。
在将箱子从水浴中移出并将样品试样从箱子中移出之后，用布小心地清洁样品试样，并在标准大气中调节2小时后，测定粘合力。
粘合力的测定在23℃+/-1℃的温度和50％+/-5％的相对空气湿度的测试气候下进行。以300mm/分钟的速度并以180°的角度将胶带从钢基底上剥离。
测量结果(表2)以N/cm给出，并取三个测量值的平均值。
如果胶带在储存后仍显示出粘合力，特别是至少0.7N/cm的粘合力，则认为它们对测试化学品是耐受的。对照样品与储存在化学品中的样品之间的粘合力差越小，其耐化学性就越好。
用于确定冲击强度的杜邦测试
从待检查的胶带切出正方形框状样品(外部尺寸33mm×33mm；边界宽度2.0mm；内部尺寸(窗口剪切块)29mm x 29mm)。将该样品粘贴至PC框(外部尺寸45mm x 45mm；边界宽度10mm；内部尺寸(窗口剪切块)25mm x25mm；厚度3mm)。将35mm×35mm的PC窗口粘贴至双面胶带的另一侧。进行PC框、胶带框和PC窗口的粘合，使得几何中心和对角线各自叠置于彼此之上(角对角)。粘合面积为248mm2。使粘合经受248N压力5s并且在23℃/50％相对湿度的条件下存储24小时。
杜邦测试，z平面：
在存储之后立即将由PC框、胶带和PC窗口构成的胶粘复合物以PC框的突出边缘支撑在样品架中，使得复合物水平定向并且PC窗口在该框下方。然后将样品架居中地插在“DuPont Impact Tester”的预定接收器中。以这样的方式使用190g重的冲击头，使得具有20mm直径的圆形冲击几何体居中地且齐平地撞击在PC窗口的窗口侧上。
让在两个导杆上引导的具有150g质量的重物从5cm高度垂直落到如此布置的由样品架、样品和冲击头组成的复合物上(测试条件：23℃，50％相对湿度)。重物掉落的高度以5cm增阶增加，直至引入的冲击能量经由冲击应力破坏样品，并且PC窗口从PC框分离。
“交叉冲击强度”：杜邦测试，x-y平面
在存储之后立即将由PC框、胶带和PC片构成的胶粘复合物以PC框的突出边缘支撑在样品架中，使得复合物垂直定向。然后将样品架居中地插在“DuPont Impact Tester”的预定接收器中。以这样的方式使用300g重的冲击头，使得具有20mm x 3mm尺寸的矩形冲击几何体居中地且齐平地撞击在PC窗口的面朝上的端面上。
让在两个导杆上引导的具有150g质量的重物从5cm高度垂直落在如此布置的由样品架、样品和冲击头组成的复合物上(测试条件：23℃，50％相对湿度)。重物掉落的高度以5cm增阶增加，直至引入的冲击能量经由横向(交叉)冲击应力破坏样品，并且PC窗口从PC框分离。
为了能够比较采用不同样品的实验，能量如下计算：
E[J]＝高度[m]*质量[kg]*9.81kg/m*s2
每个产品测试五个样品，并且报告平均能量值作为耐冲击性的指标。
用于确定冲击强度的落塔测试
从待检查的胶带切出正方形框状样品(外部尺寸33mm×33mm；边界宽度2mm；内部尺寸(窗口剪切块)29mm x 29mm)。将该样品粘贴至丙酮清洁的钢框(外部尺寸45mmx 45mm；边界宽度10mm；内部尺寸(窗口剪切块)25mmx 25mm)。粘合在胶带的另一侧上的是丙酮清洁的钢窗口(外部尺寸35mm×35mm)。进行钢框、胶带框和钢窗口的粘合，使得几何中心和对角线各自叠置于彼此之上(角对角)。粘合面积为248mm2。使粘合经受248N压力5s并且在23℃/50％相对湿度的条件下存储24小时。
在存储之后立即将测试试样以这样的方式置于仪表化下落装置的样品架上，使得复合物是水平的，其中钢窗口朝下。使用5kg载荷重量和10cm下落高度以通过仪器并且自动的方式进行测量。由载荷重量引入的动能通过窗口与框之间的胶带的破裂而破坏粘合，其中每μs通过压电传感器记录力。因此，随附的软件在测量后给出力-时间变化的图，由其可确定最大力F最大。在矩形冲击几何体撞击在窗口上之前不久，由两个光栅确定下落的重物的速度。假设引入的能量比粘合的冲击强度大，使用力的变化、分离所需的时间和下落重物的速度来确定在完全分离之前由粘合所做的功，即分离功。对每个样品检查五个测试试样；最终的冲击强度结果由这五个样品的分离功或最大力的平均值组成。
表2：聚丙烯酸酯/压敏胶粘剂的组成，结果
Figure BDA0002518176410000151
Figure BDA0002518176410000161
n-BA-丙烯酸正丁酯
EHA-丙烯酸2-乙基己酯
MA-丙烯酸甲酯
AS-丙烯酸
PEA-丙烯酸2-苯氧基乙酯
IBOA-丙烯酸异冰片酯
MEA-丙烯酸甲氧基乙酯
EDGA-丙烯酸乙基二甘醇酯
V-对比例
表3：选择的单体的汉森溶解度参数
Figure BDA0002518176410000171
在另一系列实验中，制备了发泡的压敏胶粘剂(实施例14-19)。为此，将与交联剂一起预分散在某种溶剂中的微球体(Expancel 920DU20)添加到根据上述说明生产的9号聚丙烯酸酯(参见表2)中，并混合搅拌2分钟。交联并干燥的压敏胶粘剂中的微球体的重量分数在下表4中给出。
用逗号刮刀将组合物涂覆在硅化的PET膜上。在干燥通道(在80℃下19.5分钟，在170℃下30秒)中除去溶剂，其中同时实现了微球体的膨胀和相关的组合物发泡。将获得的发泡的压敏胶粘剂留在硅化的PET膜上，也就是说不施加到载体上(转移胶带)。涂覆量为150g/cm2。
表4和5显示了相应的微球体含量、密度和所达到的测试结果。
表4：发泡胶带和对比测试-测试结果
Figure BDA0002518176410000181
表5：发泡胶带和对比测试-测试结果
Figure BDA0002518176410000182
说明：
V-对比例
Figure BDA0002518176410000183
75415：150μm厚，双面转移胶带，基于发泡的聚丙烯酸酯/合成橡胶混合物
Figure BDA0002518176410000184
61215：150μm厚，非发泡的双面胶带，由PET背衬和施加在两侧上的基于合成橡胶的压敏胶粘剂层组成
3MTM VHBTMElectronic Tape 86415：150μm厚，双面，包括微球体发泡的载体和施加在两侧上的压敏胶粘剂；所有三个层均包含聚丙烯酸酯
只要用于实施例20-22的胶带的组合物包括聚丙烯酸酯，它们就不包含丙烯酸苯氧基烷基酯。

Claims (13)

1.聚丙烯酸酯，其特征在于，所述聚丙烯酸酯得自以下单体组成：
a)30至75重量％的至少一种根据式(I)的丙烯酸酯
CH2＝CH-C(O)OR1 (I),
其中R1代表具有1至10个碳原子的直链或支链烷基；
b)20至65重量％的至少一种根据式(II)的丙烯酸酯
CH2＝CH-C(O)OR2 (II)，
其中R2代表苯氧基烷基；
c)0至40重量％的至少一种式(III)的丙烯酸酯
CH2＝C(O)OR3 (III)，
其中R3代表烷基二甘醇基团或烷氧基烷基；
d)0.5至10重量％的至少一种根据式(IV)的丙烯酸酯单体
CH2＝CH-C(O)OR4 (IV)，
其中R4代表H原子或具有1-4个碳原子的羟烷基。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯酸酯，其特征在于，所述聚丙烯酸酯具有7.5至9.5的极性相互作用的汉森溶解度参数。
3.根据权利要求1和2之一所述的聚丙烯酸酯，其特征在于，R1代表选自以下的基团：甲基、正丁基和2-乙基己基。
4.根据前述权利要求之一所述的聚丙烯酸酯，其特征在于，R2代表苯氧基乙基。
5.根据前述权利要求之一所述的聚丙烯酸酯，其特征在于，R3代表乙基二甘醇基团或甲氧基乙基。
6.根据前述权利要求之一所述的聚丙烯酸酯，其特征在于，R4代表氢原子。
7.压敏胶粘剂，包含总共至少50重量％的至少一种根据权利要求1至6之一所述的聚丙烯酸酯。
8.根据权利要求7所述的压敏胶粘剂，其特征在于，所述压敏胶粘剂包含胶粘树脂和/或增塑剂。
9.根据权利要求7和8之一所述的压敏胶粘剂，其特征在于，所述压敏胶粘剂包含二甘醇二苯甲酸酯。
10.根据权利要求7至9之一所述的压敏胶粘剂，其特征在于，所述压敏胶粘剂是发泡的。
11.根据权利要求10所述的压敏胶粘剂，其特征在于，所述压敏胶粘剂包含0.5-1.25重量％的至少部分膨胀的中空微球，基于压敏胶粘剂的总重量。
12.胶带，包括根据权利要求7至11之一所述的压敏胶粘剂。
13.根据权利要求7至11之一所述的压敏胶粘剂用于在电子、光学或精密机械设备中产生粘合的用途。
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