DE202017000702U1 - An adhesive comprising polymers of tert-butyl (meth) acrylate and further monomer, and articles comprising the adhesive - Google Patents
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Abstract
Klebstoff enthaltend a) Polymere aus a1) 1 bis 90 Gew.-% tert-Butyl(meth)acrylat und a2) 10 bis 99 Gew.-% mit diesem copolymerisierbaren Monomer oder Monomeren, wobei die Summe aus a1) und a2) 100 Gew.-% ergibt.Adhesive containing a) polymers from a1) 1 to 90 wt .-% tert-butyl (meth) acrylate and a2) 10 to 99 wt .-% with this copolymerizable monomer or monomer, wherein the sum of a1) and a2) 100 wt .-% results.
Description
Die Erfindung betrifft Klebstoffe, darunter insbesondere auch Strukturklebstoffe, enthaltend Polymere (Homo- und Copolymere) a) aus a1) tert-Butyl(meth)acrylat, also tert-Butylmethacrylat (TBMA) und/oder tert-Butylacrylat (TBA), und a2) damit copolymerisierten weiterem Monomer oder weiteren Monomeren. Die Erfindung betrifft weiterhin Artikel umfassend den Klebstoff.The invention relates to adhesives, including in particular structural adhesives containing polymers (homopolymers and copolymers) a) from a1) tert-butyl (meth) acrylate, ie tert-butyl methacrylate (TBMA) and / or tert-butyl acrylate (TBA), and a2 ) copolymerized therewith further monomer or other monomers. The invention further relates to articles comprising the adhesive.
Artikel, hergestellt mit Klebstoffen auf der Basis von Acrylatpolymeren sind bekannt. Dennoch besteht weiterhin Bedarf an alternativen und besonders verbesserten Klebstoffpolymeren mit guten Klebeeigenschaften für eine Vielzahl von unterschiedlichsten Anwendungsgebieten.Articles made with adhesives based on acrylate polymers are known. Nevertheless, there is still a need for alternative and especially improved adhesive polymers having good adhesive properties for a variety of different applications.
Ein Gegenstand der Erfindung sind Klebstoffe, insbesondere auch Strukturklebstoffe, enthaltend Polymere a) aus TBMA und/oder TBA und damit copolymerisierten weiterem Monomer oder weiteren Monomeren. Der Klebstoff enthält dabei mindestens 1 Gew.-% und höchstens 90 Gew.-% TBA und/oder TBMA. Vorzugsweise ist das Polymer a) zu 10 bis 90 Gew.-% aus TBA und/oder TBMA aufgebaut.An object of the invention are adhesives, in particular structural adhesives containing polymers a) from TBMA and / or TBA and further monomer or other monomers copolymerized therewith. The adhesive contains at least 1 wt .-% and at most 90 wt .-% TBA and / or TBMA. Preferably, the polymer a) to 10 to 90 wt .-% of TBA and / or TBMA constructed.
tert-Butyl(meth)acrylat weist die folgende Formel auf: Tert-butyl (meth) acrylate has the following formula:
Es kann nach bekannten Verfahren, z. B. durch Umsetzung von Isobuten mit Acrylsäure und/oder Methacrylsäure oder durch Umsetzung von tert-Butanol mit Acrylsäurechlorid und/oder Methacrylsäurechlorid unter Einsatz einer Base wie z. B. Pyridin, hergestellt werden; ist also ein Acrylat (R = H) bzw. Methacrylat (R = CH3) von tert-Butanol; siehe z. B.
TBA und TBMA zeigen in den Verwendungen als Komponenten in Klebstoffen, insb. auch Strukturklebstoffen, aufgrund ihrer Verzweigung eine niedrige Viskosität und besitzen aufgrund ihrer geringeren Flüchtigkeit als z. B. das gängige Methylmethacrylat ein günstigeres VOC-Verhalten [Dampfdrücke: Methylmethacrylat: 40 mbar (20°C), tert-Butylacrylat 20 mbar (23°C), tert-Butylmethacrylat 7 mbar (19°C)], was TBA und TBMA erfindungsgemäß zu wertvollen Bestandteilen der Klebstoffe und Artikel, umfassend den Klebstoff, macht.TBA and TBMA show in the uses as components in adhesives, esp. Structural adhesives, due to their branching a low viscosity and have due to their lower volatility than z. For example, the common methyl methacrylate has a more favorable VOC behavior [vapor pressures: methyl methacrylate: 40 mbar (20 ° C.), tert-butyl acrylate 20 mbar (23 ° C.), tert-butyl methacrylate 7 mbar (19 ° C.)], which is TBA and TBMA According to the invention to valuable components of the adhesives and articles comprising the adhesive makes.
In einer Ausführungsform ist das Polymer a) ein Emulsionspolymerisat und der Klebstoff wird in Form einer wässrigen Polymerdispersion eingesetzt. In einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei dem Klebstoff um einen Haftklebstoff. In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem Klebstoff um einen UV-vernetzbaren Schmelzklebstoff. Bei den Klebstoffen kann es sich auch um lösemittelhaltige Kontaktklebstoffe (beidseitiger Kleberauftrag), Schaumklebstoffe (Klebstoff enthält Schäumungsmittel) oder Kaschierklebstoffe, z. B. auch für Automobilinnenteile, handeln. Bei den Klebstoffen kann es sich auch um Strukturklebstoffe handeln, die insbesondere auch härtbar sind und oft in einem Zweikomponentensystem (siehe unten) angewendet werden. Strukturklebstoffe zeichnen sich durch hohe mechanische Festigkeit und Belastbarkeit, und eine lange Lebensdauer aus. Insbesondere weisen sie eine hohe Schlagzähigkeit sowie hohe Scher- und Schälfestigkeit auf. Sie eignen sich für eine Vielzahl von Kunststoffen, Metallen und Keramiken sowie Verbundmaterialien. Sie bieten hervorragende thermische und chemische Beständigkeiten sowie hohe Kohäsionskraft und minimalen Schrumpf. Einsatzbereiche sind insbesondere Automotive, Industrie und Bau. Sie werden zumeist auf Monomerbasis mit Additiven wie Härtern in einem Zwei-Komponentensystem angewendet. Der erfindungsgemäße Strukturklebstoff kann insbesondere vorteilhaft zur Herstellung einer strukturellen Fügeverbindung zwischen Formteilen verwendet werden.In one embodiment, the polymer a) is an emulsion polymer and the adhesive is used in the form of an aqueous polymer dispersion. In another embodiment, the adhesive is a pressure-sensitive adhesive. In another embodiment, the adhesive is a UV-crosslinkable hotmelt adhesive. The adhesives can also be solvent-based contact adhesives (double-sided adhesive application), foam adhesives (adhesive contains foaming agent) or laminating adhesives, z. B. also for automotive interior parts act. The adhesives may also be structural adhesives which, in particular, are also curable and are often used in a two-component system (see below). Structural adhesives are characterized by high mechanical strength and resilience, and a long service life. In particular, they have a high impact strength and high shear and peel strength. They are suitable for a variety of plastics, metals and ceramics as well as composite materials. They offer excellent thermal and chemical resistance as well as high cohesive strength and minimal shrinkage. Fields of application are in particular automotive, industry and construction. They are mostly used on a monomer basis with additives such as hardeners in a two-component system. The structural adhesive according to the invention can be used particularly advantageously for producing a structural joining connection between molded parts.
Weitere Gegenstände der Erfindung sind Artikel, die den Klebstoff umfassen. Bei dem Artikel kann es sich um ein Etikett (Klebeetikett) handeln. Ein bevorzugtes Etikett ist ein selbstklebendes Papieretikett, wobei der Klebstoff auf Papier als Trägermaterial aufgetragen ist. Bei dem Artikel kann es sich auch um ein Klebeband handeln, wobei der Klebstoff auf einem bandförmigen Trägermaterial aufgetragen ist. Bei dem Trägermaterial des Klebebandes kann es sich um Gewebe, Vliese, Folien, Papier, Filze, Schaumstoffe und Coextrudate oder Kombinationen davon handeln. Anwendungsgebiete sind einseitige und doppelseitige Klebebänder, medizinische Klebebänder, Verpackungsklebebänder, Kabelwickelbänder, Teppichverlegebänder und ähnliches.Further articles of the invention are articles comprising the adhesive. The article may be a label (adhesive label). A preferred label is a self-adhesive paper label wherein the adhesive is applied to paper as a substrate. The article may also be an adhesive tape wherein the adhesive is applied to a tape-shaped substrate. The carrier material of the adhesive tape may be fabrics, nonwovens, films, paper, felts, foams and coextrudates or combinations thereof. Application areas are one-sided and double-sided adhesive tapes, medical adhesive tapes, packaging tapes, cable wrapping tapes, carpet laying tapes and the like.
Bei dem Artikel kann es sich um ein Folienetikett oder um eine Klebefolie, insbesondere um eine dekorative Folie oder eine Schutzfolie handeln, wobei der Klebstoff auf einer Polymerfolie als Trägermaterial aufgetragen ist. Die Artikel sind dann vorzugsweise selbstklebend und bestehen im Allgemeinen aus einem polymeren Trägematerial und einer ein- oder beidseitig, vorzugsweise einseitig aufgebrachten Schicht des Klebstoffs. Bei dem Trägermaterial kann es sich z. B. um transparente Polymerfolien handeln. Die transparenten Polymerfolien können z. B. bestehen aus Polyolefinen wie Polyethylen oder Polypropylen, das biaxial oder monoaxial verstreckt sein kann, Polyestern, Polyethylenterephthalat, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyamid. Insbesondere eignen sich transparente Träger, z. B. aus Polyolefinen, insbesondere Polyethylen oder orientiertem Polypropylen (oPP) oder Polyestern.The article may be a film label or an adhesive film, in particular a decorative film or a protective film, wherein the adhesive is applied to a polymer film as a carrier material. The articles are then preferably self-adhesive and generally consist of a polymeric carrier material and a one or both sides, preferably one-sidedly applied layer of the adhesive. The carrier material may be, for. B. to act transparent polymer films. The transparent polymer films can, for. B. consist of polyolefins such as polyethylene or polypropylene, which may be stretched biaxially or monoaxially, polyesters, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, polystyrene, polyamide. In particular, transparent carrier, z. Example of polyolefins, especially polyethylene or oriented polypropylene (oPP) or polyesters.
In einer weiteren Ausführungsform kann es sich bei dem Artikel, umfassend den Klebstoff, um eine sogenannte LASD-Masse handeln (Liquid Applied Sound Damping oder Liquid Applied Sound Deadener). Hierbei handelt es sich um Zusammensetzungen, welche in der Regel Bindemittel und partikuläre Füllstoffe enthalten und in der Lage sind, nach Aufbringen auf einen Werkstoff Geräusche und Vibration, die von diesem Werkstoff ausgehen oder übertragen werden können, zu vermeiden oder zu dämpfen. Einsatzgebiete sind u. a. Bauteile im Fahrzeugbau. Das Polymer des Klebstoffs wird hierbei als Bindemittel eingesetzt.In another embodiment, the article comprising the adhesive may be a so-called LASD compound (Liquid Applied Sound Damping or Liquid Applied Sound Deadener). These are compositions which typically contain binders and particulate fillers and are capable of preventing or attenuating, after application to a material, noise and vibration emanating or transmitted from that material. Applications are u. a. Components in vehicle construction. The polymer of the adhesive is used here as a binder.
In weiteren Ausführungsformen handelt es sich bei den den Klebstoff umfassenden Artikeln um durch Folienkaschierung erhältliche Artikel, z. B. Glanzfolienlaminate oder Verbundfolienlaminate. Als zu verklebende Substrate kommen z. B. solche aus Holz, Metall, Kunststoff, Papier in Betracht. Als weitere Bestandteile zu benennen sind beispielsweise Verdickungsmittel, Weichmacher oder auch klebrigmachende Harze.In further embodiments, the articles comprising the adhesive are articles obtainable by film lamination, e.g. B. glossy film laminates or composite film laminates. As substrates to be bonded z. As those of wood, metal, plastic, paper into consideration. To name as further constituents are, for example, thickeners, plasticizers or tackifying resins.
Das beschriebene Polymer a) enthält erfindungsgemäß mindestens 1 Gew.-% an TBA und/oder TBMA, bevorzugt mindestens 3 Gew.-% an TBA und/oder TBMA. Vorzugsweise enthält das Polymer 10 bis 90 Gew.-% TBA und/oder TBMA, bevorzugt besteht das Polymer zu mindestens 30 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt zu mindestens 50 Gew.-% aus TBA und/oder TBMA. Das Polymer a) enthält weiterhin 10 bis 99 Gew.-%, besonders 10 bis 97 Gew.-%, weiter besonders 10 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 70 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 10 bis 50 Gew.-%, mit dem TB(M)A copolymerisierbare(s) Monomer(e).According to the invention, the described polymer a) contains at least 1% by weight of TBA and / or TBMA, preferably at least 3% by weight of TBA and / or TBMA. Preferably, the polymer contains 10 to 90 wt .-% TBA and / or TBMA, preferably the polymer is at least 30 wt .-% and most preferably at least 50 wt .-% of TBA and / or TBMA. The polymer a) further contains 10 to 99 wt .-%, particularly 10 to 97 wt .-%, more particularly 10 to 90 wt .-%, preferably 10 to 70 wt .-%, most preferably 10 to 50 wt. -%, with the TB (M) A copolymerizable (s) monomer (s).
Die Glasübergangstemperatur des Polymeren a) beträgt vorzugsweise –60 bis 250°C, bevorzugt –60 bis 200°C. Die Glasübergangstemperatur lässt sich durch Differential Scanning Calorimetrie (siehe z. B.
Die Herstellung des Polymers a) erfolgt durch Emulsionspolymerisation, Suspensionspolymerisation, Lösungspolymerisation oder in Masse. Bei Strukturklebstoffen erfolgt die Polymerisation in der Regel durch ein Zweikomponentensystem, wobei die eine Komponente die Monomer-Mischung a1), a2) und gegebenenfalls ein oder mehrere Additiv(e) b), wie Haftvermittler, Polymerisationsbeschleuniger, Inhibitor(en) und/oder Füllstoff(e), enthält und die zweite Komponente den Polymerisationskatalysator, der z. B. als Radikalstarter fungiert, enthält.The preparation of the polymer a) is carried out by emulsion polymerization, suspension polymerization, solution polymerization or in mass. In structural adhesives, the polymerization is generally carried out by a two-component system, wherein the one component, the monomer mixture a1), a2) and optionally one or more additive (s) b), such as adhesion promoter, polymerization accelerator, inhibitor (s) and / or filler (e), and the second component comprises the polymerization catalyst, e.g. B. acts as a radical initiator contains.
Das Polymer a) enthält neben TBA und/oder TBMA weiteres copolymerisierbares Monomer oder weitere copolymerisierbare Monomere, bevorzugt ausgewählt aus sonstigen C1- bis C20-Alkyl(meth)acrylaten, Vinylestern von bis zu 20 C-Atome enthaltenden Carbonsäuren, Vinylaromaten mit bis zu 20 C-Atomen, ethylenisch ungesättigten Nitrilen, Vinylhalogeniden, Vinylethern von 1 bis 10 C-Atome enthaltenden Alkoholen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 8 C-Atomen und ein oder zwei Doppelbindungen oder Mischungen dieser Monomeren. Comonomere können auch ausgewählt aus (ungesättigten) Epoxiden, z. B. Epoxy(meth)acrylaten, oder Urethanen sein, insbesondere zur Verwendung in Strukturklebstoffen. In Betracht kommen außerdem z. B. Monomere mit Hydroxgruppen, insbesondere Hydroxyalkyl(meth)acrylate, (Meth)acrylamid, Glycidyl(meth)acrylat oder (Meth)acrylnitril; genannt seien auch vernetzende Monomere mit mindestens zwei reaktiven Gruppen, vorzugsweise ethylenisch ungesättigten, polymerisierbaren Gruppen. Insbesondere erwähnt seien Monomere mit Säuregruppen oder Säureanhydridgruppen, besonders ethylenisch ungesättigte Monocarbonsäuren und ethylenisch ungesättigte Polycarbonsäuren. Beispiele sind Acrylsäure, Methacrylsäure (MAA), Isophthalsäure (IPA), Crotonsäure, Maleinsäure und Fumarsäure. Bevorzugte Säuren sind MAA und IPA.The polymer a) contains TBA and / or TBMA other copolymerizable monomer or other copolymerizable monomers, preferably selected from other C 1 - to C 20 alkyl (meth) acrylates, vinyl esters of carboxylic acids containing up to 20 carbon atoms, vinyl aromatics with bis to 20 carbon atoms, ethylenically unsaturated nitriles, vinyl halides, vinyl ethers of alcohols having 1 to 10 carbon atoms, aliphatic hydrocarbons having 2 to 8 carbon atoms and one or two double bonds or mixtures of these monomers. Comonomers may also be selected from (unsaturated) epoxies, e.g. Example, epoxy (meth) acrylates, or urethanes, especially for use in structural adhesives. In addition, z. B. monomers with hydroxy groups, in particular hydroxyalkyl (meth) acrylates, (meth) acrylamide, glycidyl (meth) acrylate or (meth) acrylonitrile; also be mentioned crosslinking monomers having at least two reactive groups, preferably ethylenically unsaturated, polymerizable groups. Particular mention may be made of monomers having acid groups or acid anhydride groups, especially ethylenically unsaturated monocarboxylic acids and ethylenically unsaturated polycarboxylic acids. Examples are acrylic acid, methacrylic acid (MAA), isophthalic acid (IPA), crotonic acid, maleic acid and fumaric acid. Preferred acids are MAA and IPA.
Der Klebstoff kann neben den Polymeren a) ein Additiv oder mehrere Additive b), besonders 1 bis 30 Gew.-% Additiv(e) b), enthalten. Bei dem oder den Additiv(en) handelt es sich besonders um Haftvermittler, Polymerisationsbeschleuniger, Inhibitor(en), Härter, Füllstoff(e), elastische(s) Polymer(e) und/oder Polymerisationskatalysator(en).In addition to the polymers a), the adhesive may contain one or more additives b), in particular from 1 to 30% by weight of additive (s) b). The additive (s) are in particular adhesion promoters, polymerization accelerators, inhibitor (s), hardeners, fillers, elastic polymer (s) and / or polymerization catalyst (s).
Demgemäß können für die Klebstoffe, insbesondere für die Strukturklebstoffe, Haftvermittler eingesetzt werden. Haftvermittler erhöhen die Fähigkeit des Klebstoffs an Oberflächen, besonders galvanisierten Oberflächen, wie galvanisiertem Stahl, zu haften. Neben den bekannten Haftvermittlern ist es bevorzugt, Phosphorsäureester einzusetzen, da sie nicht die Elastizität verringern während sie die Anhaftung erhöhen. Der Phosphorsäureester wird bevorzugt so ausgewählt, dass er dem (Meth)acrylatester-Monomer entspricht. Ein besonders bevorzugter Haftvermittler ist Mono-Methacrylat-phosphorsäureester.Accordingly, adhesion promoters can be used for the adhesives, in particular for structural adhesives. Adhesion promoters increase the ability of the adhesive to surface, especially galvanized surfaces, such as galvanized steel, to adhere. Besides the known coupling agents, it is preferable to use phosphoric acid esters because they do not decrease the elasticity while increasing the adhesion. The phosphoric acid ester is preferably selected to correspond to the (meth) acrylate ester monomer. A particularly preferred adhesion promoter is mono-methacrylate-phosphoric acid ester.
Weiterhin können ein oder mehrere Polymerisationsbeschleuniger eingesetzt werden. Für die Klebstoffe, insbesondere für die Strukturklebstoffe, können als Beschleuniger bevorzugt tertiäre Amine eingesetzt werden. Diese Beschleuniger helfen, die Reaktion der Monomere a1) und a2) zum Polymer a), also die Polymerisation, zu beschleunigen. Bevorzugte tertiäre Amin-Beschleuniger sind N,N-Dimethylanilin, N,N-Dimethyltoluidin (DMT), N,N-Diethylanilin, N,N-Diethyltoluidin, N,N-Bis[dihydroxyethyl]-p-toluidin, N,N-Bis[dihydroxypropyl]-p-toluidin und ähnliche Verbindungen. Weiterhin können für die Klebstoffe, insbesondere für die Strukturklebstoffe, Härter eingesetzt werden. Geeignete Härter sind dem Fachmann bekannt. Beispiele sind aliphatische oder aromatische Diamine, wie 1,3-Diaminobenzol und Diethylentriamin.Furthermore, one or more polymerization accelerators can be used. For the adhesives, in particular for the structural adhesives, it is possible to use tertiary amines as accelerators. These accelerators help to accelerate the reaction of the monomers a1) and a2) to the polymer a), ie the polymerization. Preferred tertiary amine accelerators are N, N-dimethylaniline, N, N-dimethyltoluidine (DMT), N, N-diethylaniline, N, N-diethyltoluidine, N, N-bis [dihydroxyethyl] -p-toluidine, N, N- Bis [dihydroxypropyl] -p-toluidine and similar compounds. Furthermore, hardeners can be used for the adhesives, in particular for structural adhesives. Suitable hardeners are known to the person skilled in the art. Examples are aliphatic or aromatic diamines, such as 1,3-diaminobenzene and diethylenetriamine.
Weitere Additive (z. B. Inhibitoren, elastische Polymere, Füllstoffe) können in Abhängigkeit des gewünschten Eigenschaftsprofils des Klebstoffs der Formulierung zugesetzt werden.Further additives (for example inhibitors, elastic polymers, fillers) can be added to the formulation depending on the desired property profile of the adhesive.
Bevorzugt werden für die Klebstoffe, insbesondere für die Strukturklebstoffe, ein oder mehrere Polymerisationskatalysatoren eingesetzt. Geeignete Katalysatoren sind besonders solche, die freie Radikale erzeugen, welche die Polymerisation der Monomeren a1), a2) initiieren (Radikalstarter). Beispiele solcher Katalyatoren sind Peroxide, Hydroperoxide, Perester und Persäuren, also z. B. Benzoylperoxid, Cumolhydroperoxid, tert-Butyl-Hydroperoxid, Dicumylperoxid, tert-Butyl-peroxid-acetat, tert-Butyl-perbenzoat, Di-tert-Butyl-azodiisobutyronitril und ähnliche Verbindungen. Geeigneter Katalysator ist auch Strahlungsenergie, z. B. UV-Licht und Hitze.Preferably, one or more polymerization catalysts are used for the adhesives, in particular for the structural adhesives. Suitable catalysts are especially those which generate free radicals which initiate the polymerization of the monomers a1), a2) (radical initiator). Examples of such catalysts are peroxides, hydroperoxides, peresters and peracids, ie, for. B. benzoyl peroxide, cumene hydroperoxide, tert-butyl hydroperoxide, dicumyl peroxide, tert-butyl peroxide acetate, tert-butyl perbenzoate, di-tert-butyl-azodiisobutyronitrile and similar compounds. Suitable catalyst is also radiant energy, e.g. B. UV light and heat.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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