製備可輻射固化組合物的方法

2023-12-01 05:03:21

製備可輻射固化組合物的方法
【專利摘要】本發明涉及一種製備可輻射固化組合物的方法，該組合物包含至少一種(甲基)丙烯酸類共聚物A和至少一種可輻射固化化合物B，所述方法包含第一共聚步驟和隨後的開環步驟。
【專利說明】製備可輻射固化組合物的方法
[0001]本發明涉及製備可輻射固化組合物的方法以及它們用於製造粘合劑和/或壓敏粘合劑的用途。
[0002]存在三個通常種類的壓敏粘合劑(PSA):溶劑基PSA、水基PSA和熱熔PSA。溶劑基PSA包含溶解在揮發性溶劑中的PSA配製物，而水基PSA包含在水乳液或者水懸浮液中的PSA配製物。在兩種情況中，溶液、懸浮液或乳液通常塗覆於離型襯墊、面材或者基底上，然後蒸發溶劑或水，來留下處於乾燥形式的PSA。另一方面，熱熔PSA是高固含量體系，其中PSA配製物處於高粘度液體形式，該液體的粘度與溫度相關。將熱熔體在熱熔體粘度足夠低而可塗覆的溫度施用到離型襯墊、面材或者基底上，對於現有的市售熱熔PSA來說，塗覆典型地在150°C或更高的溫度進行。通過冷卻，實現了最終的PSA性能。
[0003]溶劑基PSA包含高達60%的溶劑，或者在一些具體情況中更高。它們具有優異的性能例如剝離和剪切，這是因為分子量可以精確控制，並且可以使用離子交聯體系，其僅在溶劑蒸發後變成活性的。它們是目前許多高性能應用的主要選項。目前，水基或者熱熔產品比不上溶劑基丙烯酸PSA的性能。
[0004]但是，溶劑基PSA存在許多主要缺點。它們不符合目前工業減少溶劑和CO2排放的關注。溶劑基PSA處理的主要成本與之相關，並且耗時。需要大的熱乾燥爐來用於這些體系的處理，其包括長的生產時間和蒸發大體積溶劑的高能耗，然後這些溶劑必須進行安全處理。另外，通常使用的溶劑是易燃的，並且存在著火或者爆炸的現實危險。更重要的是，這種方法在普通的生產條件下不能完全除去溶劑，並且最終產品通常包含一些殘留溶劑，其會導致施塗後溶劑蒸發排放，造成最終應用中的除氣問題。
[0005]水基體系的使用克服了與使用易燃溶劑有關的問題，但是使用水基體系的塗層存在自身的一組相關問題，例如除去揮發性低於溶劑的水。
[0006]此外，使用溶劑基或水基體系的單道塗覆中所能夠實現的層厚度是有限的，這歸因於從較厚的塗層中除去水或者溶劑存在難度。對於約100 μ m以上的厚度，必須通過塗覆機進行多道塗覆，或者必須在後續步驟中層合乾燥的PSA。
[0007]所以，對於PSA生產來說，更期望無溶劑方法，因為它涉及100%的可轉化材料，具有更簡單、更安全和更經濟的製造方法。將無溶劑熱熔體PSA的性能改進到接近於溶劑基PSA的水平，一種方式是在施塗後固化所述塗層。固化使用常規熱方法無法實現，因為高的施塗溫度將導致在施塗裝置中過早固化。實現非熱固化的一種方法是使用輻射固化。可輻射固化PSA表現出非常好的性能，輻射固化方法具有固有的低的碳足跡(carbonfootprint) 0因此它們具有在需要的應用中代替溶劑基產物的潛力。迄今為止，可輻射固化PSA的技術性能還不是最優化的，市場上僅存在有限數目的產品。
[0008]因此，更期望用於生產具有改進性能的可輻射固化粘合劑的無溶劑方法。存在幾種現有技術，其描述了用於製造可輻射固化粘合劑的不同的無溶劑方法。
[0009]US4, 181，752和US4，364，972描述了一種無溶劑方法，其中可塗覆的漿液通過單體混合物預聚而形成，因此發生了小的聚合度。所獲得的含有大量未反應單體的漿液可以施塗到基底上， 並且剩餘的聚合通過照射進一步來進行。[0010]US5, 879，759描述了一種方法，其中一種可塗覆的漿液通過照射來使單體混合物部分聚合而形成。在這種情況中，該可塗覆的漿液在第二步驟中，用其他單體或者低聚物來配製，並且進一步照射來提供具有壓敏粘合劑性能的共聚物。
[0011]在US6，436，532中，描述了一種特定的照射方案。將單體或者預聚的漿液的混合物用電磁輻射首先在相對低的平均強度照射，隨後在較高的平均強度照射。
[0012]在US4，243，500和US5，741，435中，壓敏粘合劑通過不同的無溶劑方法來形成，其中將聚合物與充當了反應性溶劑的游離單體混合。所形成的可塗覆混合物可以進一步曝露於照射，這引起了單體和聚合物的共聚或者交聯。
[0013]但是，已知的無溶劑方法不允許在常規生產條件中通常所遇到的固化時間框架內將該體系聚合成高分子量最終產品，因此無法獲得高性能的PSA。
[0014]另一方面，US4，082，816、US4,368，320、US5, 082，922 和 US2007/0142591 描述了將環狀化合物例如內酯或者內醯胺用於製備聚合物。將環狀化合物用於製備的不同的步驟，來獲得帶有通過環狀化合物的開環得到的側鏈的聚合物。該合成在溶劑存在下進行。
[0015]類似的，EP0856533、US4, 921，934和US4，720, 528也公開了製備通過用環狀化合物的開環反應來改性的聚合物，改性可以在聚合物製備的不同階段進行。所公開的方法也使用了溶劑。
[0016]在US6，566，466中，將開環單體例如內酯或者內醯胺作為液體稀釋劑，用於製備聚合物。該稀釋劑在用於製備聚合物的聚合條件下是非反應性的。然後該體系可以通過開環單體與聚合物或者交聯劑上存在的共反應性部分的反應來固化。
[0017]但是，上述方法中 都不存在將環狀化合物在第一共聚步驟中用作稀釋劑，和然後在隨後的開環步驟中與可輻射固化化合物(其具有與環狀化合物有反應性的基團)進行反應。因此，上述方法都沒有公開形成環狀化合物和可輻射固化化合物之間的可輻射固化加成物，和因此上述方法都沒有公開製備可輻射固化組合物。
[0018]因此，仍然需要克服用於生產可輻射固化粘合劑的溶劑基或者水基方法和無溶劑方法二者中所存在的缺點和局限。
[0019]根據本發明，本 申請人:現在已經發現一種用於製備可輻射固化粘合劑組合物的新方法，其克服了上述缺點。
[0020]因此，本發明涉及一種製備可輻射固化組合物的方法，該組合物包含至少一種(甲基)丙烯酸類共聚物A和至少一種可輻射固化化合物B，所述的方法包括:
[0021](a)在第一共聚步驟中，在至少一種非可共聚的環狀化合物(bl)存在下，通過共聚單體混合物M來製備(甲基)丙烯酸類共聚物，所述環狀化合物(bl)在環中含有至少一
O
個 Il基團，其中X=O或NH，所述單體混合物M包含:
J\
[0022](i)40_95wt%的至少一種(甲基)丙烯酸類單體(al),
[0023](ii)5_60wt%的至少一種其他可共聚單體(a2)，其不同於(甲基)丙烯酸類單體(al),
[0024]條件是所述單體(al)和(a2)不包含在共聚過程中能夠與環狀化合物(bl)反應的官能團，
[0025](iii)任選的0_20wt%的至少一種可共聚單體(a3),其含有至少一種能夠與環狀化合物(bl)反應的官能團，
[0026](iv)任選的0_5wt%的至少一種可共聚單體(a4)，其含有至少一種環狀酸酐，
[0027](b)在隨後的開環步驟中，通過環狀化合物(bl)與至少一種可輻射固化化合物(a5)的開環來製備可輻射固化化合物B，
[0028]在這裡，重量百分比是相對於單體混合物M的總重量。
[0029]在本發明中，術語「(甲基)丙烯醯」應理解為包含術語「丙烯醯」和「甲基丙烯醯」二者，並且指的是包含至少一個丙烯酸酯基團(CH2=CHCOO-)和/或至少一個甲基丙烯酸酯基團(CH2=CCH3COO-)的化合物。當存在丙烯酸酯基團和甲基丙烯酸酯基團二者時，它們可以存在於相同或不同的化合物上。
[0030]表示單數的措辭也包括複數,反之亦然。
[0031]非可共聚的環狀化合物(bl)優選是在共聚條件下不與單體混合物M的單體共聚
的化合物。非可共聚的環狀化合物(bl)在環中有利地包含一個
【權利要求】
1.一種製備可輻射固化組合物的方法，該組合物包含至少一種(甲基)丙烯酸類共聚物A和至少一種可輻射固化化合物B，所述方法包括: (a)在第一共聚步驟中，在至少一種非可共聚的環狀化合物(bl)存在下，通過共聚單體混合物M來製備(甲基)丙烯酸類共聚物，所述環狀化合物(bl)在環中含有至少一個
2.根據權利要求1的方法，其中環狀化合物(bl)選自內酯及其混合物。
3.根據前述權利要求任一項的方法，其中(甲基)丙烯酸類單體(al)選自烷基(甲基)丙烯酸酯，它的均聚物具有最大_30°C的Tg。
4.根據前述權利要求任一項的方法，其中(甲基)丙烯酸類單體(al)選自丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸2-乙基己酯及其混合物。
5.根據前述權利要求任一項的方法，其中可共聚單體(a2)選自其均聚物的Tg大於-30°C的單體。
6.根據前述權利要求任一項的方法，其中可共聚單體(a2)選自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、乙酸乙烯酯、苯乙烯及其混合物。
7.根據前述權利要求任一項的方法，其中可共聚單體(a3)選自(甲基)丙烯酸羥烷基酯、其乙氧化的和/或丙氧化的衍生物、其與內酯的加成物、聚烷氧基單羥基單(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、羧乙基(甲基)丙烯酸酯、巴豆酸、馬來酸、富馬酸、衣康酸和它們的任意混合物。
8.根據前述權利要求任一項的方法，其中可共聚單體(a4)選自馬來酸酐、衣康酸酐、4-甲基丙烯醯氧乙基偏苯三酸酐及其混合物。
9.根據前述權利要求任一項的方法，其中在共聚步驟中使用: (i)5-60wt%的環狀化合物(bl)，和 (ii)40-95wt%的單體混合物M 其中wt%是相對於環狀化合物(bl)和單體混合物M的總重量。
10.根據前述權利要求任一項的方法，其中可輻射固化化合物(a5)選自(甲基)丙烯酸羥烷基酯、其乙氧化的和/或丙氧化的衍生物、其與內酯的加成物、聚烷氧基單羥基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、羧乙基(甲基)丙烯酸酯、巴豆酸、馬來酸、富馬酸、衣康酸和它們的任意混合物。
11.根據前述權利要求任一項的方法，其中環狀化合物(bl)與可輻射固化化合物(a5)的官能團的當量比是1:1-6:1。
12.根據前述權利要求任一項的方法，其中步驟(a)的單體混合物M包含: (i)40-94.5wt%的(甲基)丙烯酸類單體(al)， (ii)5-59.5wt%的可共聚單體(a2)， (iii)0.5-20wt% 的可共聚單體(a3)，
(iv)任選的0-5wt%的可共聚單體(a4), 以製備(甲基)丙烯酸類共聚物，其包含來源於能夠與環狀化合物(bl)反應的可共聚單體(a3)的官能團， 其中該方法進一步包括接枝步驟(c)，其中至少一部分所述官能團與環狀化合物(bl)的一部分反應。
13.根據權利要求12的方法，其中環狀化合物(bl)與可共聚單體(a3)和可輻射固化化合物(a5)的官能團總和的當量比是1:1-6:1。
14.根據權利要求12或13任一項的方法，其中接枝步驟(c)在共聚步驟(a)後進行。
15.根據權利要求1-11任一項的方法，其中步驟(a)的單體混合物M包含:
(i)40-94.5wt% 的單體(al)， (ii)5-59.5wt%的可共聚單體(a2)， (iii)任選的0-20wt%的可共聚單體(a3), (iv)0.5-5wt%的可共聚單體(a4), 以製備(甲基)丙烯酸類共聚物，其包含來源於可共聚單體(a4)的環狀酸酐基團， 其中該方法包括加成物形成步驟(d)，其中至少部分環狀酸酐基團與至少一種可輻射固化化合物(a6)反應。
16.根據權利要求15的方法，其中可輻射固化化合物(a6)選自(甲基)丙烯酸羥烷基酯、其乙氧化的和/或丙氧化的衍生物、其與內酯的加成物、聚烷氧基單羥基(甲基)丙烯酸酯。
17.根據權利要求15或16任一項的方法，其中可輻射固化化合物(a6)的官能團與單體(a4)的環狀酸酐基團的當量比是0.5:1-2:1。
18.根據權利要求1-17任一項的方法，其中該方法進一步包括封端步驟(e)，其中官能端基W用含有至少一種官能團Y的至少一種封端用化合物封端，該官能端基W通過環狀化合物(bl)在開環步驟(b)或者在開環步驟(b)和接枝步驟(c) 二者的開環所形成，該官能團Y能夠與官能端基W反應。
19.根據權利要求18的方法，其中官能端基W是羥基或者伯胺，並且其中封端用化合物是單、二或多異氰酸酯。
20.根據權利要求1-11任一項的方法，其中該方法包括加成物形成步驟(d)和封端步驟(e)。
21.一種可輻射固化組合物，其能夠通過根據前述權利要求任一項的方法獲得，該組合物包含: (1)30-93被％的(甲基)丙烯酸類共聚物A，和(ii)7-70wt%的可輻射固化化合物B， 其中wt%是相對於（甲基）丙烯酸類共聚物A和可輻射固化化合物B的總重量。
22.根據權利要求21的可輻射固化組合物，其包含： (i)50-100wt%的可輻射固化組合物，其包含（甲基）丙烯酸類共聚物A和可輻射固化化合物B，和 (ii)0-50wt%的至少一種可福射固化化合物C, 其中#%是相對於（甲基）丙烯酸類共聚物A、可輻射固化化合物B和化合物C的總重量。
23.一種製備粘合劑和/或壓敏粘合劑的方法，其包括步驟： (a)提供根據權利要求21-22任一項的可輻射固化組合物， (b)將所述組合物施塗到基底上， (c)將所述組合物曝露於光化輻射或者電子束源以固化所述組合物。
24.粘合劑和/或壓敏粘合劑，其能夠獲自權利要求21-22的組合物的固化。
【文檔編號】C09J151/00GK103608370SQ201280029934
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年7月6日 優先權日:2011年7月19日
【發明者】G·克拉克, J·梵霍恩 申請人:湛新比利時股份有限公司