具有氨基烷基(甲基)丙烯醯溶劑單體的可交聯漿料共聚物的製作方法

2023-10-26 17:09:22 1

專利名稱：具有氨基烷基(甲基)丙烯醯溶劑單體的可交聯漿料共聚物的製作方法
技術領域：
本發明涉及壓敏粘合劑和由其製得的膠帶製品。所述膠帶的特徵在於，在較高的溫度下顯示出粘合性與內聚性之間的整體平衡和突出的承載能力。
背景技術：
壓敏膠帶在家庭和工作場所中幾乎隨處可見。在壓敏膠帶的最簡單的構造中，其包括粘合劑和背襯，且整體構造在使用溫度下是發粘的，並且僅使用適度的壓カ便可以粘附至多種基材以形成結合。以此方式，壓敏膠帶構成了完整自持的結合系統。根據壓敏膠帶委員會(Pressure-Sensitive Tape Council),已知壓敏粘合劑
(PSA)具有包括如下的性能(I)強力和持久的粘著力，(2)只要用手指輕壓便可以粘著，有足夠的能力保持在粘附體上面，和(4)有足夠的內聚強度，從而可以從粘附體上乾淨地剝離。已發現的可很好地用作PSA的材料包括經設計和配製以表現出所需粘彈性的聚合物，所述粘彈性可實現所期望的粘著力、剝離粘附力與剪切保持力的平衡。PSA的特徵在於通常在室溫(例如20°C)下是發粘的。PSA不包括僅具有粘性或僅能夠附著到某種表面上的組合物。通常使用設計用來逐個地測量粘著力、粘附カ(剝離強度)和內聚カ(剪切保持力)的測試方法來評估這些要求，如A. V. Pocius在由漢瑟加德納出版社(Hanser GardnerPublication)(俄亥俄州辛辛那提(Cincinnati, 0H))於 2002 年出版的 Adhesion andAdhesives Technology :An Introduction (粘附和粘合劑技術概論)(第2版)中所指明的那樣。這些測量結果合在一起構成了通常用於表徵PSA的諸性質的概貌。隨著多年來壓敏膠帶使用的擴展，對性能的要求已變得更加苛刻。例如，原來預期用於在室溫下支承適度負載的剪切保持能力，現已在操作溫度和負載方面對於許多應用而言大幅度提高。所謂的高性能壓敏膠帶是能夠在較高溫度下支撐負載達10，000分鐘的膠帯。一般是通過交聯PSA來提高剪切保持能力的，但必須相當小心，要同時保持高水平的粘著力和粘附力，從而保持前述各種性能的平衡。對於丙烯酸系粘合劑而言有兩種主要的交聯機理多官能烯鍵式不飽和基團與其他単體的自由基共聚作用，和通過諸如丙烯酸之類的官能単體的共價或離子交聯。另ー種方法是使用UV交聯劑(諸如可共聚的ニ苯甲酮)或後加入的光交聯劑(諸如多官能ニ苯甲酮和三嗪)。過去使用多種不同的材料作為交聯劑，例如多官能丙烯酸酷、苯こ酮、ニ苯甲酮和三嗪。然而，上述交聯劑有著某些缺點，這些缺點包括如下中的一者或多者高揮發性；與某些聚合物體系不相容；產生腐蝕性或毒性副產物；產生不期望的顏色；需要単獨的光敏化合物來引發交聯反應；以及對氧的高度敏感性。

發明內容
簡而言之，本發明提供了包含酸官能化(甲基)丙烯酸酯溶質共聚物和氨基烷基(甲基)丙烯醯溶劑單體的預粘合、可固化的漿料共聚物組合物，當將其聚合時便生成壓敏粘合劑組合物。通過共聚物的酸基和溶劑單體的氨基之間的酸鹼相互作用交聯預粘合劑組合物。本發明的壓敏粘合剤，即交聯的組合物，提供所需的粘著力、剝離粘附力和剪切保持力的平衡，並且進一歩符合Dahlquist標準；即在應用溫度(通常為室溫)下粘合劑在IHz頻率下的模量低於3 X IO6達因/cm。在一些實施例中，本發明提供衍生自可再生資源的粘合劑組合物。具體地講，本發明提供部分地衍生自植物材料的粘合劑組合物。在一些實施例中，本發明還提供了粘合劑製品，其中基底或背襯也衍生自可再生資源。油價的上漲以及同時上漲的石油衍生產品的價格，導致許多粘合劑產品的價格和供應不穩。故希望用衍生自可再生資源(例如植物)的那些原料取代全部或部分的石油基原料，因為這些材料比較便宜，並因此在經濟上和社會上都是有益的。因此，對這些衍生自植物的材料的需求已變得日益顯著。在本專利申請中，「預粘合劑」是指包含酸官能化(甲基)丙烯酸酯溶質 共聚物和氨基烷基(甲基)丙烯醯溶劑單體的漿料組合物，所述漿料組合物可被交聯以形成壓敏粘合齊 。「漿料聚合物」指溶質聚合物在ー種或多種溶劑單體中的溶液，該溶液在22°C下粘度為500釐泊至10，000釐泊。在本專利申請中，「(甲基)丙烯酸類」包括甲基丙烯酸類和丙烯酸類兩者。「(甲基)丙烯醯類」包括甲基丙烯醯類和丙烯醯類；即包括酷和醯胺兩者。如本文所用，「烷基」包括直鏈的、支鏈的和環狀烷基基團並且包括未取代的和取代的烷基基團。除非另外指明，否則所述烷基基團通常包含I至20個碳原子。本文所使用的「烷基」的例子包括(但不限幹)甲基、こ基、正丙基、正丁基、正戊基、異丁基、叔丁基、異丙基、正辛基、2-辛基、正庚基、こ基己基、環戊基、環己基、環庚基、金剛烷基和降冰片基等等。除非另外指明，否則烷基基團可為ー價或多價的。如本文所用，術語「雜烷基」包括具有ー個或多個獨立地選自S、0和N的雜原子的直鏈、支鏈和環狀烷基基團，並包括未取代的和取代的烷基基團。除非另外指明，否則雜烷基基團通常包含I至20個碳原子。「雜烷基」是下文所述「包含ー個或多個S、N、0、P，或Si原子的烴基」的子集。本文所使用的「雜烷基」的例子包括(但不限幹)甲氧基、こ氧基、丙氧基、3，6-ニ氧雜庚基、3-(三甲基甲矽烷基)-丙基、4-ニ甲基氨基丁基等等。除非另外指明，否則雜烷基基團可為ー價或多價的。如本文所用，「芳基」是包含6-18個環原子的芳族基團並且可以包含任選的稠環，稠環可以是飽和的、不飽和的或芳族的。芳基基團的例子包括苯基、萘基、聯苯、菲基和蒽基。雜芳基為包含1-3個諸如氮、氧或硫之類的雜原子的芳基並且可以包含稠環。雜芳基基團的ー些例子為吡啶基、呋喃基、吡咯基、噻吩基、噻唑基、噁唑基、咪唑基、吲哚基、苯並呋喃基和苯並噻唑基。除非另外指明，否則芳基和雜芳基基團可為ー價或多價的。本文所使用的「(雜)烴基」包括烴基烷基基團和芳基基團，和雜烴基雜烷基基團和雜芳基基團，後者包含ー個或多個鏈氧雜原子，如醚或氨基基團。雜烴基可以任選地包含ー個或多個鏈(鏈中)官能團，所述官能團包括酷、醯胺、尿素、氨基甲酸酯和碳酸酯官能團。除非另外指明，否則非聚合的(雜)烴基基團通常包含I至60個碳原子。除了以上對於「烷基」、「雜烷基」、「芳基」和「雜芳基」所述的那些外，本文所使用的這種雜烴基的一些例子包括(但不限幹)甲氧基、こ氧基、丙氧基、4-ニ苯基氨基丁基、2-(2』-苯氧基こ氧基)こ基、3，6- ニ氧雜庚基、3，6- ニ氧雜己基-6-苯基。
具體實施例方式本發明提供了ー種包含酸官能化(甲基)丙烯酸酯共聚物和氨基烷基(甲基)丙烯醯溶劑単體的預粘合劑組合物，當將其聚合和 交聯時，提供壓敏粘合劑和壓敏粘合劑製品。可用於製備酸官能化(甲基)丙烯酸酯粘合劑共聚物的(甲基)丙烯酸酯單體為非叔醇的単體(甲基)丙烯酸酯，所述醇含有I至14個碳原子，優選地平均含有4至12個碳原子。適合用作(甲基)丙烯酸酯単體的単體例子包括丙烯酸或甲基丙烯酸與非叔醇的酷，所述非叔醇為例如こ醇、I-丙醇、2-丙醇、I- 丁醇、2- 丁醇、I-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、
2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、I-己醇、2-己醇、2-甲基-1-戊醇、3-甲基-1_戊醇、
2-こ基-1-丁醇、3，5，5-三甲基-1-己醇、3-庚醇、I-辛醇、2-辛醇、異辛醇、2-こ基-1-己醇、I-癸醇、2-丙基庚醇、I-十二醇、I-十三醇、I-十四醇、香茅醇、ニ氫香茅醇等等。在一些實施例中，優選的(甲基)丙烯酸酯單體是(甲基)丙烯酸與丁醇或異辛醇或它們的組合的酷，但是兩種或更多種不同的(甲基)丙烯酸酯単體的組合也是合適的。在一些實施例中，優選的(甲基)丙烯酸酯單體是(甲基)丙烯酸與衍生自可再生資源的醇(例如2-辛醇、香茅醇、ニ氫香茅醇)的酷。在一些實施例中，希望(甲基)丙烯酸酯単體包括高Tg単體，具有至少25V，並且優選至少50°C的Tg。合適的高Tg單體包括可用於本發明的合適的單體的例子，所述例子包括(但不限幹)丙烯酸叔丁基酷、甲基丙烯酸甲酷、甲基丙烯酸こ酷、甲基丙烯酸異丙酷、甲基丙烯酸正丁酷、甲基丙烯酸異丁酷、甲基丙烯酸仲丁酷、甲基丙烯酸叔丁酷、甲基丙烯酸十八烷酷、甲基丙烯酸苯酷、甲基丙烯酸環己酷、丙烯酸異冰片酷、甲基丙烯酸異冰片酷、甲基丙烯酸苄酷、丙烯酸3，3，5三甲基環己基酷、丙烯酸環己酷、N-辛基丙烯醯胺、和甲基丙烯酸丙酯或組合。以用於製備聚合物的100份總單體重量計，(甲基)丙烯酸酯単體的存在量為85重量份至99. 5重量份。優選的是，以100份總單體重量計，(甲基)丙烯酸酯単體的存在量為90至95重量份。在包含高Tg單體時，共聚物可以包含85重量份至99. 5重量份(甲基)丙烯酸酯單體組分的最多30重量份、優選最多20重量份。在此類實施例中，共聚物可以包含i. 85重量份至99. 5重量份的非叔醇的(甲基)丙烯酸酯；ii. O. 5重量份至15重量份的酸官能化烯鍵式不飽和單體；iii. O至10重量份的非酸官能化烯鍵式不飽和極性單體；iv. O至5份的こ烯基單體；和V. O至5份的多官能(甲基)丙烯酸酯；以上均以100重量份總單體計。所述聚合物還包含酸官能化單體，其中酸官能團可以是酸本身，例如羧酸，或者一部分可以是其鹽，例如鹼金屬羧酸鹽。可用的酸性官能単體包括(但不限幹)選自烯鍵式不飽和羧酸、烯鍵式不飽和磺酸、烯鍵式不飽和膦酸以及它們的混合物的那些單體。這種化合物的例子包括選自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富馬酸、巴豆酸、檸康酸、馬來酸、油酸、(甲基)丙烯酸β -羧こ酯、甲基丙烯酸2-磺こ酯、苯こ烯磺酸、2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸、こ烯基膦酸以及它們的混合物的那些。出於其可獲得性的原因，酸性官能化共聚物的酸性官能化単體通常選自烯鍵式不飽和羧酸，即(甲基)丙烯酸。當需要更強的酸時，酸性単體包括烯鍵式不飽和磺酸和烯鍵式不飽和膦酸。所述酸性官能単體通常以O. 5重量份至15重量份，優選I重量份至15重量份，最優選5重量份至10重量份的量(以100重量份總單體計)使用。可用於製備共聚物的極性單體多少有些油溶性且多少有些水溶性，從而導致極性單體在乳液聚合中分布在水相與油相之間。如本文所用術語「極性單體」不包括酸官能化単體和氨基烷基(甲基)丙烯醯溶劑單體。合適的極性単體的代表性例子包括(但不限幹)(甲基)丙烯酸2-羥こ酯；Ν-こ烯基吡咯烷酮；Ν-こ烯基己內醯胺；丙烯醯胺；單N-烷基或雙N-烷基取代的丙烯醯胺；叔丁 基丙烯醯胺；ニ甲基氨こ基丙烯醯胺；Ν-辛基丙烯醯胺；(甲基)丙烯酸聚(烷氧基烷基)酷，包括(甲基)丙烯酸2-(2-こ氧基こ氧基)こ酷、(甲基)丙烯酸2-こ氧基こ酷、(甲基)丙烯酸2-甲氧基こ氧基こ酷、甲基丙烯酸2-甲氧基こ酷、聚こニ醇單(甲基)丙烯酸酯 ，焼基こ烯基醚，包括こ烯基甲基醚；以及它們的混合物。優選的極性單體包括選自(甲基)丙烯酸2-羥こ酯和N-こ烯基吡咯烷酮的那些。按100重量份總單體計，極性単體的存在量可以為O至10重量份、優選為O. 5至5重量份。當使用時，可用於(甲基)丙烯酸酯聚合物的こ烯基單體包括こ烯基酯(例如こ酸こ烯酯和丙酸こ烯酷)、苯こ烯、取代的苯こ烯(例如a-甲基苯こ烯)、こ烯基滷化物以及它們的混合物。如本文所用，こ烯基單體不包括酸官能化単體、丙烯酸酯単體和極性單體。以100重量份單體總重量計，通常所使用的這些こ烯基單體為O至5重量份，優選為I至5重量份。為了提高塗覆的粘合劑組合物的內聚強度，可將多官能(甲基)丙烯酸酯摻入到可聚合單體的共混物中。多官能丙烯酸酯特別可用於乳液或漿料聚合。可用的多官能(甲基)丙烯酸酯的例子包括但不限於ニ(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸酯和四(甲基)丙烯酸酷，如1，6-己ニ醇ニ(甲基)丙烯酸酯、聚(こニ醇)ニ(甲基)丙烯酸酯、聚丁ニ烯ニ(甲基)丙烯酸酷、聚氨酯ニ(甲基)丙烯酸酯和丙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯以及它們的混合物。多官能(甲基)丙烯酸酯的量和種類取決於粘合劑組合物的應用來定製。通常，按粘合劑組合物的總乾重計，多官能(甲基)丙烯酸酯以小於5份的量存在。更具體地講，交聯劑可以以
O.01至5份，優選O. 05至I份的量(以100份粘合劑組合物的總單體計)存在。除(甲基)丙烯酸酯共聚物之外，預粘合劑漿料聚合物組合物還包含氨基烷基(甲基)丙烯醯溶劑單體。相對於100份的共聚物，氨基烷基(甲基)丙烯醯溶劑單體以10重量份至90重量份，優選50重量份至80重量份的量進行現添加。氨基烷基(甲基)丙烯醯溶劑單體由以下通式表示
權利要求
1.一種漿料聚合物組合物，其包含 a)酸官能化(甲基)丙烯酸酯溶質共聚物；和 b)包含由下式表示的溶劑單體的溶劑單體組分
2.根據權利要求I所述的漿料聚合物組合物，其中所述酸官能化(甲基)丙烯酸酯共聚物包含 i.85重量份至99. 5重量份的非叔醇的(甲基)丙烯酸酯； ii.O. 5重量份至15重量份的酸官能化烯鍵式不飽和單體； iii.O至10重量份的非酸官能化烯鍵式不飽和極性單體； iv.O至5份的乙烯基單體,和 V. O至5份的多官能(甲基)丙烯酸酯； 均以100重量份的總單體計。
3.根據權利要求I所述的漿料聚合物組合物，其包含50重量份至20重量份在溶劑單體中的溶質共聚物。
4.根據權利要求I所述的漿料聚合物組合物，其在22°C下的粘度為500釐泊至10，000釐泊。
5.根據權利要求2所述的可交聯組合物，其中所述非酸官能化烯鍵式不飽和極性單體選自(甲基)丙烯酸-2-羥乙酯；N-乙烯基吡咯烷酮；N-乙烯基己內醯胺；丙烯醯胺；叔丁基丙烯醯胺；二甲氨基乙基丙烯醯胺；N-辛基丙烯醯胺；聚(烷氧基烷基)(甲基)丙烯酸酯 』聚(乙烯基甲基醚)；以及它們的混合物。
6.根據權利要求I所述的可交聯組合物，其中所述共聚物包含O.5重量份至5重量份丙烯酸和I重量份至5重量份非酸官能化烯鍵式不飽和單體。
7.根據權利要求2所述的可交聯組合物，其中所述酸官能化單體選自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富馬酸、巴豆酸、檸康酸、馬來酸、油酸、(甲基)丙烯酸羧乙酯、甲基丙烯酸2-磺乙酯、苯乙烯磺酸、2-丙烯醯胺基-2-甲基丙烷磺酸、乙烯基膦酸以及它們的混合物。
8.根據權利要求2所述的可交聯組合物，其包含I份至5份的乙烯基單體，所述乙烯基單體選自乙烯基酯、苯乙烯、取代的苯乙烯、乙烯基滷化物、丙酸乙烯酯以及它們的混合物。
9.根據權利要求2所述的可交聯組合物，其中所述非叔醇的平均碳原子數為從約4至約12。
10.根據權利要求2所述的可交聯組合物，其中所述非叔醇的(甲基)丙烯酸酯的所述非叔醇選自2-辛醇或二氫香茅醇。
11.根據權利要求I所述的可交聯組合物，其中所述溶劑單體的所述R2基團為羥基取代的亞燒基基團。
12.根據權利要求I所述的可交聯組合物，其中所述溶劑單體組分還包含(甲基)丙烯酸酯單體、酸官能化烯鍵式不飽和單體、任選地非酸官能化烯鍵式不飽和極性單體、任選地乙烯基單體；和任選地多官能(甲基)丙烯酸酯單體。
13.根據權利要求2所述的漿料聚合物組合物，其包含O.5重量份至5重量份的非酸官能化烯鍵式不飽和極性單體。
14.根據權利要求2所述的漿料聚合物組合物，其包含O.5重量份至15重量份的酸官能化烯鍵式不飽和單體。
15.根據權利要求2所述的漿料聚合物組合物，其包含I重量份至5重量份的乙烯基單體。
16.根據權利要求2所述的漿料聚合物組合物，其包含O.Ol份至5份的多官能(甲基)丙烯酸酯。
17.—種聚合物組合物，其包含以下物質的反應產物 a)溶質共聚物，其包含 i.85重量份至99. 5重量份的非叔醇的(甲基)丙烯酸酯； ii.O. 5重量份至15重量份的酸官能化單體； iii.O至10重量份的非酸官能化烯鍵式不飽和極性單體； iv.O至5份的乙烯基單體,和 (b)由下式表示的溶劑單體
18.根據權利要求17所述的聚合物，其由下式表示
19.根據權利要求17所述的聚合物，其中在IHz頻率下室溫模量為小於3X IO6達因/cm。
20.一種製備壓敏粘合劑的方法，所述方法包括合併 (a)包含如下物質的共聚物 i.85重量份至99. 5重量份的非叔醇的(甲基)丙烯酸酯； ii.I重量份至15重量份的酸官能化單體； iii.O至10重量份的非酸官能化烯鍵式不飽和極性單體； iv.O至5份的乙烯基單體,和 (b)由下式表示的溶劑單體
21.—種粘合劑製品，其包含交聯的根據權利要求I所述的組合物在背襯上的塗層。
22.—種由下式表示的化合物
23.一種粘合劑(共)聚合物，其包含聚合了的選自以下物質的單體
全文摘要
本發明描述了一種預粘合劑漿料聚合物組合物，其包含酸官能化(甲基)丙烯酸酯共聚物和氨基烷基(甲基)丙烯醯溶劑單體，當將所述預粘合劑漿料聚合物組合物聚合時，其提供壓敏粘合劑和壓敏粘合劑製品。
文檔編號C09J133/00GK102822298SQ201180017839
公開日2012年12月12日 申請日期2011年3月23日 優先權日2010年4月5日
發明者貝爾曼·伊爾道蓋恩-豪根, 莫琳·A·卡瓦納, 瑪麗·阿洛希納伊普勒敘夫勒爾, 拉裡·R·克雷普斯基, 巴布·N·加德丹 申請人:3M創新有限公司