專利名稱：具有氨基烷基(甲基)丙烯酰溶劑單體的可交聯(lián)漿料共聚物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓敏粘合劑和由其制得的膠帶制品。所述膠帶的特征在于，在較高的溫度下顯示出粘合性與內(nèi)聚性之間的整體平衡和突出的承載能力。
背景技術(shù)：
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(gòu)造中，其包括粘合劑和背襯，且整體構(gòu)造在使用溫度下是發(fā)粘的，并且僅使用適度的壓カ便可以粘附至多種基材以形成結(jié)合。以此方式，壓敏膠帶構(gòu)成了完整自持的結(jié)合系統(tǒng)。根據(jù)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(nèi)聚強度，從而可以從粘附體上干凈地剝離。已發(fā)現(xiàn)的可很好地用作PSA的材料包括經(jīng)設(shè)計和配制以表現(xiàn)出所需粘彈性的聚合物，所述粘彈性可實現(xiàn)所期望的粘著力、剝離粘附力與剪切保持力的平衡。PSA的特征在于通常在室溫(例如20°C)下是發(fā)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(shè)計用來逐個地測量粘著力、粘附カ(剝離強度)和內(nèi)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))于 2002 年出版的 Adhesion andAdhesives Technology :An Introduction (粘附和粘合劑技術(shù)概論)(第2版)中所指明的那樣。這些測量結(jié)果合在一起構(gòu)成了通常用于表征PSA的諸性質(zhì)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，原來預期用于在室溫下支承適度負載的剪切保持能力，現(xiàn)已在操作溫度和負載方面對于許多應(yīng)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(lián)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。對于丙烯酸系粘合劑而言有兩種主要的交聯(lián)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(lián)。另ー種方法是使用UV交聯(lián)劑(諸如可共聚的ニ苯甲酮)或后加入的光交聯(lián)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(lián)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(lián)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(fā)性；與某些聚合物體系不相容；產(chǎn)生腐蝕性或毒性副產(chǎn)物；產(chǎn)生不期望的顏色；需要単獨的光敏化合物來引發(fā)交聯(lián)反應(yīng)；以及對氧的高度敏感性。

發(fā)明內(nèi)容
簡而言之，本發(fā)明提供了包含酸官能化(甲基)丙烯酸酯溶質(zhì)共聚物和氨基烷基(甲基)丙烯酰溶劑單體的預粘合、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堿相互作用交聯(lián)預粘合劑組合物。本發(fā)明的壓敏粘合剤，即交聯(lián)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，并且進一歩符合Dahlquist標準；即在應(yīng)用溫度(通常為室溫)下粘合劑在IHz頻率下的模量低于3 X IO6達因/cm。在一些實施例中，本發(fā)明提供衍生自可再生資源的粘合劑組合物。具體地講，本發(fā)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(fā)明還提供了粘合劑制品，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(chǎn)品的價格，導致許多粘合劑產(chǎn)品的價格和供應(yīng)不穩(wěn)。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，并因此在經(jīng)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(zhì) 共聚物和氨基烷基(甲基)丙烯酰溶劑單體的漿料組合物，所述漿料組合物可被交聯(lián)以形成壓敏粘合齊 ?！皾{料聚合物”指溶質(zhì)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厘泊至10，000厘泊。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)丙烯酰類”包括甲基丙烯酰類和丙烯酰類；即包括酷和酰胺兩者。如本文所用，“烷基”包括直鏈的、支鏈的和環(huán)狀烷基基團并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(但不限干)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(huán)戊基、環(huán)己基、環(huán)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(shù)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(huán)狀烷基基團，并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?！半s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(但不限干)甲氧基、こ氧基、丙氧基、3，6-ニ氧雜庚基、3-(三甲基甲硅烷基)-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(huán)原子的芳族基團并且可以包含任選的稠環(huán)，稠環(huán)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(lián)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并且可以包含稠環(huán)。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、苯并呋喃基和苯并噻唑基。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，后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、酰胺、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。除了以上對于“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(但不限干)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(fā)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)丙烯酰溶劑単體的預粘合劑組合物，當將其聚合和 交聯(lián)時，提供壓敏粘合劑和壓敏粘合劑制品。可用于制備酸官能化(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(yōu)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(yōu)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(yōu)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，并且優(yōu)選至少50°C的Tg。合適的高Tg單體包括可用于本發(fā)明的合適的單體的例子，所述例子包括(但不限干)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(huán)己酷、丙烯酸異冰片酷、甲基丙烯酸異冰片酷、甲基丙烯酸芐酷、丙烯酸3，3，5三甲基環(huán)己基酷、丙烯酸環(huán)己酷、N-辛基丙烯酰胺、和甲基丙烯酸丙酯或組合。以用于制備聚合物的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(yōu)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(yōu)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，例如堿金屬羧酸鹽?？捎玫乃嵝怨倌軈g體包括(但不限干)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-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、こ烯基膦酸以及它們的混合物的那些。出于其可獲得性的原因，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(shè). 5重量份至15重量份，優(yōu)選I重量份至15重量份，最優(yōu)選5重量份至10重量份的量(以100重量份總單體計)使用?？捎糜谥苽涔簿畚锏臉O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(shù)語“極性單體”不包括酸官能化単體和氨基烷基(甲基)丙烯酰溶劑單體。合適的極性単體的代表性例子包括(但不限干)(甲基)丙烯酸2-羥こ酯；Ν-こ烯基吡咯烷酮；Ν-こ烯基己內(nèi)酰胺；丙烯酰胺；單N-烷基或雙N-烷基取代的丙烯酰胺；叔丁 基丙烯酰胺；ニ甲基氨こ基丙烯酰胺；Ν-辛基丙烯酰胺；(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(yōu)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(yōu)選為O. 5至5重量份。當使用時，可用于(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)、こ烯基鹵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(yōu)選為I至5重量份。為了提高涂覆的粘合劑組合物的內(nèi)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于乳液或漿料聚合。可用的多官能(甲基)丙烯酸酯的例子包括但不限于ニ(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于粘合劑組合物的應(yīng)用來定制。通常，按粘合劑組合物的總干重計，多官能(甲基)丙烯酸酯以小于5份的量存在。更具體地講，交聯(lián)劑可以以
O.01至5份，優(yōu)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)丙烯酰溶劑單體。相對于100份的共聚物，氨基烷基(甲基)丙烯酰溶劑單體以10重量份至90重量份，優(yōu)選50重量份至80重量份的量進行現(xiàn)添加。氨基烷基(甲基)丙烯酰溶劑單體由以下通式表示
權(quán)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(zhì)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(zhì)共聚物。
4.根據(jù)權(quán)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厘泊至10，000厘泊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可交聯(lián)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(nèi)酰胺；丙烯酰胺；叔丁基丙烯酰胺；二甲氨基乙基丙烯酰胺；N-辛基丙烯酰胺；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(jù)權(quán)利要求I所述的可交聯(lián)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(jù)權(quán)利要求2所述的可交聯(lián)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-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、乙烯基膦酸以及它們的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可交聯(lián)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、乙烯基鹵化物、丙酸乙烯酯以及它們的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可交聯(lián)組合物，其中所述非叔醇的平均碳原子數(shù)為從約4至約12。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可交聯(lián)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(jù)權(quán)利要求I所述的可交聯(lián)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(jù)權(quán)利要求I所述的可交聯(lián)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物 a)溶質(zhì)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(jù)權(quán)利要求17所述的聚合物，其由下式表示
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的聚合物，其中在IHz頻率下室溫模量為小于3X IO6達因/cm。
20.一種制備壓敏粘合劑的方法，所述方法包括合并 (a)包含如下物質(zhì)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.—種粘合劑制品，其包含交聯(lián)的根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合物在背襯上的涂層。
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(zhì)的單體
全文摘要
本發(fā)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)丙烯酰溶劑單體，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制品。
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(yōu)先權(quán)日2010年4月5日
發(fā)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, 拉里·R·克雷普斯基, 巴布·N·加德丹 申請人:3M創(chuàng)新有限公司