具有乙烯基硅烷交联剂的丙烯酸酯粘合剂制造技术

本发明专利技术描述了一种由乙烯基硅交联剂交联的(甲基)丙烯酸酯压敏粘合剂共聚物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有乙烯基硅烷交联剂的丙烯酸酯粘合剂
本专利技术涉及新型交联剂和压敏丙烯酸酯粘合剂及由其制备的条带制品。该粘合剂的特征在于显示出粘合和内聚特性的总体平衡。
技术介绍
压敏胶带在住宅和工作场所中几乎是随处可见的。按其最简单的构造，压敏胶带包括粘合剂和背衬，整体构造在使用温度下是有粘性的，并且只用适度的压力便粘附于多种基材以形成粘结。按此方式，压敏胶带构成了完整自持的粘结系统。根据压敏胶带协会，已知压敏粘合剂(PSA)具有以下性质：(1)有力而持久的粘着力，(2)用不超过指压的压力即可粘附，(3)足以保持在附着物上的能力，以及(4)足够的内聚强度以便使其从附着物干净地移除。已发现的作为PSA充分发挥作用的材料包括经设计和配制以表现出所需粘弹特性的聚合物，这些粘弹特性实现预期的粘着力、剥离粘附力与剪切保持力的平衡。PSA的特征在于通常在室温(例如20℃)下发粘。PSA不仅仅因为组合物是粘性的或附着到某种表面而包含这些组合物。这些要求通常使用被设计以单独地测量粘着力、粘附力(剥离强度)和内聚力(剪切保持力)的测试来进行评估，如A.V.Pocius在AdhesionandAdhesivesTechnology:AnIntroduction,2ndEd.,HanserGardnerPublication,Cincinnati,OH,2002(《粘附力和粘合剂技术：简介》，第2版，俄亥俄州辛辛那提汉瑟加德纳出版社，2002年)中所指明。这些量度合在一起构成了通常用于表征PSA的性质的平衡。随着多年来压敏胶带使用的扩展，对性能的要求变得更加苛刻。例如就操作温度和负载而言，对于许多应用来说，原来预期用于于在室温下支撑适度负载的应用的剪切保持能力现已大幅度提高。所谓的高性能压敏胶带是在升高的温度下能够支撑负载10,000分钟的那些。一般通过使PSA交联来实现剪切保持能力的提高，但操作必须相当小心，以便保持高水平的粘性和粘附力，从而保持前述的特性平衡。对于丙烯酸系粘合剂而言有两种主要的交联机理：多官能烯键式不饱和基团与其他单体的自由基共聚作用，和通过诸如丙烯酸的官能单体的共价或离子交联。另一种方法是使用UV交联剂(诸如共聚型二苯甲酮)或后添加的光交联剂(诸如多官能二苯甲酮和三嗪)。在过去，已使用多种不同的材料作为交联剂，例如多官能丙烯酸酯、苯乙酮、二苯甲酮和三嗪。然而，上述交联剂有着某些缺点，这些缺点包括如下中的一者或多者：高挥发性；与某些聚合物系统不相容；产生腐蚀性或毒性副产物；产生不期望的颜色；需要单独的光敏化合物来引发交联反应；以及对氧的高度敏感性。
技术实现思路
本公开提供了新型可自由基固化的组合物，其包含(甲基)丙烯酸酯共聚物或(甲基)丙烯酸酯单体混合物，该混合物包含至少一种(甲基)丙烯酸酯和具有至少两个乙烯基基团的乙烯基硅烷交联剂，和自由基引发剂。硅烷交联剂可为有机硅，包括环状硅氧烷或碳硅烷。优选地，交联剂具有直链或环状硅氧烷主链。更具体地讲，本公开还提供包含乙烯基硅烷官能的(甲基)丙烯酸酯共聚物和交联剂的浆料聚合物组合物。在一个方面，本专利技术提供了一种新型浆料聚合物组合物，其包含a)第一组分乙烯基硅烷官能的(甲基)丙烯酸酯溶质共聚物，b)包含至少一种自由基聚合型溶剂单体的第二组分，和c)乙烯基硅烷交联剂。浆料组合物在溶剂单体组分中包含至少一种交联单体并且/或者(甲基)丙烯酸溶质聚合物包含衍生自至少一种交联单体的聚合单元。可使浆料聚合物组合物聚合并固化而产生压敏粘合剂。硅烷交联剂可为有机硅或碳硅烷。在另一个实施方案中，在合适的溶剂中提供了可聚合组合物，其包含(甲基)丙烯酸酯单体、酸官能单体、任选的非酸官能极性单体、其他任选的单体和交联剂的单体混合物。溶液可被溶液聚合以提供交联的压敏粘合剂。本公开的压敏粘合剂(交联的组合物)提供所需的粘着力、剥离粘附力和剪切保持力的平衡；并且进一步符合Dahlquist标准；即在应用温度(通常为室温)下粘合剂在1Hz频率下的模量小于3×106达因/厘米。在一些实施方案中，在1Hz的频率下，压敏粘合剂在室温(25℃)下的储能模量小于2×106达因/厘米或1×106达因/厘米。“浆料聚合物”指溶质聚合物在一种或多种溶剂单体中的溶液，该溶液在22℃下粘度为500至10,000cPs(厘泊)。“溶液聚合物”指溶质聚合物在一种或多种有机溶剂中的溶液。(甲基)丙烯酸系包括甲基丙烯酸系和丙烯酸系二者。在本文中，“(甲基)丙烯酰基”包括(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酰胺。在本文中，“(甲基)丙烯酸类”包括甲基丙烯酸类和丙烯酸类两者。在本文中，“(甲基)丙烯酸酯”包括甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯两者。术语“烷基”包括直链、支链和环状烷基基团并且包括未取代的和取代的烷基基团两者。除非另外指明，否则烷基基团通常包含1至20个碳原子。如本文所用的“烷基”的例子包括但不限于甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、异丁基、叔丁基、异丙基、正辛基、2-辛基、正庚基、乙基己基、环戊基、环己基、环庚基、金刚烷基和降冰片基等。除非另有说明，否则烷基基团可以为一价或多价的。术语杂烷基是指烷基基团，如刚刚所定义，该烷基基团具有由悬链杂原子(诸如O、S或N)取代的至少一个悬链碳原子(即，处于链中)。“芳基”意指单价芳族基团，例如苯基、萘基等。“亚芳烷基”意指芳基基团附接到亚烷基的如上所定义的烷基基团，例如苄基、1-萘乙基等。亚芳烷基意指烷基基团附接到亚烷基的如上定义的芳基基团，例如甲基苯基、乙基萘基等。术语“烃基”包括在该式的上下文中可以是单价或二价的芳基和烷基，并且优选具有2至10个碳原子。“可再生资源”是指在100年的时间框架内可被补充的自然资源。资源可自然地或经由农业技术补充。可再生资源通常为植物(即，各种光合作用生物体中的任一者，包括所有陆地生物，包括树)、原生生物的生物体，诸如海藻和藻类、动物和鱼。它们可为天然存在的、杂交体，或遗传工程生物体。天然资源(诸如原油、煤和泥炭，它们耗费100年以上才形成)不视为可再生资源。术语乙烯基硅烷是指～Si-CH＝CH2基团。具体实施方式本公开提供了可交联组合物，其包含乙烯基官能的(甲基)丙烯酸酯共聚物和具有以下通式的交联剂：R1是单价烃基基团，包括烷基和芳基基团；R2是R1或乙烯基基团Z；R3是具有2至10个碳原子的直链或支链二价亚烷基；a为0至85，优选地大于1且小于65；c为1至35；其中所述R2基团中的至少两个为乙烯基基团Z。在一些实施方案中，乙烯基基团Z基团是末端。在其他实施方案中，乙烯基基团Z基团是来自硅氧烷或碳硅烷链的侧链。在一些实施方案中，本公开提供了浆料聚合物组合物，其包含第一组分溶质(甲基)丙烯酸酯共聚物和第二组分溶剂单体。交联剂可作为聚合单体单元引入溶质共聚物中，从而向其提供侧链乙烯基基团。另选地或除此之外，第二组分溶剂单体组分可包含交联剂。在另一个实施方案中，在合适的溶剂中提供了可聚合组合物，其包含(甲基)丙烯酸酯单体、酸官能单体、任选的非酸官能极性单体、其他任选的单体和交联剂的单体混合物。溶液可首先被溶液聚合以产生非交联的溶液聚合物，然后可照射或热处理该非交联的溶液聚合物以得到交联的压敏粘合剂。(甲基)丙稀酸类聚合物或单体混合物包含衍生自(例如，非叔)醇的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可自由基固化的组合物，包含：a.包含至少一种(甲基)丙烯酸酯的单体混合物，b.具有至少两个乙烯基基团的乙烯基硅交联剂，以及c.自由基引发剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.02 US 62/044,5421.一种可自由基固化的组合物，包含：a.包含至少一种(甲基)丙烯酸酯的单体混合物，b.具有至少两个乙烯基基团的乙烯基硅交联剂，以及c.自由基引发剂。2.根据权利要求1所述的可自由基固化的组合物，其中所述交联剂是具有下式的有机硅：R1是单价烃基基团；R2是R1或烯键式不饱和基团Z；a为0至85；其中所述R2基团中的至少两个为乙烯基基团Z。3.根据权利要求2所述的组合物，其中所述交联剂是具有下式的有机硅：R1是单价烃基基团；Z是乙烯基基团；a为0至85。4.根据权利要求2所述的组合物，其中所述交联剂是具有下式的有机硅：其中Z是乙烯基基团，R1是单价烃基基团；a为0至85b为2至30；并且a+b为2至85。5.根据权利要求1所述的组合物，相对于100重量份的所述单体混合物，所述组合物包含0.1至10重量份的所述交联剂。6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述单体混合物包含i.85至99.5重量份的(甲基)丙烯酸酯；ii.0.5至15重量份的酸官能单体；iii.0至20重量份的非酸官能烯键式不饱和极性单体；iv.0至5份乙烯基单体；v.0.1至5份所述交联剂的互聚单体单元；vi.其中总和为100重量份。7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述交联剂是具有至少两个乙烯基基团的环状硅氧烷。8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述交联剂是具有下式的碳硅烷：R1是单价烃基基团，包括烷基和芳基基团；R2是R1或乙烯基基团Z；R3是直链或支链二价烃基；c为1至35其中所述R2基团中的至少两个为乙烯基基团Z。9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述交联剂具有下式：R1是单价烃基基团；R3是直链或支链二价烃基基团；Z是乙烯基基团；c为1至35。10.根据权利要求1所述的组合物，其中所述交联剂具有下式：其中Z是乙烯基基团，R1是单价饱和有机基团；R3是直链或支链二价烃基基团；c为1至35；d为2至10。11.一种浆料聚合物组合物，包含i)包含衍生自一种或多种(甲基)丙烯酸烷基酯单体的聚合单元的(甲基)丙烯酸溶质共聚物组分；ii)可自由基聚合的溶剂单体组分；iii)具有至少两个乙烯基基团的乙烯基硅交联剂；并且其中所述溶剂单体包含所述交联剂并且/或者所述(甲基)丙烯酸溶质共聚物包含衍生自至少一种交联剂的聚合单元。12.根据权利要求11所述的可自由基固化的组合物，其中所述交联剂具有下式：R1是单价烃基基团；R2是R1或乙烯基基团Z；a为0至85其中所述R2基团中的至少两个为乙烯基基团Z。13.根据权利要求11所述的组合物，其中所述交联剂具有下式；R1是单价烃基基团；Z是乙烯基基团；a为0至85。14.根据权利要求11所述的组合物，其中所述交联剂具有下式；其中Z是乙烯基基团，R1是单价饱和有机基团；a为0至85；b为2至30并且a+b为2至85。15.根据权利要求11所述的组合物，相对于100重量份的溶剂单体加上溶质共聚物，所述组合物包含0.1至10重量份的交联剂。16.根据权利要求11所述的组合物，其中所述溶质共聚物包含所述交联剂的互聚单体单元。17.根据权利要求11所述的组合物，其中所述溶剂单体组分包含所述交联剂。18.根据权利要求11所述的浆料聚合物组合物，包含：a)第一组分溶质共聚物，其包含：i.85至99.5重量份的(甲基)丙烯酸酯单体单元；ii.0.5至15重量份的酸官能单体单元；iii.0至20重量份的非酸官能烯键式不饱和极性单体单元；iv.0至5份乙烯基单体单元；v.0至5份所述交联剂的单体单元；其中总和为100重量份；以及b)第二组分，其包含至少一种可自由基聚合的溶剂单体和任选的所述交联剂，以及c)相对于a)加b)，0.1至10重量份的所述溶剂单体组分和/或所述溶质共聚物中的所述交联剂。19.根据权利要求11所述的浆料聚合物组合物，其中所述溶剂单体组分包含i.85至99.5重量份的非叔醇的(甲基)丙烯酸酯；ii.0.5至15重量份的酸官能单体；iii.0至20重量份的非酸官能烯键式不饱和极性单体；iv.0至5份乙烯基单体；其中总和为100重量份相对于溶剂单体加上溶质共聚物，0至5份的所述交联剂的互聚单体单元。20.根据权利要求11所述的组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·E·利普斯科姆，K·M·莱万多夫斯基，C·S·托马斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US