粘合剂组合物制造技术

本发明专利技术公开了一种交联的粘合剂组合物，该交联的粘合剂组合物包含低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物组分、高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物组分、以及氢化的烃增粘剂。本公开提供了尤其可用于粘结低表面能(LSE)基材的压敏粘合剂和压敏粘合剂制品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可熔融加工的粘合剂和由其制备的条带制品。该粘合剂的特征在于表现出粘附和内聚特性的总体平衡、以及对低表面能基材的超常的粘附力。
技术介绍
压敏条带在家庭和工作场所中几乎随处可见。在压敏条带的最简单的构造中，其包括粘合剂和背衬，且整体构造在使用温度下是发粘的，并且仅使用适度压力便可以粘附至多种基材以形成粘结。以此方式，压敏条带构成了完整的独立成套的粘结体系。根据压敏胶带协会，已知压敏粘合剂(PSA)具有以下特性：(1)强力且持久的粘着力；(2)可在不超过指压的情况下粘附；(3)足以保持在粘附体上的能力；和(4)足以干净地从粘附体上去除的内聚强度。已发现的可很好地用作PSA的材料包括经设计和配制来表现出所需粘弹性的聚合物，所述粘弹性导致所期望的粘着力、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能够粘附到某种表面上而涵盖这些组合物。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在由俄亥俄州辛辛那提汉瑟加德纳出版社(HanserGardnerPublication,Cincinnati,OH)于2002年出版的《粘附力和粘合剂技术：概论》(AdhesionandAdhesivesTechnology:AnIntroduction)第2版中所指明的那样。这些测量合在一起构成了通常用于表征PSA的特性的平衡。
技术实现思路
本公开提供了粘合剂组合物，该粘合剂组合物包含低玻璃化转变温度(Tg)(甲基)丙烯酸酯共聚物组分、高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物组分、以及优选地氢化的烃增粘剂。所述两种共聚物可通过电子束交联。本公开提供了压敏粘合剂和压敏粘合剂制品，其尤其可用于粘结低表面能(LSE)基材，以及尤其在升高的温度下表现出高剥离值。本公开还提供了制备可熔融加工的粘合剂的方法，该方法包括将高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物、低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物、氢化的烃增粘剂混合，熔融挤出该混合物，以及对挤出的混合物进行电子束交联。在一个优选的实施例中，本公开还提供了一种制备可熔融加工的粘合剂的方法，该方法包括将高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物组分、低Tg共聚物的单体混合物混合，聚合该混合物，熔融挤出该聚合混合物，以及对挤出的混合物进行电子束交联。高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的Mw≥30千道尔顿(kD)，优选地Mw≤75kD，Tg≥50℃，并且包含：i)高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元；ii)任选但优选地，酸官能化烯键式不饱和单体单元；iii)任选的低Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元；iv)任选的非酸官能化烯键式不饱和极性单体单元；v)任选的乙烯基单体单元，其中i)至v)的总和为100重量份。低Tg丙烯酸酯共聚物组分的单体混合物包含：i.低Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元；ii.任选的酸官能化烯键式不饱和单体单元；iii.任选的非酸官能化烯键式不饱和极性单体单元；iv.任选的乙烯基单体单元；其中i)至v)的总和为100重量份；并且在单体混合物聚合时，产生(甲基)丙烯酸酯共聚物，该(甲基)丙烯酸酯共聚物的Tg≤20℃，Mw≥100kD，优选地Mw≤1000kD。在一个实施例中，非酸官能化烯键式不饱和极性单体单元为碱官能化极性单体，低Tg单体混合物包含碱官能化极性单体单元(“极性单体”)，并且高Tg共聚物不包含碱官能化极性单体。在另一个实施例中，低Tg单体混合物不具有碱官能化极性单体，并且高Tg共聚物具有碱官能化极性单体。优选的碱官能化极性单体为将与其他共聚物组分的酸官能化单体或单体单元发生酸碱相互作用的那些极性单体。特别优选的极性单体为胺官能化单体和丙烯酰胺单体。在一些优选的实施例中，低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物组分包含酸官能化共聚单体，并且高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物组分包含碱官能化共聚单体。在其他优选的实施例中，高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物组分包含酸官能化共聚单体，并且低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物组分包含碱官能化共聚单体。本公开的压敏粘合剂提供了所期望的黏着力、剥离粘附力和剪切保持力的平衡，并且还与Dahlquist标准相符；即，该粘合剂在涂敷温度(通常为室温)下的模量小于3×105帕斯卡(在1Hz的频率下)。本公开的粘合剂特别适用于形成对低表面能(LSE)基材的强粘结，并且还在升高的温度下在这些基材上表现出超常的粘附力。如本文所用，“烷基”包括直链的、支链的和环状烷基并且包括未取代的和取代的烷基基团两者。除非另外指明，否则所述烷基基团通常包含1至18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。对低表面能材料的粘附力是丙烯酸系粘合剂配方领域长期以来的需求。虽然已有提供可接受的性能水平的粘合剂，但是为满足该要求，仍持续需要更多的选择。此外，通常针对在或接近室温下的粘附力特性来配制压敏粘合剂。当使用温度超过粘附力的Tg时，典型的丙烯酸系粘合剂的粘附力迅速下降。因此，针对许多苛刻的应用，例如在电子器件、汽车和工业市场中，还需要丙烯酸系粘合剂组合物甚至能够在升高的温度下(≥100℃)保持足够的粘附力。本专利技术人已发现通过将高Tg丙烯酸类共聚物共混入低Tg共聚物基体中以形成弱分离相位形态，尤其在升高的温度下实现令人惊奇的对LSE基材的总体粘附力的改善。具体实施方式本公开提供了一种交联的粘合剂(优选地通过电子束交联)组合物，其包含：a)Mw≥30kD的高Tg共聚物，其包含：i.高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元；ii)任选的酸官能化烯键式不饱和单体单元；iii)任选的低Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元；iv)任选的非酸官能化烯键式不饱和极性单体单元；v)任选的乙烯基单体单元；其中i)至v)的总和为100重量份b)低Tg共聚物，其包含i.低Tg(甲基)丙烯酸酯单体；ii.任选的酸官能化烯键式不饱和单体；iii.任选的非酸官能化烯键式不饱和极性单体；iv.任选地乙烯基单体；其中i)至iv)的总和为100重量份；以及c)氢化的烃增粘剂。对于高Tg共聚物和低T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备可熔融加工的粘合剂的方法，包括：a)将高Tg共聚物溶解于低Tg共聚物的单体混合物中，所述高Tg共聚物具有Mw>30kD，其包含：i.高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元；ii)任选的酸官能化烯键式不饱和单体单元；iii)任选的低Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元；iv)任选的非酸官能化烯键式不饱和极性单体单元；v)任选的乙烯基单体单元；其中i)至v)的总和为100重量份；所述单体混合物包含i.低Tg(甲基)丙烯酸酯单体；ii.任选的酸官能化烯键式不饱和单体；iii.任选地非酸官能化烯键式不饱和极性单体；iv.任选地乙烯基单体；其中i)至iv)的总和为100重量份；所述混合物任选地包括氢化的烃增粘剂；b)使所得的混合物聚合；c)如果步骤a)中不存在，则添加氢化的烃增粘剂；d)熔融挤出所述聚合混合物；以及e)通过电子束辐射使所述挤出物交联。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.05.14 US 61/822,9891.一种用于制备可熔融加工的粘合剂的方法，包括：
a)将高Tg共聚物溶解于低Tg共聚物的单体混合物中，所述高Tg共
聚物具有Mw>30kD，其包含：
i.高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元；
ii)任选的酸官能化烯键式不饱和单体单元；
iii)任选的低Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元；
iv)任选的非酸官能化烯键式不饱和极性单体单元；
v)任选的乙烯基单体单元；其中i)至v)的总和为100重量份；
所述单体混合物包含
i.低Tg(甲基)丙烯酸酯单体；
ii.任选的酸官能化烯键式不饱和单体；
iii.任选地非酸官能化烯键式不饱和极性单体；
iv.任选地乙烯基单体；其中i)至iv)的总和为100重量份；
所述混合物任选地包括氢化的烃增粘剂；
b)使所得的混合物聚合；
c)如果步骤a)中不存在，则添加氢化的烃增粘剂；
d)熔融挤出所述聚合混合物；以及
e)通过电子束辐射使所述挤出物交联。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述增粘剂存在于步骤a)中。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述增粘剂在步骤c)中添加。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述非酸官能化极性单体为碱官
能化极性单体。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述碱官能化单体为酰胺官能化
单体。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述高Tg共聚物包含酸官能化单体
单元，并且所述低Tg共聚物组分的所述单体混合物包含碱官能化单
体单元，并且所述粘合剂包含每千克组合物最少0.05摩尔的酸/碱
对。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述高Tg共聚物包含小于0.5重
量份的碱性单体单元，并且所述低Tg共聚物组分的所述单体混合
物，所述粘合剂包含小于0.5重量份的酸官能化单体单元。
8.根据权利要求4所述的方法，其中所述低Tg共聚物包含酸官能化单
体单元，并且所述高Tg共聚物组分包含碱官能化单体单元，并包含
每千克所述组合物最少0.05摩尔的酸/碱对。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述低Tg共聚物包含小于0.5重
量份的碱性单体单元，并且所述Tg共聚物组分包含小于0.5重量份
的酸官能化单体单元。
10.根据权利要求1所述的方法，基于100重量份的所述低Tg单体混合
物和高Tg共聚物计，包含0.1重量份至20重量份的氢化的烃增粘
剂。
11.根据权利要求1所述的方法，基于100重量份的所述低Tg单体混合
物和所述高Tg共聚物计，包含至多40重量份的高Tg丙烯酸酯共聚
物和60重量份或更大的低Tg单体混合物。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物具
有的Tg>50℃。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述低Tg单体混合物包含：
i.85重量份至99.5重量份的(甲基)丙烯酸酯单体；
ii.0.5重量份至15重量份的酸官能化烯键式不饱和单体；
iii.1重量份至10重量份的非酸官能化烯键式不饱和极性单体；以及
iv.0重量份至5重量份的乙烯基单体；其中i)至iv)的总和为100重
量份。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述非酸官能化烯键式不饱和极
性单体为碱官能化单体，并且其摩尔量超过所述酸官能化单体的摩
尔量。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述高Tg共聚物包含：
i)至多100重量份的高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元；
ii)0重量份至15重量份、优选地1重量份至10重量份的酸官能化
烯键式不饱和单体单元；
iii)0重量份至50重量份的任选的低Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元；
iv)0重量份至15重量份、优选地1重量份至10重量份的任选的非
酸官能化烯键式不饱和极性单体单元；以及
v)0重量份至5重量份、优选地1重量份至5重量份的任选的乙烯
基单体单元；其中i)至v)的总和为100重量份。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述非酸官能化烯键式不饱和极
性单体为碱官能化单体，并且其摩尔量小于所述酸官能化单体的摩
尔量。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合混合物与背衬共挤出。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述聚合混合物与泡沫背衬共挤
出。
19.根据权利要求1所述的方法，其中所述高Tg共聚物通过绝热间歇式
聚合方法制备。
20.根据权利要求1所述的方法，其中聚合的步骤b)为光聚合。
21.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合物在聚合之前在22℃下
具有100cPs至10,000cPs的粘度。
22.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合物不含交联剂。
23.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合组合物被挤出到背衬
上。
24.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合组合物被挤出到泡沫背
衬上。
25.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，包含每千克所述组合物最少
0.05摩尔的酸/碱对。
26.一种电子束交联的粘合剂组合物，包含：
a)高Tg共聚物，所述高Tg共聚物具有Mw>30kD，其包含：
i.高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元；
ii)任选的酸官能化烯键式不饱和单体单元；
iii)任选的低Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元；
iv)任选的非酸官能化烯键式不饱和极性单体单元；
v)任选的乙烯基单体单元；其中i)至v)的总和为100重量份；
b)低Tg共聚物，所述低Tg共聚物包含
i.低Tg(甲基)丙烯酸酯单体；
ii.任选的酸官能化烯键式不饱和单体；
iii.任选的非酸官能化烯键式不饱和极性单体；
iv.任选地乙烯基单体；其中i)至iv)的总和为100重量份；以及
c)氢化的烃增粘剂。
27.根据权利要求26所述的粘合剂组合物，其中所述高Tg共聚物包含酸
官能化单体单元，并且所述低Tg共聚物包含碱官能化极性单体单
元。
28.根据权利要求26所述的粘合剂组合物，其中所述低Tg共聚物包含酸
官能化单体单元，并且所述高Tg共聚物包含碱官能化极性单体单
元。
29.根据权利要求26所述的粘合剂组合物，其中所述高Tg共聚物主要为
酸性的并且所述低Tg共聚物主要为碱性的。
30.根据权利要求29所述的粘合剂组合物，其中所述高Tg共聚物包含1
重量份至10重量份的酸官能化烯键式不饱和单体单元；和小于0.5
重量份的碱性单体，并且所述低Tg共聚物包含1重量份至10重量份
的碱官能化烯键式不饱和极性单体和小于0.5重量份的酸性单体。
31.根据权利要求26所述的粘合剂组合物，所述粘合剂组合物不含交联
剂。
32.根据权利要求27所述的粘合剂组合物，包含每千克所述组合物最少
0.05摩尔的酸/碱对。
33.根据权利要求28所述的粘合剂组合物，包含每千克所述组合物最少
0.05摩尔的酸/碱对。
34.根据权利要求26所述的粘合剂组合物，其中所述组合物通过以下方
法制备：将所述高Tg共聚物和所述低Tg共聚物的单体混合物混合，
使所述混合物聚合，在熔融混合步骤中添加所述增粘剂，熔融挤出
所述混合物，以及通过电子束交联。
35.根据权利要求26所述的粘合剂组合物，包含每千克所述组合物最少
0.05摩尔的酸/碱对。
36.一种用于制备可熔融加工的粘合剂的方法，包括：
a)将高Tg共聚物...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蜀珺，陈中，J·R·雅各布森，P·S·威利特，D·J·亚鲁索，金昭伶，
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