基于萜烯树脂和烃树脂的表面活性剂以及增粘剂树脂的水分散体制造技术

本发明专利技术公开了一种制备用于在水介质中分散增粘剂树脂的表面活性剂的方法，其包括使α，β－不饱和羧酸或酸酐或其酯与萜烯基树脂或烃基树脂反应形成加合物，然后使所述加合物与聚亚烷基多醇反应制得所述表面活性剂。在相关的实施方案中，所述表面活性剂随后被官能化。还公开了使用所公开的方法制备的表面活性剂；包含所公开的表面活性剂和增粘剂树脂的组合物；包含所公开的表面活性剂、增粘剂树脂和水的水分散体；包含所公开的水分散体和聚合物胶乳的粘合剂组合物；以及使用所公开的粘合剂组合物制备的压敏粘合剂覆盖物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般性地涉及表面活性剂，更具体地说涉及用于制备增粘 剂树脂水分散体的表面活性剂，其中所述树脂可以与胶乳混合，提供 水性(water-bom)粘合剂。
技术介绍
由于意识到溶剂基粘合剂对健康和环境的危害，政府对溶剂的管 制已经极大地促进了用来代替溶剂基粘合剂的改进的水性(即水分散 的)粘合剂的不断发展。结果，水性粘合剂己经被广泛地用来粘接各 种基底。这些粘合剂通常包含高分子量的弹性胶乳(或者胶乳混合物， 例如丙烯酸和丁苯橡胶胶乳)和至少一种水分散的增粘剂树脂。可以 制备不用增粘剂树脂的官能化水性粘合剂。但是，为了能够经济地制 得适合工业生产的对多种基底都具有粘合作用的粘合剂，通常需要加 入上述的官能化水性粘合剂。工业水性粘合剂的一个重要部分是压敏粘合剂("PSA")。举例 来说，后者被用于胶带，以将标签粘贴到瓶子和其它包装容器的纤维 素质、聚烯烃和极性聚合物基底上；以及粘接橱柜和墙面装饰等。虽然PSAs通常对大量的基底表现出良好的粘合性，但它们的粘 合性能是有限的。举例来说，PSAs与基底的粘合通常比它们的溶剂 基对应物要差。这种不足至少部分归因于用来分散增粘剂树脂或者制 备用于PSA的胶乳或胶乳混合物的表面活性剂。表面活性剂内在地 塑化了聚合物-增粘剂树脂混合物，这就降低了粘合剂的切变(adhesive shear)。另外，表面活性剂经常通过向基底界面迁移而阻碍了粘合，从而干扰了粘合剂对基底的粘合能力。水性PSAs的特征还在于有限的保存期限、有限的润湿粘合基底 (即用于制造胶带、标签等的基底)的能力以及在高剪切和高速应用中 的不理想的机械稳定性。延长保存期限通常是可取的。特别是粘合基 底的润湿性和优越的机械稳定性对于用粘合剂高速涂覆粘合基底是 重要的。现在通常使用高速的涂布机，例如凹版印刷、反模凹版印刷 以及缝隙冲模涂布机(slot die coater)，以低的涂胶量来实现增加的产另外，在制备增粘剂树脂分散体中使用的表面活性剂是一个限制 因素。已经使用壬基苯酚基表面活性剂生产出增粘剂树脂分散体，并 且由此制得具有与上述高速涂覆方法相匹配的基底润湿性和机械稳 定性的PSAs。但是，壬基苯酚以及衍化物现在逐渐遭到政府规章的 限制，这些规章要求减少或者杜绝它们在市场以及化工厂废水中的存 在。树脂的自乳化方法已经公开。例如参阅美国专利第4,670,504和 5,268,399号，以及英国专利第2,273,294和2,288,179号。在这些方 法中，对树脂进行处理，从而在小部分所述树脂中引入亲水基团。艮P， 向树脂中引入少量的亲水基团，从而在小部分所述树脂分子中引入亲 水基团。然后，当向树脂/改性的树脂混合物中加入水以及任选的某 些助溶剂时，含有这些亲水基团的树脂分子起着表面活性剂的作用。因此，有待开发用于制备增粘剂的表面活性剂，当与胶乳混合时， 所述表面活性剂产生水性粘合剂，特别是PSAs，其具有改善的粘合 性、改善的粘合基底可湿性、适合高速涂覆操作的较大的机械强度， 以及改善的保存期限。本专利技术实现这些需求并且进一步提供了如此处 所述的相关优点。
技术实现思路
简要地说，本专利技术涉及制备用于在水中分散树脂，特别是增粘剂 树脂的表面活性剂的方法，其中所述分散的增粘剂树脂随后用于制备 水性粘合剂。本专利技术还涉及使用所公开的方法制备的表面活性剂以及 组合物，例如包含所述表面活性剂的水分散体和粘合剂组合物。一方面，本专利技术涉及一种制备表面活性剂的方法。该方法包括选 择树脂，其中所述树脂包含单体的聚合残留物，并且所述单体是不饱和烃或者包括不饱和烃。所选择的树脂与a，卩-不饱和羧酸或者酸酐或 其酯反应，得到含羰基的树脂，此处也称作加合物。然后，所述加合 物与反应性的聚环氧垸反应，得到本专利技术的表面活性剂。所述表面活 性剂可以通过磷酸化或者磺化化学改性。在一个代表性的实施方案中，本专利技术涉及一种制备表面活性剂的 方法，其包括如下步骤(1)使a,P-不饱和羧酸或酸酐或其酯与选自 多萜树脂、萜烯-酚树脂、萜烯-烃树脂、烃树脂和乙烯基芳香化合物 改性的烃树脂的树脂反应，以制得加合物；以及(2)使所述加合物与羟 基终端的聚环氧烷反应，以提供表面活性剂。在一个相关的实施方案 中，所述a,(3-不饱和酸是马来酸，并且相应的酸酐是马来酸酐("MA")。 在另一个相关的实施方案中，所述聚环氧垸是聚乙二醇。在另一个代表性的实施方案中，本专利技术涉及一种制备表面活性剂 的方法，其包括上述代表性实施方案的两个歩骤，并且进一步包括通 过磷酸化或者磺化改性所提供的表面活性剂的步骤，以提供官能化的 表面活性剂。本专利技术的再一个代表性的实施方案涉及使用上述方法制备的表 面活性剂；包含所述表面活性剂和增粘剂树脂的组合物；包含所述表 面活性剂、增粘剂树脂和水的水分散体；以及包含所述表面活性剂、 增粘剂树脂、聚合物胶乳和水的粘合剂组合物。相关的实施方案涉及 从所述粘合剂组合物制备的压敏粘合剂物品。参照下面本专利技术的说明，本专利技术的这些和其它方面将是明显的。具体实施方式一方面，本专利技术涉及一种制备表面活性剂的方法。该方法包括选 择树脂，其中所述树脂包含单体的聚合残留物，并且所述单体是不饱和烃或者包括不饱和烃。所选择的树脂与a,P-不饱和羧酸或者酸酐或 其酯反应，得到含羰基的树脂，此处也称作加合物。然后，所述加合 物与羧基反应性(carboxyl reactive)的聚环氧烷(例如羟基或氨基终端 的聚环氧垸)反应，或者与环氧烷反应，原位产生聚环氧垸，从而提 供本专利技术的表面活性剂。根据其结构，所述表面活性剂可以通过磷酸 化或者磺化化学改性。在本专利技术方法中使用的树脂全部或者部分从烃单体制备。在一个 示例性的实施方案，所述烃是萜烯，并且所得树脂例如可以是多萜树 脂(即使用萜烯作为唯一的烃单体制备的树脂)、萜烯-烃树脂(即由萜 烯和非萜烯烃单体制备的树脂)以及萜烯酚树脂(即由萜烯和酚化合物 制备的树脂)，在此这些树脂被统称为"萜烯树脂"。在一个实施方案 中，所述树脂是萜烯-烃树脂，例如萜烯乙烯基芳香树脂。在另一个 实施方案中，所述树脂是萜烯酚树脂。在再一个实施方案中，所述树 脂是多萜树脂。可以在本专利技术方法中使用的萜烯树脂包括全部或部分地由不饱 和C10蔽烯烃(即包含10个碳的萜烯)制备的任何树脂，其中示例性 的萜烯包括，但不局限于S-2-蒈烯、S-3-蒈烯、二聚戊烯、苧烯、月 桂烯、p-水芹烯、a-蒎烯、P-蒎烯、a-松油烯、，松油烯以及萜品油烯。一方面，所选择的萜烯至少部分由a-蒎烯来制备。另一方面，所 选择的萜烯至少部分由P-蒎烯来制备。另一方面，所选择的萜烯至少 部分由蒈烯来制备。所有这些萜烯都可以从各个商业供应商处获得， 例如Aldrich Chemical (Milwaukee，WI)、 Arizona Chemical Company (Jacksonville, Florida) 、 Millennium Specialty Chemicals (Jacksonville, Florida)、 International Flavors and Fragrances (前Bush Boake Alien,Jacksonville, Florida)或者DR本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备表面活性剂的方法，其包括：　　　　使α，β－不饱和羧酸或酸酐或其酯与包含烃单体残留物的树脂反应，以提供加合物；　　　　使所述加合物与环氧烷或者与羧基反应性的聚环氧烷反应，以提供所述表面活性剂；并且　　　　通过磷酸化或者通过磺化来改性所述表面活性剂以提供官能化的亲水表面活性剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乔治L盖尔盖伊，欧文R拉克尔，凯丽L汤普森，
申请(专利权)人：阿利桑那化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]