丙烯酸乳液粘合剂制造技术

描述了使用乳液聚合技术形成丙烯酸酯聚合物的方法。所得到的丙烯酸酯聚合物表现出能够用于粘合剂和替代通过基于溶剂的聚合方法形成的丙烯酸聚合物的特性。也描述了使用所述聚合物的各种聚合物和粘合剂。

Acrylic emulsion adhesive

A method for the formation of acrylic polymer by emulsion polymerization is described. The obtained acrylate polymer shows the properties of an acrylic polymer that can be used in adhesives and instead of an acrylic polymer formed through a solvent based polymerization method. Various polymers and adhesives are also described for the use of the polymer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】丙烯酸乳液粘合剂相关申请的交叉引用本申请要求2015年5月1日提交的美国临时申请号62/155,508的权益，其通过引用整体并入本文。专利
本主题涉及由表现出与基于溶剂的压敏粘合剂相当的性能特征的乳液制备的基于丙烯酸的压敏粘合剂。专利技术背景丙烯酸粘合剂具有广泛的性能优点。这种粘合剂包括使用溶剂和无溶剂聚合技术形成的丙烯酸聚合物。尽管在许多方面令人满意，但是技术人员已经尝试在粘合剂中使用通过乳液聚合形成的丙烯酸聚合物。乳液聚合提供了几个优点，包括以快速聚合速率形成高分子量聚合物的能力；在乳液聚合中存在的水相是优异的热导体，并且反应介质的粘度保持相对稳定并且与水相近。但是，试图将通过乳液技术形成的聚合物并入粘合剂中，特别是高性能粘合剂中存在许多挑战。这些挑战包括制备粘合胶膜，但是乳液粘合剂具有颗粒性质，制备具有交联点之间包括规则聚合物长度的确定分子结构的粘合聚合物膜，在前体或预交联聚合物链之间提供受控数量的缠结，防止表面活性剂迁移到粘合剂膜界面，其中这种表面活性剂可以显著降低粘合性能。因此，需要能够有效地用于粘合剂制剂的基于乳液的聚合物。
技术实现思路
与先前的方法相关的困难和缺点在本主题中如下解决。在一个方面中，本主题提供了形成丙烯酸酯聚合物(也称为前体聚合物)的基于乳液的方法。应注意，本文公开的方法不仅适用于RAFT丙烯酸酯低聚物的制备，也适用于使用其它受控自由基聚合试剂(CRP试剂)/方法，例如稳定的自由基介导的聚合(SFRP)、原子转移自由基聚合(ATRP)等的具有受控架构的丙烯酸酯(CAA)低聚物的制备。该方法包括利用CRP链转移剂，例如RAFT试剂制备具有受控架构的丙烯酸酯(CAA)低聚物。该方法也包括分离CAA低聚体。该方法另包括制备一种单体相，其包括(i)一种或多种丙烯酸酯单体，(ii)分离的CAA低聚物和(iii)一种或多种丙烯酸酯助稳定剂。该方法也包括使用一种或多种可共聚的表面活性剂乳化单体相以形成微乳液。该方法进一步包括由微乳液制备种子胶乳。而且，该方法也包括使用乳液聚合使种子胶乳生长，从而形成丙烯酸酯聚合物。在另一个方面中，本主题提供了通过所述方法形成的各种丙烯酸酯聚合物。在又另一个方面中，本主题提供了包括一种或多种可共聚的表面活性剂的CAA聚合物。在将聚合物并入乳液粘合剂中时，与包括通过除用于开发CAA聚合物以外的技术制备并且不含一种或多种可共聚的表面活性剂的相应丙烯酸酯聚合物的乳液粘合剂相比，乳液粘合剂表现出增加的粘合性。在又另一个方面中，本主题提供包括CAA聚合物的丙烯酸乳液粘合剂。聚合物包括一种或多种可共聚的表面活性剂。与包括通过除用于开发CAA聚合物的那些技术以外的技术制备并且不含一种或多种可共聚的表面活性剂的相应丙烯酸酯聚合物的乳液粘合剂相比，乳液粘合剂表现出增加的粘合性。在又另一个方面中，本主题提供包括CAA聚合物、一种或多种可共聚的表面活性剂和包括一种或多种增粘剂的丙烯酸乳液粘合剂。与包括含有增粘剂并通过除用于开发CAA聚合物的那些技术以外的技术制备并且不含一种或多种可共聚的表面活性剂的相应的丙烯酸酯聚合物的乳液粘合剂相比，所述乳液粘合剂表现出高粘合性、增加的静态剪切和低Δ不透明度。将认识到，本文描述的主题能够实现其它和不同的实施例，并且其多个细节能够在各个方面进行修改，而全部都不偏离所要求保护的主题。因此，附图和说明书将被认为是说明性的而非限制性的。附图说明图1是几种聚合物的流变学响应图，其说明通过利用CRP试剂(例如RAFT)的具有受控架构的聚合方法制备的聚合物的益处。图2是与传统RAFT聚合物相比，根据本主题的经RAFT制备的聚合物的流变学响应图。图3是将本主题的聚合物的流变学响应与传统制备的市售聚合物相比较的图。图4是说明根据本主题制备聚合物的方面的示意图。图5是说明根据本主题形成聚合物的方法的流程图。图6是24小时剥离粘合测试图，其中将根据本主题形成的聚合物与传统制备的聚合物进行比较。图7是静态剪切测试图，其中将根据本主题形成的聚合物与传统制备的聚合物进行比较。图8是比较根据本主题制备的粘合剂与聚丙烯和低密度聚乙烯表面的剥离测试图，其中烃增粘剂的水平和软化点均变化。图9是比较根据本主题制备的粘合剂的具有不同分子量的增粘的2EHA基聚合物的静态剪切和Δ不透明度测试图。具体实施方式本主题提供丙烯酸乳液粘合剂，其表现出相当于，并且在某些实施例中优于基于溶剂的丙烯酸粘合剂的性能特征。本主题也提供了制备丙烯酸粘合剂的基于乳液的方法。本主题也提供包括一种或多种可共聚的表面活性剂的各种具有受控架构的丙烯酸酯聚合物。在将聚合物并入乳液粘合剂中时，与包括通过除具有受控架构的聚合以外的技术制备并且不含一种或多种可共聚的表面活性剂的相应丙烯酸酯聚合物的基于乳液的粘合剂(或本文所述的“乳液粘合剂”)相比，乳液粘合剂表现出增加的粘合性。本主题也提供包括具有受控架构的丙烯酸酯聚合物的各种丙烯酸乳液粘合剂。聚合物包括一种或多种不可共聚的表面活性剂。与包括通过除具有受控架构的聚合以外的技术制备并且不含一种或多种可共聚的表面活性剂的相应丙烯酸酯聚合物的基于乳液的粘合剂相比，乳液粘合剂表现出增加的粘合性。根据本主题，乳液压敏粘合剂(PSA)通过具有受控架构的聚合(例如RAFT介导的受控自由基聚合)并使用反应性表面活性剂来制备以提供极大增强的粘合性能。具体而言，与(i)使用具有受控架构的聚合和传统的非反应性表面活性剂制得的类似聚合物，(ii)使用非RAFT介导/非受控聚合，使用反应性表面活性剂制得的类似聚合物，和/或(iii)使用非RAFT介导/非受控聚合和传统非反应性表面活性剂制得的类似聚合物相比，增强的粘附性能表现为显著更高的剥离粘附而不牺牲静态剪切。根据本主题使用的具有受控架构的聚合(例如RAFT介导的受控自由基聚合方法)可以递送具有严格控制的分子量(Mw)分布且官能团限于聚合物末端和/或官能团分布在整个聚合物链上的乳液丙烯酸酯聚合物。各种官能团可以并入丙烯酸酯聚合物中，并且典型地作为末端部分。典型实例包括，但不限于(甲基)丙烯酸酯根、羟基、甲硅烷氧基、环氧基、氰基、异氰酸酯根、氨基、芳氧基、芳基烷氧基、肟、(甲基)丙烯酰氧基、乙酰基和反应性硅烷如烷氧基硅烷，例如四甲氧基硅烷、环氧基醚和乙烯基醚、烷氧基羟甲基、环醚、硫醇、二苯甲酮、苯乙酮、酰基膦、噻吨酮以及二苯甲酮、苯乙酮、酰基膦和噻吨酮的衍生物。在一个实施例中，这些基团可以通过与含有这些官能团的化合物反应而加成到聚合物的一个或多个末端。在交联时，例如使用具有三官能胺的酸官能聚合物，形成规则的聚合物网络。通过介导的受控自由基聚合递送的改进的机械性质被实现为当粘合剂层能够直接接触基材时的高剥离粘合力。如果使用非反应性/不可聚合的表面活性剂来制造乳液PSA，则它们倾向于快速迁移到聚合物界面。非反应性表面活性剂当存在于表面时形成弱的边界层，从而防止增加润湿和随后的高剥离粘合性能的机会。反应性表面活性剂当化学键合在粘合剂聚合物链中时，不能自由迁移到界面，因此倾向于不降低剥离粘合性能。本主题的其它细节和方面如下。聚合物参照图1，形成每个链具有八个甲基丙烯酸(MAA)部分的丙烯酸丁酯和丙烯酸叔丁酯(BA/tBA)共聚物的各种聚合物样品，每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物乳液组合物，其包含：丙烯酸嵌段共聚物，所述丙烯酸嵌段共聚物包含与所述丙烯酸嵌段共聚物共聚的表面活性剂，所述表面活性剂与所述聚合物链化学键合；所述丙烯酸共聚物包含具有受控分子量和位置的第一区段和具有受控分子量和位置的第二区段；所述第一区段包含具有选自由自反应性官能团、反应性官能团及其组合组成的群组的官能团的单体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.01 US 62/155,5081.一种聚合物乳液组合物，其包含：丙烯酸嵌段共聚物，所述丙烯酸嵌段共聚物包含与所述丙烯酸嵌段共聚物共聚的表面活性剂，所述表面活性剂与所述聚合物链化学键合；所述丙烯酸共聚物包含具有受控分子量和位置的第一区段和具有受控分子量和位置的第二区段；所述第一区段包含具有选自由自反应性官能团、反应性官能团及其组合组成的群组的官能团的单体。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述第二区段不与所述第一区段的所述官能团反应。3.权利要求1或2所述的组合物，其中所述第二区段不包含可交联的官能团。4.根据权利要求1至3中任一项所述的组合物，其中所述第二区段包括具有反应性官能团的单体。5.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中所述第二区段的所述官能团能够发生交联反应，同时保持与彼此的反应性。6.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其中所述第二区段不与所述第一区段的所述官能团反应。7.根据权利要求1至6中任一项所述的组合物，其中所述反应性官能团沿着所述聚合物链的长度间隔开。8.根据权利要求1至7中任一项所述的组合物，其中所述第一区段的所述官能团能够发生交联反应，同时保持与彼此的反应性。9.根据权利要求1至8中任一项所述的组合物，其中所述第一区段和所述第二区段位于所述聚合物链末端附近。10.根据权利要求1至9中任一项所述的组合物，其包括两个第一区段和一个第二区段。11.根据权利要求1至10中任一项所述的组合物，其中所述第一区段位于所述聚合物链上的所述第二区段的任一侧上。12.根据权利要求1至11中任一项所述的组合物，其中所述第一区段和所述第二区段在固化前是可混溶的。13.根据权利要求1至12中任一项所述的组合物，其中所述组合物在室温下为单相聚合物。14.根据权利要求1至13中任一项所述的组合物，其中所述组合物在室温下为单相液体聚合物。15.根据权利要求1的权利要求1至14中任一项所述的组合物，其中所述第一区段和所述第二区段在固化前是不可混溶的。16.根据权利要求1至15中任一项所述的组合物，其中所述组合物在室温下是相分离的聚合物。17.根据权利要求1至16中任一项所述的组合物，其中所述组合物在室温下是相分离的液体聚合物。18.根据权利要求1至17中任一项所述的组合物，其中所述组合物在室温下为液体聚合物。19.根据权利要求1至18中任一项所述的组合物，其中所述组合物的所述玻璃化转变温度为约10℃至约‐115℃。20.根据权利要求1至19中任一项所述的组合物，其中所述组合物的所述玻璃化转变温度为约0℃至约‐80℃。21.根据权利要求1至20中任一项所述的组合物，其中所述组合物的所述玻璃化转变温度为约‐10℃至约‐40℃。22.根据权利要求1至21中任一项所述的组合物，其中所述自反应性官能团选自由硅烷、酸酐、环氧基、烷氧基羟甲基和环醚组成的群组。23.根据权利要求1至22中任一项所述的组合物，其中所述自反应性官能团是环氧基。24.根据权利要求1至23中任一项所述的组合物，其中所述反应性官能团选自由酸、羟基、胺、硫醇、(甲基)丙烯酸酯、二苯甲酮、苯乙酮、酰基膦、噻吨酮、以及二苯甲酮、苯乙酮、酰基膦和噻吨酮的衍生物组成的群组。25.根据权利要求1至24中任一项所述的组合物，其中所述反应性官能团是酸。26.根据权利要求1至25中任一项所述的组合物，其进一步包含增粘剂。27.根据权利要求1至26中任一项所述的组合物，其中所述增粘剂选自由烃树脂、氢化烃树脂、全氢化的烃树脂、氢化松香酯、全氢化的松香酯及其组合组成的群组。28.根据权利要求1至27中任一项所述的组合物，其中所述增粘剂是烃树脂。29.根据权利要求1至28中任一项所述的组合物，其中所述可共聚的表面活性剂选自由烯丙基或乙烯基取代的烷基酚乙氧基化物及其硫酸盐；聚环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷与可聚合端基的嵌段共聚物；烯丙基或乙烯基取代的乙氧基化醇及其硫酸盐；脂肪醇的马来酸酯半酯；能够发生自氧化聚合的不饱和脂肪酸的单乙醇酰胺乙氧基化物；烯丙基或乙烯基聚亚烷基二醇醚；烷基聚亚烷基二醇醚硫酸盐；官能化单体和表面活性剂；以及其组合组成的群组。30.根据权利要求1至29中任一项所述的组合物，其中所述乳液颗粒具有在约2,000至约10nm范围内的尺寸。31.根据权利要求1至30中任一项所述的组合物，其中所述颗粒具有在约500至约10nm范围内的尺寸。32.根据权利要求1至31中任一项所述的组合物，其中所述颗粒具有在约300至约10nm范围内的尺寸。33.根据权利要求1至32中任一项所述的组合物，其中所述聚合物具有等于或大于所述聚合物的缠结分子量(Me)的两倍的数均分子量(Mn)。34.根据权利要求1至33中任一项所述的组合物，其中所述聚合物具有在约500,000至约100,000g/mol范围内的数均分子量(Mn)。35.根据权利要求1至34中任一项所述的组合物，其中所述聚合物具有在约250,000至约110,000g/mol范围内的数均分子量(Mn)。36.根据权利要求1至35中任一项所述的组合物，其中所述聚合物具有在约200,000至约125,000g/mol范围内的数均分子量(Mn)。37.根据权利要求1至36中任一项所述的组合物，其中所述聚合物具有在约170,000至约130,000g/mol范围内的数均分子量(Mn)。38.根据权利要求1至37中任一项所述的组合物，其中所述聚合物具有小于4.0的多分散性。39.根据权利要求1至38中任一项所述的组合物，其中所述聚合物具有小于3.0的多分散性。40.根据权利要求1至39中任一项所述的组合物，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·D·高尔，E·L·巴塞洛缪，Q·罗，小C·R·威廉姆斯，
申请(专利权)人：艾利丹尼森公司，
类型：发明
国别省市：美国,US