專利名稱：具有改進(jìn)原始強(qiáng)度的反應(yīng)性熱熔粘合劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚氨酯聚合物組合物，尤其用作粘合劑的水分反應(yīng)性熱熔聚氨酯聚合物組合物，制備這些組合物的方法，以及用這些組合物粘結(jié)基材的方法。
US專利5021507公開了聚氨酯反應(yīng)性熱熔體用特定分子量的丙烯酸類共聚物的改性，其中該聚合物不含帶有活性氫的單體。US專利5827926公開了不含活性氫的結(jié)晶丙烯酸類聚合物的用途。
在過去采取的方法已獲得了良好的原始強(qiáng)度，但也有不理想的短露置時間。本發(fā)明人面臨的問題是提供獲得理想的長露置時間，同時保持有用的高原始強(qiáng)度的水分反應(yīng)性熱熔粘合劑組合物。令人驚奇的是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，引入具有叔烷基酰胺官能團(tuán)的某些丙烯酸類聚合物提供了所需的性能均衡。
在本發(fā)明的第二個方面，提供了制備水分反應(yīng)性熱熔組合物的方法，包括將含有至少一種多元醇，至少一種多異氰酸酯，和至少一種具有叔烷基酰胺官能團(tuán)的丙烯酸類聚合物的組分混合。
在本發(fā)明的第三個方面，提供了粘結(jié)基材的方法，包括(a)制備水分反應(yīng)性熱熔組合物，包括將含有至少一種多元醇，至少一種多異氰酸酯，和至少一種具有叔烷基酰胺官能團(tuán)的丙烯酸類聚合物的組分混合；(b)加熱所述熱熔組合物；(c)將所述加熱的熱熔組合物施涂于第一基材上；(d)讓所述施涂的加熱的熱熔組合物與第二基材接觸；和(e)冷卻所述熱熔組合物，或讓其冷卻。
本發(fā)明的水分反應(yīng)性熱熔組合物通過混合含有至少一種多異氰酸酯，即攜帶至少兩個異氰酸酯基團(tuán)的異氰酸酯的組分來形成?？梢允褂玫亩喈惽杷狨グɡ绶甲宥喈惽杷狨ィ宥喈惽杷狨?，環(huán)脂族多異氰酸酯，和它們的結(jié)合物。適合的多異氰酸酯例如包括間亞苯基二異氰酸酯，2，4-甲苯二異氰酸酯，2，6-甲苯二異氰酸酯，六亞甲基二異氰酸酯，四亞甲基二異氰酸酯，1，4-環(huán)己烷二異氰酸酯，六氫甲苯二異氰酸酯，1，5-亞萘基二異氰酸酯，1-甲氧基-2，4-亞苯基二異氰酸酯，4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯，2，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯，4，4’-亞聯(lián)苯基二異氰酸酯，3，3’-二甲氧基-4，4’-聯(lián)苯基二異氰酸酯，3，3’-二甲基-4，4’-聯(lián)苯基二異氰酸酯，3，3’-二甲基-4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯，異佛爾酮二異氰酸酯，4，4’，4”-三苯基甲烷三異氰酸酯，多亞甲基多亞苯基多異氰酸酯，2，4，6-甲苯三異氰酸酯，4，4’-二甲基-二苯基甲烷四異氰酸酯，具有低于2000并攜帶至少兩個異氰酸酯基的預(yù)聚物，和它們的混合物。優(yōu)選的是4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(還稱之為4，4’-MDI)，2，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(還稱之為2，4’-MDI)，以及它們的混合物；更優(yōu)選的是4，4’-MDI。
本發(fā)明的水分反應(yīng)性熱熔組合物通過將含有至少一種多元醇的組分混合來形成。多元醇是具有兩個或多個羥基官能團(tuán)的化合物。適合的多元醇包括大量不同的化合物，它們的一些描述在G.Oertel編寫的Polyurethane Handbook，第二版，Hanser Publishers，1994中。除了羥基官能以外，適合的多元醇可以含有其它官能團(tuán)，例如羰基，羧基，酸酐，不飽和鍵，或其它官能團(tuán)。適合的多元醇例如包括聚醚多元醇，聚酯多元醇，聚醚酯多元醇(有時候稱之為聚醚酯多元醇和/或聚酯醚多元醇)，脂肪多元醇，和它們的混合物。適合的多元醇可以獨立選自結(jié)晶、半結(jié)晶或非晶形多元醇。
適合用于本發(fā)明的聚酯多元醇包括由二酸，或它們的單酯，二酯或酸酐對應(yīng)物和二醇形成的那些。二酸可以是飽和C4-C12脂族酸，包括支化、非支化、或環(huán)狀物質(zhì)，和/或C8-C15芳族酸。適合的脂族酸的實例包括例如丁二酸，戊二酸，己二酸，庚二酸，辛二酸，壬二酸，癸二酸，1，12-十二烷二酸，1，4-環(huán)己烷二羧酸和2-甲基戊烷二酸。適合的芳族酸的實例包括例如對苯二甲酸，間苯二甲酸，鄰苯二甲酸，4，4’-二苯甲酮二羧酸，4，4'-二苯基酰胺二羧酸，和它們的混合物。二醇可以是C2-C12支化，非支化，或環(huán)狀脂族二醇。適合二醇的實例包括例如乙二醇，1，3-丙二醇，1，2-丙二醇，1，4-丁二醇，新戊二醇，1，3-丁二醇，己二醇，2-甲基-2，4-戊二醇，環(huán)己烷-1，4-二甲醇，1，12-十二烷二醇，二甘醇，和它們的混合物。各種適合的聚酯多元醇的混合物也適合用于本發(fā)明。優(yōu)選的聚酯多元醇是己二酸1，6-己二醇酯；己二酸1，6-己二醇新戊二醇酯；己二酸新戊二醇酯和它們的混合物。聚酯多元醇優(yōu)選具有250-8,000，更優(yōu)選300-6,000，還更優(yōu)選400-5,000，和最優(yōu)選500-4,000的重均分子量(根據(jù)凝膠滲透色譜法測定的“Mw”)。
適合用于本發(fā)明的聚醚多元醇包括聚氧化-C2-C6-亞烷基二醇，包括支化和非支化亞烷基。適合的聚醚多元醇的實例包括例如聚乙二醇，聚丙二醇，聚四亞甲基二醇或這些聚醚的無規(guī)或嵌段共聚物，以及它們的混合物。各種適合的聚醚二醇的混合物也適合在本發(fā)明中使用。優(yōu)選的聚醚多元醇是聚丙二醇，還稱之為聚環(huán)氧丙烷。聚醚多元醇優(yōu)選具有800-8,000，更優(yōu)選900-4,000的重均分子量(根據(jù)凝膠滲透色譜法測定的“Mw”)。
在本發(fā)明的一些實施方案中，各組分包括至少一種脂肪多元醇。“脂肪”這里是指含有一個或多個脂肪酸殘基的任意化合物。脂肪酸在本領(lǐng)域中是公知的。它們例如描述由R.A.Burns描述在Fundamentals of Chemistry，第三版(Prentice Hal]，1999)中。脂肪酸是長鏈羧酸，具有至少4個碳原子的鏈長。典型脂肪酸具有4-18個碳原子的鏈長，盡管一些具有更長的鏈。直鏈、支化或環(huán)狀脂族基團(tuán)可以連接于長鏈。脂肪酸殘基可以是飽和或不飽和的，并且它們可以含有天然存在或添加的官能團(tuán)，例如包括烷基，環(huán)氧基，鹵素，磺酸酯基，或羥基。適合的脂肪多元醇例如包括脂肪酸，脂肪酸的酯，脂肪酸的酰胺，和它們的混合物，只要該化合物是多元醇。適合的脂肪多元醇的其它實例包括例如脂肪酸的二聚體、三聚體、低聚物或聚合物；脂肪酸的酯的二聚體、三聚體、低聚物或聚合物；脂肪酸的酰胺的二聚體、三聚體、低聚物或聚合物；脂肪酸、脂肪酸的酯和脂肪酸的酰胺的混合物的二聚體、三聚體、低聚物或聚合物；或這些二聚體、三聚體、低聚物或聚合物的混合物，只要該脂肪化合物是多元醇。適合的脂肪多元醇的羥基官能可以存在于脂肪酸殘基上、該分子的其它部分、或存在于二者上。
在其中使用脂肪多元醇的本發(fā)明的實施方案中，一些優(yōu)選的脂肪多元醇是蓖麻油，不飽和或多不飽和天然油的羥基化產(chǎn)物，不飽和或多不飽和多羥基天然油的氫化產(chǎn)物，烷基羥基脂肪酸的多羥基酯，聚合天然油，和脂肪酸的烷基羥基化酰胺。更優(yōu)選的是蓖麻油，羥基化大豆油，氫化蓖麻油，聚合蓖麻油，蓖麻油酸羥乙酯，和羥乙基蓖麻油酸酰胺。最優(yōu)選的是蓖麻油。
在本發(fā)明的實施中，優(yōu)選的多元醇是聚醚多元醇，聚酯多元醇，脂肪多元醇，和它們的混合物。更優(yōu)選的是含有至少一種聚醚多元醇和至少一種聚酯多元醇的混合物。還更優(yōu)選的是含有至少一種聚醚多元醇，至少一種聚酯多元醇和至少一種脂肪多元醇的混合物。當(dāng)同時使用聚醚多元醇和聚酯多元醇時，聚醚多元醇與聚酯多元醇的優(yōu)選重量比是0.5∶1到12∶1，更優(yōu)選的是0.6∶1到10∶1；還更優(yōu)選的是0.7∶1到8∶1；最優(yōu)選的是0.8∶1到5∶1。當(dāng)除了其它多元醇以外還使用脂肪多元醇時，脂肪多元醇和所有其它多元醇的優(yōu)選重量比是0.005∶1到5∶1；更優(yōu)選的是0.008∶1到1∶1，還更優(yōu)選的是0.01∶1到0.5∶1，和最優(yōu)選的是0.02∶1到0.1∶1。
本發(fā)明的水分反應(yīng)性熱熔組合物通過將包含至少一種帶有叔烷基酰胺官能團(tuán)的丙烯酸類聚合物的組分混合來形成。丙烯酸類聚合物是通過將一種或多種(甲基)丙烯酸類單體的聚合形成的聚合物。這些單體包括丙烯酸，甲基丙烯酸，它們的酯，酰胺，和衍生物。通過單體混合物的聚合制備的聚合物據(jù)信包含了那些單體的每一種。這里，“(甲基)丙烯酸類”意指“丙烯酸或甲基丙烯酸類”；和“(甲基)丙烯酸酯類”是指“丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯類”。適合于包括在本發(fā)明的丙烯酸類聚合物中的一些丙烯酸類單體例如是(甲基)丙烯酸，(甲基)丙烯酸烷基酯，其中酯基由具有1-70個碳原子的直鏈、支化或環(huán)烷基組成。還適合的是(甲基)丙烯酸芳基酯，(甲基)丙烯酸鹵化烷基或芳基酯，其它(甲基)丙烯酸酯，在氮原子上具有兩個取代基的N-取代(甲基)丙烯酰胺，它們的衍生物，或它們的混合物。丙烯酸類聚合物可以包括除了丙烯酸類單體以外的單體，如苯乙烯，取代苯乙烯，乙酸乙烯酯，或乙烯。
含有本發(fā)明的叔烷基酰胺官能團(tuán)的丙烯酸類聚合物的某些實施方案是包括一種或多種甲基丙烯酸烷基酯的丙烯酸類聚合物；當(dāng)使用甲基丙烯酸烷基酯時，優(yōu)選的是其中酯基由具有1-70個碳原子的直鏈、支化或環(huán)烷基組成的酯；更優(yōu)選的是1-10個碳原子；和最優(yōu)選的是1-4個碳原子。還優(yōu)選的是包括一種或多種酸官能化單體，例如丙烯酸，甲基丙烯酸，巴豆酸，衣康酸，富馬酸，馬來酸，衣康酸單甲酯，馬來酸單甲酯，馬來酸單丁酯，馬來酸酐，或它們的混合物的丙烯酸類聚合物；當(dāng)使用酸官能化單體時，優(yōu)選的是丙烯酸，甲基丙烯酸，和它們的混合物。優(yōu)選的是含有很少或沒有羥基官能團(tuán)的丙烯酸類聚合物；即，不屬于酸基一部分的羥基被認(rèn)為是在丙烯酸類聚合物上的不希望有的官能團(tuán)。
具有本發(fā)明的叔烷基酰胺官能團(tuán)的丙烯酸類聚合物是具有連接于聚合物鏈的至少一個具有下式的官能團(tuán)的丙烯酸類聚合物 其中R1具有以下結(jié)構(gòu)式 其中R2-R10獨立是氫，或有機(jī)基團(tuán)。連接于酰胺氮的R1的碳原子是叔烷基碳原子，所以該官能團(tuán)被說成具有“叔烷基酰胺官能團(tuán)”。如果任何的R2-R10是有機(jī)基團(tuán)，那么它們可以獨立是不飽和和/或被一個或多個鹵素，酰胺，磺酸，羰基或其它基團(tuán)取代的烷基，環(huán)烷基，芳基，烷芳基。任何取代基團(tuán)是適合的，只要所得聚合物不會不理想地干擾熱熔組合物的水分固化反應(yīng)。
雖然本發(fā)明不限于任何特定理論或機(jī)理，但叔烷基酰胺官能團(tuán)據(jù)信是理想的，因為連接于酰胺氮的氫原子據(jù)信具有反應(yīng)性，但它的反應(yīng)活性據(jù)信受酰胺氮上的叔烷基限制。叔烷基據(jù)信提供了位阻，這使酰胺氮上的氫原子具有理想的反應(yīng)性，但沒有過度的反應(yīng)性。
本發(fā)明的具有叔烷基酰胺官能團(tuán)的丙烯酸類聚合物可以用本領(lǐng)域中已知任何方式來制備，例如包括制備丙烯酸類共聚物和然后進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，將所需的叔烷基酰胺官能團(tuán)加成到聚合物鏈上。作為替代方案，或另外，本發(fā)明的具有叔烷基酰胺官能團(tuán)的丙烯酸類聚合物可以通過讓包括至少一種具有叔烷基酰胺官能團(tuán)單體的單體聚合來制備。一組適合的具有叔烷基酰胺官能團(tuán)單體是具有下式的取代(甲基)丙烯酰胺組 其中R11是氫或甲基，和R1如以上所定義。具有叔烷基酰胺官能團(tuán)的優(yōu)選單體是2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸，二丙酮(甲基)丙烯酰胺，N-叔丁基(甲基)丙烯酰胺，N-叔辛基(甲基)丙烯酰胺，和它們的混合物；更優(yōu)選的是N-叔丁基甲基丙烯酰胺，N-叔丁基丙烯酰胺，和它們的混合物；和最優(yōu)選的是N-叔丁基丙烯酰胺。
當(dāng)本發(fā)明的具有叔烷基酰胺官能團(tuán)的丙烯酸類聚合物通過引入叔烷基酰胺官能化單體來制備時，適合于在聚合物中引入的這些單體的量是0.1-20wt％，基于聚合物的重量。優(yōu)選的是1-10wt％；更優(yōu)選的是2-7wt％；最優(yōu)選的是4-6wt％。
本發(fā)明的具有叔烷基酰胺官能團(tuán)的丙烯酸類聚合物可以通過任何方法來制備，包括例如本體聚合，溶液聚合，懸浮液聚合，或乳液聚合，如由K.J.Sunders在Organic Polymer Chemistry，Chapmanand Hall，London，1973中教導(dǎo)的那樣。如果在聚合中使用水(如在水性懸浮液或乳液聚合中)，在本發(fā)明的水分反應(yīng)性組合物中引入丙烯酸類聚合物之前必須從該丙烯酸類聚合物中除去大多數(shù)或全部的水。如果使用溶液聚合，該溶劑可以是與該一種或多種單體和與所得聚合物具有適宜相容性的任何溶劑。已知甲苯是適合的。如果本發(fā)明的其它組分的任何一種，例如液體多元醇與丙烯酸類單體和丙烯酸類聚合物具有適合的相容性，該組分可以用作丙烯酸類聚合物的聚合溶劑。
本發(fā)明的具有叔烷基酰胺官能團(tuán)的丙烯酸類聚合物可以是無定形的，結(jié)晶的，或無定形和結(jié)晶的混合物；優(yōu)選的是無定形聚合物。結(jié)晶聚合物是具有可測量的熔點的那些，無定形聚合物是不結(jié)晶的那些，如由L.H.Sperling在Introduction to Physical PolymerScience，第二版，Wiley 1992中教導(dǎo)的那樣。
優(yōu)選用于本發(fā)明的具有叔烷基酰胺官能團(tuán)的丙烯酸類聚合物的量是1-95wt％，基于熱熔組合物的重量；更優(yōu)選的是1-90wt％；還更優(yōu)選的是10-60wt％；最優(yōu)選的是20-30wt％。丙烯酸類聚合物(數(shù)均分子量，或Mn，通過凝膠滲透色譜法測定)的優(yōu)選分子量是10,000到100,000；更優(yōu)選的是15,000到80,000；最優(yōu)選的是30,000到40,000。丙烯酸類聚合物的優(yōu)選玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg，通過動態(tài)掃描量熱法測定)是20-120℃；更優(yōu)選的是30-90℃；還更優(yōu)選的是40-80℃；最優(yōu)選的是50-70℃。
當(dāng)本發(fā)明的具有叔烷基酰胺官能團(tuán)的丙烯酸類聚合物通過在不屬于本發(fā)明的組分之一的溶劑中的溶液聚合來制備時，如果需要，在將聚合物加入到本發(fā)明的另一組分中之前可以脫除溶劑。另外，如果需要，通過本領(lǐng)域中已知的方式例如施加完全或部分真空和/或通過加熱可以將含有丙烯酸類聚合物的溶液加入到本發(fā)明的一種或多種組分中和可以從混合物中脫除溶劑。
本發(fā)明的組分優(yōu)選含有低于1wt％的水，更優(yōu)選低于0.2wt％的水，還更優(yōu)選低于0.1wt％，基于組分的總重量。
各組分可以通過普通或其它方式，優(yōu)選在惰性、干燥氣氛中來混合。各組分可以一起全部一次混合(在“一段”法中)；另外，一些組分和/或組分的一部分可以在一次操作(或‘段(stage)”)中與在其它一個或多個階段添加的其它組分和/或組分的一部分一起混合。通常，各組分在室溫以上加熱。各組分可以在混合過程之前、之中或之后加熱。如果使用一個以上的組分添加和/或混合和/或加熱階段，一段的混合物可以在添加下一段之前加熱一定時間。優(yōu)選的加熱溫度是50-130℃。如果使用一個以上的段，那么可以獨立選擇各段的溫度。在任何混合和/或加熱階段期間，可以施加完全或部分真空；還可以使用氮氣或其它干燥和/或惰性氣體來籠罩混合物的表面。
在本發(fā)明的各組分的混合和/或加熱期間，可以將具有叔烷基酰胺官能團(tuán)的丙烯酸類聚合物加入到任何階段。在一個實施方案中，將具有叔烷基酰胺官能團(tuán)的丙烯酸類聚合物的溶液加入到一種或多種聚醚多元醇中，以及在真空下加熱該混合物；然后在一個或多個段中添加其它組分。如果所要加到反應(yīng)混合物中的任何物質(zhì)是固體，它優(yōu)選在與多異氰酸酯混合之前通過加熱和與不含異氰酸酯的組分的至少一種混合來溶解。另外，催化劑，例如叔胺或錫型催化劑任選可以與各組分在混合各組分的任何一個或多個階段之前、之中或之后混合。當(dāng)使用這種任選的催化劑時，通常用量少于0.3wt％，基于混合組分的總重量。屬于NCO官能化組合物的本發(fā)明的粘合劑組合物優(yōu)選在惰性、干燥氣氛下儲存，直到使用為止。
熱熔組合物可以通過混合其它普通成分如填料、顏料、增粘劑、增塑劑、流變學(xué)改性劑、熱塑性丙烯酸類樹脂等來配制，但應(yīng)該注意NCO官能團(tuán)的反應(yīng)活性，該活性希望得到保持。
在粘結(jié)基材的本發(fā)明的方法中，加熱水分反應(yīng)性熱熔組合物，以便獲得適于將粘合劑運輸?shù)?如通過泵送或重力自動加料)施涂設(shè)備中和適于在水分的存在下將粘合劑施涂于第一基材上的粘度。溫度應(yīng)該足夠高，以便獲得適合的粘度，但溫度也應(yīng)足夠低以避免出現(xiàn)過度降解或?qū)φ澈蟿┑钠渌幌Ｍ械男?yīng)。典型有效溫度是在40℃到160℃，優(yōu)選50-150℃，和更優(yōu)選100-140℃的范圍內(nèi)。
粘合劑的施涂可以用普通方式，例如加熱噴涂器，加熱珠狀施涂器(heated bead applicator)，加熱噴嘴和加熱輥涂器來進(jìn)行，根據(jù)需要，以形成連續(xù)或半連續(xù)粘合劑薄膜。粘合劑還可以通過手工，例如用手持工具如刮刀或其它施涂器來施涂于基材上。粘合劑一般可以50-250g/m2(4-20g/ft2)的水平施涂，盡管在基材之一為織物的情況下，可以低至1-50g/m2的水平施涂。
然后，施涂的粘合劑與第二基材接觸，以提供復(fù)合結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的是，在粘合劑具有顯著在室溫以上的溫度時將該粘合劑與第二基材接觸。這樣形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)任選經(jīng)受施加的壓力，如讓它在輥之間通過，以便增加基材與粘合劑的接觸，然后冷卻復(fù)合結(jié)構(gòu)或讓其冷卻。在另一個實施方案中，粘合劑可以同時或按序施涂于第一基材的兩個表面，該粘合劑涂布的表面然后同時或按序粘結(jié)于兩個其它基材，它們可以是相同或不同的。此外可以預(yù)期，該復(fù)合結(jié)構(gòu)可以隨后使用相同或不同的粘合劑在上述方法之前或之后粘結(jié)于其它基材。在本發(fā)明的方法中所要粘結(jié)的基材可以是相同或不同的，例如包括金屬，木材，加固木材產(chǎn)品，紙，彈性體，紡織或無紡織物，和塑料，它們可以具有平滑和結(jié)構(gòu)化表面，以及可以卷材、片材、薄膜、箔片等形式提供。在本發(fā)明的方法中所要粘結(jié)的基材包括例如柳安木桃花心木膠合板，浸漬紙，擠出的聚苯乙烯泡沫塑料，發(fā)泡聚苯乙烯泡沫塑料，纖維玻璃增強(qiáng)聚酯，聚酯織物，高或低壓層壓件，膠合板，鋁，鋼，聚氯乙烯，合成橡膠，聚合物共混物和工程塑料。
可以設(shè)想，參與與NCO官能團(tuán)的反應(yīng)，從而增加所施涂的粘合劑的極限粘接(cohesive)強(qiáng)度的水分(即水)可以本領(lǐng)域中已知各種方式的任意一種接觸本發(fā)明的水分反應(yīng)性熱熔組合物。例如，在將熱熔組合物施涂于一件基材上之后，但在它與第二件基材接觸之前，該熱熔組合物可以以各種方式接觸水分，例如包括環(huán)境濕氣、人工增加或控制的調(diào)濕氣體、水滴的霧、接觸所施涂的粘合劑的液體水的噴霧，或它們的組合。作為選擇方案，或另外，在第二件基材與熱熔組合物接觸之后，基材和熱熔組合物的復(fù)合結(jié)構(gòu)可以以任意一種或多種或全部的以上方式接觸水分。當(dāng)一件或多件基材是可透過水蒸氣的材料，例如木材，紙或紡織品時，讓該復(fù)合結(jié)構(gòu)與水分接觸的方法尤其是有用的。
此外預(yù)期，水分可以用參與、催化或另外促進(jìn)NCO官能團(tuán)彼此的反應(yīng)的其它成分來增進(jìn)作用。這種成分可以在固化過程的任何時段或整個期間與水分合并。這些成分的實例是某些胺類，它們已知通過形成縮二脲鍵來將NCO官能團(tuán)連接在一起。還有，一些催化劑已知可促進(jìn)NCO官能團(tuán)彼此的反應(yīng)。不管機(jī)理如何，在本發(fā)明中可以想到使用這些組分來增進(jìn)水分固化反應(yīng)。
在本發(fā)明的一些實施方案中，所要粘結(jié)的基材是相對薄而平的，以及在這些情況下，該復(fù)合制品被稱為層壓件或?qū)訅航Y(jié)構(gòu)。
應(yīng)該理解的是，對于本說明書和權(quán)利要求書來說，這里列舉的范圍和比率界限能夠進(jìn)行組合。例如，如果對特定參數(shù)列舉了60-120和80-110的范圍，那么理解為60-110和80-120的范圍也在計劃內(nèi)。
在以下實施例中，使用以下試驗工序。
原始強(qiáng)度將粘合劑加熱到120℃的平衡狀態(tài)。然后以0.004英寸(0.10mm)的厚度將它施涂于0.125英寸(3.2mm)厚樺木層壓膠合板上。將第二件相同的膠合板層壓于該第一件上，重疊面積為1英寸2(645mm2)。該層壓件在10psi(69kPa)的壓力下夾緊。在一段間歇時間后，用搭接剪切(lap shear)方式，使用0.05英寸/min(1.3mm/min)的牽引速度用拉伸試驗儀測量層壓件的強(qiáng)度。所記錄的量是最大力除以重疊面積的值。生產(chǎn)足夠的層壓件，使得在5、10、30和60分鐘的各間歇時間進(jìn)行三重測量。
原始強(qiáng)度在5分鐘時理想地為至少0.3psi(2.1kPa)，當(dāng)在更長的間歇時間測試時，它理想地增加。
露置時間在本工序中的木材件是3英寸×6英寸×0.125英寸(76mm×152mm×3.2mm)的樺木層壓膠合板。將粘合劑加熱到120℃的平衡狀態(tài)，然后以0.004英寸(0.1mm)的厚度施涂于一件木材上。在10psi(69kPa)的壓力下，在1、3、5、7和9分鐘的時間間隔下，將其它木材件層壓到第一件木材上。各件木材的的重疊面積為1英寸2(645mm2)。層壓件在恒定溫度(25℃)和濕度(50％RH)下儲存1天或7天，以及用搭接剪切方式，使用0.05英寸/min(1.3mm/min)的牽引速度用拉伸試驗儀測試。露置時間作為在拉伸試驗后發(fā)現(xiàn)可接觸性(contactability)或木材撕裂少于75％時的時間間隔而任意選擇。
對SurlynTM樹脂的粘合力將粘合劑加熱到120℃的平衡狀態(tài)，再以130g/m2的量施涂于聚碳酸酯/ABS基礎(chǔ)材料上，隨后在5分鐘的露置時間后與由SurlynTM離聚物樹脂構(gòu)成的第二件基材層壓(購自E.I.DuPont de Nemoursand Company)。樣品然后在25℃和50％相對濕度下固化5天。然后在50mm/min下用拉伸試驗儀以90°剝離方式分離基材。所記錄的量是最大力除以樣品寬度的值。
薄膜性能以0.006英寸(0.15mm)的厚度將粘合劑薄膜流延到硅氧烷防粘襯料上。將薄膜固化7天，然后用拉伸試驗儀進(jìn)行拉伸測試。所記錄的量是(1)T100，100％伸長率下的力除以樣品截面積的值；(2)T斷裂，斷裂時的力除以樣品的截面積的值；和(3)E最大，斷裂伸長率。
實施例實施例1(對比)各成分如下所示(1)聚丙二醇(Mw2000)168.58g(2)蓖麻油 9.72g(3)丙烯酸類聚合物 155.00g(60℃的Tg；不包含叔烷基酰胺官能化單體)
(4)亞甲基雙苯基二異氰酸酯51.63g(5)1，6-己二醇己二酸酯(Mw3500) 115.07g(6)2，2’-二嗎啉基乙基醚 0.30g向1L樹脂釜添加原料(1)到(3)。添加作為在甲苯中的60wt％溶液的丙烯酸類聚合物。在釜中安裝機(jī)械攪拌器和反應(yīng)器蓋(reactor head)之后，加熱該釜，使溫度上升到85℃。在此時，對樹脂釜施加20in.Hg(67kPa)的真空，以除去甲苯。在除去大多數(shù)溶劑后，溫度緩慢上升到110℃和真空增加到27in.Hg(91kPa)，以除去殘留溶劑和水分。在這些條件下30分鐘后，將溫度降低到100℃和用干燥氮氣解除真空。然后添加物質(zhì)(4)和將真空復(fù)原。讓溫度再平衡到100℃，在該溫度下，讓反應(yīng)維持90分鐘。真空再次用干燥氮氣解除，此時添加物質(zhì)(5)。在重新施加真空后，讓反應(yīng)在100℃下持續(xù)30分鐘。然后添加物質(zhì)(6)，將混合物加熱另外30分鐘。將反應(yīng)性熱熔體加熱到115℃，再傾倒入1品脫(0.47L)塑料容器中，在該容器中，該熔體被氮氣覆蓋并密封。
實施例2除了丙烯酸類聚合物包括基于丙烯酸類聚合物重量的0.5wt％量的N-叔丁基丙烯酰胺以外，其它與實施例1相同。
實施例3(對比)各成分如下所示(1)聚丙二醇(Mw1000) 106.61g(2)聚丙二醇(Mw2000) 137.62g(3)蓖麻油 15.74g(4)丙烯酸類聚合物(如實施例1)132.00g(5)亞甲基雙苯基二異氰酸酯 92.03g(6)1，6-己二醇己二酸酯(Mw2000) 65.99g(7)2，2’-二嗎啉基乙基醚0.33g向1L樹脂釜添加原料(1)到(4)。在釜中安裝機(jī)械攪拌器和反應(yīng)器蓋之后，加熱該釜，使溫度上升到85℃。在此時，對樹脂釜施加20in.Hg(68kPa)的真空，以除去甲苯。在除去大多數(shù)溶劑后，溫度緩慢上升到110℃和真空增加到27in.Hg(91kPa)，以除去殘留溶劑和水分。在這些條件下30分鐘后，將溫度降低到100℃和用干燥氮氣解除真空。然后添加物質(zhì)(5)和將真空復(fù)原。讓溫度再平衡到100℃，在該溫度下，讓反應(yīng)維持90分鐘。真空再次用干燥氮氣解除，此時添加物質(zhì)(6)。在重新施加真空后，讓反應(yīng)在100℃下持續(xù)30分鐘。然后添加物質(zhì)(7)，將混合物加熱另外30分鐘。將反應(yīng)性熱熔體加熱到115℃，再傾倒入1品脫(0.47L)塑料容器中，在該容器中，該熔體被氮氣覆蓋并密封。
實施例4與實施例3相同，不同的是丙烯酸類聚合物與在實施例2中所用的丙烯酸類聚合物相同。
實施例5(對比)各成分如下所示(1)聚丙二醇(Mw2000) 116.90g(2)蓖麻油 9.65g(3)丙烯酸類聚合物(如實施例1) 112.00g(4)亞甲基雙苯基二異氰酸酯 49.68g(5)1，6-己二醇新戊二醇己二酸酯(Mw2000)111.76g(6)2，2’-二嗎啉基乙基醚 0.24g用于混合和加熱各成分的工序與實施例1相同。
實施例6與實施例5相同，不同的是丙烯酸類聚合物與在實施例2中使用的丙烯酸類聚合物相同。
實施例7原始強(qiáng)度和露置時間試驗的結(jié)果如下所示

本發(fā)明各實施例(2，4和6)顯示對它的相應(yīng)對比實施例(分別為1，3和5)更長的露置時間，同時它表現(xiàn)出有用的高原始強(qiáng)度。
實施例8拉伸性能試驗的結(jié)果如下所示

本發(fā)明的各實施例(實施例4和6)顯示了與它的相應(yīng)對比實施例(分別為實施例3和5)相等的拉伸性能。
實施例9對SurlynTM的粘合力試驗的結(jié)果如下所示

本發(fā)明的實施例4顯示了比相應(yīng)對比實施例3更好的對SurlynTM的粘合力。
權(quán)利要求
1.通過將含有至少一種多元醇，至少一種多異氰酸酯，和至少一種具有叔烷基酰胺官能團(tuán)的丙烯酸類聚合物的組分混合形成的水分反應(yīng)性熱熔聚合物組合物。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中所述丙烯酸類聚合物為所述組合物的1-90wt％，基于所述組合物的總重量。
3.權(quán)利要求1的組合物，其中所述丙烯酸類聚合物包括選自N-叔丁基丙烯酰胺，N-叔丁基甲基丙烯酰胺，2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸，二丙酮丙烯酰胺，二丙酮甲基丙烯酰胺，N-叔辛基丙烯酰胺，N-叔辛基甲基丙烯酰胺，和它們的混合物中的至少一種叔烷基酰胺官能化單體。
4.權(quán)利要求1的組合物，其中所述多元醇包括至少一種聚酯多元醇和至少一種聚醚多元醇。
5.權(quán)利要求1的組合物，其中所述丙烯酸類聚合物為所述組合物的1-90wt％，基于所述組合物的總重量；其中所述丙烯酸類聚合物包括選自N-叔丁基丙烯酰胺，N-叔丁基甲基丙烯酰胺，2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸，二丙酮丙烯酰胺，二丙酮甲基丙烯酰胺，N-叔辛基丙烯酰胺，N-叔辛基甲基丙烯酰胺，和它們的混合物中的至少一種叔烷基酰胺官能化單體；和其中所述多元醇包括至少一種聚酯多元醇和至少一種聚醚多元醇。
6.制備水分反應(yīng)性熱熔組合物的方法，包括將含有至少一種多元醇，至少一種多異氰酸酯，和至少一種具有叔烷基酰胺官能團(tuán)的丙烯酸類聚合物的組分混合。
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述丙烯酸類聚合物為所述組合物的1-90wt％，基于所述組合物的總重量；其中所述丙烯酸類聚合物包括選自N-叔丁基丙烯酰胺，N-叔丁基甲基丙烯酰胺，2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸，二丙酮丙烯酰胺，二丙酮甲基丙烯酰胺，N-叔辛基丙烯酰胺，N-叔辛基甲基丙烯酰胺，和它們的混合物中的至少一種叔烷基酰胺官能化單體；和其中所述多元醇包括至少一種聚酯多元醇和至少一種聚醚多元醇。
8.粘結(jié)基材的方法，包括(a)制備水分反應(yīng)性熱熔組合物，包括將含有至少一種多元醇，至少一種多異氰酸酯，和至少一種具有叔烷基酰胺官能團(tuán)的丙烯酸類聚合物的組分混合；(b)加熱所述熱熔組合物；(c)將所述加熱的熱熔組合物施涂于第一件基材上；(d)讓所述施涂的加熱的熱熔組合物與第二件基材接觸；和(e)冷卻所述熱熔組合物，或讓其冷卻。
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述丙烯酸類聚合物為所述組合物的1-90wt％，基于所述組合物的總重量；其中所述丙烯酸類聚合物包括選自N-叔丁基丙烯酰胺，N-叔丁基甲基丙烯酰胺，2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸，二丙酮丙烯酰胺，二丙酮甲基丙烯酰胺，N-叔辛基丙烯酰胺，N-叔辛基甲基丙烯酰胺，和它們的混合物中的至少一種叔烷基酰胺官能化單體；和其中所述多元醇包括至少一種聚酯多元醇和至少一種聚醚多元醇。
全文摘要
本發(fā)明提供了用作粘合劑的水分熱熔組合物，它具有改進(jìn)的露置時間和原始強(qiáng)度的均衡性。尤其，該組合物由多元醇、多異氰酸酯和丙烯酸類聚合物制備。還提供了制備這些組合物的方法和使用這些組合物用于粘結(jié)基材的方法。
文檔編號C08G18/66GK1468926SQ0314651
公開日2004年1月21日 申請日期2003年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月3日
發(fā)明者M·A·凱斯梅爾, M A 凱斯梅爾 申請人:羅姆和哈斯公司