專利名稱：共交聯(lián)聚合物微粒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含共交聯(lián)聚合物微粒的粘合劑，包括水分散性的、壓敏的粘合劑。聚 合物微粒包括一種可以是內(nèi)交聯(lián)的丙烯酸類聚合物。本發(fā)明還涉及包含聚合物微粒和合適 的共交聯(lián)劑的水基乳液，以及從該乳液制備粘合劑的方法和采用該粘合劑的粘合劑制品。發(fā)明內(nèi)容
簡(jiǎn)而言之，在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種水基乳液，該水基乳液包含分散在水中 的聚合物微粒、多胺共交聯(lián)劑和中和劑。聚合物微粒包含(甲基)丙烯酸烷基酯、乙烯基羧 酸、聚亞烷基二醇(甲基)丙烯酸酯官能低聚物和多官能交聯(lián)單體的混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。在 一些實(shí)施例中，反應(yīng)產(chǎn)物還包含共聚的離子單體，如包含苯乙烯磺酸根的離子單體。在一些 實(shí)施例中，水基乳液還包含附加的共交聯(lián)劑，如聚酰胺-環(huán)氧氯丙烷共聚物。
在一些實(shí)施例中，(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基具有4-8個(gè)碳原子，如丙烯酸異辛 酯或丙烯酸2-乙基-己基酯。在一些實(shí)施例中，乙烯基羧酸選自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康 酸、馬來酸、富馬酸和β-羧乙基丙烯酸酯。在一些實(shí)施例中，反應(yīng)產(chǎn)物還包含如下兩者中 的至少之一 (vi) —個(gè)或多個(gè)附加的共聚(甲基)丙烯酸烷基酯和(vii) —個(gè)或多個(gè)附加 的共聚乙烯基羧酸。在一些實(shí)施例中，反應(yīng)產(chǎn)物還包含一種或多個(gè)種附加的共聚單體，如丙 烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己內(nèi)酰胺和由(甲基)丙烯酸與醇形成的單酯。
在一些實(shí)施例中，(甲基)丙烯酸酯官能低聚物包含聚亞烷基二醇(甲基)丙烯 酸酯，如羥基聚亞烷基二醇或烷氧基聚亞烷基二醇。
在一些實(shí)施例中，多官能交聯(lián)單體是烷基多元醇多元丙烯酸酯。在一些實(shí)施例中， 多官能交聯(lián)單體是多胺，如二胺或三胺。在一些實(shí)施例中，多胺共交聯(lián)劑包含聚氧化烯基 胺。
在一些實(shí)施例中，水基乳液還包含聚合表面活性劑，如乙氧基化物。在一些實(shí)施例 中，中和劑包含氫氧化鉀。
在一些實(shí)施例中，混合物獨(dú)立地包含60%至80%的(甲基)丙烯酸烷基酯，8% 至12%的乙烯基羧酸，15%至22%的聚亞烷基二醇(甲基)丙烯酸酯官能低聚物，0.01至 0. 05%多官能交聯(lián)單體。在一些實(shí)施例中，乳液包含相對(duì)于每100份數(shù)聚合物微粒為5至 20重量份的多胺共交聯(lián)劑。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種粘合劑，其包含由多胺共交聯(lián)劑共交聯(lián)的聚合物 微粒。聚合物微粒包含(甲基)丙烯酸烷基酯、乙烯基羧酸、聚亞烷基二醇(甲基)丙烯酸 酯官能低聚物、多官能交聯(lián)單體和可任選地共聚的離子單體的混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。在一些 實(shí)施例中，混合物包含60%至80% (甲基)丙烯酸烷基酯，8%至12%乙烯基羧酸，15%至 22%聚亞烷基二醇(甲基)丙烯酸酯官能低聚物，0.01至0.05%多官能交聯(lián)單體。
在一些實(shí)施例中，粘合劑包含相對(duì)于每100份數(shù)聚合物微粒為5至20重量份的多 胺共交聯(lián)劑。在一些實(shí)施例中，(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基基團(tuán)包含4-8個(gè)碳原子；以及 乙烯基羧酸選自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸、富馬酸和β-羧乙基丙烯酸酯。在一些實(shí)施例中，反應(yīng)產(chǎn)物還包含一種或多個(gè)種附加的共聚單體，該共聚單體選自一個(gè)或多個(gè) 附加的共聚(甲基)丙烯酸烷基酯、一個(gè)或多個(gè)附加的共聚乙烯基羧酸、丙烯酰胺、N-乙烯 基吡咯烷酮、N-乙烯基己內(nèi)酰胺、由(甲基)丙烯酸與醇形成的單酯，以及它們的組合。
在一些實(shí)施例中，(甲基)丙烯酸酯官能低聚物包含聚亞烷基二醇(甲基)丙烯 酸酯。在一些實(shí)施例中，多官能交聯(lián)單體是烷基多元醇多元丙烯酸酯。在一些實(shí)施例中，多 胺共交聯(lián)劑包含二胺或三胺。在一些實(shí)施例中，多胺共交聯(lián)劑包含聚氧化烯基胺。
在一些實(shí)施例中，粘合劑是水分散性的。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種形成粘合劑制品的方法，包括用根據(jù)本發(fā)明各個(gè) 實(shí)施例中任一的水基乳液在基質(zhì)上涂層，干燥乳液和用多胺共交聯(lián)劑共交聯(lián)聚合物微粒。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種粘合劑制品，其包括基質(zhì)和與基質(zhì)粘結(jié)的根據(jù)本 發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的任一粘合劑。在一些實(shí)施例中，基質(zhì)包含水分散性的纖維。
本公開的上述發(fā)明內(nèi)容并不旨在描述本發(fā)明的每一個(gè)實(shí)施例。本發(fā)明的一個(gè)和多 個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)還在下面的描述中給出。本發(fā)明的其他特征、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)從所述描述和權(quán) 利要求中將顯而易見。
具體實(shí)施方式
本文所用的“聚合物微粒”指的是包含一個(gè)或多個(gè)聚合物鏈的微粒。在一些實(shí)施 例中，具有特定微粒的聚合物鏈可以是“內(nèi)交聯(lián)的”，即交聯(lián)可以在具有單個(gè)微粒的聚合物 鏈之間發(fā)生。
本文所用的“共交聯(lián)聚合物微粒”指的是與一個(gè)或多個(gè)其它聚合物微粒交聯(lián)的聚 合物微粒。給定的聚合物微?？梢酝瑫r(shí)是內(nèi)交聯(lián)的和共交聯(lián)的。
本文所用的“(甲基)丙烯酸酯”指的是丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯。例如，(甲 基)丙烯酸丁酯指的是丙烯酸丁酯和/或甲基丙烯酸丁酯。
本文所用的術(shù)語“水分散性的”是指各種組合物在下文描述的“水分散度測(cè)試”中 的等級(jí)不超過2。
本文所用的所有的百分比和份數(shù)，除非另外指明，均以重量計(jì)。
一般來講，本發(fā)明的水基乳液包含聚合物微粒。具有內(nèi)交聯(lián)丙烯酸聚合物的微粒 包含(甲基)丙烯酸烷基酯、乙烯基羧酸、聚亞烷基二醇(甲基)丙烯酸酯官能低聚物和多 官能交聯(lián)單體的反應(yīng)產(chǎn)物。所得的微粒是由如多胺共交聯(lián)劑共交聯(lián)的。
一般來講，可以使用任何已知的(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸烷基酯 的組合。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基基團(tuán)包含1-8個(gè)碳原子。 一般來講，丙烯酸類聚合物的水分散度可以在大量的較高分子量的(甲基)丙烯酸烷基酯 (即(甲基)丙烯酸烷基酯具有含9個(gè)或更多碳原子的烷基基團(tuán))存在下被抑制。在一些 實(shí)施例中，包含大于80重量％的具有含9個(gè)或更多碳原子的烷基基團(tuán)的丙烯酸烷基酯的丙 烯酸類聚合物可能不是充分地水分散性的。在一些實(shí)施例中，包含大于70重量％的具有含 9個(gè)或更多碳原子的烷基基團(tuán)的丙烯酸烷基酯的丙烯酸類聚合物可能不是充分地水分散性 的。
在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基基團(tuán)具有8個(gè)碳原子， 如(甲基)丙烯酸異辛酯和/或(甲基)丙烯酸2-乙基己酯。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)5(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基基團(tuán)含4-7個(gè)碳原子，在一些實(shí)施例中，含4或5個(gè)碳原子，如 丙烯酸丁酯。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基基團(tuán)含1-2個(gè)碳原 子，如丙烯酸甲酯和/或丙烯酸乙酯。在一些實(shí)施例中，丙烯酸類聚合物包含至少一個(gè)具有 8個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯和至少一個(gè)另外的具有1-7個(gè)碳原子的烷 基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯。
在一些實(shí)施例中，丙烯酸類聚合物包含至少50重量％的(在一些實(shí)施例中，至少 60重量％ )至少一個(gè)(甲基)丙烯酸烷基酯。在一些實(shí)施例中，丙烯酸類聚合物包含不超 過90% (在一些實(shí)施例中，不超過85%，或者甚至不超過80%)的(甲基)丙烯酸烷基酯。 在一些實(shí)施例中，丙烯酸類聚合物包含65%至75% (甲基)丙烯酸烷基酯。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中有用的示例性的乙烯基羧酸包括丙烯酸、甲基丙烯酸、 衣康酸、馬來酸、富馬酸和β-羧乙基丙烯酸酯。在一些實(shí)施例中，丙烯酸類聚合物包含不 超過15重量％的(在一些實(shí)施例中，不超過12重量％的)乙烯基羧酸。在一些實(shí)施例中， 丙烯酸類聚合物包含至少5% (在一些實(shí)施例中，至少8%)乙烯基羧酸。在一些實(shí)施例中， 丙烯酸類聚合物包含9-12%乙烯基羧酸。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中有用的示例性的聚亞烷基二醇(甲基)丙烯酸酯包括羥 基和烷氧基(如甲氧基或乙氧基)聚亞烷基二醇(甲基)丙烯酸酯。在一些實(shí)施例中，聚 亞烷基可以是選自聚乙烯、聚丙烯、共聚的乙烯和丙烯，以及它們的組合。在本發(fā)明的一些 實(shí)施例中有用的具體的聚亞烷基二醇(甲基)丙烯酸酯包括(甲基)丙烯酸羥基聚丙二醇 酯、(甲基)丙烯酸甲氧基聚丙二醇酯和(甲基)丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯。
在一些實(shí)施例中，丙烯酸類聚合物包含少于25重量％ (如少于22重量％ )的聚 亞烷基二醇(甲基)丙烯酸酯。在一些實(shí)施例中，丙烯酸類聚合物包含至少5% (在一些 實(shí)施例中，至少10%或甚至至少15% )的聚亞烷基二醇(甲基)丙烯酸酯。在一些實(shí)施例 中，丙烯酸類聚合物包含18-22%的聚亞烷基二醇(甲基)丙烯酸酯。
丙烯酸類聚合物還包含與其它單體共反應(yīng)的多官能交聯(lián)單體。一般來講，多官能 交聯(lián)單體包括至少兩個(gè)官能團(tuán)，其中每一個(gè)官能團(tuán)可以被獨(dú)立地選擇。在一些實(shí)施例中，多 官能交聯(lián)單體可以是雙官能團(tuán)的。在一些實(shí)施例中，官能團(tuán)均可以是相同的官能團(tuán)。在一 些實(shí)施例中，可以存在兩個(gè)不同的官能團(tuán)。
示例性的多官能交聯(lián)單體包括聚丙烯酸酯，其包括烷基多元醇多元丙烯酸酯，如 烷基二醇二丙烯酸酯和烷基三醇三丙烯酸酯。適用于本發(fā)明一些實(shí)施例的示例性的烷基 二醇二丙烯酸酯包括二丙烯酸1，4_ 丁二醇酯(BDDA)和二丙烯酸1，6_己二醇酯(HDDA)。 適用于本發(fā)明一些實(shí)施例的示例性的烷基三醇三丙烯酸酯包括丙烷三丙烯酸三羥甲基酯 (TMPTA)和丙烷三甲基丙烯酸三羥甲基酯(TMPTM)。其它的示例性的多官能交聯(lián)單體包括 二乙烯基化合物，如二乙烯基苯。
在一些實(shí)施例中，丙烯酸類聚合物包含不大于0.05重量％ (在一些實(shí)施例中，不 大于0.04重量％或甚至不大于0.03重量％)的多官能交聯(lián)單體。在一些實(shí)施例中，丙烯 酸類聚合物包含至少0. 01%或甚至至少0. 02%的多官能交聯(lián)聚合物。
在一些實(shí)施例中，丙烯酸類聚合物還包含共聚的離子單體。在一些實(shí)施例中，離子 單體包含無機(jī)陽離子和有機(jī)陰離子。示例性的無機(jī)陽離子包括鈉(Na+)，鉀(K+)和銨(NH4+)。 示例性的有機(jī)陰離子包括苯乙烯磺酸根。
在一些實(shí)施例中，丙烯酸類聚合物包含至少1重量％ (以及在一些實(shí)施例中至少 1.3重量％)的共聚的離子單體。在一些實(shí)施例中，丙烯酸類聚合物包含不大于3% (以及 在一些實(shí)施例中不大于2%)的共聚的離子單體。
在一些實(shí)施例中，丙烯酸類聚合物可以包括一種或多個(gè)種附加的共聚單體。示例 性的附加的單體包括丙烯酸或甲基丙烯酸與醇的單酯，所述醇為例如乙醇、1-丙醇、2-丙 醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、1-己醇、2-己醇、2-甲基-1-戊醇、3-甲 基-1-戊醇、2-乙基-1- 丁醇、3，5，5-三甲基-1-己醇、3-庚醇、乙二醇和丙二醇等。其它 的示例性的單體包括丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己內(nèi)酰胺和(甲基)丙烯酸 羥烷基酯，如丙烯酸羥乙基酯。
在一些實(shí)施例中，丙烯酸類聚合物包含不大于25重量％的一種或多個(gè)種附加的 共聚單體。在一些實(shí)施例中，丙烯酸類聚合物包含不大于20重量％，不大于15重量％，不 大于10重量％，不大于5重量％，以及在一些實(shí)施例中，不大于2重量％，或甚至不大于1 重量％的一種或多個(gè)種附加的共聚單體。
一般來講，在聚合物微粒的形成中可以存在聚合表面活性劑。在一些實(shí)施例中，聚 合表面活性劑是乙氧基化物。示例性的聚合表面活性劑包括壬基酚乙氧基化物、C12-C14仲 醇乙氧基化物以及它們的組合。
使用的表面活性劑的量取決于多種因素。一般來講，基于單體的總重量加入至少 0. 5重量％的表面活性劑。在一些實(shí)施例中，可以使用0. 5 %至5 %，或甚至0. 5 %至2 % (如 約)的表面活性劑。
通常所得的微粒包括聚合物鏈，該聚合物鏈包含多種單體(即(甲基)丙烯酸烷 基酯、乙烯基羧酸、聚亞烷基二醇(甲基)丙烯酸酯、多官能交聯(lián)單體和任何附加的單體 (包括如離子單體))的反應(yīng)產(chǎn)物。每一個(gè)微粒中的這些聚合物鏈通過涉及共反應(yīng)的多官能 交聯(lián)單體的反應(yīng)內(nèi)交聯(lián)。
一般來講，微粒具有至少1微米(在一些實(shí)施例中，至少4微米，或甚至至少5微 米)的體積平均粒度(如用HORIBA LA-910粒度分析儀確定)。在一些實(shí)施例中，微粒具有 不大于15微米(如不大于10微米，不大于9微米，不大于7微米，或甚至不大于6微米) 的體積平均粒度。在一些實(shí)施例中，微粒具有4至10微米(如4至7微米，5至7微米或5 至6微米)的體積平均粒度。
在一些實(shí)施例中，聚合物微粒與共交聯(lián)劑一起分散在水中。在一些實(shí)施例中，共交 聯(lián)劑是多胺共交聯(lián)劑。示例性的多胺共交聯(lián)劑包括二胺(如N，N, N' , N'-四(2-羥丙 基)乙二胺)、三胺和四胺。在一些實(shí)施例中，可以使用聚醚胺，如聚氧化烯基胺(包括二胺 和三胺得自如 Huntsman Corporation (The Woodlands, Texas)，商品名為 JEFFAMINE)。
在一些實(shí)施例中，分散體包含相對(duì)于每100份數(shù)聚合物微粒為至少5重量份共交 聯(lián)劑。在一些實(shí)施例中，分散體包含相對(duì)于每100份數(shù)聚合物微粒為至少8重量份共交聯(lián) 劑。在一些實(shí)施例中，分散體包含相對(duì)于每100份數(shù)聚合物微粒為不大于20重量份(在一 些實(shí)施例中，不大于約17重量份)共交聯(lián)劑。
在一些實(shí)施例中，水基乳液也包括中和劑(如胺和/或堿金屬氫氧化物)，以中和 丙烯酸類聚合物的至少一些酸基團(tuán)。在一些實(shí)施例中，中和作用不僅提高粘合劑的水分散 度，還增加粘合劑組合物的粘合強(qiáng)度。在一些實(shí)施例中，金屬氫氧化物(如氫氧化鈉和/或氫氧化鉀)可以用作中和劑。在一些實(shí)施例中，銨化合物可以用作中和劑。
一般來講，加入的中和劑的量選擇成中和所需比率的微粒的羧酸基團(tuán)。在一些實(shí) 施例中，可以加入足夠量的中和劑以中和至少30 %的酸基團(tuán)(在一些實(shí)施例中，至少40 % 的酸基團(tuán))。
在一些實(shí)施例中，粘合劑的粘合強(qiáng)度還可以通過使用附加的共交聯(lián)劑(如除了多 胺共交聯(lián)劑之外的第二共交聯(lián)劑)來調(diào)節(jié)?？梢允褂脦追N已知的共交聯(lián)劑的任一種，包括 雙酰胺、聚酰胺-環(huán)氧氯丙烷化合物和金屬螯合物(如乙酰丙酮化鋁)。另外的示例性的共 交聯(lián)劑包括在U. S.專利第4，418，120號(hào)(Kealy等人)和第4，569，960號(hào)(Blake)中公開 的那些。一般來講，附加的交聯(lián)劑的量和類型選擇成，使粘合度高達(dá)粘合劑的水分散度不受 到負(fù)面影響的程度。加入的交聯(lián)劑的量還部分地取決于丙烯酸粘合劑和所選擇的特定的另 外交聯(lián)劑的組合物，其可由常規(guī)的實(shí)驗(yàn)確定。
包含本發(fā)明粘合劑組合物的條帶可以不帶背襯(如傳送條帶)或帶背襯。如果使 用背襯，可以在背襯的一側(cè)(如單側(cè)條帶)或兩側(cè)(如雙側(cè)條帶)覆蓋粘合劑。
在一些實(shí)施例中，單或雙粘合劑層可以與背襯直接粘結(jié)。在一些實(shí)施例中，單或雙 粘合劑層可以與背襯直接粘結(jié)，如在背襯和粘合劑層之間可以插入單層或多層。在一些實(shí) 施例中，在背襯和粘合劑層之間可以插入粘合力增強(qiáng)層。一般來講，可以使用任何已知的粘 合力增強(qiáng)層(如底漆)。在一些實(shí)施例中，在與粘合劑相同的條件下，粘合力增強(qiáng)層是水分 散性的。
在一些實(shí)施例中，粘合劑層可以包含纖維。在一些實(shí)施例中，在與粘合劑組合物相 同的條件下，纖維可以是水分散性的，如纖維素纖維和/或人造纖維。在一些實(shí)施例中，粘 合傳送條帶(如不帶背襯的粘合劑層)包含纖維。
^M
使用下述測(cè)試方法評(píng)價(jià)各種粘合劑。
_。使用成像(“IM”)測(cè)試評(píng)價(jià)可多次使用的條帶引起大紙中可視的缺陷 和撕裂的可能性。3個(gè)2. 5厘米(cm) (1.0英寸)方形的條帶樣品置于10. 2cmX5. Icm(4 英寸X 2英寸)的測(cè)試紙(62克/平方米(gsm)光滑的“ADVOCATE PAPER”，得自Verso Paper Company, Jay, Maine)的14層之間，有7層在樣品的上方，7層在樣品的下方。將紙 的第一層置于條帶樣品的每一側(cè)以后，用3M PA-I條帶弧刷(得自3M Company, St. Paul, Minnesota)擦遍層疊件以確保沒有空氣泡。然后加上剩下的紙層。布置紙層使它們都有相 同的取向(即所有的紙層布置在線材側(cè)下)和對(duì)齊，以使所有層覆蓋在測(cè)試方塊上。帶有嵌 入的條帶樣品的紙層層疊件置于兩個(gè)事先準(zhǔn)備好的兩片12.7cm(5英寸)的方形聞香紙條 料(Ahlstrom Grade 2400002，白紙漿測(cè)試，141gsm，得自 Ahlstrom Mount Holly Springs, Mount Holly Springs,Pennsylvania)之間。包括聞香紙條料的樣品層疊件置于兩片硅橡 膠墊之間，每片橡膠墊具有約0.32cm(l/8英寸)的厚度和60A硬度檢測(cè)器硬度(商品名 Plain Back Silicone Rubber Sheet，McMaster-Carr, Chicago，Illinois)。將該層板置 于溫度設(shè)置為71°C (160 T )和壓力為618kPa(90psi)的預(yù)熱的壓鍛機(jī)中(自動(dòng)液壓式壓2824-1, S Fred S Carver, Incorporated,Menomonee Falls, Wisconsin) 4 /Jn時(shí)。
從壓鍛機(jī)中取出并移除硅墊和聞香紙條料后，層疊件冷卻至室溫，測(cè)試紙的每一層被小心地逐層分開后，從樣品層疊件的兩側(cè)的最外層開始，按順序置于照明的看片臺(tái)上。 針對(duì)成像測(cè)試的目的，從直接布置在每一條帶樣品上的方形區(qū)域的中心到紙層外邊緣的表 面變色進(jìn)行視覺上的評(píng)價(jià)。此外，還評(píng)估了直接與粘合劑表面(和單側(cè)涂布條帶時(shí)的條帶 背襯)接觸的紙層。將顯示出表面變色的層的總數(shù)目除以2，結(jié)果報(bào)告在標(biāo)題“成像”下。
勝服。除了評(píng)價(jià)“成像”，用下述的粘附(“BL”)測(cè)試對(duì)同樣的紙層的粘附進(jìn)行評(píng) 估。對(duì)層疊件的每一側(cè)的層從零開始連續(xù)編號(hào)，即直接與粘合劑接觸的紙層編號(hào)為“0”。對(duì) 于單層涂布的條帶，從條帶背襯開始對(duì)一側(cè)編號(hào)，即與條帶背襯接觸(除了粘合劑層)的第 一紙層編號(hào)為“1”。從最外層開始，剝落每一紙層。鑒定第一紙層顯示出的對(duì)下一最內(nèi)層的 任何程度的粘合度，并記錄該最內(nèi)層的編號(hào)。即如果粘合劑層外的第五紙層(即第四層) 表現(xiàn)出對(duì)下一(內(nèi))紙層(即第三層)任何程度上的粘合度，則分配為值3。層疊件的每一 側(cè)均如此處理。層疊件紀(jì)錄的最大編號(hào)報(bào)告在標(biāo)題“粘附”下。
梓頭粘合強(qiáng)度。用下述的接頭粘合強(qiáng)度測(cè)試對(duì)用來制備料片接頭的條帶樣品的性 能進(jìn)行測(cè)量，該測(cè)試一般根據(jù)描述在壓敏條帶協(xié)會(huì)(Pressure Sensitive Tape Council) PSTC-131(Rev 10/03) “壓敏條帶的抗伸強(qiáng)度和延伸率”的測(cè)試方法。測(cè)試在21°C (70 T ) 和50%的相對(duì)濕度(RH)下進(jìn)行。在每一個(gè)測(cè)試中使用的條帶樣品和紙帶在使用之前在測(cè) 試條件下至少進(jìn)行平衡30分鐘。
用單側(cè)涂布的壓敏條帶樣品(5厘米(cm)長，2. 5cm寬)制備在兩個(gè)紙帶3cm 長，2. 5cm寬)之間的縱向鄰接接頭，每一張紙上的條帶具有相等的部分。測(cè)試了兩種不同 的紙菜，即 S20 White Copy Bond，79gsm，得自 Georgia Pacific, Camas, Washington ( “紙 1，，)和 MACl 淀粉涂布的空白片材，113gsm，得自 Boise Incorporated, International Falls, Minnesota( “紙 2”)。
對(duì)于雙側(cè)涂布的壓敏條帶，條帶和紙帶都以上述同樣的方式處理過。然后，用條帶 樣品(2. 5cm，方形)制備在兩個(gè)紙帶(20. 2cm長，2. 5cm寬)之間縱向交搭的接頭，在條帶 樣品的相對(duì)側(cè)上有紙的相等部分。
對(duì)于單側(cè)涂布和雙側(cè)涂布的條帶接合的樣品，每一紙帶單獨(dú)地通過用一片SCOTCH 細(xì)絲條帶893(單側(cè)涂布的、壓敏的粘合劑細(xì)絲條帶，得自3M公司，St. Paul ,Minnesota)覆 蓋它的整個(gè)背側(cè)進(jìn)行強(qiáng)化，以得到接合的制品。用具有6. 8千克的橡膠輥的機(jī)械軋制單元 (Poweroll PR-100，得自 Instrumentors, Incorporated，Strongsville, Ohio)以 30. 5 厘 米/分鐘的速率軋制接合制品，以確保緊密的和一貫的接觸。
然后立即將接合制品置于張力試驗(yàn)機(jī)(Instron通用材料測(cè)試機(jī)，型號(hào)4465， Instron Corporation, Norwood, Massachusetts)的夾片中，并且接合粘合力用以下參數(shù)測(cè) 量。與樣品沒有松弛時(shí)夾片間的初始距離為12. 7cm，夾片分離的速率是1. 25cm/min且測(cè) 力傳感器容量為91kgQOO磅)。記錄了破斷拉力。對(duì)三種樣品進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并以千牛每米 (kN/m)為單位記錄平均接合粘合強(qiáng)度。
90°剝離粘合強(qiáng)度。用下述的90°剝離粘合強(qiáng)度(“90° PAS”)測(cè)試對(duì)一些 條帶樣品的性能進(jìn)行測(cè)量，該測(cè)試一般根據(jù)描述在壓敏條帶協(xié)會(huì)(Pressure Sensitive Tape Council)PSTC-IOl方法F(Rev 10/03) “壓敏條帶的剝離粘合度”的測(cè)試方法。在 21°C (70 °F )和50%相對(duì)濕度(RH)下進(jìn)行測(cè)試。
將不銹鋼測(cè)試面板(12. 5cm長，5cm寬)的表面用一片3MFLEXM0UNT板裝備條帶941IDL (兩側(cè)涂布的壓敏粘合劑條帶，得自3MCompany，M.Paul ,Minnesota)覆蓋，該條帶經(jīng) 加工成相同的尺寸。然后，用一張紙(S20White Copy Bond)覆蓋裝備的條帶的整個(gè)表面， 接著加工成相同的尺寸。采用穩(wěn)固的手壓力使用3M PA-I條帶弧刷同時(shí)將紙向下壓至條帶 和將條帶向下壓至面板。在測(cè)試條件下將測(cè)試面板和單側(cè)涂布?jí)好粽澈蟿l帶平衡至少30 分鐘后，實(shí)驗(yàn)條帶樣品(30cm長，2. 5cm寬)在一端上自身折疊(粘合劑至粘合劑)以形成 1.2cm長的凸塊。條帶樣品的另一端縱向放置與測(cè)試面板的暴露的紙表面接觸，粘合劑與紙 接觸，并且與面板的一端齊平。然后用適于具有100克橡膠輥的機(jī)械軋制單元以eicm/min 的速率軋制條帶樣品。然后將所得的測(cè)試面板置于剝離粘合度測(cè)試儀(滑動(dòng)/剝離測(cè)試 儀，型號(hào) 3M90，得自 Instrumentors，Incorporated, Strongsville, Ohio)上的 90° 角度測(cè) 試固定裝置中。將條帶樣品的凸塊末端緊固在粘合度測(cè)試儀的夾具中，并且以30. 5cm/min 的剝離速率測(cè)量剝離粘合度。對(duì)三塊測(cè)試面板進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并且以牛頓每米(N/m)報(bào)道了 平均剝離力。
對(duì)于雙側(cè)涂布?jí)好粽澈蟿l帶，其在粘合劑的一個(gè)表面上具有防護(hù)的隔離襯片， 暴露的粘合劑表面用牛皮袋紙覆蓋(Wausau Mosinee紙696_C，611b (IOOgsm)，得自Wausau Mosinee, Mosinee, Wisconsin)，并且采用穩(wěn)固的手壓力使用3M PA-I條帶弧刷將紙向下壓 至條帶。然后移除隔離襯片，所得的條帶制品如上述的單側(cè)涂布條帶樣品使用。
翦切時(shí)間。用剪切時(shí)間測(cè)試評(píng)價(jià)了在沿著與條帶和基質(zhì)表面平行的方向施加恒 定負(fù)載下壓敏粘合劑條帶保持粘附在基質(zhì)上的能力，該測(cè)試一般根據(jù)描述在壓敏條帶協(xié)會(huì) (Pressure Sensitive Tape Council) PSTC-107 (Rev 10/03) “壓敏條帶的剪切粘合力”工 序B的測(cè)試方法。不銹鋼測(cè)試面板(10. 2cm長，7. 6cm寬)的表面用一個(gè)裝備條帶411DL 的加工成相同尺寸的3MFLEXM0UNT板覆蓋。然后，用一張紙(S20 White Copy Bond)覆蓋 暴露的條帶的整個(gè)表面，接著加工成相同的尺寸。采用穩(wěn)固的手壓力使用3M PA-I條帶弧 刷同時(shí)將紙向下壓至條帶和將條帶向下壓至面板。在21°C (70 T )和50%相對(duì)濕度(RH) 下，平衡測(cè)試面板和單側(cè)涂布?jí)好粽澈蟿l帶樣品。
然后，在粘合劑與紙接觸下，放置實(shí)驗(yàn)條帶樣品(15. 2cm長，2. 54cm寬)與測(cè)試面 板上的暴露的紙表面縱向接觸，使得面板上的條帶的長度大于2. Mcm，并且有足夠過量的 條帶延伸至面板的邊緣外以形成一個(gè)套環(huán)。然后用具有2千克橡膠輥的機(jī)械軋制單元以 eicm/min的速率在每個(gè)方向上軋制條帶樣品兩次，以確保緊密的和一致的接觸。然后，在面 板上的條帶部分被加工成精確的2. 54cm長度。延伸到面板邊緣外的過量的條帶在金屬掛 鉤周圍卷繞，然后卷繞到其自身上，粘合劑至粘合劑，并且通過網(wǎng)裝固定以固定掛鉤，并提 供測(cè)試樣品。測(cè)試樣品立即轉(zhuǎn)移到夾具上，并且其布置方式使得面板設(shè)置成與豎直成2度 的角度，夾帶的自由端與測(cè)試面板成178度角度向下延伸。1千克砝碼放置在金屬掛鉤上。 以分鐘記錄樣品保持在測(cè)試面板上的時(shí)間量。測(cè)試在21°C (70 T )和50%相對(duì)濕度(RH) 下進(jìn)行。對(duì)三個(gè)樣品進(jìn)行了評(píng)價(jià)，以分鐘報(bào)道平均剪切時(shí)間。在一些情況下，測(cè)試在觀00 分鐘后終止。
對(duì)于雙側(cè)涂布?jí)好粽澈蟿l帶，其在粘合劑的一個(gè)表面具有防護(hù)的隔離襯片， 暴露的粘合劑表面用牛皮袋紙(Wausau Mosinee紙696-C，611b (IOOgsm)，得自Wausau Mosinee,Mosinee, Wisconsin)覆蓋，并且采用穩(wěn)固的手壓力使用3M PA-I條帶弧刷將紙向 下壓至條帶。然后移除隔離襯片，所得的條帶制品用作上述單側(cè)涂布條帶樣品。
300 °F翦切時(shí)間和滑移。該測(cè)試測(cè)量了在300度F(149°C )和用于條帶和基質(zhì)表 面平行的方向的恒定負(fù)載下，壓敏粘合帶保持粘附在基質(zhì)上的能力。
用單側(cè)涂布?jí)好粽澈蟿l帶樣品(5cm長，2. 5cm寬)制備在兩個(gè)紙帶(Mosinee Grade GX532012,89gsm,得自 Wausau Mosinee, Rhinelander, Wisconsin) ( ^ — ^v ^ 20. 3cm，寬2. 5cm)之間的縱向鄰接接頭，其在每一張紙上具有相等部分的條帶。用具有6. 8 千克橡膠輥的機(jī)械軋制單元以30. 5cm/min的速率軋制接合制品，以確保緊密的和一致的 接觸。在紙帶上在條帶樣品的每一末端用鉛筆對(duì)接合制品作記號(hào)。然后，折疊接合制品每 一末端并且固定兩次，以在每一末端得到一個(gè)開放的套環(huán)。
對(duì)于雙側(cè)涂布?jí)好魲l帶，用2. 5cm方形的條帶樣品在兩個(gè)紙帶(Mosinee Grade GX532012，每一個(gè)長20. 3cm，寬2. 5cm)之間制備縱向的交搭接頭(其在條帶樣品的相對(duì)側(cè) 具有相等部分的紙)，以得到接合制品。所得接合制品隨后被軋制，用鉛筆標(biāo)記，并且給單側(cè) 涂布條帶樣品設(shè)置上述的套環(huán)。
在鼓風(fēng)烘箱中預(yù)熱計(jì)時(shí)臺(tái)和1000克砝碼至300 T (149°C )。計(jì)時(shí)臺(tái)包括懸掛支 架和連接到計(jì)時(shí)器的停止開關(guān)。隨后借助于穿過一個(gè)末端處的套環(huán)放置的黃銅掛鉤將接合 制品從計(jì)時(shí)臺(tái)懸掛下來，借助于相反末端處的套環(huán)將1000克配重懸掛在制品上，關(guān)閉烘箱 門并且計(jì)時(shí)器調(diào)零。盡可能快地完成該工序，以使烘箱開啟的時(shí)間最小化。將加重的接合 制品留在烘箱中5分鐘。完全失效的接合制品導(dǎo)致配重掉落在停止開關(guān)上，以標(biāo)記該樣品 失效的時(shí)間。5分鐘后，從烘箱中取出未失效的任何樣品，并且以鉛筆標(biāo)號(hào)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，用高 倍鏡觀察兩張紙之間的滑移并測(cè)量至最近的0. 01毫米(mm)。
水分散度。用如下所述的測(cè)試評(píng)估條帶樣品的水分散度，該測(cè)試一般根據(jù)描述在 RTS-RH :013/90-14“接合條帶測(cè)試在水中的再分散度的確定”，1990年10月(得自PTS (紙 技術(shù)專家)，慕尼黑，德國)中的測(cè)試方法。
將重量為0. 3克的壓敏粘合劑條帶樣品與49. 7克的聞香紙條紙張(Ahlstrom Grade 2400002白紙漿測(cè)試)結(jié)合。將紙/條帶結(jié)合物切割成約IcmX Icm方形的片，并且轉(zhuǎn) 移到粉碎機(jī)(英國紙漿評(píng)價(jià)設(shè)備，得自Mavis Engineering Limited，倫敦，英格蘭)。用室 溫的自來水充滿粉碎器至2000毫升(ml)的總體積，以每分鐘3000轉(zhuǎn)(rpm)的轉(zhuǎn)子速度運(yùn) 行10分鐘。粉碎器運(yùn)轉(zhuǎn)完成后，攪拌紙漿原料以保證均勻度，然后傾注到200mmX200mm(8 m X8 ^^ )牛莫 (H 自 Williams Apparatus Company, Watertown, New York) 中，并注滿自來水。此前已經(jīng)在薄板模子的底部裝上100目篩網(wǎng)。攪拌原料從而得到均勻 的分散體后，水從薄板模子排干，打開薄板模子的框架使沉積纖維墊暴露。將兩片聞香紙條 紙張置于墊的頂部上，用壓制銷軸軋制幾次以吸收水。然后將聞香紙條紙張/纖維墊層疊 翻轉(zhuǎn)，第三張干燥的聞香紙條紙張放在暴露的底部墊表面，再軋制以從層疊進(jìn)一步吸收水。 然后，分離層疊以暴露頂部墊表面，隨后用第四張干燥的聞香紙條紙張覆蓋。然后將該制品 置于液壓機(jī)中，對(duì)該制品施用5. 5千克/平方厘米的壓力30秒鐘。取出壓過的制品，置于 薄板干燥機(jī)(薄板干燥機(jī)，得自 Testing Machines Incorporated,Amityvilie,New York) 中直到干燥(約5分鐘)。
從聞香紙條片分離干燥的制品，得到手抄紙頁。在背光源下對(duì)手抄紙頁檢查透明 斑點(diǎn)，其可以表征非分散的粘合劑。制備并評(píng)價(jià)了四張手抄紙。記錄了每片上的斑點(diǎn)數(shù)目 和四片上的斑點(diǎn)總數(shù)目，用來確定下表中使用的等級(jí)。對(duì)于任何指定的等級(jí)，均必須符合表1中每列(每片的總斑點(diǎn)和四片的總斑點(diǎn))的要求。
表1 水分散度(TO)等級(jí)體系。
權(quán)利要求
1.一種水基乳液，包含分散在水中的以下物質(zhì)(a)聚合物微粒，該聚合物微粒包含下述成分的混合物的反應(yīng)產(chǎn)物 (i)(甲基)丙烯酸烷基酯；( )乙烯基羧酸；(iii)聚亞烷基二醇(甲基)丙烯酸酯官能低聚物；(iv)離子單體；以及 (ν)多官能交聯(lián)單體；(b)多胺共交聯(lián)劑；以及(c)中和劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基乳液，其中所述聚合物微粒具有1至10微米的體積平均粒度。
3.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的水基乳液，還包含(d)另外的共交聯(lián)劑，其中所述 另外的共交聯(lián)劑包含聚酰胺-環(huán)氧氯丙烷共聚物。
4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的水基乳液，其中所述(甲基)丙烯酸烷基酯包含丙 烯酸異辛酯和丙烯酸2-乙基-己基酯中的至少一個(gè)，且乙烯基羧酸包含丙烯酸和甲基丙烯 酸中的至少一個(gè)。
5.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的水基乳液，其中所述反應(yīng)產(chǎn)物還包含一種或多種 附加的共聚單體，其中至少一種所述附加的共聚單體選自丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、 N-乙烯基己內(nèi)酰胺以及由(甲基)丙烯酸與醇形成的單酯。
6.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的水基乳液，其中所述的(甲基)丙烯酸酯官能低聚 物包含羥基聚亞烷基二醇或烷氧基聚亞烷基二醇。
7.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的水基乳液，其中所述的多官能交聯(lián)單體是烷基多元 醇多元丙烯酸酯。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水基乳液，其中所述多官能交聯(lián)單體是1，4-丁二醇二丙烯酸
9.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的水基乳液，其中所述多胺共交聯(lián)劑包含N，N，N'， N'-四(2-羥丙基)乙二胺。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的水基乳液，其中所述多胺共交聯(lián)劑包含聚氧化烯基胺。
11.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的水基乳液，其中所述混合物包含60重量％至80重 量％的(甲基)丙烯酸烷基酯和0.01重量％至0.05重量％的多官能交聯(lián)單體。
12.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的水基乳液，其中所述混合物包含8重量％至12重量％的乙烯基羧酸。
13.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的水基乳液，其中所述混合物包含10重量％至22重 量％的聚亞烷基二醇(甲基)丙烯酸酯官能低聚物。
14.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的水基乳液，其中所述乳液包含相對(duì)于每100份聚 合物微粒為5至20重量份的多胺共交聯(lián)劑。
15.一種粘合劑，包含由多胺共交聯(lián)劑共交聯(lián)的聚合物微粒；其中所述聚合物微粒包 含下述成分的混合物的反應(yīng)產(chǎn)物(i)(甲基)丙烯酸烷基酯；(ii)乙烯基羧酸；(iii)聚亞烷基二醇(甲基)丙烯酸酯官能低聚物；(iv)離子單體；以及(ν)多官能交聯(lián)單體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的粘合劑，其中所述混合物包含60重量％至80重量％的(甲 基)丙烯酸烷基酯、8重量％至12重量％的乙烯基羧酸、10重量％至22重量％的聚亞烷基 二醇(甲基)丙烯酸酯官能低聚物和0.01重量％至0.05重量％的多官能交聯(lián)單體，以及 相對(duì)于每100份聚合物微粒為5至20重量份的多胺共交聯(lián)劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的粘合劑，其中所述(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基基團(tuán) 包含4-8個(gè)碳原子；且所述乙烯基羧酸包含丙烯酸和甲基丙烯酸中的至少一個(gè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)所述的粘合劑，其中所述(甲基)丙烯酸酯官能低 聚物包含聚亞烷基二醇(甲基)丙烯酸酯，所述多官能交聯(lián)單體是烷基多元醇多元丙烯酸 酯，以及所述的多胺共交聯(lián)劑包含聚氧化烯基胺。
19.根據(jù)權(quán)利要求15至18中任一項(xiàng)所述的粘合劑，其中所述粘合劑是水分散性的。
20.一種形成粘合劑制品的方法，包括(i)將根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的水基乳液涂布在基質(zhì)上；( )干燥所述乳液；以及(iii)用所述多胺共交聯(lián)劑共交聯(lián)所述聚合物微粒。
21.—種粘合劑制品，包含基質(zhì)和與所述基質(zhì)粘結(jié)的根據(jù)權(quán)利要求15至19中任一項(xiàng)所 述的粘合劑。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的粘合劑制品，其中所述基質(zhì)包含水分散性的纖維。
全文摘要
本發(fā)明描述了包含共交聯(lián)的聚合物微粒的粘合劑。該聚合物微粒包括丙烯酸類聚合物。本發(fā)明還涉及包含聚合物微粒和合適的共交聯(lián)劑的水基乳液，以及從該水基乳液制備粘合劑的方法。
文檔編號(hào)C08F220/10GK102037032SQ200980118661
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日
發(fā)明者保羅·塞奇威克, 彼得·B·霍爾, 曾啟明, 馬京晶 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司