專利名稱：不僅在極性的而且在非極性的基材上具有良好粘附性的熱熔粘合劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱熔粘合劑、特別是用于粘合非極性與極性基材的熱熔粘合劑領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
熱熔粘合劑是早已熟知的。但是當(dāng)熔化的粘合劑以薄層涂覆時(shí)，存在很大的問(wèn)題此粘合劑具有較短的敞開時(shí)間，即是說(shuō)，所述的粘合劑在薄層時(shí)如此快速冷卻并同時(shí)如此凝固，使得粘合劑不再潤(rùn)濕接合部件的表面且從而不能再形成粘接復(fù)合體。這特別是在基于無(wú)定形的熱塑性塑料的熱熔粘合劑的情況。此類型熱熔粘合劑的另一個(gè)缺點(diǎn)是，所述的粘合劑即使在施用后還是熱塑性的問(wèn)題。這導(dǎo)致了，粘接復(fù)合體中的粘合劑在加熱粘接復(fù)合體時(shí)再次熔化，由此所述的復(fù)合體在載荷時(shí)遭破壞。聚氨酯熱熔粘合劑是反應(yīng)性熱熔粘合劑并且是優(yōu)選的，因?yàn)槠湓谑┯煤笈c水分反應(yīng)及交聯(lián)，并因此可以實(shí)現(xiàn)非常熱穩(wěn)定的粘合。但是此粘合劑在施用后立即是非常柔軟的，僅隨著時(shí)間推移(亦即當(dāng)其交聯(lián)時(shí))而建立起其強(qiáng)度。因此反應(yīng)性聚氨酯熱熔粘合劑在薄層時(shí)盡管具有較長(zhǎng)的敞開時(shí)間，但是具有較低的初始強(qiáng)度方面的很大問(wèn)題。技術(shù)人員例如由US 5，994，747和DE 4000695A1已知基于硅烷接枝的聚-α -烯烴的熱熔粘合劑。此粘合劑具有非常令人感興趣的特性，因?yàn)橐环矫娲藷崛壅澈蟿┩瑯邮欠磻?yīng)性熱熔粘合劑，由此可以實(shí)現(xiàn)較高的強(qiáng)度和較大的熱穩(wěn)定性。另一方面初始強(qiáng)度也非常高。然而此粘合劑在薄層時(shí)也具有非常短的敞開時(shí)間，這在沒(méi)有提前再活化(重新熔化)的情況下對(duì)于其作為層合粘合劑的應(yīng)用而言迄今為止是不利的。但是此粘合劑還具有一些缺點(diǎn)。特別是盡管其一般顯示出對(duì)于非極性表面(如聚丙烯或聚乙烯)良好的粘附性，但是另一方面對(duì)于極性基材的粘附性則相反是非常低的。EP 2113545Α1描述了一種反應(yīng)性熱熔粘合劑，其具有較長(zhǎng)的敞開時(shí)間和對(duì)于非極性基材良好的粘附性，但是對(duì)于極性基材僅有較低的粘附性。但是為了確保極性和非極性基材的連接，在兩種基材上的良好粘附性是一個(gè)絕對(duì)必要的先決條件。發(fā)明描述因此本發(fā)明的任務(wù)是提供一種熱熔粘合劑，其不僅在極性的而且在非極性的基材上良好地粘附，即使在薄層時(shí)也具有延長(zhǎng)的敞開時(shí)間，但是盡管如此仍快速地建立起較大的早期強(qiáng)度。本發(fā)明的其他方面是其他獨(dú)立權(quán)利要求的主題。特別優(yōu)選的本發(fā)明的實(shí)施方案是從屬權(quán)利要求的主題。發(fā)明的實(shí)施方式本發(fā)明在第一方面涉及熱熔粘合劑組合物。此熱熔粘合劑組合物包括a)至少一種熱塑性的、在25°C下固態(tài)的硅烷接枝的聚- α -烯烴(P)； b)至少一種多異氰酸酯與異氰酸酯反應(yīng)性硅烷(S)的反應(yīng)產(chǎn)物(RP)。
其中所述的異氰酸酯反應(yīng)性硅烷(S)具有正好一個(gè)異氰酸酯基團(tuán)反應(yīng)性的基團(tuán)，其選自由羥基、巰基和氨基組成的組，且其中所述的反應(yīng)產(chǎn)物具有小于l，500g/mol的分子量K。本文中“ α -烯烴”在通常定義中理解為總式CxH2x (X對(duì)應(yīng)碳原子數(shù))的烯烴，其在第一個(gè)碳原子(α -碳原子)上具有一個(gè)C-C雙鍵。α -烯烴的實(shí)例是乙烯、丙烯、I- 丁烯、
2-甲基-I-丙烯(=異丁烯)、I-戍烯、I-己烯、I-庚烯和I-羊烯。因此例如1，3- 丁二烯或是2-丁烯或苯乙烯都不是本文范疇內(nèi)的α-烯烴。 本文中“聚-α-烯烴”在通常定義中理解為由α-烯烴構(gòu)成的均聚物和由更多種不同的α-烯烴構(gòu)成的共聚物。它們相對(duì)于其他聚烯烴而言具有無(wú)定形結(jié)構(gòu)。以“聚(多)”開頭的名稱物質(zhì)如多元醇、多異氰酸酯或類似的，在本文中是指形式上每個(gè)分子中包含兩個(gè)或更多個(gè)在它們名稱中出現(xiàn)的官能團(tuán)的物質(zhì)。在本文中術(shù)語(yǔ)“多異氰酸酯”包括具有兩個(gè)或更多個(gè)異氰酸酯基的化合物。在本文中術(shù)語(yǔ)“硅烷”指的是含硅的化合物，其中硅原子不僅帶有至少一個(gè)，特別是兩個(gè)或三個(gè)烷氧基而且還有至少一個(gè)直接鍵接的有機(jī)殘基，且因此具有至少一個(gè)Si-C鍵。與此相應(yīng)的，術(shù)語(yǔ)“硅烷基團(tuán)”指的是鍵接在硅烷的有機(jī)殘基上的含硅基團(tuán)。硅烷或其硅烷基團(tuán)具有如下特性在與水分接觸時(shí)水解并在此期間釋放相應(yīng)的醇。因此特別是硅氧烷或硅酮不視為本發(fā)明范疇內(nèi)的硅烷。本文中的名稱如P、RP、S、P’、S 1、S2、K、K’或類似的僅為了更好的閱讀理解和識(shí)別。所述的熱熔粘合劑組合物含有熱塑性的硅烷接枝的聚- α -烯烴(P)，其在25°C下是固態(tài)的。優(yōu)選所述的硅烷接枝的聚- α -烯烴(P)具有的軟化溫度介于60°C和160°C之間，特別是介于80°C和140°C之間，優(yōu)選介于90°C和120°C之間。此處，所述的軟化點(diǎn)通過(guò)環(huán)球(Ring&Kugel)法測(cè)量，例如依據(jù)DIN EN 1238。這類硅烷接枝的聚-α -烯烴(P)是技術(shù)人員最熟知的。其可以例如通過(guò)不飽和硅烷(如乙烯基三甲氧基硅烷)在聚- α -烯烴上接枝獲得。對(duì)于制備這類硅烷接枝聚_α -烯烴的詳細(xì)描述例如在US5，994，747和DE 4000695Α1中公開，其內(nèi)容在此納入本申請(qǐng)中。優(yōu)選所述的硅烷接枝聚-α-烯烴(P)是由至少一種選自由乙烯、丙烯、丁烯和異丁烯組成的組的單體形成的硅烷接枝的共聚物或三元共聚物。特別適合的硅烷接枝聚-α -烯烴(P)是硅烷接枝的聚乙烯或聚丙烯。已經(jīng)證實(shí)特別有利的是，所述的硅烷接枝聚-α-烯烴(P)是硅烷接枝的無(wú)規(guī)聚-α-烯烴(APAO)。在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述的聚- α -烯烴(P)通過(guò)硅烷在聚- α -烯烴上的接枝來(lái)制備，而聚-α -烯烴本身根據(jù)Ziegler-Natta方法制備。此外，所述的硅烷接枝聚-α -烯烴(P)可以是一種借助茂金屬催化劑制備的、其上接枝硅烷基團(tuán)的聚_α -烯烴的硅烷接枝聚- α -烯烴。其特別是硅烷接枝的聚丙烯均聚物或聚乙烯均聚物。所述的硅烷接枝聚-α -烯烴(P)的接枝度有利的是超過(guò)I重量％、特別是超過(guò)3重量％的硅烷，基于聚- α -烯烴的重量計(jì)。優(yōu)選，此接枝度為介于2和15重量％之間、優(yōu)選介于4和15重量％之間、最優(yōu)選介于8和12重量％之間。當(dāng)對(duì)于硅烷接枝聚-α -烯烴使用通過(guò)茂金屬催化劑制備的聚-α -烯烴時(shí)，所述的接枝度優(yōu)選介于8和12重量％之間。特別有利的是，所述的熱熔粘合劑組合物具有至少兩種不同的硅烷接枝的聚-a -烯烴(P)。已經(jīng)證實(shí)特別有利的是，所述的熱熔粘合劑組合物具有至少一種通過(guò)硅烷在本身依據(jù)Ziegler-Natta-方法制備的聚- α -烯烴上的接枝制備的聚- α -烯烴(P)，以及至少一種在借助茂金屬催化劑制備的聚- α -烯烴上接枝硅烷基團(tuán)的硅烷接枝的聚- α -烯烴(P)。所有娃燒接枝的聚- α -烯烴(P)的比例通常為超過(guò)40重量％,優(yōu)選50至80重
量% O 已經(jīng)顯示有利的是，所述的熱熔粘合劑組合物另外含有在室溫下固態(tài)的熱塑性聚- α -烯烴(P’)，特別是無(wú)規(guī)的聚- α -烯烴(ΑΡΑ0)。 優(yōu)選所述的固態(tài)熱塑性無(wú)規(guī)的聚- α -烯烴(P’)具有超過(guò)90°C、特別是介于90°C和130°C之間的軟化點(diǎn)。所述的分子量Mn特別為介于7，000和25，000g/mol之間?？梢允怯欣氖牵褂妹饘俅呋瘎﹣?lái)制備無(wú)規(guī)聚-α -烯烴(P’)。特別優(yōu)選的是，固態(tài)硅烷接枝聚- α -烯烴(P)與固態(tài)熱塑性聚- α -烯烴(P’ )的重量比例介于1:1和20:1之間。作為特別適合的已經(jīng)表明，固態(tài)熱塑性聚-α -烯烴(P’ )的比例為基于熱熔粘合劑組合物計(jì)5至40重量％，優(yōu)選15至35重量％。所述的熱熔粘合劑組合物另外包含至少一種多異氰酸酯與異氰酸酯反應(yīng)性硅烷
(S)的反應(yīng)產(chǎn)物(RP)。此處，對(duì)于本發(fā)明的本質(zhì)重要的是，所述的異氰酸酯反應(yīng)性硅烷(S)具有正好一個(gè)異氰酸酯基團(tuán)反應(yīng)性的基團(tuán)，其選自由羥基、巰基和氨基組成的組，且其中所述的反應(yīng)產(chǎn)物具有小于1，500g/mol的分子量Mw。因此，一方面，特別是具有多個(gè)異氰酸酯反應(yīng)性基團(tuán)的異氰酸酯反應(yīng)性硅烷不適合，例如N- (2-氨基乙基)-3-氨基丙基-三甲氧基硅烷。即如果使用這類硅烷，則多異氰酸酯將多次反應(yīng)并生成高度交聯(lián)的產(chǎn)物。另一方面，特別是多異氰酸酯和異氰酸酯反應(yīng)性硅烷之間的高分子量反應(yīng)產(chǎn)物 (即分子量MW>1，500g/mol)不適合作為反應(yīng)產(chǎn)物(RP)。特別不適合的是硅烷封端的聚氨酯預(yù)聚物(通常也縮寫為S-PUR)，如經(jīng)常用于在室溫下固化的聚氨酯密封劑的那些。如果這類高分子量反應(yīng)產(chǎn)物單獨(dú)地——即是說(shuō)沒(méi)有與根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)產(chǎn)物(RP)組合——使用，則相應(yīng)的熱熔粘合劑組合物在極性基材上不具有或至少具有不足夠的粘附性，如稍后更詳細(xì)地闡述的那些。有利的是，所述的反應(yīng)產(chǎn)物(RP)不提高或僅輕微提高熱熔粘合劑組合物的粘度。因此特別有利的是，所述的反應(yīng)產(chǎn)物(RP)具有盡可能低的粘度，特別是在40°C時(shí)小于IPa · s的粘度。反應(yīng)產(chǎn)物(RP)特別是以基于整個(gè)熱熔粘合劑組合物計(jì)3-50重量％、優(yōu)選4-20重量％、更優(yōu)選4-10重量％的量使用。此外已經(jīng)顯示了，通過(guò)添加反應(yīng)產(chǎn)物(RP)僅輕微地縮短敞開時(shí)間。作為適合用于形成反應(yīng)產(chǎn)物(RP)的異氰酸酯反應(yīng)性的硅烷(S)的，特別是式(I)的化合物。
權(quán)利要求
1.熱熔粘合劑組合物，其包含 a)至少一種熱塑性的在25°C下固態(tài)的硅烷接枝聚-α-烯烴(P)； b)至少一種多異氰酸酯與異氰酸酯反應(yīng)性硅烷(S)的反應(yīng)產(chǎn)物(RP)； 其中所述的異氰酸酯反應(yīng)性硅烷(S)具有正好一個(gè)異氰酸酯基團(tuán)反應(yīng)性的基團(tuán)，其選自由羥基、巰基和氨基組成的組且其中所述的反應(yīng)產(chǎn)物具有Mw小于1，500g/mol的分子量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的熱熔粘合劑組合物，其特征在于，所述的硅烷接枝聚-α-烯烴(P)具有介于60°C和160°C之間、特別介于80°C和140°C之間、優(yōu)選介于90°C和120°C之間的軟化溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的熱熔粘合劑組合物，其特征在于，所述的硅烷接枝聚-α -烯烴(P)是由至少一種選自由乙烯、丙烯、丁烯和異丁烯組成的組的單體構(gòu)成的硅烷接枝的共聚物或三元共聚物。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的熱熔粘合劑組合物，其特征在于，所述的硅烷接枝聚- α -烯烴(P)是硅烷接枝的無(wú)規(guī)聚- α -烯烴(APAO)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的熱熔粘合劑組合物，其特征在于，所述的聚-α-烯烴(P)通過(guò)娃燒在聚-α -烯烴上的接枝來(lái)制備，所述聚-α -烯烴本身根據(jù)Ziegler-Natta-方法制備。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的熱熔粘合劑組合物，其特征在于，所述的熱熔粘合劑組合物具有至少兩個(gè)不同的硅烷接枝聚-α -烯烴(P )。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的熱熔粘合劑組合物，其特征在于，所述的異氰酸酯反應(yīng)性的硅烷(S )是式(I)的化合物
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的熱熔粘合劑組合物，其特征在于，所述的用于制備反應(yīng)產(chǎn)物(RP)的多異氰酸酯選自由4，4' _、2，4’ -和2，2’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、2，4-和.2,6-甲苯二異氰酸酯(了01)、1，6-六亞甲基二異氰酸酯(冊(cè)1)、1-異氰酸基-3，3，5-三甲基-5-異氰酸甲基-環(huán)己烷(=異佛爾酮二異氰酸酯或I PDI);MDI、TDI、HDI或IPDI的異氰脲酸酯，以及MDI、TDI、HDI和/或IPDI的縮二脲。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的熱熔粘合劑組合物，其特征在于，所述的反應(yīng)產(chǎn)物(RP)是4，4' _、2，4’ -或2，2’ - 二苯基甲燒二異氰酸酯(MDI)與3-疏基丙基二甲氧基娃燒、3-疏基丙基二乙氧基娃燒或3_疏基丙基_■甲氧基甲基娃燒的反應(yīng)廣物。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的熱熔粘合劑組合物，其特征在于，所述的多異氰酸酯與異氰酸酯反應(yīng)性的硅烷(S)的反應(yīng)產(chǎn)物(RP)不具有異氰酸酯基團(tuán)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的熱熔粘合劑組合物，其特征在于，所述的熱熔粘合劑組合物另外具有至少一種式(III)的增附劑
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的熱熔粘合劑組合物，其特征在于，所述的熱熔粘合劑組合物另外還包含至少一種硅烷官能的聚氧亞烷基預(yù)聚物。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求I至10之一的熱熔粘合劑組合物，其特征在于，所述的熱熔粘合劑組合物具有以下的組成 a)30-98重量％、特別是35-95重量％、優(yōu)選50-80重量％的熱塑性的在25°C下固態(tài)的硅烷接枝聚-α-烯烴(P); b)3-50重量％、特別是4-10重量％的反應(yīng)產(chǎn)物(RP)； c)0-60重量％、特別是1-30重量％的至少一種填料； d)0-5重量％、特別是O. 05-2重量％、優(yōu)選O. 07-1重量％的至少一種用于水解硅烷基團(tuán)的催化劑； e)O - 30重量％、特別是5-30重量％、優(yōu)選8-20重量％的至少一種樹脂⑶。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至13之一的熱熔粘合劑組合物作為安裝粘合劑、層合粘合劑、織物粘合劑、家具粘合劑或作為用于夾層元件建造的粘合劑的應(yīng)用。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至13之一的熱熔粘合劑組合物的應(yīng)用，用于粘合基材，特別是用于粘合非極性基材、優(yōu)選聚烯烴與極性基材、優(yōu)選與極性塑料或金屬或玻璃。
16.復(fù)合體(I),其包括 -第一基材(2，SI)，特別地其是聚烯烴； -根據(jù)權(quán)利要求I至13之一的熱熔粘合劑組合物(4)或者根據(jù)權(quán)利要求I至13之一的通過(guò)水的作用交聯(lián)的熱熔粘合劑組合物(5)，以及 -第二基材(3，S2)，特別地其是極性的塑料或金屬或玻璃； 其中所述的熱熔粘合劑組合物或所述的交聯(lián)熱熔粘合劑組合物設(shè)置于第一基材(SI)和基材(S2)之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱熔粘合劑組合物，其包括a)至少一種熱塑性的在25℃下固態(tài)的硅烷接枝聚-α-烯烴(P)；b)至少一種多異氰酸酯與異氰酸酯反應(yīng)性的硅烷(S)的反應(yīng)產(chǎn)物(RP)，其中所述的異氰酸酯反應(yīng)性的硅烷(S)具有正好一個(gè)異氰酸酯基團(tuán)反應(yīng)性的基團(tuán)，其選自由羥基、巰基和氨基組成的組，且其中所述的反應(yīng)產(chǎn)物具有的分子量Mw小于1,500g/mol。此熱熔粘合劑不僅在極性而且在非極性的基材上粘附良好，在薄層時(shí)也具有延長(zhǎng)的敞開時(shí)間，但是盡管如此迅速地建立起較大的早期強(qiáng)度并特別地，尤其是即使在濕熱貯存下也保持良好的粘附性。
文檔編號(hào)C08K5/548GK102666769SQ201080057379
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者D·揚(yáng)克, K·帕施科夫斯基 申請(qǐng)人:Sika技術(shù)股份公司