利用可膨脹微球使聚合物分散體凝結(jié)的方法
【專利說明】利用可膨脹微球使聚合物分散體凝結(jié)的方法
[0001] 本發(fā)明涉及一種使聚合物水分散體凝結(jié)的方法，其中聚合物水分散體包含分散于 水相中的聚合物，以及還包含可熱膨脹的熱塑性微球，所述聚合物分散體通過能量輸入而 凝結(jié)，并且凝結(jié)的組合物通過出口孔輸出。
[0002] 在工業(yè)規(guī)模上以連續(xù)涂裝線來處理水性粘合劑，例如層壓粘合劑和壓敏黏合劑。 在這些線上，使用合適的涂裝系統(tǒng)將水性粘合劑以所需層厚度施用至快速移動的網(wǎng)狀的載 體（例如由紙或熱塑性聚合物（聚合物膜）構(gòu)成）。該操作之后必須盡可能快地干燥。為此 目的，使經(jīng)涂覆的載體以同樣的速度通過干燥設(shè)備。在干燥后，通常將載體卷繞并隨后進(jìn)行 進(jìn)一步加工而形成自粘制品，更特別是通過印刷和被切成一定形狀（format)。干燥需要非 常大量的熱。在干燥期間，粘結(jié)劑經(jīng)成膜而形成內(nèi)聚聚合物膜（coherent polymer film); 干燥的持續(xù)時(shí)間和干燥條件同樣影響所得聚合物膜的質(zhì)量并因此還影響自粘制品的后續(xù) 性能特性。
[0003] 熱熔性粘合劑或簡稱熱熔膠不含溶劑和水。它們被稱為100%體系。在無后續(xù)化 學(xué)交聯(lián)的情況下，熱熔性粘合劑當(dāng)然最高僅對其凝固溫度的最大值具有耐熱性，并且在無 后續(xù)交聯(lián)的情況下，粘合強(qiáng)度有限。雖然可以通過后續(xù)交聯(lián)，例如通過使用環(huán)氧交聯(lián)劑或異 氰酸酯交聯(lián)劑，或使用可UV交聯(lián)熱熔性粘合劑消除這些缺點(diǎn)，但所述后續(xù)交聯(lián)在時(shí)間和/ 或設(shè)備方面牽涉到成本和復(fù)雜性的增加。
[0004] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種方法，其盡可能地將一方面使用熱熔性粘合劑 的特定的優(yōu)點(diǎn)與基于分散體的粘合劑的特定的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，并且同時(shí)其盡可能使特定的缺 點(diǎn)最小化。因此，本發(fā)明的具體的目的在于提供一種用于施用基于聚合物水分散體的粘合 劑體系的方法，其可使聚合物分散體有針對性地（deliberately)凝結(jié)并且在合成期間沒 有顯示出任何穩(wěn)定性問題一一也就是，在施用之前對于過早凝固是穩(wěn)定的。使聚合物分散 體有針對性的凝結(jié)的目的在于應(yīng)盡可能地以與在熱熔性體系的情況下相同的速度建立粘 合強(qiáng)度。
[0005] 出人意料地發(fā)現(xiàn)，用以下更詳細(xì)描述的方法，通過優(yōu)選在可加熱噴嘴中凝結(jié)，可制 備具有與常規(guī)制備并干燥的薄膜粘合劑的粘接性能類似、但是在明顯更短的時(shí)間內(nèi)建立粘 合強(qiáng)度的聚合物股料（polymer strand)。
[0006] 本發(fā)明提供一種使聚合物水分散體凝結(jié)的方法，步驟是
[0007] -提供聚合物水分散體，其包含至少一種分散于水相的聚合物并且還包含可熱膨 脹的熱塑性微球，
[0008] -通過能量輸入使聚合物分散體凝結(jié)，以及
[0009] -通過出口孔（優(yōu)選以噴嘴的形式）輸出凝結(jié)的組合物。
[0010] 用于凝結(jié)的能量優(yōu)選熱輸入或通過剪切輸入，更優(yōu)選同時(shí)熱輸入和通過剪切輸 入。
[0011] 涂料或粘合結(jié)合組合物（以下統(tǒng)稱為涂料組合物）的重要組分是粘結(jié)劑或粘合結(jié) 合劑（以下統(tǒng)稱為粘結(jié)劑）。水性涂料組合物優(yōu)選包含聚合物水分散體作為其粘結(jié)劑。
[0012] 水分散體中的聚合物（粘結(jié)劑）的量優(yōu)選為20至70重量％，更優(yōu)選50至65重 量％。
[0013] 分散于水分散體中的聚合物可特別通過可自由基聚合的化合物（單體）的聚合而 得到，或包含可通過縮聚而得到的聚合物，例如聚氨酯。優(yōu)選通過乳液聚合制備聚合物水分 散體。因此，優(yōu)選地，分散于水分散體中的聚合物為乳液聚合物。
[0014] 在下文中，表述"（甲基）丙烯?；?和類似的表述為"丙烯酰基…或甲基丙烯 ?；?的縮寫。
[0015] 所述聚合物含有優(yōu)選至少40重量％，更優(yōu)選至少60重量％，非常優(yōu)選至少80重 量％的已知主要單體。所述主要單體選自（甲基）丙烯酸C 1-C2。烷基酯、含有最多20個C 原子的羧酸的乙烯酯、具有最多20個C原子的乙烯基芳族化合物、烯鍵式不飽和腈、乙烯基 鹵化物、含有1至10個C原子的醇的乙烯基醚、具有2至8個C原子和一個或兩個雙鍵的 脂族烴、或這些單體的混合物。分散的聚合物含有優(yōu)選大于40重量％的（甲基）丙烯酸 C1-C2。烷基酯。
[0016] 實(shí)例包括具有C1-C1。烷基基團(tuán)的（甲基）丙烯酸烷基酯，例如甲基丙烯酸甲酯、丙 烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸2-乙基己酯。還特別適合的為（甲基）丙 烯酸烷基酯的混合物。具有1至20個C原子的羧酸的乙烯酯為例如月桂酸乙烯酯、硬脂酸 乙稀酯、丙酸乙稀酯、叔羧酸（versatic acid)乙稀酯、和乙酸乙稀酯。合適的乙烯基芳族 化合物包括乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯和對甲基苯乙烯、α-丁基苯乙烯、4-正丁基苯乙 稀、4-正癸基苯乙烯和優(yōu)選的苯乙稀。腈的實(shí)例為丙烯腈和甲基丙烯腈。乙烯基化物為 被氯、氟或溴取代的烯鍵式不飽和化合物，優(yōu)選氯乙烯和偏二氯乙烯。乙烯基醚的實(shí)例包括 乙烯基甲基醚和乙烯基異丁基醚。優(yōu)選的乙烯基醚為含有1至4個C原子的醇的乙烯基醚。 具有2至8個C原子和一個或兩個烯雙鍵的烴包括丁二烯、異戊二烯、氯丁二烯、乙烯或丙 烯。隨后還可使由丁二烯或異戊二烯制得的聚合物或共聚物氫化。
[0017] 優(yōu)選的主要單體為乙烯酯，優(yōu)選乙酸乙烯酯，還特別優(yōu)選與乙烯結(jié)合（簡稱乙酸 乙烯酯/乙烯共聚物）；丁二烯，還特別優(yōu)選與苯乙烯結(jié)合（簡稱丁二烯/苯乙烯共聚物）； 以及（甲基）丙烯酸CgC 1。烷基酯，更特別是（甲基）丙烯酸C 烷基酯（簡稱聚丙 烯酸酯），在每種情況下特別優(yōu)選聚丙烯酸酯。
[0018] 特別優(yōu)選作為主要單體的是（甲基）丙烯酸(^至C i。烷基酯；可特別提及的為丙 烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸辛酯和丙烯酸2-乙基己酯， 以及這些單體的混合物。乳液聚合物含有大于40重量％，更特別是大于60重量％，更優(yōu)選 大于80重量％的（甲基）丙烯酸C 1-C2。烷基酯。
[0019] 除主要單體之外，聚合物還可包括其他單體，實(shí)例為具有羧酸、磺酸或膦酸基團(tuán)的 單體。優(yōu)選羧酸基團(tuán)。實(shí)例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸或富馬酸。其他單體 為，例如，還含有羥基的單體、特別是（甲基）丙烯酸C 1-C1。羥烷基酯、（甲基）丙烯酰胺以 及含有脲基的單體如脲基（甲基）丙烯酸酯。此外，可提及的其他單體為單（甲基）丙烯酸 苯氧基乙基二醇酯、丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯和氨基（甲基）丙烯酸酯如 (甲基）丙烯酸2-氨基乙酯。除雙鍵之外還帶有其他官能團(tuán)（例如異氰酸酯基-、氨基-、 羥基_、酰胺基-或縮水甘油基_)的單體可具有例如提高對基材的粘合力的作用。還特別 考慮的是環(huán)內(nèi)酰胺如N-乙烯基吡咯烷酮或N-乙烯基己內(nèi)酰胺。
[0020] 本發(fā)明的分散于聚合物水分散體中的另一類聚合物為聚氨酯，更特別是在室溫下 (20°C )帶粘著性的聚氨酯。優(yōu)選考慮的是主要由多異氰酸酯（更特別是二異氰酸酯）和 作為共反應(yīng)物的聚酯二醇、聚醚二醇或它們的混合物組成的聚氨酯。聚氨酯優(yōu)選由至少40 重量％，更優(yōu)選至少60重量％，以及非常優(yōu)選至少80重量％的二異氰酸酯、聚醚二醇和/ 或聚酯二醇構(gòu)成。聚氨酯優(yōu)選包含大于10重量％，更優(yōu)選大于30重量％，更特別是大于40 重量％或大于50重量％，非常優(yōu)選大于60重量％的量的聚酯二醇，基于聚氨酯計(jì)。聚酯二 醇特別用作合成組分。如果聚酯二醇以與聚醚二醇的混合物形式使用，則優(yōu)選聚酯二醇和 聚醚二醇的混合物的至少50mol %，更優(yōu)選至少80mol %，非常優(yōu)選IOOmol %為聚酯二醇。
[0021] 總之，聚氨酯優(yōu)選由以下組分合成：
[0022] a)二異氰酸酯，
[0023] b)如下的二醇
[0024] bl) 10至IOOmol %的具有500至5000g/mol的分子量的二醇，基于二醇（b)的總 重量計(jì)，
[0025] b2) 0至90mol %的具有60至500g/mol的分子量的二醇，基于二醇（b)的總重量 計(jì)，
[0026] c)不同于單體（a)和（b)的單體，其具有至少一個異氰酸酯基或至少一個對異氰 酸酯基具有反應(yīng)性的基團(tuán)，并且還帶有至少一個親水基團(tuán)或一個潛在的親水基團(tuán)以使聚氨 酯可在水中分散，
[0027] d)任選的不同于單體（a)至（c)的其他化合物，其為多價(jià)的且具有反應(yīng)性基團(tuán)，所 述反應(yīng)性基團(tuán)為醇羥基、伯氨基或仲氨基、或異氰酸酯基，以及
[0028] e)任選的不同于單體（a)至（d)的化合物，其為一價(jià)的并具有反應(yīng)性基團(tuán)，所述反 應(yīng)性基團(tuán)為醇羥基、伯氨基或仲氨基、或異氰酸酯基。
[0029] 所述聚合物水分散體或水性粘結(jié)劑優(yōu)選包含粘合劑，更優(yōu)選壓敏粘合劑。術(shù)語壓 敏粘合劑（PSA)指的是在室溫下（20°C )具有永久粘性的粘合劑。PSA特征在于足夠的粘 著力（粘性）與必要的內(nèi)聚力（粘合劑層內(nèi)的內(nèi)部強(qiáng)度）相結(jié)合。
[0030] 對于粘合劑，聚合物（粘結(jié)劑）的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg)通常小于或等于+15°C，而 對于PSA，