專利名稱：具有增強(qiáng)特性的水基壓敏性粘合劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含有至少一種水基聚合物和至少一種氨基塑料樹脂如三聚氰胺甲醛樹脂、脲醛樹脂、烷基化三聚氰胺甲醛樹脂及其組合的水基壓敏性粘合劑。更具體說，本發(fā)明涉及水基壓敏性粘合劑，該粘合劑含有至少一種水基聚合物和可水分散性三聚氰胺-甲醛樹脂的反應(yīng)產(chǎn)物。具體說，本發(fā)明涉及水基壓敏性粘合劑，該粘合劑具有增強(qiáng)的粘合性(包括粘著性)、剝離強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。
Fitts等，US專利5,075,360和5,187,210公開了制造波面紙版時(shí)用的粘合劑。此粘合劑組合物含有淀粉、含硼化合物、堿性劑以及非必須的防水添加劑，所說的防水添加劑中含有氨基塑料樹脂如脲醛、酮甲醛和三聚氰胺甲醛。
Sheets等，US專利5,059,264公開了一種水分散的底漆-密封劑組合物，施用于貼面紙的表面層或表面氈片。該底漆-密封劑以聚合物粘合劑組合物為基礎(chǔ)，所說的組合物含有三聚氰胺樹脂、羧基官能的丙烯酸乳液共聚物、乙酸乙烯酯-支鏈烷烴羧酸乙烯酯共聚物、乳化脂肪酸和聚乙烯醇。
壓敏性粘合劑在各種用途中都有使用，這是由于它們在室溫下當(dāng)接觸時(shí)能夠立即形成粘合，僅需要施加輕微的壓力。
粘性、剝離性能和剪切性能是用于表征壓敏性粘合劑性質(zhì)的三個(gè)特性。粘性測定的是粘合劑很快粘合的能力。剝離性能測定的是粘合劑抗強(qiáng)制分層的能力。剪切性測定的是當(dāng)產(chǎn)生剪切力時(shí)粘合劑原位把持的能力。雖然粘性和剝離性能彼此之間有直接的關(guān)系，但它們與剪切性能有相反的關(guān)系。
壓敏性粘合劑的主要缺陷在于其的化學(xué)性質(zhì)，它們固有的粘結(jié)強(qiáng)度常常很低。此外，由于它們是熱塑性的并且在超過約140°F(60℃)時(shí)很快軟化，因而它們的用途僅限于粘合或裝配接合的應(yīng)力較低的用途，即，剪切通常是小于2psi的用途。
Glennon等的US專利4,234,500和Traynor等的US專利4,726,982公開了通過用增粘性樹脂配制壓敏性粘合劑來改進(jìn)環(huán)結(jié)粘性和剝離強(qiáng)度。然而，在單一的聚合物組合物中只有損失剝離強(qiáng)度和環(huán)結(jié)粘性，或者配制高剪切產(chǎn)品如彈性體或天然橡膠膠乳，才能夠改進(jìn)抗剪強(qiáng)度。因此，保持性能必不可少的平衡的同時(shí)改進(jìn)粘合劑的一種性能，會(huì)不利影響到壓敏性粘合劑的其它一種或多種所需性能。
Sanderson等，US專利4,077,926公開了壓敏性粘合劑，該粘合劑含有聚合的不飽和羧酸的烷氧基烷基酯。此本發(fā)明的聚合物優(yōu)選是有機(jī)溶液或不太優(yōu)選是在介質(zhì)中制備的水分散液，但它也可以用作和/或制備成在水中乳化的聚合物的非水分散液、可本體聚合的有機(jī)溶劑溶液等等。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，包含一有機(jī)化合物來交聯(lián)所說的羧酸基團(tuán)，其中所說的有機(jī)化合物具有兩個(gè)或多個(gè)能夠與聚合物中的羧基和羥基反應(yīng)的官能團(tuán)。這種多官能的化合物是酚-醛、氨基塑料如三聚氰胺-甲醛和烷基化三聚氰胺-甲醛。交聯(lián)劑的量優(yōu)選為約1％-約5％。根據(jù)此本發(fā)明，通過交聯(lián)來改進(jìn)抗剪強(qiáng)度，同時(shí)保留了杰出的粘性。
現(xiàn)有技術(shù)中描述的壓敏性粘合劑的缺陷都與剪切強(qiáng)度有關(guān)。壓敏性粘合劑常常具有高度的粘性、高剝離強(qiáng)度，但不足的剪切強(qiáng)度。
因此，人們?nèi)云谕鶋好粜哉澈蟿┠軌蝻@出卓越的粘性和剝離強(qiáng)度，并且當(dāng)處于增加的熱和/或機(jī)械應(yīng)力時(shí)其剪切強(qiáng)度也有實(shí)質(zhì)的改進(jìn)。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種水基壓敏性粘合劑，該粘合劑含有a)至少一種水基聚合物，選自聚丙烯酸、聚氨酯、聚氨酯-丙烯酸雜混物、聚酰胺、苯乙烯-丁二烯橡膠、聚氯丁二烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚異戊二烯、聚異丁烯、聚脲、天然膠乳、多糖類、樹膠樹脂及其組合；b)至少一種氨基塑料樹脂，其存在量以總的固體計(jì)為約0.2wt％-約8wt％。
本發(fā)明的另一方面涉及一種水基壓敏性粘合劑，該粘合劑含有以下a)和b)的反應(yīng)產(chǎn)物a)至少一種聚丙烯酸水分散液，其存在量以總的固體計(jì)為約90wt％-約99.8wt％；和b)至少一種三聚氰胺甲醛樹脂，其存在量以總的固體計(jì)為約0.2wt％-約8wt％。
預(yù)料不到地，本發(fā)明的壓敏性粘合劑具有大于約3牛頓/cm環(huán)結(jié)粘性、大于約5牛頓/cm的剝離強(qiáng)度和大于約10小時(shí)的剪切強(qiáng)度。據(jù)推測，這種獨(dú)特的特性的組合可歸于至少一種聚合物水分散液和至少一種可水分散性氨基塑料樹脂的反應(yīng)產(chǎn)物所形成的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)的預(yù)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和/或固有特性。
本發(fā)明的再一個(gè)方面涉及增強(qiáng)水基壓敏性粘合劑的特性的方法，該方法包括以下步驟a)提供一種含有至少一種水基聚合物的水基壓敏性粘合劑，其中所說的水基聚合物選自聚丙烯酸、聚氨酯、聚氨酯-丙烯酸雜混物、聚酰胺、苯乙烯-丁二烯橡膠、聚氯丁二烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚異戊二烯、聚異丁烯、聚脲、天然膠乳、多糖類、樹膠樹脂及其組合；并且b)與至少一種氨基塑料樹脂反應(yīng)，其中所說的氨基塑料樹脂的存在量以總的固體計(jì)為約0.2wt％-約8wt％。
本發(fā)明的又一個(gè)方面涉及干粘合層壓制件的制備方法，該方法包括以下步驟a)用水基壓敏性粘合劑涂布第一柔性基材，其中所說的水基壓敏性粘合劑含有以下i)和ii)的反應(yīng)產(chǎn)物i)至少一種水基聚合物，選自聚丙烯酸、聚氨酯、聚氨酯-丙烯酸雜混物、聚酰胺、苯乙烯-丁二烯橡膠、聚氯丁二烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚異戊二烯、聚異丁烯、聚脲、天然膠乳、多糖、樹膠樹脂及其組合；和ii)至少一種氨基塑料樹脂，其存在量以總的固體計(jì)為約0.2wt％-約8wt％；b)用強(qiáng)制風(fēng)和加熱將涂布的基材干燥，形成干涂布基材；然后c)使用壓力將第二基材壓到干涂布基材上。
本發(fā)明的再一方面涉及一種干粘合層壓制件，該層壓制件含有一對被水基壓敏性粘合劑粘合的基材，所說的粘合劑含有以下a)和b)的反應(yīng)產(chǎn)物a)至少一種水基聚合物，選自聚丙烯酸、聚氨酯、聚氨酯-丙烯酸雜混物、聚酰胺、苯乙烯、聚異戊二烯、聚異丁烯、聚脲、天然膠乳、多糖類、樹膠樹脂及其組合；和b)至少一種氨基塑料樹脂，其存在量為以總的固體計(jì)約0.2wt％-約9wt％。
本發(fā)明的另一方面涉及一種水基壓敏性粘合劑，該水基壓敏性粘合劑含有至少一種水基聚合物，其中所說的水基聚合物含有至少一種烯屬不飽和單體，所說的單體選自丙烯酸、甲基丙烯酸、直鏈和支鏈C1-C20(甲基)丙烯酸酯、羥基官能的(甲基)丙烯酸酯、丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、N-羥甲基甲基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、富馬酸、氨基丙烯酸酯、苯乙烯、乙烯醚、乙酸乙烯酯、乙烯基酯、氯乙烯和偏二氯乙烯、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯、C3或更高級的烯烴、烯丙胺、飽和一元羧酸的烯丙基酯及其酰胺、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-癸烯、烯丙胺、乙酸烯丙酯、丙酸烯丙酯、乳酸烯丙酯、它們的酰胺、其混合物、1，3丁二烯、1，3戊二烯、1，4戊二烯、環(huán)戊二烯、己二烯異構(gòu)體及其混合物；和至少一種氨基塑料樹脂，其存在量以總的固體計(jì)為約0.2wt％-約9wt％。
本發(fā)明的又一方面涉及水基壓敏性粘合劑在制造膠帶、標(biāo)簽、醫(yī)用器具和貼劑、柔性包裝、加熱爐導(dǎo)管、外部隔離修飾系統(tǒng)等等中的用途。
通過以下對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它方面、目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的。發(fā)明詳述本發(fā)明的水基壓敏性粘合劑具有杰出的浸潤性能，同時(shí)干粘合劑具有杰出的柔韌性、粘合剝離性和改進(jìn)的抗剪強(qiáng)度(當(dāng)處于熱和機(jī)械應(yīng)力時(shí))。本發(fā)明的粘合劑優(yōu)選在至少一個(gè)粘合劑性能方面表現(xiàn)出實(shí)質(zhì)的改進(jìn)。更優(yōu)選，壓敏性粘合劑表現(xiàn)出改進(jìn)的性能的平衡，以致至少一個(gè)性能被增強(qiáng)的同時(shí)還能夠保持或改進(jìn)其它性能。因此，干壓敏性粘合劑優(yōu)選顯出″環(huán)結(jié)粘性″至少約3牛頓/cm和/或剝離強(qiáng)度至少約5牛頓/cm，并且在約23℃下使用1千克靜態(tài)負(fù)荷時(shí)的″剪切強(qiáng)度″大于約10小時(shí)。
本文中的下列術(shù)語將有助于理解某些措辭的含義。這些術(shù)語中所提供的解釋是舉例說明目的的并且不限制本發(fā)明的范圍。
本文中，術(shù)語″Tg″或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度指聚合物從玻璃態(tài)、脆性固體轉(zhuǎn)變成非常高粘度液體時(shí)的溫度。″Tg″可以通過公知的過程來計(jì)算，例如T.Nielsen在″聚合物的機(jī)械性能″(Reinhold PublishingCo.)pp.22-27(1962)中所述的過程。
術(shù)語″適用期″定義為在此時(shí)間段內(nèi)交聯(lián)和/或催化水基壓敏性粘合劑可以得到利用。通常明顯短于凈(即未交聯(lián))水基粘合劑的使用期限，并且還定義為是交聯(lián)水基粘合劑的初始粘度增至三倍所需要的時(shí)間量。
本文中，術(shù)語″有效量″是足夠?qū)崿F(xiàn)所預(yù)期目的，如與膠乳反應(yīng)、穩(wěn)定化和機(jī)械加工的量。
聚合物水分散液中含有水基聚合物，如聚氨酯、聚氨酯-丙烯酸雜混物、聚酰胺、苯乙烯-丁二烯橡膠、聚氯丁二烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚異戊二烯、聚異丁烯、聚脲、天然膠乳、多糖類、樹膠樹脂及其組合。有關(guān)描述這些物料的參考文獻(xiàn)包括US專利5,692,937(Zhang)；US專利4,888,395(Min)和US專利5,354,807(Dochniak)，其中的公開內(nèi)容引入本文作為參考。
優(yōu)選的聚合物水分散液包括聚丙烯酸分散液，如苯乙烯-丙烯酸、乙烯基-丙烯酸、乙烯基酯/乙酸乙烯酯/丙烯酸、乙烯-乙酸乙烯酯聚合物及其組合。這些粘合劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。
術(shù)語″丙烯酸″包括單烯屬不飽和單體，包括丙烯酸、甲基丙烯酸，乙烯基和烯丙基單體、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體。此外，丙烯酸酯可以包括其酸、酯、酰胺和取代的衍生物。通常來說，優(yōu)選的丙烯酸酯是(甲基)丙烯酸C1-C20烷基酯。術(shù)語″C1-C20烷基″指每基團(tuán)上具有1-20碳原子的烷基取代基。這種丙烯酸酯的實(shí)例包括(甲基)丙烯酸乙酯，(甲基)丙烯酸甲酯，(甲基)丙烯酸異冰片酯，(甲基)丙烯酸丁酯，(甲基)丙烯酸2-乙基己酯，(甲基)丙烯酸異丁酯，(甲基)丙烯酸異癸酯，(甲基)丙烯酸月桂酯，(甲基)丙烯酸十八酯，(甲基)丙烯酸鯨蠟酯，(甲基)丙烯酸二十酯，(甲基)丙烯酸異癸酯，(甲基)丙烯酸己酯及其混合物。本文中，術(shù)語″(甲基)丙烯酸烷基酯單體″指丙烯酸烷基酯單體和甲基丙烯酸烷基酯單體。優(yōu)選，丙烯酸的量占聚合物重量的至少約30wt％，優(yōu)選約80wt％。此外，可以使用苯乙烯、甲基苯乙烯、烯烴單體如1-己烯和1-辛烯以及乙烯基單體如新癸酸、乙烯基酯來代替丙烯酸或甲基丙烯酸。優(yōu)選的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，Tg，是約-80℃-約-20℃。更優(yōu)選的Tg約-70℃-約-30℃，首選，約-65℃-約-40℃。
術(shù)語″聚丙烯酸酯″定義為含兩個(gè)或更多個(gè)自由基聚合的烯屬-不飽和單體的聚合物。
術(shù)語″烯屬不飽和單體″定義為含有丙烯酸基團(tuán)、乙烯基、烯丙基、丙烯酰胺基團(tuán)或N-羥甲基丙烯酰胺基團(tuán)的任何化合物。
本文中，″單烯屬不飽和羧酸單體″指每分子中具有一個(gè)烯屬不飽和位點(diǎn)。適宜的單烯屬不飽和羧酸單體包括，例如，丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、富馬酸及其混合物。單烯屬不飽和羧酸單體的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案是丙烯酸、甲基丙烯酸或其混合物。
本文中，術(shù)語″分散液″定義為懸浮在含水介質(zhì)中的聚合物，并且其含義的范圍還包括溶液和分散體。
以水基壓敏性粘合劑的總固體計(jì)，本發(fā)明的壓敏性粘合劑中含有約90wt％-約99.8wt％、首選約90wt％-約95wt％的至少一種聚丙烯酸水分散液。超出所說范圍的百分比對粘合劑的粘合性是不利的。例如，聚丙烯酸分散液含量大于約99.8wt％可能會(huì)限制三聚氰胺-甲醛樹脂劑的存在量，由此降低固化產(chǎn)物的交聯(lián)點(diǎn)密度。或者，聚丙烯酸分散液含量小于約90wt％不利之處在于較少量的聚丙烯酸酯容易降低粘著性和剝離強(qiáng)度。優(yōu)選的聚丙烯酸水分散液是PD-8118，其是一種H.B.Fuller公司(St.Paul，MN)出品的苯乙烯-丙烯酸。聚丙烯酸分散液中的固體含量以總的固體計(jì)為約30wt％-約70wt％，pH為約2-約11并且粘度為約5-5000mPa.s。
本發(fā)明所述的聚丙烯酸水分散液具有約100,000克/摩爾-約300,000克/摩爾、優(yōu)選約100,000克/摩爾-約200,000克/摩爾的高聚物的重均分子量分布(Mw)。Mw分布大于約300,000克/摩爾對壓敏性粘合劑的粘著性是不利的?；蛘?，Mw小于約100,000克/摩爾對干膜的剪切強(qiáng)度是不利的，不利之處在于常常減少鏈纏結(jié)而形成粘結(jié)強(qiáng)度下降的聚合物。另外，聚丙烯酸水分散液的多分散性(Mw/Mn)為約4-約1，優(yōu)選約3-約1。多分散性大于約4對壓敏性粘合劑的粘著性不利，不利之處在于較高分子量的聚合物(Mw)常常會(huì)使于壓敏性粘合劑變硬，使得它們粘性較差。或者，多分散性小于約1的不利之處是較低的分子量(Mw)會(huì)如上所述地降低剪切強(qiáng)度。
氨基塑料樹脂是合成樹脂并且是甲醛與單體型氨基化合物的反應(yīng)產(chǎn)物，其中所說的單體型氨基化合物中含有不少于兩個(gè)氨基，每個(gè)氨基上具有至少一個(gè)與氨基氮原子相連的氫原子。典型的實(shí)例包括脲-甲醛樹脂，三聚氰胺-甲醛樹脂，烷基化三聚氰胺-甲醛樹脂，例如，甲基三聚氰胺-甲醛樹脂，胍胺-甲醛樹脂，甘脲-甲醛樹脂，乙酰胍胺-甲醛樹脂及其組合。
用于本發(fā)明的水溶性或可水分散性的氨基塑料包括Cymel 301、Cymel 370和Cymel 373，可商購得自American Cyanamid。氨基塑料是三聚氰胺基的，例如，六甲氧基-甲基三聚氰胺或甲基化或丁基化脲。一-、二-或三芳基三聚氰胺，如2，4，6-三苯基三氨基-1，3，5-三嗪是優(yōu)選的。其它與氨基化合物反應(yīng)形成樹脂狀物料的醛類是巴豆醛、丙烯醛，或可產(chǎn)生醛的化合物，如六亞甲基-四胺，三聚乙醛等等。氨基塑料樹脂的添加量以總固體計(jì)為約0.2％-約8wt％，更優(yōu)選約0.3-約6％，首選約0.5％-約4wt％。
可以使用至少一種可水分散性和/或水溶性的三聚氰胺-甲醛樹脂。三聚氰胺-甲醛樹脂可以是部分或完全烷基化的，并且優(yōu)選可溶于或可分散于水中?？缮藤彨@得的樹脂包括Cymel樹脂303、385和325，Cytec Industries，Inc.(West Paterson，N.J.)出品。首選的水溶性三聚氰胺-甲醛樹脂是Astro Mel 400，其是Borden Chemical，Inc.(Morganton，N.C.)出品的烷基化的三聚氰胺-甲醛樹脂。三聚氰胺-甲醛樹脂含量大于約8wt％對粘合劑的活化期穩(wěn)定性是不利的，不利之處在于較大量的樹脂容易因其交聯(lián)點(diǎn)密度增加而使水基壓敏性粘合劑膠凝化?；蛘?，三聚氰胺-甲醛樹脂含量小于約0.2wt％會(huì)降低粘合劑的交聯(lián)點(diǎn)密度，形成具有低抗剪強(qiáng)度的鍵合，使得它們耐熱和耐機(jī)械應(yīng)力的強(qiáng)度降低。據(jù)推測，三聚氰胺-甲醛樹脂與聚丙烯酸水分散液反應(yīng)形成巨大的三維網(wǎng)絡(luò)，其中可包含互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)。為形成具有良好粘性和剝離強(qiáng)度的鍵合，就必須有一定量的交聯(lián)點(diǎn)密度。通常來說，按現(xiàn)有技術(shù)所述，要使用大量的三聚氰胺-甲醛樹脂作為交聯(lián)劑，即，10wt％以上。意想不到地，本發(fā)明者通過使用小于約8wt％的三聚氰胺-甲醛樹脂，實(shí)現(xiàn)了交聯(lián)，并且獲得了具有增強(qiáng)環(huán)結(jié)粘性、剝離強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度的粘合劑。
術(shù)語″互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)″定義為含有至少兩種相異或不同聚合物的交聯(lián)和/或半交聯(lián)體系。IPN還在″粘合劑手冊″(Irving Skeist，第3版，第1章，第18頁，Van Nostrand，N.Y.，1990)中有所描述。
丙烯酸聚合物可以通過聚合烯屬不飽和單體用的各種加成聚合技術(shù)來制造并且是本領(lǐng)域公知的。優(yōu)選，通過自由基引發(fā)含水乳液聚合工藝制造該聚合物。典型的丙烯酸粘合劑在Ulrich的US再頒專利24,906和US專利2,884,126；Samour的US專利3,299,010和3,400,103；Sanderson等的US專利3,740,366和4,077,926中有所描述，其公開內(nèi)容引入本文作為參考。丙烯酸聚合物可以是粘合劑工業(yè)中傳統(tǒng)使用的丙烯酸聚合物，如BASF出品的Acronal。Acronal得自于丙烯酸酯，更具體說是丙烯酸均聚物和共聚物，建筑粘合用分散液、壓敏性粘合劑、填充用粘合劑和密封劑。丙烯酸聚合物中可以非必須地包含最多約70wt％、優(yōu)選約30wt％的得自烯屬不飽和羧酸單體的重復(fù)單元，其中所說的烯屬不飽和羧酸單體可與上述公開的C1-C20(甲基)丙烯酸烷基酯單體共聚，例如，乙烯基酯如乙酸乙烯酯和乙烯基芳族單體如苯乙烯和乙烯基甲苯、(甲基)丙烯酰胺，例如，丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺，以及其混合物。
苯乙烯-丙烯酸基壓敏性粘合劑對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說也是公知的。特別優(yōu)選的物料是羧酸官能的苯乙烯-丙烯酸樹脂如S.C.JohnsonWax of Racine，WI.出品的Joncryl67，Joncryl63和Joncryl690。苯乙烯與丙烯酸之比為約0-約40，優(yōu)選約15-約25。
另一類可用于本發(fā)明的壓敏性聚合物是乙烯基/丙烯酸壓敏性粘合劑。這種粘合劑也是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。典型的乙烯基-丙烯酸基壓敏性粘合劑在Wiest等的US專利4,322,516中有所描述。還可參見，″壓敏性粘合劑技術(shù)手冊″，Van Nostrand，Reinhold Co.N.Y.(1982)。乙烯基與丙烯酸之比為約0-約70，優(yōu)選約30-約50。
乙烯-乙酸乙烯酯基壓敏性粘合劑也是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。典型的乙烯乙酸乙烯酯基壓敏性粘合劑在Jubilee等的US專利3,222,419；Oyamada的US專利4128518和Knutson的US專利3,734,819中有所描述，其公開內(nèi)容引入本文作為參考。乙烯與乙酸乙烯酯之比為約10-約40，優(yōu)選約20-約30。
乙烯基酯/乙酸乙烯酯/丙烯酸壓敏性粘合劑在Lazear等的US專利4,185,050中有過描述，其公開內(nèi)容引入本文作為參考。
通常來說，壓敏性粘合劑聚合物的使用量為至少約20％-約99.8wt％。在含有壓敏性粘合劑和氨基塑料樹脂的粘合劑中，粘合劑聚合物的使用量為至少約95％-約98.8wt％。然而，在配制體系中，例如含有壓敏性粘合劑、天然橡膠、增粘劑和氨基塑料樹脂的體系中，粘合劑聚合物的使用量可以為至少約40％-約50wt％。
本發(fā)明的水基壓敏性粘合劑通?？梢园凑找阎幕旌瞎に噥碇苽?。例如，通過使用溫和攪拌作用將充分精制的聚丙烯酸水分散液與可水分散性和/或可溶性三聚氰胺甲醛樹脂共混。通常是將配料按以下添加順序添加到混合器中，其中將存在量最少的配料添加到存在量最大的配料中。由此，優(yōu)選將聚丙烯酸水分散液首先添加到混合器中，并且將三聚氰胺-甲醛樹脂添加到分散液中。
或者，可以使用以下方法形成水基壓敏性粘合劑，其中在聚丙烯酸水分散液制備之前和/或制備過程中加入氨基塑料樹脂。例如，可以將可水分散性三聚氰胺甲醛樹脂作為自由基聚合過程中的晶種使用，以便形成芯-殼型的顆粒形態(tài)，和/或可以將樹脂添加到烯屬不飽和單體組合物(預(yù)-乳液)中。接種乳液方法和所得的顆粒形態(tài)還可參見文章″Characterization of Interfaces in Core-Shell Polymers byAdvanced Solid-State Methods″，Macromolecules，295972-5980(1996)。
如果需要，可以使用少量的酸催化劑或封閉型酸催化劑來加速三聚氰胺-甲醛樹脂的縮合反應(yīng)。其實(shí)例包括對-甲苯磺酸(PTSA)和PTSA的三乙胺鹽。催化劑的存在量以水基壓敏性粘合劑的總固體計(jì)可以是約0.05wt％-約5.0wt％，優(yōu)選約0.1wt％-約1.0wt％?？缮藤彨@得的封閉型酸催化劑包括Nacure XP-357，其是一種封閉型對-甲苯磺酸，KingIndustries，Inc.(Norwalk，CT)出品。
本發(fā)明的水基壓敏性粘合劑可以具有單模態(tài)或多模態(tài)顆粒粒度分布。另外，平均顆粒粒度分布可以是約40納米-約4微米，優(yōu)選約100納米-約800納米。平均顆粒粒度分布大于約800納米對分散液的穩(wěn)定性和/或成膜性不利。例如，平均顆粒粒度分布大于約800納米的聚丙烯酸酯水分散液經(jīng)常會(huì)隨時(shí)間的流逝而沉降。沉降現(xiàn)象增加的有害之處是失穩(wěn)定性導(dǎo)致涂布重量不規(guī)則并且可能形成光學(xué)透明性差的干粘合層壓制件。
本發(fā)明粘合劑的固體含量為約40wt％-約70wt％，優(yōu)選約50wt％-約65wt％。超出優(yōu)選范圍的固體含量對某些用途是不利的。例如，低固體含量的含水壓敏性粘合劑常常需要延長干燥時(shí)間?；蛘?，高固體含量經(jīng)常形成高粘度的粘合劑，使得它們難以加工。
本發(fā)明所述的水基壓敏性粘合劑的pH優(yōu)選為約3-約11，優(yōu)選約3-約9。優(yōu)選，使用抗衡陽離子諸如堿金屬氫氧化物、叔胺、碳酸鈉和氫氧化銨，將聚丙烯酸水分散液離子穩(wěn)定化。優(yōu)選的抗衡陽離子是氫氧化銨和碳酸氫鈉。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，加入三烷基胺或三烷醇胺(trialkylolamine)，以獲得熱活化的水基壓敏性粘合劑。此壓敏性粘合劑在室溫下的性狀類似可除去型粘合劑，并且當(dāng)溫度升高并且胺釋放時(shí)可以轉(zhuǎn)變成強(qiáng)粘合劑。胺通過pH和位阻阻斷了三聚氰胺樹脂的交聯(lián)化學(xué)過程。適宜的三烷基胺包括三甲胺、三乙胺、三丁胺、三己胺等等。適宜的三烷醇胺包括三羥甲基胺、三羥乙基胺、三羥丁基胺、三羥己基胺等等。三烷基胺或三烷醇胺的添加量為約0％-約2％，優(yōu)選約0.5％-約1wt％.。優(yōu)選的三烷基胺是三乙胺。優(yōu)選的三烷醇胺是三羥乙基胺?？缮藤彨@得的三羥乙基胺是98％溶液。
本發(fā)明粘合劑在約25℃下的粘度為約20mPa.s-約2000mPa.s，優(yōu)選約300mPa.s-約1600mPa.s。在很多壓敏性粘合劑用途中，優(yōu)選較低的粘度，因?yàn)檫@樣允許最終使用者如果需要的話可以用有效量的增稠劑來選擇性地增加粘度。據(jù)觀察，當(dāng)用于預(yù)浸有機(jī)硅防粘紙時(shí)，低粘度便不會(huì)是有益的。或者說，具有較高粘度(即，大于約2000mPa.s)的壓敏性粘合劑在某些需要低粘度以便進(jìn)一步加工的用途中是不利的。然而，如果需要低粘度的話，最終使用者常常使用附加的溶劑來降低粘度，盡管這樣是不利的，因?yàn)檩^高含量的溶劑延長了干燥時(shí)間并且經(jīng)常造成生產(chǎn)過程減慢?？梢允褂锰囟ǖ母稍镅b置如加熱器來加速過量溶劑的蒸發(fā)，但提供這種設(shè)備會(huì)增加復(fù)雜性和操作成本。
本發(fā)明還可以包括一種或多種聚合物水分散液。適宜的實(shí)例包括水基聚酰胺、水基聚氨酯及其混合物。
如果需要，可以將非甲醛基可水分散性多官能交聯(lián)劑與本發(fā)明所述的水基壓敏性粘合劑相配制。這種添加劑通常是緊接在粘合過程之前加入，并且可以增強(qiáng)包括粘合性、耐溶劑性和耐熱性的性能。適宜的交聯(lián)劑可以選自多異氰酸酯、聚噁唑啉、聚碳化二亞胺、聚氮丙啶、聚環(huán)氧化物(polyepoxies)及其混合物。交聯(lián)劑在制劑中的存在量以制劑的總重量計(jì)可以是約0.2wt％-約5wt％，優(yōu)選約1wt％-約3wt％。
水基壓敏性粘合劑的性能還可以通過添加配料(compouds)來改進(jìn)，所說的配料包括表面活性劑、消泡劑、聚結(jié)助劑、增粘劑、殺真菌劑、固化劑、殺菌劑、增塑劑、增稠劑、填料、活性顏料、UV穩(wěn)定劑、助粘劑、香料類物質(zhì)、螯合劑、有機(jī)共溶劑包括丙酮和N-甲基吡咯烷二酮、可水分散性蠟、油、阻燃劑、抗氧化劑、促進(jìn)劑及它們的混合物。這些物質(zhì)可以在生產(chǎn)的任何階段或在最終使用加工中引入。
可以非必須地使用常規(guī)摻合機(jī)共混入增粘劑，得到均勻混合物。增粘劑的添加量可以是約1％-約60wt％，更優(yōu)選約20％-約40wt％。增粘劑的實(shí)例包括烷基苯基樹脂、乳化松香、部分去羧基的松香、聚合松香的甘油酯、部分二聚的松香、松香的氫化酯、改性松香酯、聚合松香的酯、氫化松香的酯、烴類樹脂、-甲基苯乙烯的直鏈均聚物、-甲基苯乙烯共聚物樹脂、-蒎烯萜烯烴類樹脂、d-苧烯型、脂族烴、芳族改性的C5烴類樹脂、乙烯基甲苯、蒎烯萜烯樹脂、多環(huán)烴類樹脂、工業(yè)氫化樅醇、季戊四醇、乙烯、乙酸乙烯酯、聚二環(huán)戊二烯樹脂和苯并呋喃/茚樹脂。
本發(fā)明的水基壓敏性粘合劑可以用來粘合基材，包括鋼、鋁、銅、黃銅、塑料(即，聚乙烯)、低密度低乙烯、直鏈低密度聚丙烯、取向聚丙烯、聚酯、尼龍、乙烯、乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚酯類、敷金屬聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚氯乙烯、PET、預(yù)漆表面、玻璃、金屬膜、紙張、木料、紙版、纖維版、石膏版及其組合。第一基材可以是片材類物料，例如，紙片、聚合物膜、織物或非織造纖維片。相應(yīng)地，本發(fā)明的粘合劑制品是片材類物質(zhì)，例如，壓敏性粘合劑膠帶。
可以使用常規(guī)基材和工藝將本發(fā)明的水基壓敏性粘合劑涂敷到基材上并且干燥。使用涂布技術(shù)將粘合劑涂敷到基材上，包括刷涂、噴涂、輥涂、刮板涂布、繞線棒涂布、刮刀涂布或幕涂、邁耶繞線棒、縫形模頭或凹槽輥和空氣冷卻器。然后，使用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的方法將涂布的基材干燥，如穿過加熱隧道或烘箱，使用循環(huán)熱空氣穿越之，或者隧道或烘箱中可以裝有紅外線燈以干燥涂布的基材。干燥時(shí)間取決于很多因素，如基材的熱容量、加熱類型、烘箱溫度、空氣流速(如果使用循環(huán)空氣的話)以及基材穿越加熱器的速率。當(dāng)使用循環(huán)空氣時(shí)，優(yōu)選將粘合劑在約50℃至約85℃常壓下干燥約0.25-約1分鐘。
用途領(lǐng)域之一包括制備膠帶、標(biāo)簽、貼畫膜、膠貼劑、醫(yī)用貼劑和器具等等，通過直接涂布到膜、標(biāo)簽、膠帶或器材面上，并且永久性粘合到另一膜、目標(biāo)表面或者不粘膜(當(dāng)粘到目標(biāo)表面上時(shí)將其剝下)上?；蛘?，可以將水基壓敏性粘合劑直接涂布到不粘膜上，然后粘到適宜的器材面上。以后將不粘膜去掉并且將器材面粘到目標(biāo)表面上。
可以用任何類型的涂布機(jī)如三輥、凹槽輥、逆凹槽輥、邁耶繞線棒、縫形模頭、輥襯刀或噴涂、擠出涂布、刷涂或重力加料等方式來涂布粘合劑?？梢詫⒄澈蟿└烧澈匣驖裾澈?。干粘合的過程是將粘合劑涂敷到一層膜上然后在將其與另一膜組分接觸之前使其完全干燥。濕粘合的過程是將粘合劑涂敷到一層膜上，然后將粘合劑就其濕的時(shí)候與另一膜接觸，并且將此疊加的結(jié)構(gòu)干燥。也可以將粘合劑涂敷到一層膜上，干燥，然后將其自身像膠帶樣地卷起。一般來說，膜可以是紙張、烯烴(聚丙烯、聚乙烯等)、聚酯、氯乙烯、偏二氯乙烯、甘氨酸、纖維素、薄紙板、金屬、木料、織物(紡織品)、非織造物等等。目標(biāo)表面可以是任意表面。
所用的基材取決于所期望的用途。例如，可以將粘合劑涂布到背襯材料上并且干燥，獲得壓敏性涂布片狀材料，如膠帶、片材、標(biāo)簽、貼畫膜、膠貼劑或板條?？梢园创朔绞酵坎疾ＡЪ?、乙烯材料、布料、聚酯膜、橡膠、各種層壓制件和其它柔性材料如木料、金屬、硬紙板和其它較低柔性涂層。當(dāng)是膠帶時(shí)，通常將此涂布的干燥品本身以卷的形式卷起。作為直接涂布基材的另一種方式，將粘合劑涂布到如有機(jī)硅不粘紙型的剝離襯里上，以此成品被稱作轉(zhuǎn)印帶。優(yōu)選，有機(jī)硅不粘紙的表面張力為至少小于約45達(dá)因/cm。使用時(shí)，讓膠帶的暴露粘合劑表面與所需的基材接觸，揭掉剝離襯里并且讓新暴露出來的粘合劑表面與第二基材粘合。此過程包括將水基壓敏性粘合劑干燥在有機(jī)硅不粘紙上，讓粘合劑粘附第一基材，如器材紙面，并且撕下不粘紙，去粘合第二基材。
在膠帶和標(biāo)簽的制造中，基材通常是片狀形式。片材可以是室溫下柔性的聚合物材料并且可以是烯屬不飽和單體如乙烯、丙烯或氯乙烯的均聚物或者是聚酯或聚酰胺，條件是它對所需的最終結(jié)果來說具有足夠的柔韌性?；蛘撸目梢杂衫w維素材料或再生纖維素如人造纖維制成?；臒o須是片狀材料但可以由纖維組成，可以是織造的或非織造的，例如，紙?？椩斓幕目梢杂衫w維素材料如棉制成，或由上述任何的聚合物的纖維制成。
可使用任何背襯或基材并且可以包括紡織織物、塑料膜、非織造纖維片(包括水鋪置和氣流鋪置制品)、金屬片或箔、橡膠或合成橡膠、裝飾性片材、膠合板邊飾或膠合板片材、貼畫膜等等。如果是以卷的形式，則膠帶的背面通常涂布防粘層、背膠或粘合劑涂層。也可以使用雙面制品。如果不盤繞成卷，則采用可剝紙或其它保護(hù)手段。通常來說，要給欲涂壓敏性粘合劑的背襯的面施膠，以改進(jìn)背襯和粘合劑的粘合性。
干燥后，可以將基材切割成所需的尺寸。在膠帶的制造中，將基材切割成長條形并且卷成卷，得到最終成品。也可以將基材切割成成型產(chǎn)品，以提供標(biāo)簽或醫(yī)用膠帶。
壓敏性標(biāo)簽的干涂層重量優(yōu)選為約8克/m2-約35克/m2。
本發(fā)明的粘合劑還可以用作壓合式粘合劑。壓合式粘合劑定義為表面上干燥成接觸點(diǎn)的粘合劑，此接觸點(diǎn)當(dāng)壓合時(shí)即刻自身粘合。這種類型的粘合劑可以用于各種包裝用途中，例如，糖果包裹料、薄片等用的柔性包裝；醫(yī)用包裝；自密封和防弊包裝；紙幣用的捆條；餐巾紙；衣服和防護(hù)性包裝，如硬件和小部件用的折疊式″局部隆起(blister)″包裝。此外，本發(fā)明的壓合式粘合劑可以用作防滑劑。
另一類用途包括制備用于包裝的軟薄膜結(jié)構(gòu)。通常將此包裝制成袋子，以盛裝各種物品，如從食品至消費(fèi)者的貨物。最終的結(jié)構(gòu)是膜-膜結(jié)構(gòu)?？梢詫⑺鶋好粜哉澈蟿┩坎疾⒏稍镌谥髂ど?，然后粘合到另一膜上(干粘合)，或者如上所述地濕粘合。膜的類型可以是任何柔性的薄膜，如上所述?？梢酝ㄟ^任何類型的涂布機(jī)涂敷粘合劑。
在柔性包裝的制造中，制造過程包括在柔性基材的至少一塊選擇區(qū)域上涂敷一層水基壓敏性粘合劑，并且在所說的基材與同一或不同基材的另一區(qū)域之間，通過將所述的粘合劑層夾入在其間，形成至少一個(gè)連接處。柔性包裝包括至少一個(gè)柔性基材、基材的選擇區(qū)域與同一或不同基材的另一區(qū)域之間的至少一個(gè)連接處，以及在所說基材和所說另一塊區(qū)域之間的水基壓敏性粘合劑層。
水基壓敏性粘合劑可以用于薄膜層合，如干粘合層壓制件、一體化的粘合劑制品、標(biāo)簽、膜膜包裝結(jié)構(gòu)等等。待將粘合劑在第一基材上干燥之后，將第二基材與粘合劑膜接觸。此基材與第一基材比較可以是相同或不同的?？梢酝ㄟ^施用薄膜層合設(shè)備中常用的壓力和溫度將第二基材覆蓋到粘合劑膜上。使用不同的基材允許制備結(jié)合有不同基材性能的層壓制件，這些性能又不可能包含一個(gè)柔性膜便能有的。因此，將一個(gè)膜層壓到另一個(gè)具有杰出強(qiáng)度特征的膜上是合意的?；牡倪x擇可由本領(lǐng)域技術(shù)人員來決定，以便獲得對使用者來說具有特別所需性能的層壓制件。第一基材與第二基材相比具有不同的表面張力，例如，第一基材的表面張力比第二基材低。
使用熱量和壓力覆蓋第二基材有助于粘合和交聯(lián)。一般來說，薄膜涂布和層壓裝置的運(yùn)行速率為約30米-約400米每分鐘，需要使用干燥烘箱3米-10米長，約50℃-約150℃，并且需要在約40kg/cm2的輥隙壓力和約40℃-約105℃下將第二薄膜基材覆蓋到干燥的粘合劑上。其它用途、干燥和固化溫度容易由本領(lǐng)域技術(shù)人員利用。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，將粘合劑涂敷到第一基材的表面，涂敷量足以在第一基材表面的被涂布區(qū)提供約1克/平方米(g/m2)-約32g/m2的干粘合劑層。用于粘合干粘合層壓制件的干涂層重量優(yōu)選為約0.15g/m2-約7克/m2，優(yōu)選約1.5克/m2-約5克/m2。
再一類用途是制備用于包裝工程用途的結(jié)構(gòu)。其一個(gè)實(shí)例是加熱系統(tǒng)用的撓性導(dǎo)管。在此結(jié)構(gòu)中，將水基壓敏性粘合劑涂布并干燥在兩組聚對苯二酸乙二醇酯(PET)膜上，將膜卷曲并且將金屬絲或夾入在兩個(gè)膜之間。此柔性導(dǎo)管包括a)第一和第二粘合劑層，其含有涂布在至少一個(gè)基材上的水基壓敏性粘合劑；以及b)補(bǔ)強(qiáng)材料，選自金屬絲和斯克林布；所說的材料夾在第一和第二粘合劑層之間。所得的結(jié)構(gòu)是管，其結(jié)構(gòu)為如PET/粘合劑//金屬絲//粘合劑/PET結(jié)構(gòu)。這種類型的結(jié)構(gòu)可以用作加熱系統(tǒng)用的柔性導(dǎo)管。
另一結(jié)構(gòu)用途是剛性片材與目標(biāo)表面的粘合。一個(gè)實(shí)例是將再生塑料和木料(有時(shí)叫做膠合板(polywood))、木料、薄紙板、纖維板、塑料、金屬等制成的板條粘合到木框或金屬框上。更具體說，此用途包括將裝飾性板條附著在移動(dòng)家居(mobil home)中。
水基壓敏性粘合劑還可用于制作外部隔離修飾系統(tǒng)(EIFS)。EIFS是本領(lǐng)域公知的。EIFS用于使已有建筑物和建造中的建筑物包括工業(yè)用、住宅用、商業(yè)用、市政用和公共機(jī)構(gòu)用建筑物隔離。典型EIFS的安裝包括以下步驟a)建造用于建筑物外墻支持體的框架；b)將結(jié)構(gòu)板條加接到框架上，以便為其它組件的支持體提供光滑連續(xù)表面；c)向支持體加接隔離用的表面板條；并且d)向板條加接覆蓋有EIFS的網(wǎng)狀材料。EIFS一般包括基材層如石膏層、隔離層如聚苯乙烯、包埋在聚合物和膠粘劑涂層中的網(wǎng)以及聚合物修飾劑。盡管這些系統(tǒng)是防水的，但存在因水會(huì)透過各種地點(diǎn)如裂縫、連接處或密封劑斷裂處滲入帶來的問題。這些問題包括與系統(tǒng)的連接失敗，石膏護(hù)套老化，涂層脫層，結(jié)構(gòu)構(gòu)件腐蝕或腐爛以及內(nèi)部建筑損壞。
本發(fā)明的外部隔離修飾系統(tǒng)順序包括以下多個(gè)層a)基材或護(hù)套層；b)粘合到所說基材或護(hù)套上的粘合劑層；所說的粘合劑含有水基壓敏性粘合劑；c)通過所說的粘合劑緊固到所說基材或護(hù)套上的隔離泡沫層；d)包埋在基底涂層中的玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)網(wǎng)層以及e)聚合物外層，其中含有丙烯酸修飾涂料。
正如所述的，粘合劑可以應(yīng)用于各種基材上，包括紙、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、尼龍、乙烯、乙酸乙烯酯、玻璃紙、聚氯乙烯、敷金屬薄膜、鋁箔及其組合。可以通過常規(guī)涂布裝置將本發(fā)明的粘合劑涂布到柔性基材上。適宜的裝置包括Geometric Machines(Edison，N.J.)出品的幾何C/L-400涂布層壓機(jī)。層壓過程一般包括使用凹槽輥圓筒，以0.25克/米2-約10.0克/米2的涂敷速率(以固體計(jì))，將粘合劑輥涂到第一柔性基材。待涂布完粘合劑之后，使用本領(lǐng)域已知的方法在約25℃-200℃下干燥，即，循環(huán)烘箱、氣體撞擊式干燥器、紅外輻射、加熱燈。然后，將第二柔性基材或網(wǎng)鋪在干燥的涂布基材上，第二柔性基材與第一基材可以是相同或不同的。一般來說，使用約1.4kgs/cm2-約4.2kgs/cm2的輥隙壓力和約25℃-約200℃的輥隙溫度將基材配合在一起1-2秒。
所有提及的專利和公開文獻(xiàn)均引入本文作為參考。以下給出具體實(shí)施例更好地幫助讀者理解本發(fā)明的各個(gè)方面。這些具體的實(shí)施例僅是舉例說明性的，以下的描述中沒有任何描述可以對本發(fā)明產(chǎn)生限制。
剪切強(qiáng)度的測定是通過將粘合劑轉(zhuǎn)移到5.1×10-3cm厚的PET膜上，樣品厚度為2.3×10-3cm。然后，將涂布的樣品(2.54cm寬)用2.0×10-3cm涂過底漆的搭接點(diǎn)覆蓋到不銹鋼板條上。在加縛一千克重量之前，使用30分鐘的停留時(shí)間。將一千克重量懸掛在具有涂底漆鋼板條的樣品的下面，并且保持垂直，并且測定出現(xiàn)分離的時(shí)間。除非有另外的說明，此試驗(yàn)在室溫下進(jìn)行。此試驗(yàn)測定的是結(jié)構(gòu)粘結(jié)強(qiáng)度以及高溫下在一段時(shí)間內(nèi)保持粘結(jié)的強(qiáng)度。因此，顯出最長時(shí)間的粘合劑是優(yōu)選的。分子量分子量分布的測定使用如下方法其中將水基壓敏性粘合劑預(yù)溶解在四氫呋喃中，然后通過聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)過的GPC來表征。使用Waters 510泵和410折光指數(shù)檢測器，該檢測器上裝有Watersstyragel柱HR5E(2)和HR1。粘度水基壓敏性粘合劑的粘度在Brookfield RVF-100上測定，常溫(23℃-25℃)，使用#2轉(zhuǎn)子，在20r.p.m下運(yùn)行。顆粒粒度使用Brookhaven儀器公司(Holtsville，N.Y.)的BI-90顆粒粒度分析儀(sizer)測定水基壓敏性粘合劑的顆粒粒度分布。
將99克聚合物水分散液PD-8118(其是H.B.Fuller公司(StPaul，MN)市售的苯乙烯-丙烯酸共聚物)與1克AstroMel-400(其是Borden Chemical Inc.(Morganton，N.C.)市售的水溶性三聚氰胺-甲醛樹脂)共混，形成粘度為500mPa.s、pH4.5且固體含量為59％的水基壓敏性粘合劑。將本發(fā)明的水基粘合劑在室溫下老化21天，然后涂布到41.7千克(92磅)有機(jī)硅防粘紙#UE-1094上(其可商購得自Douglas Hanson(Hammond，WI))。將此濕涂布的基材干燥，獲得重量大約21克/cm2的干涂層。讓此干涂布基材在室溫下(23℃-25℃)平衡24小時(shí)。然后，使用標(biāo)準(zhǔn)2.0千克(大約4.5磅)輥，將此干涂布基材層壓到5×10-3cm厚的聚酯膜上。此粘合劑粘合的層壓制件在2.3-千克(5磅；8.9牛頓/cm)下的剝離強(qiáng)度為1分鐘，2.1千克(4.7磅；8.3牛頓/cm)下的剝離強(qiáng)度為24小時(shí)，并且剪切強(qiáng)度為71小時(shí)。平衡后的基材的環(huán)結(jié)粘性為3千克(6.6磅；11.7牛頓/cm)。
實(shí)施例1-B描述了不屬于本發(fā)明的水基壓敏性粘合劑。
按照實(shí)施例1-A的描述進(jìn)行實(shí)施例1-B，不同之處是不包括使用三聚氰胺甲醛樹脂。水基壓敏性粘合劑的粘度為1200mPa.s，pH4.8并且固體含量為60.5％。干涂布基材的環(huán)結(jié)粘性為2.4千克(5.4磅；9.6牛頓/cm)。粘合劑粘合的層壓制件在2.1千克(4.7磅；8.3牛頓/cm)下的剝離強(qiáng)度為1分鐘，2.6千克(5.8磅；10.3牛頓/cm)下的剝離強(qiáng)度為24小時(shí)，并且剪切強(qiáng)度為8小時(shí)。
數(shù)據(jù)說明實(shí)施例1-A比實(shí)施例1-B具有增加的剝離強(qiáng)度、環(huán)結(jié)粘性和剪切強(qiáng)度，由此顯示了本發(fā)明的實(shí)用價(jià)值。
將99克聚合物水分散液PD8118(H.B.Fuller公司，St Paul，MN)與1克AstroMel-400共混，形成粘度為850mPa.s、pH4.8且固體含量為59.9％的水基壓敏性粘合劑。將本發(fā)明的水基粘合劑在室溫下老化30天并且按實(shí)施例1的描述涂布到有機(jī)硅防粘紙上。將此濕涂布的基材干燥，得到重量大約21克/cm2的干涂層。將此干涂布基材在室溫下(23℃-25℃)平衡24小時(shí)。將此干涂布基材在室溫下老化21天，然后使用標(biāo)準(zhǔn)2.0千克(大約4.5磅)輥，層壓到5×10-3cm厚的透明聚酯膜上(Douglas-Hanson(Hammond，WI)出品)。此粘合劑粘合的層壓制件在0.95千克(2.1磅；3.7牛頓/cm)下的剝離強(qiáng)度為1分鐘，2.3千克(5.1磅；9.0牛頓/cm)下的剝離強(qiáng)度為24小時(shí)并且剪切強(qiáng)度為46小時(shí)。平衡后的基材的環(huán)結(jié)粘性為1千克(2.2磅；3.9牛頓/cm)。
實(shí)施例2-B描述了不屬于本發(fā)明的水基壓敏性粘合劑。
按照實(shí)施例2-A的描述進(jìn)行實(shí)施例2-B，不同之處是不包括使用三聚氰胺甲醛樹脂。此水基壓敏性粘合劑的粘度為1400mPa.s.，pH4.5并且固體含量為60％。干涂布基材的環(huán)結(jié)粘性為1.8千克(4磅，7.1牛頓/cm)。粘合劑粘合的層壓制件在2.0-千克(4.5磅；8.0牛頓/cm)下的剝離強(qiáng)度為1分鐘，2.3千克(5.0磅；8.9牛頓/cm)下的剝離強(qiáng)度為24小時(shí)并且剪切強(qiáng)度為6小時(shí)。
數(shù)據(jù)說明實(shí)施例2-A比實(shí)施例2-B具有增加的剝離強(qiáng)度、環(huán)結(jié)粘性和剪切強(qiáng)度，由此顯示了本發(fā)明的實(shí)用價(jià)值。實(shí)施例3實(shí)施例3描述了屬于本發(fā)明的水基壓敏性粘合劑。
將94克聚合物水分散液PD-8118(H.B.Fuller公司，St Paul，MN)與6克AstroMel-400共混，形成粘度為50mPa.s、pH5.2且固體含量為49.8％的水基壓敏性粘合劑。此水基壓敏性粘合劑在24小時(shí)內(nèi)膠凝。
數(shù)據(jù)說明高濃度的三聚氰胺-甲醛樹脂會(huì)使水基壓敏性粘合劑在指定的pH下失穩(wěn)定。
使用有效量氫氧化銨將98克聚合物水分散液PD-8118(H.B.Fuller公司，St Paul，MN)增加至pH9.3。然后將此分散液與2克AstroMel-400共混，形成粘度為195mPa.s、pH9.3且固體含量為50％的水基壓敏性粘合劑。將本發(fā)明的水基粘合劑在室溫下老化30天，然后按實(shí)施例1涂布到有機(jī)硅防粘紙上。將此濕涂布的基材干燥，得到重量大約21克/cm2的干涂層。讓此干涂布基材在室溫下(23℃-25℃)平衡24小時(shí)。平衡后的基材的環(huán)結(jié)粘性為0.7千克(1.35磅；2.7牛頓/cm)。使用標(biāo)準(zhǔn)2.0千克(大約4.5磅)輥，將此干涂布基材層壓到5×10-3cm聚酯上。此粘合劑粘合的層壓制件在0.4千克(0.9磅；1.6牛頓/cm)下的剝離強(qiáng)度為1分鐘，1.6千克(3.5磅；6.2牛頓/cm)下的剝離強(qiáng)度為24小時(shí)并且剪切強(qiáng)度為167小時(shí)。
數(shù)據(jù)說明增加三聚氰胺-甲醛樹脂濃度在指定的pH下可以形成穩(wěn)定的水基壓敏性粘合劑。
表I顯示了實(shí)施例1-4的180°剝離強(qiáng)度、靜態(tài)切變、環(huán)結(jié)粘性、％固體和粘度的比較。表I
實(shí)施例5實(shí)施例5-A評價(jià)屬于本發(fā)明的水基壓敏性粘合劑的四氫呋喃(THF)溶解性。
將99克PD-2075-G(其是H.B.Fuller公司(St Paul，MN)出品的聚丙烯酸水分散液)與1克Astromel-400共混。將此水基壓敏性粘合劑在室溫下老化30天。此老化樣品的四氫呋喃溶解度為62％。
實(shí)施例5-B評價(jià)不屬于本發(fā)明的水基壓敏性粘合劑的四氫呋喃溶解性。
按實(shí)施例5-A的描述進(jìn)行實(shí)施例5-B，不同之處是不包括使用三聚氰胺-甲醛樹脂(Astromel-400)。此水基壓敏性粘合劑的THF溶解度為77.6％。
數(shù)據(jù)說明實(shí)施例5-A比實(shí)施例5-B在THF中的溶解性減少，由此顯示存在一定程度的交聯(lián)。
以上實(shí)施例僅是出于舉例說明目的，并且沒有限制本發(fā)明范圍或?qū)嵤┓桨傅囊鈭D。本發(fā)明還可以參考所附的權(quán)利要求書作進(jìn)一步說明。
權(quán)利要求
1.一種水基壓敏性粘合劑，該粘合劑含有a)至少一種水基聚合物，選自聚丙烯酸、聚氨酯、聚氨酯-丙烯酸雜混物、聚酰胺、苯乙烯-丁二烯橡膠、聚氯丁二烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚異戊二烯、聚異丁烯、聚脲、天然膠乳、多糖類、樹膠樹脂及其組合；b)至少一種氨基塑料樹脂，其存在量以總的固體計(jì)為約0.2wt％-約8wt％。
2.權(quán)利要求1所述的粘合劑，其中氨基塑料樹脂選自三聚氰胺-甲醛樹脂、脲-甲醛樹脂、烷基化三聚氰胺-甲醛樹脂、部分烷基化三聚氰胺-甲醛樹脂及其組合。
3.權(quán)利要求1所述的粘合劑，其中所說的水基聚合物是苯乙烯-丙烯酸共聚物。
4.權(quán)利要求1所述的粘合劑，還含有氨的氫氧離子。
5.權(quán)利要求1所述的粘合劑，其中所說的水基聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約-40℃至約-65℃。
6.權(quán)利要求1所述的粘合劑，其中所說的水基聚合物的多分散性為約3-約1。
7.權(quán)利要求1所述的粘合劑，其中所說的水基聚合物的重均分子量為小于約100,000克/摩爾-約200,000克/摩爾。
8.權(quán)利要求2所述的粘合劑，其中所說的樹脂是部分烷基化的三聚氰胺-甲醛樹脂。
9.權(quán)利要求1所述的粘合劑，其中粘合劑的環(huán)結(jié)粘性為大于約3牛頓/cm。
10.權(quán)利要求1所述的水基壓敏性粘合劑，含有以下a)和b)的反應(yīng)產(chǎn)物a)至少一種聚丙烯酸酯水分散液，其存在量以總的固體計(jì)為約90wt％-約99.8wt％；和b)至少一種三聚氰胺甲醛樹脂，其存在量以總的固體計(jì)為約0.2wt％-約8wt％。
11.權(quán)利要求1所述的水基壓敏性粘合劑，含有至少一種水基聚合物，此水基聚合物含有至少一種烯屬不飽和單體，所說的單體選自丙烯酸、甲基丙烯酸、直鏈和支鏈C1-C20(甲基)丙烯酸酯、羥基官能的(甲基)丙烯酸酯、丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、N-羥甲基甲基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、富馬酸、氨基丙烯酸酯、苯乙烯、乙烯醚、乙酸乙烯酯、乙烯基酯、鹵乙烯和偏二鹵乙烯、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯、C3或更高級的烯烴、烯丙胺、飽和一元羧酸的烯丙基酯及其酰胺、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-癸烯、烯丙胺、乙酸烯丙酯、丙酸烯丙酯、乳酸烯丙酯、它們的酰胺、其混合物、1，3丁二烯、1，4丁二烯、1，3戊二烯、1，4戊二烯、環(huán)戊二烯、己二烯異構(gòu)體及其混合物。
12.一種水基壓敏性粘合劑，該粘合劑含有a)至少一種水基聚合物，選自聚丙烯酸、聚氨酯、聚氨酯-丙烯酸雜混物、聚酰胺、苯乙烯-丁二烯橡膠、聚氯丁二烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚異戊二烯、聚異丁烯、聚脲、天然膠乳、多糖類、樹膠樹脂及其組合；b)有效量可與水基聚合物反應(yīng)的至少一種氨基塑料樹脂；此所說的粘合劑的環(huán)結(jié)粘性大于約3牛頓/cm，剝離強(qiáng)度大于約5牛頓/cm并且剪切強(qiáng)度大于約10小時(shí)。
13.干粘合層壓制件的制備方法，該方法包括以下步驟a)用權(quán)利要求1所述的水基壓敏性粘合劑涂布第一柔性基材；b)用強(qiáng)制風(fēng)和加熱將涂布的基材干燥，形成干涂布基材；然后c)使用壓力將干涂布基材壓到第二基材上。
14.權(quán)利要求13所述的方法，其中使用凹槽輥圓筒將所說的粘合劑輥涂到第一基材上。
15.權(quán)利要求13所述的方法，其中所說的干涂布基材上的涂層重量為約1.5g/m2-約5g/cm2。
16.權(quán)利要求13所述的方法，其中水基壓敏性粘合劑含有以下a)和b)的反應(yīng)產(chǎn)物a)至少一種聚丙烯酸酯水分散液，其存在量以總的固體計(jì)為約90wt％-約99.8wt％；和b)至少一種三聚氰胺甲醛樹脂，其存在量以總的固體計(jì)為約0.2wt％-約8wt％。
17.一種干粘合層壓制件，含有一對被水基壓敏性粘合劑粘合的基材，所說的粘合劑含有a)至少一種水基聚合物，選自聚丙烯酸、聚氨酯、聚氨酯-丙烯酸雜混物、聚酰胺、苯乙烯-丁二烯橡膠、聚氯丁二烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚異戊二烯、聚異丁烯、聚脲、天然膠乳、多糖類、樹膠樹脂及其組合；b)至少一種氨基塑料樹脂，其存在量以總的固體計(jì)為約0.2wt％-約8wt％。
18.權(quán)利要求17所述的干粘合層壓制件，其中水基壓敏性粘合劑含有以下a)和b)的反應(yīng)產(chǎn)物a)至少一種聚丙烯酸水分散液，其存在量以總的固體計(jì)為約90wt％-約99.8wt％；和b)至少一種三聚氰胺甲醛樹脂，其存在量以總的固體計(jì)為約0.2wt％-約8wt％。
19.權(quán)利要求17所述的干粘合層壓制件，其中所說的層壓制件的剝離強(qiáng)度大于約5牛頓/cm。
20.權(quán)利要求17所述的干粘合層壓制件，其中所說的層壓制件的剪切強(qiáng)度大于約10小時(shí)。
21.權(quán)利要求17所述的干粘合層壓制件，其中所說的基材選自鋼、鋁、銅、黃銅、塑料、預(yù)漆表面、玻璃、金屬膜、紙張、甘氨酸、木料、紙板、纖維板、石膏板及其組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及水基壓敏性粘合劑,該粘合劑含有至少一種水基聚合物和至少一種氨基塑料樹脂如三聚氰胺－甲醛樹脂、脲－甲醛樹脂、烷基化三聚氰胺－甲醛樹脂及其組合。更具體說,本發(fā)明涉及水基壓敏性粘合劑,該粘合劑含有聚合物水分散液和可水分散性三聚氰胺－甲醛樹脂的反應(yīng)產(chǎn)物。本壓敏性粘合劑的特征在于具有增強(qiáng)的粘合性,包括環(huán)結(jié)粘性、剝離強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度,使得它們特別適合用于制造干粘合層壓制件、膠帶、標(biāo)簽、醫(yī)用貼劑和器具、柔性包裝、加熱爐導(dǎo)管、外部隔離修飾系統(tǒng)等等。
文檔編號C09J133/06GK1368997SQ00811441
公開日2002年9月11日 申請日期2000年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月20日
發(fā)明者G·A·小帕普辛 申請人:H·B·富勒許可和金融公司