具有胺側(cè)基的可輻射固化聚(異丁烯)粘合劑共聚物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了由胺改性的交聯(lián)異丁烯共聚物制備的壓敏粘合劑和粘合密封劑，以及由其制備的條帶制品。
【專利說(shuō)明】具有胺側(cè)基的可輻射固化聚(異丁烯)粘合劑共聚物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及由異丁烯共聚物制備的壓敏粘合劑和粘合密封劑，以及由其制備的條帶制品。壓敏粘合劑的特征在于顯示出粘合和內(nèi)聚特性的總體平衡以及對(duì)低表面能基材的超常粘附力。
【背景技術(shù)】
[0002]壓敏條帶在家庭和工作場(chǎng)所中事實(shí)上隨處可見。在壓敏條帶的最簡(jiǎn)單的構(gòu)造中，其包括粘合劑和背襯，且整體構(gòu)造在使用溫度下是粘性的，并且僅使用適度的壓力便可以粘附至多種基材以形成結(jié)合。以此方式，壓敏條帶構(gòu)成了完整自持的粘合系統(tǒng)。
[0003]根據(jù)壓敏條帶委員會(huì)(Pressure-Sensitive Tape Council),已知壓敏粘合劑(PSA)具有包括如下的性能:(I)強(qiáng)力和持久的粘著力，(2)只要用手指輕壓便可以粘著，
[3]有足夠的能力保持在粘附體上面，和(4)有足夠的內(nèi)聚強(qiáng)度，從而可以從粘附體上干凈地剝離。已發(fā)現(xiàn)作為PSA充分發(fā)揮作用的材料包括經(jīng)設(shè)計(jì)和配制以表現(xiàn)出所需粘彈特性的聚合物，所述粘彈特性實(shí)現(xiàn)所期望的粘著力、剝離粘附力與剪切保持力的平衡。PSA的特征在于通常在室溫(例如20°C)是發(fā)粘的。PSA不包括僅具有粘性或僅能夠黏附于某表面的組合物。
[0004]通常使用設(shè)計(jì)用來(lái)逐個(gè)地測(cè)量粘著力、粘附力(剝離強(qiáng)度)和內(nèi)聚力(剪切保持力)的測(cè)試方法來(lái)評(píng)估這些要求，如A.V.Pocius在由漢瑟加德納出版社(Hanser GardnerPublication)(俄亥俄州辛辛那提(Cincinnati, 0H))于 2002 年出版的 Adhesion andAdhesives Technology:An Introduction (粘附和粘合劑技術(shù):概論)(第2版)中所指明的那樣。這些量度合在一起構(gòu)成了經(jīng)常用來(lái)表征PSA的諸性質(zhì)的平衡。
[0005]隨著多年來(lái)壓敏條帶使用的擴(kuò)展，性能要求已變得更加苛刻。例如，原來(lái)預(yù)期用于在室溫支承適度負(fù)載的剪切保持能力，現(xiàn)已在操作溫度和負(fù)載方面對(duì)于許多應(yīng)用而言大幅度提高。所謂的高性能壓敏條帶是能夠在高溫下支撐負(fù)載達(dá)10，000分鐘的那些。一般是通過(guò)交聯(lián)PSA來(lái)提高剪切保持能力的，但必須相當(dāng)小心，要同時(shí)保持高水平的粘著力和粘附力，從而保持前述各種性能的平衡。
[0006]如今存在多種可得的壓敏粘合劑(PSA)材料，其包括天然未加工或合成橡膠、嵌段共聚物和丙烯酸酯基聚合物組合物。對(duì)于所有PSA極為重要的是粘附力和內(nèi)聚力的所需平衡，所述平衡常常通過(guò)優(yōu)化丙烯酸類彈性體的物理性質(zhì)(如玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和模量)而實(shí)現(xiàn)。例如，如果彈性體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)或模量過(guò)高，并高于粘性的Dahlquist標(biāo)準(zhǔn)(在室溫和IHz的振動(dòng)頻率下3 X IO6達(dá)因/cm2的儲(chǔ)能模量)，則所述材料將不是粘性的，且本身不可用作PSA材料。通常在這種情況中，低分子量高Tg樹脂聚合物(增粘劑)或低分子量低Tg聚合物(增塑劑)常用于將Tg和模量調(diào)節(jié)至最佳PSA范圍內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的粘合劑(共)聚合物包含:a)具有二烷基胺側(cè)基的異丁烯共聚物，b)光交聯(lián)劑，和C)增粘劑。在一個(gè)方面，壓敏粘合劑包含異丁烯與至少一種具有二烷基胺(叔胺)和/或季胺側(cè)基的單體的互聚反應(yīng)產(chǎn)物。
[0008]本發(fā)明的壓敏粘合劑提供了所需的粘性、剝離粘附力和剪切保持力的平衡，且還符合Dahlquist標(biāo)準(zhǔn)；即在應(yīng)用溫度(通常為室溫)下粘合劑在IHz頻率下的模量小于
3X IO6 達(dá)因 /cm。
[0009]在一些實(shí)施例中，提供了在熔融狀態(tài)下涂敷到基材上的熱熔性粘合劑組合物。此類熱熔性粘合劑組合物是基本上不含溶劑的。熱熔性粘合劑是通用的，廣泛用于工業(yè)應(yīng)用，例如裝訂、硬紙箱、塑料件和木制品等等。它們通常為100%固體粘合劑，應(yīng)用溫度從約150至約180°C不等。
[0010]近年來(lái)，低表面能、烯烴型熱塑性塑料(如聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯雙烯單體橡膠(EPDM))在汽車、油漆、器具和電子器件市場(chǎng)中的使用顯著增加。該新材料的優(yōu)點(diǎn)包括成本較低、易于加工和優(yōu)異的機(jī)械性能。然而，這種趨勢(shì)在對(duì)這些低表面能表面進(jìn)行粘合劑粘合方面帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)。
[0011]當(dāng)考慮到粘合劑條帶時(shí)，壓敏粘合劑(PSA)條帶是最容易使用的，但在大多數(shù)情況下，壓敏粘合劑不會(huì)良好地粘附到低表面能基材上。另外，大部分PSA不適用于需要在高溫下具有良好內(nèi)部(內(nèi)聚)強(qiáng)度的應(yīng)用。例如，加熱時(shí)橡膠-樹脂PSA往往發(fā)生軟化和降解?；诎揭蚁┑那抖喂簿畚锏腜SA在加熱時(shí)也不會(huì)保持良好的內(nèi)部強(qiáng)度，因?yàn)楸揭蚁┚哂械蚑g，所以在適度高溫下會(huì)發(fā)生軟化。目前通過(guò)在基材上用極性液體打底然后再涂敷PSA來(lái)實(shí)現(xiàn)與低表面能表面的 粘合。即使在這兩個(gè)步驟的處理之后，現(xiàn)有的PSA還是不能滿足客戶要求。需要開發(fā)成本有競(jìng)爭(zhēng)力但仍具有最佳性質(zhì)的無(wú)底漆LSE PSA。
[0012]最近，聚異丁烯(PIB)被認(rèn)為是用于低表面能(LSE)粘合應(yīng)用的值得注意的材料，因?yàn)樗谙N型熱塑性塑料上具有出色的粘附性。另外，PIB優(yōu)異的濕氣和氧阻隔性表明基于PIB的材料在電子和光伏封裝應(yīng)用中具有潛在的用途。盡管它具有有益的性質(zhì)，但材料的低內(nèi)聚強(qiáng)度限制了它在高剪切應(yīng)用中的使用。PIB型材料的另一個(gè)可能的應(yīng)用是醫(yī)用粘合劑領(lǐng)域。大部分丙烯酸酯型PSA不適用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用，因?yàn)楸┧狨SA在高溫下往往會(huì)散發(fā)有毒蒸汽。丙烯酸酯型PSA通常包含即使在通常的室溫下也會(huì)散發(fā)氣味的單體材料，這使得丙烯酸酯PSA條帶一般不適用于醫(yī)學(xué)用途。聚異丁烯PSA通常用于醫(yī)學(xué)用途，因?yàn)樗鼈兪巧矶栊缘模鼈冊(cè)趦?nèi)部強(qiáng)度方面也往往不足。
[0013]本發(fā)明的粘合劑組合物提供了改進(jìn)的壓敏和熱熔性粘合劑組合物，其可以在很寬的溫度范圍內(nèi)粘附到包括低表面能(LSE)基材在內(nèi)的多種基材上，并提供了良好的粘附強(qiáng)度和保持特性。該粘合劑組合物容易處理，并且環(huán)保，因?yàn)樗膿]發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)(例如溶劑)的含量低。本發(fā)明的粘合劑組合物還提供了壓敏粘合劑制品，例如條帶和密封劑。
[0014]如本文所用:
[0015]“烷基”是指具有一至約十二個(gè)碳原子的直鏈或支鏈、環(huán)狀或無(wú)環(huán)的飽和單價(jià)烴基，如甲基、乙基、1_丙基、2_丙基、戍基等。
[0016]“亞烷基”是指具有一至約十八個(gè)碳原子的線性飽和二價(jià)烴，其可以是直鏈或支鏈、環(huán)狀或無(wú)環(huán)的，例如亞甲基、亞乙基、亞丙基、2-甲基亞丙基、亞戊基、亞環(huán)己基等。
[0017]“芳基”是指單價(jià)芳族，例如苯基、萘基等等。
[0018]“亞芳基”是指多價(jià)芳族，例如亞苯基、亞萘基等等。[0019]“烴基”包括芳基和烷基。
【具體實(shí)施方式】
[0020]所述粘合劑共聚物包含具有叔胺和/或季胺側(cè)基的異丁烯共聚物，b)光交聯(lián)劑，和任選地c)增粘劑。在一個(gè)方面，壓敏粘合劑包含異丁烯與至少一種具有烴基胺側(cè)基的單體的互聚反應(yīng)產(chǎn)物，所述烴基胺側(cè)基包括衍生自仲胺和叔胺的那些。
[0021]具有可自由基聚合的烯鍵式不飽和側(cè)基的單體可衍生自鹵化丁基橡膠并具有以下通式:
[0022]
【權(quán)利要求】
1.一種粘合劑組合物，其包含:a)具有叔胺或季胺側(cè)基的異丁烯共聚物，b)光交聯(lián)劑，和任選地c)增粘劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑組合物，其中所述異丁烯共聚物包含大于O重量％但小于20重量％的具有叔胺或季胺側(cè)基的聚合單體單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粘合劑組合物，其中所述異丁烯共聚物的具有叔胺或季胺側(cè)基的聚合單體單元為異戊二烯單體單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粘合劑組合物，其中所述具有胺側(cè)基的異丁烯共聚物包含下式的單體單元:
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述 的粘合劑組合物，其中所述具有胺側(cè)基的異丁烯共聚物包含下式的單體單元:
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粘合劑組合物，其中所述具有胺側(cè)基的異丁烯共聚物包含下式的單體單元:
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑組合物，其中所述異丁烯共聚物的所述叔胺或季胺側(cè)基具有下式: -NR2R3和/或-(NR2R3R4) +，其中R2為C1-C18 (環(huán))烷基，并且R3和R4中的每一個(gè)獨(dú)立地為C1-C18 (環(huán))烷基或芳基基團(tuán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑組合物，每100重量份的所述共聚物包含大于O至150重量份的所述增粘劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑組合物，每100重量份的所述共聚物包含10至100重量份的所述增粘劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑組合物，其中所述光交聯(lián)劑選自醛、酮、醌、噻噸酮和發(fā)色團(tuán)取代的乙烯基鹵代甲基均三嗪光交聯(lián)劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑組合物，其中所述異丁烯共聚物具有下式:
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑組合物，其中所述異丁烯共聚物具有50，000至5,000, 000 的分子量(Mw)。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的粘合劑組合物，其中Z為C1-C18叔胺或季胺基團(tuán)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑組合物，其包含相對(duì)于100重量份的所述異丁烯共聚物的0.05至6.0重量份的所述光交聯(lián)劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交聯(lián)粘合劑組合物。
16.一種粘合劑制品，其包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑在背襯上的交聯(lián)涂層。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑組合物，其中所述粘合劑為熱熔性粘合劑。
18.一種粘合劑組合物，其包含根據(jù)權(quán)利要求1所述的異丁烯共聚物和相對(duì)于所述組合物的總重量的I至50重量％的增粘劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑組合物，其包含: d.大于30重量％的具有叔胺或季胺側(cè)基的異丁烯共聚物； e.1至50重量％的增粘劑，和 f.10至50重量％的非官能聚(異丁烯)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑組合物，其中所述具有叔胺或季胺側(cè)基的異丁烯共聚物通過(guò)鹵化異丁烯共聚物與仲胺或叔胺的親核置換來(lái)制備。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑組合物，其中所述光交聯(lián)劑為氯甲基-S-三嗪交聯(lián)劑。
【文檔編號(hào)】C09J123/22GK103608395SQ201280028999
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月20日
【發(fā)明者】J·查特杰, 李海承, B·N·加達(dá)姆 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司