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基于可再生資源的壓敏粘合劑及相關(guān)方法與流程

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本申請(qǐng)是發(fā)明名稱(chēng)為“基于可再生資源的壓敏粘合劑及相關(guān)方法”、申請(qǐng)?zhí)枮椤?01180050093.3”、申請(qǐng)日為2011年8月16日的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考本申請(qǐng)要求2010年8月18日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序號(hào)61/374,743的優(yōu)先權(quán)。發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明總體涉及壓敏粘合劑(psas)領(lǐng)域。更具體地,本發(fā)明涉及由可再生資源例如生物基材料形成的壓敏粘合劑和形成該壓敏粘合劑的方法。背景目前,幾乎所有已知的壓敏粘合劑均主要由基于石油產(chǎn)品的單體制成。隨著油成本增加和供應(yīng)有限,可再生資源用作這種粘合劑的原料組分已具有經(jīng)濟(jì)吸引力和社會(huì)責(zé)任性。用于丙烯酸壓敏粘合劑的丙烯酸單體的有限生產(chǎn)能力是研究替代來(lái)源的另一驅(qū)動(dòng)力。此外,生物基壓敏粘合劑的性能優(yōu)勢(shì)可包括生物降解性,其支持這些粘合劑的環(huán)境友好性。本發(fā)明滿(mǎn)足這些需求。發(fā)明概述與此前已知的壓敏粘合劑及其生產(chǎn)相關(guān)的困難和缺陷在本發(fā)明粘合劑和方法中得以解決。一方面,本發(fā)明提供形成壓敏粘合劑的方法。該方法包括提供環(huán)氧化天然存在油或脂肪和使其與至少一種多官能劑反應(yīng),該多官能劑選自醇類(lèi)、胺類(lèi)、氨基醇類(lèi)及其組合。本發(fā)明還提供通過(guò)這些方法形成的壓敏粘合劑。另一方面,本發(fā)明提供通過(guò)提供有效量的生物基甘油酯形成壓敏粘合劑的方法。甘油酯包括大比例的c8至c22脂肪酸。該方法還包括將環(huán)氧化物官能團(tuán)至少摻入大比例的甘油酯,從而生成環(huán)氧化甘油酯中間體。并且,該方法包括使環(huán)氧化甘油酯中間體與至少一種多官能劑反應(yīng),該多官能劑選自(i)醇類(lèi)、(ii)胺類(lèi)、(iii)氨基醇類(lèi)及(iv)其組合,從而形成壓敏粘合劑。本發(fā)明還提供通過(guò)這些方法形成的壓敏粘合劑。如將理解,本發(fā)明能夠進(jìn)行其他和不同的實(shí)施方式,并且其若干細(xì)節(jié)能夠進(jìn)行多個(gè)方面的改動(dòng),其全部均未背離本發(fā)明。因此,描述將被認(rèn)為具有示例性而非限制性。實(shí)施方式詳述在本發(fā)明的多個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中,壓敏粘合劑產(chǎn)自一種或多種天然存在的脂肪和/或油。天然脂肪或油被環(huán)氧化,然后與一種或多種醇類(lèi)、胺類(lèi)、氨基醇類(lèi)或其組合反應(yīng),生成壓敏粘合劑。在本發(fā)明的其他優(yōu)選實(shí)施方式中,壓敏粘合劑產(chǎn)自生物學(xué)基或生物基甘油酯。如將理解,甘油酯包括甘油單酯、甘油二酯、甘油三酯及其組合。生物基甘油酯被環(huán)氧化,并與一種或多種醇類(lèi)、胺類(lèi)、氨基醇類(lèi)或其組合反應(yīng),生成壓敏粘合劑。這些和其他方面在本文中描述如下。本文所用的術(shù)語(yǔ)“天然存在”或“天然”的脂肪和/或油總體是指相對(duì)于得自石油或其他化石燃料的那種材料而得自植物或動(dòng)物的脂肪或油。因此,術(shù)語(yǔ)“天然存在”或“天然”不包括直接或間接得自石油來(lái)源或化石燃料來(lái)源的油或其他材料。如將理解,化石燃料的實(shí)例包括煤、石油基油和氣。天然脂肪和/或油在本文中是指包括得自植物或動(dòng)物的脂肪和/或油以及已經(jīng)過(guò)多種純化、處理或化學(xué)反應(yīng)的這種脂肪和/或油。術(shù)語(yǔ)“生物基”在關(guān)于甘油酯、甘油單酯、甘油二酯、甘油三酯及其組合使用時(shí)指得自天然存在的脂肪和/或油的這種劑。天然脂肪和油包括甘油三酯,其是包括三個(gè)結(jié)合于甘油分子的脂肪酸的酯。來(lái)自植物或動(dòng)物來(lái)源的天然脂肪和油的實(shí)例包括但不限于,大豆油、棕櫚油、橄欖油、玉米油、芥花籽油、亞麻籽油、菜籽油、蓖麻油、椰子油、棉籽油、棕櫚仁油、米糠油、紅花油、芝麻油、葵花籽油、妥爾油、豬油、牛油、魚(yú)油及其組合。一般地,天然脂肪和油相關(guān)的脂肪酸包括長(zhǎng)鏈——例如c8至c22,更一般是c12至c14——部分,其中多種脂肪酸的每條鏈包含多個(gè)雙鍵。甘油分子具有三個(gè)羥基(oh-)。每個(gè)脂肪酸具有羧基(cooh-)。在甘油三酯中,甘油的羥基結(jié)合脂肪酸的羧基,形成酯鍵。如述,天然存在或生物基甘油三酯中脂肪酸的鏈長(zhǎng)可以為不同長(zhǎng)度。但是,具有16、18和20個(gè)碳的鏈長(zhǎng)最常見(jiàn)。在植物和動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的天然脂肪酸基于其由乙酰輔酶a生物合成的方式一般僅由偶數(shù)個(gè)碳原子組成。但是,某些細(xì)菌具有合成奇數(shù)支鏈脂肪酸的能力。因此,反芻動(dòng)物脂肪由于細(xì)菌在瘤胃中的作用通常包含奇數(shù)個(gè)脂肪酸,如15個(gè)。多數(shù)天然脂肪包含單獨(dú)甘油三酯的復(fù)雜混合物。因此,多數(shù)天然脂肪在寬溫度范圍下融化。可可脂不同尋常,因?yàn)槠鋬H由幾種甘油三酯組成,其中一種以濃度為序包含棕櫚酸、油酸和硬脂酸。因此,可可脂的融化溫度范圍相對(duì)較窄。目標(biāo)天然脂肪和油的甘油三酯中的優(yōu)選脂肪酸顯示在下文表1中。表1-常見(jiàn)脂肪酸的化學(xué)名稱(chēng)和描述天然脂肪和油包含不同量的甘油三酯,這取決于脂肪或油的類(lèi)型或來(lái)源和油與脂肪的比例。參見(jiàn)表1和2,和frankd.gunstone的“thechemistryofoilsandfats”(blackwellpublishing2004)。下文所示表2列舉了多種常見(jiàn)油和脂肪的一般脂肪酸量(重量百分比)。表2-常見(jiàn)油和脂肪的一般脂肪酸組成(wt%)油和/或脂肪中與不同甘油三酯相關(guān)的不飽和度充當(dāng)潛在的聚合反應(yīng)位點(diǎn)和/或與本文所述的一種或多種試劑反應(yīng)的位點(diǎn)。雙鍵對(duì)于聚合相對(duì)無(wú)反應(yīng)性,除非如在干燥油如桐油中共軛。但在本文所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中,雙鍵被修飾,并且聚合基于該修飾而發(fā)生。在本發(fā)明某些優(yōu)選實(shí)施方式中,一種或多種具體類(lèi)別的生物基甘油酯被用于形成壓敏粘合劑。例如,甘油酯包括甘油單酯、甘油二酯、甘油三酯及其組合。優(yōu)選地,甘油酯包括大比例的甘油三酯,但要理解的是,本發(fā)明包括使用甘油單酯、甘油二酯及與生物基甘油酯相關(guān)的其他組分。如將理解,甘油單酯和甘油二酯一般包含本文描述的前述脂肪酸中的多種。環(huán)氧化脂肪和油本發(fā)明基于使環(huán)氧化天然存在的脂肪或油與如本文較詳細(xì)描述的一種或多種醇類(lèi)、胺類(lèi)和/或氨基醇類(lèi)反應(yīng)。更具體地,反應(yīng)涉及天然存在的脂肪或油的生物基甘油酯,優(yōu)選包括甘油三酯。甘油酯,優(yōu)選地甘油三酯,被環(huán)氧化,然后與本文所述的一種或多種醇類(lèi)、胺類(lèi)和/或氨基醇類(lèi)反應(yīng)。環(huán)氧化天然存在的脂肪或油可以多種不同的技術(shù)形成或以其他方式獲得。例如,環(huán)氧化油可商業(yè)獲得。環(huán)氧化植物油,如大豆油和亞麻籽油,容易得自供應(yīng)商如cognisofcincinnati,ohio;arkemainc.(arkema)ofkingofprussia,pennsylvania;和cytecindustries(cytec)ofwestpaterson,newjersey。這些材料常被用作聚氯乙烯聚合物的增塑劑和穩(wěn)定劑。環(huán)氧化天然存在的脂肪或油還可由天然脂肪或油形成。一種或多種天然存在的脂肪或油進(jìn)行使環(huán)氧化物官能團(tuán)被引入脂肪或油的甘油三酯的反應(yīng)。這是通過(guò)甘油三酯中雙鍵的環(huán)氧化發(fā)生的。環(huán)氧化材料然后與本文所述的另外組分反應(yīng)。在形成環(huán)氧化的脂肪和/或油的過(guò)程中或在使其與本文所述的另外組分反應(yīng)時(shí),環(huán)氧化脂肪酸和/或酯也是可用的,并可被包括在反應(yīng)系統(tǒng)中。在某些實(shí)施方式中,含環(huán)氧基的低聚物或低分子量聚合物可被包括在反應(yīng)系統(tǒng)中。包含這種組分的所得聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度tg和交聯(lián)密度將相對(duì)較低。由這些材料形成的聚合物能夠充當(dāng)壓敏粘合劑。更具體地,單官能脂肪酸和酯可被包括在用于制備壓敏粘合劑的反應(yīng)系統(tǒng)中。例如,可使用油酸或芥酸。在這些實(shí)施方式中,可應(yīng)用下列過(guò)程。脂肪酸或甘油三酯中的雙鍵可通過(guò)與過(guò)酸反應(yīng)而環(huán)氧化。這些材料然后進(jìn)一步與本文所述的一種或多種醇類(lèi)、胺類(lèi)、氨基醇類(lèi)或其組合反應(yīng)。環(huán)氧化天然脂肪或油和任選的脂肪酸和酯可用乙烯基羧酸如丙烯酸和/或甲基丙烯酸進(jìn)一步功能化,從而引入丙烯酸官能團(tuán)。丙烯酸或甲基丙烯酸基團(tuán)將與另外的丙烯酸共聚單體通過(guò)傳統(tǒng)的自由基聚合方法進(jìn)行反應(yīng)。在其他實(shí)施方式中,脂肪酯可以被丙烯酸化,給出可與環(huán)氧化天然存在脂肪和油共聚的單官能材料,從而形成壓敏粘合劑。例如,油酸是多種植物油和籽油——包括大豆、橄欖、玉米、棕櫚、芥花籽等——中的主要組分。芥酸是衍生自菜籽油的較長(zhǎng)鏈單不飽和脂肪酸。這些脂肪酸的酯——包括甲基、丁基和2-乙基己基——將為配制者提供調(diào)節(jié)多種壓敏粘合劑制劑所需的tg和模量特性的能力。棕櫚油基壓敏粘合劑可由棕櫚油形成,該棕櫚油具有下列組成:這種具體的棕櫚油組成包含每個(gè)甘油三酯平均1.82個(gè)雙鍵,因此能夠摻入較高水平同時(shí)保持低模量。棕櫚油中的雙鍵可用原位形成的過(guò)酸環(huán)氧化,例如,通過(guò)過(guò)氧化氫與甲酸的反應(yīng)。環(huán)氧化棕櫚油可通過(guò)與丙烯酸反應(yīng)被進(jìn)一步修飾,從而形成丙烯酸化的環(huán)氧化棕櫚油。優(yōu)選的具有環(huán)氧化物官能團(tuán)的材料的其他實(shí)例可包括環(huán)氧化甘油三酯,如環(huán)氧化植物油,如環(huán)氧化大豆油和環(huán)氧化棕櫚油;單官能環(huán)氧基材料,如環(huán)氧化脂肪酸和環(huán)氧化脂肪酯;和環(huán)氧樹(shù)脂,來(lái)自石油來(lái)源,如基于間苯二酚、雙酚a、雙酚f、丁二醇和聚乙二醇的二縮水甘油醚加合物的環(huán)氧樹(shù)脂。這些及其他試劑另外的方面在本文中得到描述。環(huán)氧化油(一種或多種)反應(yīng)如述,使一種或多種環(huán)氧化天然脂肪或油與一種或多種下列多官能組分反應(yīng),形成壓敏粘合劑。多官能組分選自(i)醇類(lèi)、(ii)胺類(lèi)、(iii)氨基醇類(lèi)及其組合。這些組分中的每一種均在本文中得到較詳細(xì)的描述。除使用這些多官能組分中的一種或多種外,還可使用一種或多種單官能醇類(lèi)、胺類(lèi)、氨基醇類(lèi)及其組合。通常,雙官能組分優(yōu)選用于與環(huán)氧化天然脂肪或油反應(yīng),以獲得具有足夠分子量的聚合產(chǎn)物,從而充當(dāng)適當(dāng)?shù)膲好粽澈蟿?。但是,?duì)于某些應(yīng)用,考慮可使用一種或多種單官能劑來(lái)調(diào)節(jié)所得聚合產(chǎn)物的網(wǎng)絡(luò)密度或其他特性。優(yōu)選地,單官能劑,如被使用,是一種或多種一元醇或單胺或其組合。并且,如被使用,單官能劑(一種或多種)與所述多官能劑(一種或多種)結(jié)合使用。還考慮可使用多種單官能劑——只要其與一種或多種多官能劑結(jié)合使用,如在與環(huán)氧化油和脂肪反應(yīng)過(guò)程中。醇類(lèi)環(huán)氧化脂肪或油可與一種或多種多官能醇反應(yīng),形成目標(biāo)壓敏粘合劑。優(yōu)選地,醇類(lèi)是雙官能醇類(lèi),即二醇。多種二醇可用于與環(huán)氧化脂肪或油反應(yīng)。二醇(diol)、甘醇(glycol)或二元醇是包含兩個(gè)羥基的化學(xué)化合物。表3列舉了可用于形成各種優(yōu)選壓敏粘合劑的二醇的幾個(gè)代表性實(shí)例。表3–代表性二元醇如述,在某些應(yīng)用中,可預(yù)期反應(yīng)混合物中包括一種或多種一元醇。下文所示表4列舉了可用于形成優(yōu)選的實(shí)施方式壓敏粘合劑的代表性一元醇。要理解的是,一種或多種一元醇,如被使用,與多官能組分結(jié)合使用。表4–代表性一元醇化學(xué)式iupac名稱(chēng)通用名稱(chēng)ch3oh甲醇木醇c2h5oh乙醇谷物醇c4h9oh丁醇丁基醇c5h11oh戊醇戊醇c16h33oh十六-1-醇鯨蠟醇c3h5oh丙-2-烯-1-醇烯丙醇優(yōu)選醇類(lèi)的實(shí)例可包括單官能、雙官能和多官能醇類(lèi)如甲醇、丙醇、異丙醇、丁醇、己醇、甘油、丙二醇、丁二醇、己二醇、聚乙二醇、四乙二醇、二乙二醇、2-甲基丙二醇、甲基丁二醇、甲基戊二醇、季戊四醇、三羥甲基丙烷、山梨醇、脂肪醇如衍生自甘油三酯的c8至c18脂肪醇及其組合。要理解的是,本發(fā)明絕不限于使用任意種本文所述的醇類(lèi)。也就是說(shuō),幾乎任何具有適當(dāng)特性并適于與環(huán)氧化天然存在的脂肪或油反應(yīng)的醇類(lèi)均可用于形成優(yōu)選實(shí)施方式的壓敏粘合劑。雙官能或多官能醇可與羥基側(cè)基或端基如端羥基聚丁二烯聚合。醇類(lèi)可以是生物基的或衍生自植物油。實(shí)例包括具有側(cè)羥基的蓖麻油、由二聚酸形成的二聚二醇或由環(huán)氧化油形成的生物基多元醇,如來(lái)自biobasedtechnologies的agrol產(chǎn)品、來(lái)自dow的renuva產(chǎn)品和來(lái)自cargill的bioh產(chǎn)品。因此,一種或多種環(huán)氧化天然存在的脂肪或油可與一種或多種二元醇或多官能醇及其組合反應(yīng),生成優(yōu)選實(shí)施方式的壓敏粘合劑??墒褂靡辉?,只要其與二元醇、多官能醇或另一雙官能或多官能組分中至少一種結(jié)合使用。通常優(yōu)選相對(duì)于環(huán)氧基提供過(guò)量醇基。這些量在本文中被稱(chēng)為有效量。對(duì)于某些反應(yīng)系統(tǒng),環(huán)氧基與醇基的摩爾比分別為約1:1.1。但是,要理解的是,本發(fā)明包括應(yīng)用大于或小于此具體比的比例。胺類(lèi)環(huán)氧化天然存在的脂肪或油可與一種或多種多官能胺類(lèi)反應(yīng),形成目標(biāo)壓敏粘合劑。優(yōu)選地,胺類(lèi)是二胺。胺類(lèi)是包含氮原子的有機(jī)化合物和官能團(tuán)。胺類(lèi)是氨的衍生物,其中一個(gè)或多個(gè)氫原子被取代基如烷基或芳基取代。常見(jiàn)的胺類(lèi)包括氨基酸、生物胺、三甲基胺和苯胺。胺類(lèi)可包括伯胺、仲胺和/或叔胺。如前所述,優(yōu)選用多官能組分與環(huán)氧化天然脂肪(一種或多種)和/或油(一種或多種)反應(yīng)。在雙官能組分為胺的情況下,該胺類(lèi)是二胺。只要反應(yīng)系統(tǒng)包括一種或多種多官能胺——優(yōu)選地一種或多種雙官能胺,則考慮還可使用單胺。胺類(lèi)優(yōu)選為二胺形式。二胺的實(shí)例包括但不限于肼、具有脂肪族線性碳鏈的二胺如乙二胺(1,2-二氨基乙烷)、1,3-二氨基丙烷(丙烷-1,3-二胺)、腐胺(丁烷-1,4-二胺)、尸胺(戊烷-1,5-二胺)和六亞甲基二胺二胺(己烷-1,6-二胺)。二胺的其他實(shí)例包括但不限于,具有芳香族碳鏈如具有一個(gè)芳環(huán)的二胺。這些包括苯二胺,如鄰苯二胺或opd、間苯二胺或mpd或?qū)Ρ蕉坊騪pd;苯二甲胺,如鄰苯二甲胺或oxd、間苯二甲胺或mxd或?qū)Ρ蕉装坊騪xd;和二甲基-4-苯二胺;和n,n’-二-2-丁基-1,4-苯二胺。具有兩個(gè)芳環(huán)的二胺包括二苯基乙二胺和1,8-二氨基萘(diaminophthalene)。要理解的是,本發(fā)明包括使用幾乎任何具有適當(dāng)特性并適于與環(huán)氧化天然存在的脂肪或油反應(yīng)的胺類(lèi)。因此,一種或多種環(huán)氧化天然存在的脂肪或油可與一種或多種二胺或其他類(lèi)似胺類(lèi)及其組合反應(yīng),生成優(yōu)選實(shí)施方式的壓敏粘合劑。并且,只要一種或多種多官能劑用于反應(yīng),則可使用一種或多種單胺。通常優(yōu)選相對(duì)于環(huán)氧基提供過(guò)量胺基。最優(yōu)選地,環(huán)氧基與胺基的摩爾比分別為約1:1.1。這些量在本文中被稱(chēng)為有效量。氨基醇類(lèi)氨基醇類(lèi)是包含胺官能團(tuán)和醇官能團(tuán)的有機(jī)化合物。常見(jiàn)的氨基醇類(lèi)包括但不限于,乙醇胺、丙醇胺、丁醇胺、戊醇胺、庚醇胺、己醇胺、基于甲酚和酚的胺類(lèi)及其組合。本發(fā)明包括將幾乎任何氨基醇用于與環(huán)氧化天然存在的脂肪或油的反應(yīng)。也就是說(shuō),只要氨基醇具有適當(dāng)特性并適用于該反應(yīng),則其是可能的反應(yīng)侯選物。通過(guò)定義,氨基醇類(lèi)是雙官能(或多官能)劑。下文所示表5列舉了用于本發(fā)明方法的代表性?xún)?yōu)選氨基醇類(lèi)。表5–代表性氨基醇類(lèi)因此,一種或多種環(huán)氧化天然存在的脂肪或油可與一種或多種氨基醇類(lèi)反應(yīng),生成優(yōu)選實(shí)施方式的壓敏粘合劑。如前關(guān)于醇類(lèi)和胺類(lèi)所述,通常優(yōu)選在使用包含兩種官能團(tuán)組合的試劑時(shí),相對(duì)于環(huán)氧基提供過(guò)量的醇基和胺基總量。環(huán)氧基與醇基和胺基總量的優(yōu)選比例分別為約1:1.1。其他添加劑如前所述,除前述多官能醇類(lèi)、胺類(lèi)和/或氨基醇類(lèi)中的一種或多種外,各種環(huán)氧化天然存在脂肪酯或環(huán)氧化脂肪酸可被包括在與環(huán)氧化脂肪或油的反應(yīng)中,從而調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)密度。還考慮可將一種或多種丙烯酸化物質(zhì)包括在反應(yīng)中。丙烯酸化物質(zhì)的非限制性實(shí)例包括丙烯酸,丙烯酸羥乙酯及類(lèi)似物。丙烯酸酯組分的使用引入了丙烯酸酯雙鍵,該丙烯酸酯雙鍵可改變或改進(jìn)所得壓敏粘合劑的固化性質(zhì)——如在uv輻射下和/或通過(guò)使用光引發(fā)劑進(jìn)行固化時(shí)。可添加另外的添加劑,如可被添加以進(jìn)一步改進(jìn)所得壓敏粘合劑的性質(zhì)的填充劑、生物基增粘劑或增塑劑。包含官能團(tuán)如磺酸基團(tuán)、硫酸酯基團(tuán)、膦酸酯基團(tuán)及類(lèi)似物的另外的試劑也可被用于將這種官能團(tuán)摻入所得聚合物網(wǎng)絡(luò)。可進(jìn)行試劑的適當(dāng)選擇作為共反應(yīng)物。包含環(huán)氧基或羥基的材料也可用于摻入其他類(lèi)型的官能團(tuán)。下列材料可用于這種目的:丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丁酯、甲基丙烯酸羥丁酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯及其組合。一種或多種溶劑也可被添加至反應(yīng)物、反應(yīng)物混合物和/或所得聚合產(chǎn)物,以調(diào)節(jié)所得壓敏粘合劑的反應(yīng)特性或粘性??墒褂枚喾N溶劑,如水基或油基溶劑。優(yōu)選的油基溶劑包括但不限于庚烷或甲苯。此外,一種或多種表面活性劑也可被包括在反應(yīng)系統(tǒng)中。例如,在利用乳液或懸浮液型聚合技術(shù)時(shí)可需要表面活性劑。雖然化石基組分的使用通常不是優(yōu)選的,但要理解的是,本發(fā)明包括使用這種組分,從而獲得所得網(wǎng)絡(luò)中某些所需的性質(zhì)或特性。例如,本發(fā)明包括組合本文所述的由可再生資源——即天然脂肪和/或油——形成的壓敏粘合劑與一種或多種得自或產(chǎn)自非可再生資源如化石燃料衍生聚合物或組分的組分。對(duì)此,本文所述由天然脂肪和/或油形成的壓敏粘合劑可任選地與得自非可再生資源、包含丙烯酸或環(huán)氧化物官能團(tuán)或其他側(cè)基的聚合物組合,以選擇性地調(diào)節(jié)或控制所得材料的性質(zhì)。這種性質(zhì)的實(shí)例是交聯(lián)密度?;谶@種策略的技術(shù)使配制者能夠具體地調(diào)控和/或調(diào)節(jié)終產(chǎn)物的性質(zhì)和性能特性。這種技術(shù)能夠具體地“平衡”所得材料的性質(zhì)。在這種應(yīng)用中,考慮,優(yōu)選地,源自可再生資源的材料比例為至少50%,優(yōu)選至少75%。但是,本發(fā)明包括含有小比例的源自可再生資源的材料和大比例的源自非可再生資源的材料的聚合材料。反應(yīng)方法一種或多種環(huán)氧化天然油和/或脂肪——更具體地,生物基甘油酯和其中的甘油三酯——與一種或多種(i)醇類(lèi)、(ii)胺類(lèi)、(iii)氨基醇類(lèi)或其組合之間的反應(yīng)優(yōu)選在升高的溫度下并任選地使用增加反應(yīng)速度的催化劑(一種或多種)進(jìn)行。再次,要理解的是,雖然本文的描述總體上依據(jù)使得自生物基油和/或脂肪的環(huán)氧化甘油三酯反應(yīng)的方面而提供,但本發(fā)明還包括使用甘油單酯、甘油二酯及其各種組合。優(yōu)選地,反應(yīng)在反應(yīng)器中并在實(shí)現(xiàn)足夠高轉(zhuǎn)化率的條件下進(jìn)行,以獲得可涂布漿料。在某些實(shí)施方式中,然后在足夠高的溫度下、在加速轉(zhuǎn)化的催化劑存在的情況下,將可流動(dòng)的、相對(duì)粘性的材料沉積在基料(web)或其他元件上。更具體地,多種優(yōu)選的壓敏粘合劑可利用多種聚合技術(shù)形成。例如,反應(yīng)可通過(guò)若干技術(shù)進(jìn)行,如,但不限于本體聚合、溶劑聚合、水基聚合和基料聚合(webpolymerization)。還考慮可應(yīng)用這些技術(shù)的組合。還考慮這些技術(shù)中的一種或多種利用光催化陽(yáng)離子聚合來(lái)得到所需的聚合產(chǎn)物(一種或多種)。uv聚合對(duì)于多種應(yīng)用是優(yōu)選的。熱聚合對(duì)于聚合的最初反應(yīng)器中階段是優(yōu)選的。在本體聚合方法中,本體聚合通過(guò)向液態(tài)環(huán)氧化天然脂肪或油添加一種或多種可溶性引發(fā)劑進(jìn)行。對(duì)于某些應(yīng)用和/或聚合技術(shù),可優(yōu)選的是,關(guān)于除環(huán)氧化脂肪或油外的所有反應(yīng)物和試劑,多官能組分(一種或多種)構(gòu)成主要部分。如前所述,一種或多種單官能劑可被添加以控制或以其他方式調(diào)節(jié)交聯(lián)密度。但是,如果過(guò)量多官能組分以高濃度用于溶劑基聚合,則可發(fā)生凝膠化,產(chǎn)生不溶性材料,其不容易涂布并且通常不適于壓敏粘合劑。因此,對(duì)于某些其他應(yīng)用,可優(yōu)選多官能組分構(gòu)成小比例。用于多官能組分及反應(yīng)系統(tǒng)所用其他組分的具體比例取決于多種因素,包括但不限于組分的官能團(tuán)數(shù)量和分子量。在通過(guò)水基聚合形成優(yōu)選實(shí)施方式壓敏粘合劑時(shí),形成乳液或懸浮液,一般為油滴在連續(xù)水相中。聚合在油滴中發(fā)生。當(dāng)采用乳液或懸浮液聚合技術(shù)時(shí),可優(yōu)選使用表面活性劑和/或空間穩(wěn)定劑,以促進(jìn)優(yōu)選實(shí)施方式的壓敏粘合劑形成。優(yōu)選的壓敏粘合劑還可利用基料聚合策略形成。在這種方法中,相對(duì)粘性的反應(yīng)混合物最初形成,然后沉積在基料或其他元件上,并且反應(yīng)被允許或以其他方式推動(dòng)進(jìn)行,從而生成所需的壓敏粘合劑。具體的選定催化劑取決于具體的聚合技術(shù)和所得聚合物的所需性質(zhì)。適于多種聚合的優(yōu)選催化劑的實(shí)例是對(duì)甲苯磺酸(ptsa)。在多種應(yīng)用中,特別優(yōu)選僅部分聚合反應(yīng)混合物,然后將中間體材料轉(zhuǎn)移至基料、襯底(line)或其他接收表面。在被適當(dāng)?shù)爻练e或以其他方式施加于目標(biāo)表面或組件后,材料進(jìn)行進(jìn)一步聚合,以獲得所需的壓敏粘合劑。例如,反應(yīng)混合物可部分反應(yīng),形成可流動(dòng)的材料,其具有適于將材料作為涂層施加在基料上的粘性。部分聚合可通過(guò)適當(dāng)暴露于熱和/或輻射進(jìn)行。材料在基料上預(yù)期施加后,進(jìn)行進(jìn)一步聚合,如通過(guò)暴露于熱和/或輻射。因此,本發(fā)明包括如下操作的組合:如組分在容器中初始聚合以獲得所需粘性的系統(tǒng),然后將中間體——部分聚合的產(chǎn)物——施加于目標(biāo)表面,然后在目標(biāo)表面上時(shí)進(jìn)一步聚合產(chǎn)物。根據(jù)本發(fā)明所述的壓敏粘合劑可被用作各種應(yīng)用中紙或膜面材上的可移除性或永久性粘合劑,應(yīng)用范圍從一般用途的標(biāo)簽、辦公產(chǎn)品標(biāo)簽、工業(yè)膠帶到醫(yī)療應(yīng)用。代表性實(shí)施例以下是代表性理想實(shí)施例,提供形成優(yōu)選實(shí)施方式壓敏粘合劑的指導(dǎo)。實(shí)施例1將環(huán)氧化天然存在的油與有效量一元醇和二元醇混合。反應(yīng)物經(jīng)過(guò)熱融化合成,然后進(jìn)行熱固化,生成優(yōu)選實(shí)施方式的壓敏粘合劑。具體地,將環(huán)氧化大豆油、丙二醇和丁醇在反應(yīng)容器或其他組件中混合。對(duì)甲苯磺酸(ptsa)可被用作催化劑。環(huán)氧基與醇基的摩爾比優(yōu)選分別為約1:1.1。將反應(yīng)物在無(wú)溶劑的情況下于反應(yīng)器中加熱,然后施加于硅化片材。將2mil聚酯片材布置在反應(yīng)物層上,并使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行,直到反應(yīng)物完全反應(yīng)。實(shí)施例2使具有環(huán)氧化脂肪酯或酸的環(huán)氧化油與二元醇和一元醇反應(yīng),其通過(guò)熱融化合成然后熱固化進(jìn)行,如前實(shí)施例1所述。具體地,將環(huán)氧化大豆油和環(huán)氧化亞油酸酯(或亞油酸)與丙二醇和丁醇混合。前述ptsa可被用作催化劑。實(shí)施例3可使環(huán)氧化油混合物與一種或多種二醇和/或一元醇反應(yīng),經(jīng)過(guò)熱融化合成,然后進(jìn)行熱固化,形成優(yōu)選實(shí)施方式的壓敏粘合劑。具體地,使環(huán)氧化大豆油和環(huán)氧化橄欖油與丙二醇和丁醇反應(yīng),如前實(shí)施例1所述。ptsa可被用作催化劑。實(shí)施例4可制備環(huán)氧化油、二元醇、一元醇和丙烯酸酯的混合物,形成反應(yīng)混合物??蓱?yīng)用熱融化合成,然后通過(guò)基料固化(webcuring)暴露于uv輻射,形成優(yōu)選實(shí)施方式的壓敏粘合劑。例如,可利用ptsa作為催化劑,使環(huán)氧化大豆油與丙二醇、丁醇和丙烯酸羥乙酯混合并反應(yīng),形成優(yōu)選的壓敏粘合劑。將反應(yīng)物在無(wú)溶劑的情況下于反應(yīng)器中加熱。添加光引發(fā)劑和任選地多官能丙烯酸酯,并將所得混合物涂布在襯底上。涂層以2mil聚乙烯膜覆蓋,并通過(guò)暴露于uv而固化。實(shí)施例5前述實(shí)施例1-4中任一個(gè)均可采用生物基醇如生物基二元醇和/或生物基一元醇進(jìn)行。實(shí)施例6使環(huán)氧化油與氨基醇類(lèi)和一元醇混合并反應(yīng),并進(jìn)行熱融化合成和熱固化。例如,使環(huán)氧化大豆油、1-氨基-2-丙醇和丁醇混合并反應(yīng),如實(shí)施例1所述。實(shí)施例7前述實(shí)施例1-6中任一個(gè)均可連同填充劑如疏水性或親水性二氧化硅、增粘劑如氫化松香酯和增塑劑合成,以調(diào)節(jié)tg、內(nèi)聚性和粘合性。實(shí)施例8前述實(shí)施例1-6中任一個(gè)均可任選地連同引入磺酸基、磷酸酯基等的化合物合成,以調(diào)節(jié)粘合性。實(shí)施例9實(shí)施例1可在適當(dāng)溶劑如庚烷或甲苯存在的情況下進(jìn)行,以調(diào)節(jié)粘性。實(shí)施例10實(shí)施例1可在表面活性劑或表面活性劑與水的混合物存在的情況下進(jìn)行,從而制備粘合劑的水基乳液。實(shí)施例11實(shí)施例1,可連同適當(dāng)?shù)目臻g穩(wěn)定劑和相對(duì)較低水平的一種或多種適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┖退苽洌湫问綖閮?yōu)選壓敏粘合劑的微米尺寸珠體懸浮液。多種其他益處將由該技術(shù)將來(lái)的應(yīng)用和發(fā)展而無(wú)疑地顯而易見(jiàn)。關(guān)于由可再生資源形成的壓敏粘合劑的其他細(xì)節(jié)被描述在wo2008/144703中。本文述及的所有專(zhuān)利、公開(kāi)申請(qǐng)和文章其全部?jī)?nèi)容均在此被引入作為參考。要理解的是,本文所述的一個(gè)實(shí)施方式的任何一個(gè)或多個(gè)特征或組分可與另一實(shí)施方式的一個(gè)或多個(gè)其他特征或組分組合。因此,本發(fā)明包括本文所述的實(shí)施方式的組分或特征的任何和全部組合。如上文所述,本發(fā)明解決了與此前已知的材料和方法相關(guān)的多個(gè)問(wèn)題。但是,要理解的是,本領(lǐng)域技術(shù)人員可對(duì)本文已描述和示例以解釋本發(fā)明本質(zhì)的組分或操作的細(xì)節(jié)、材料和安排進(jìn)行多種改變,而沒(méi)有背離所附權(quán)利要求所表達(dá)的本發(fā)明的原理和范圍。當(dāng)前第1頁(yè)12
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