脲基和聚氨基甲酸酯基壓敏粘合劑共混物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明整體涉及粘合劑領(lǐng)域，具體地涉及壓敏粘合劑和壓敏粘合劑共混物領(lǐng)域， 該壓敏粘合劑共混物為非硅氧烷和脲基的或氨基甲酸酯基的。
【背景技術(shù)】
[0002] 粘合劑已用于各種標(biāo)記、固定、保護(hù)、密封和掩蔽用途。粘合帶通常包括背襯（也 稱基底）以及粘合劑。一種類型的粘合劑一一壓敏粘合劑（PSA)對(duì)許多應(yīng)用而言是特別理 想的。
[0003] PSA為本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員熟知，其在室溫下具有某些特性，這些特性包括以 下：（1)有力而持久的粘著力；（2)用不超過(guò)指壓的壓力即可粘附；(3)具有足夠固定在粘 附體上的能力；以及（4)足夠的內(nèi)聚強(qiáng)度以便使其從粘附體干凈地移除。已發(fā)現(xiàn)能夠作為 PSA良好地發(fā)揮作用的材料為聚合物，該聚合物被設(shè)計(jì)并配制成表現(xiàn)出所需的粘彈性，從而 使得粘著性、剝離粘合性以及剪切強(qiáng)度達(dá)到所需的平衡。制備PSA最常用的聚合物為天然 橡膠、合成橡膠（例如，苯乙烯/ 丁二烯共聚物（SBR)和苯乙烯/異戊二烯/苯乙烯（SIS) 嵌段共聚物）、各種（甲基）丙烯酸酯（例如，丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯）共聚物。除了一 些（甲基）丙烯酸酯（其為固有粘性的）之外，這些聚合物通常與適當(dāng)增粘樹脂共混以使 它們?yōu)閴好舻摹?br>[0004] 較少的普通類別的PSA為聚氨酯基或聚脲基的那些。這些類型的PSA的一些 實(shí)例為基于聚氨醋基聚合物的那些，諸如由Allport和Mohajer在《嵌段共聚物》（Block Copolymers) (D. C. Allport 和 W. Η· Janes 編輯（1973 年），第 443-92 頁(yè)）所描述的聚醚 / 聚氨酯聚合物。另外，參見美國(guó)專利3, 718, 712 (Tushaus)和3, 767, 040 (Tushaus)。然而， 當(dāng)利用聚氨酯基聚合物時(shí)，一直難以獲得均衡粘彈性，這可解釋它們?cè)谥苽銹SA時(shí)很少使 用。例如，美國(guó)專利5, 591，820 (Kydonieus等人）指出，現(xiàn)有聚氨醋基粘合劑作用為弱彈性 部件或高粘度液體。前者（弱彈性部件）通過(guò)從其已被施加的表面剝離往往逐漸失效。后 者（高粘度液體）通常在從表面移除時(shí)留下殘余并且其內(nèi)聚強(qiáng)度太低而不能承受在許多應(yīng) 用中所施加的應(yīng)力。一系列的聚氨醋基PSA分散體已描述于美國(guó)專利6, 518, 359 (Clemens 等人）和6, 642, 304(Hansen等人）中。這些聚氨酯基PSA分散體由大于2000g/mol分子 量的多元醇來(lái)制備。
[0005] 聚氨酯基聚合物通常通過(guò)使異氰酸酯功能性材料與羥基功能性材料反應(yīng)來(lái)制備。 用于配制PSA的聚氨酯基聚合物的一些實(shí)例包括描述于美國(guó)專利3, 437, 622 (Dahl)中的那 些。然而，聚氨酯基聚合物不總是期望的，因?yàn)樗鼈兺ǔＰ枰呋瘎┗蛲獠繜嵩磥?lái)形成聚氨 基甲酸酯鍵。例如，參見美國(guó)專利5, 591，820 (Kydonieus等人）。
[0006] 此外，許多聚氨酯基聚合物必須被交聯(lián)以如同PSA具有足夠的內(nèi)聚強(qiáng)度。存在兩 種用于交聯(lián)聚氨酯基聚合物的一般方法。一種方法為通過(guò)形成共價(jià)鍵的化學(xué)交聯(lián)。然而， 化學(xué)交聯(lián)的程度必須小心地控制使得所得材料的模量不被增大至不利地影響剝離粘附力 和粘著力的程度。此外，粘合劑的過(guò)早膠凝作用和PSA的有限適用壽命在使用化學(xué)交聯(lián)來(lái) 增強(qiáng)PSA的內(nèi)聚強(qiáng)度時(shí)也可為有問(wèn)題的。
[0007] 文獻(xiàn)中所描述的通用化學(xué)交聯(lián)方法為使用多價(jià)組分來(lái)實(shí)現(xiàn)粘合劑組合物中的交 聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。例如，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可通過(guò)將聚氨基甲酸酯或脲鍵并入于聚氨酯聚合物鏈之間來(lái)形成。 通常通過(guò)例如使用多胺將脲鍵并入所述材料中。例如，參見JP-07-102, 233 (積水化學(xué)工業(yè) 株式會(huì)社（Sekisui Chemical))和 JP 62-297, 375 (花王株式會(huì)社（Kao Corp.))。一些所 得材料在部分固化狀態(tài)或在最終組合物中據(jù)稱具有PSA特性。
[0008] 例如，美國(guó)專利4, 803, 257 (Goel)描述了一種聚氨酯粘合劑（S卩，具有結(jié)構(gòu)或半結(jié) 構(gòu)特性），所述聚氨酯粘合劑包含用酚醛劑和多胺固化劑封端的多異氰酸酯的混合物。該組 合物可任選地包含聚環(huán)氧化合物。在部分固化狀態(tài)下，這種組合物據(jù)說(shuō)表現(xiàn)出類似于PSA 的那些的特性。該組合物在室溫下固化，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)粘合劑的完全強(qiáng)度。
[0009] 另外，美國(guó)專利3, 437, 622和3, 761，307 (Dahl)描述了適用于制備PSA的聚氨酯 聚合物的制備，并且其可與某些胺交聯(lián)。據(jù)提出，合適的胺為具有通過(guò)負(fù)基團(tuán)（Cl、Br、I、0H 等）在空間上或以其它方式受阻的氨基的芳族二胺或多胺。這些負(fù)基團(tuán)降低了相鄰氨基的 反應(yīng)性。在交聯(lián)時(shí)，要求這些氨基為充分不反應(yīng)的，使得多元醇和異氰酸酯可反應(yīng)以在異氰 酸酯與氨基充分反應(yīng)之前形成聚氨酯聚合物。
[0010] 交聯(lián)聚氨酯基聚合物的第二種方法為物理交聯(lián)。此類聚合物的物理交聯(lián)通常涉 及利用例如胺增鏈劑將脲嵌段并入聚氨酯基聚合物鏈中。然而，聚脲基聚合物甚至不大可 能是用于配制成PSA的候選物，因?yàn)榫垭逵捎诰垭逯须寤鶊F(tuán)的化學(xué)性質(zhì)而具有甚至高于對(duì) 應(yīng)聚氨酯的模量。因此，聚脲往往為更具彈性的并且由其制備的粘合劑可不具有足夠剝 離粘附力和粘著力、特性，這些特性對(duì)某些應(yīng)用而言可能是不期望的。例如，參見Chen，Z 等人的 "The Study of Polyurethanes and Polyureas by Transmission Spectra of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (聚氨醋和聚脲通過(guò)傅里葉變換紅外光譜的 透射光譜的研宄）"，Gaofenzi Cailiao Kexue Yu Gongcheng(《高分子材料科學(xué)與工程》） (1993 年，9(3)，第 58-62 頁(yè)）和 Chen, Z 的 "Study About Effect of Urea and Urethane Linkages on Phase Separation of Segmented Polyurethanes and Polyureas (關(guān)于脈和 聚氨基甲酸醋鍵對(duì)嵌段聚氨醋和聚脲的相分離的影響的研宄）"Gaofenzi Cailiao Kexue Yu Gongcheng(《高分子材料科學(xué)與工程》）（1990年，6(5)，第66-71頁(yè)）。在試圖將聚脲配 制成PSA，特別地PSA對(duì)許多應(yīng)用而言具有足夠剝離粘附力時(shí)，聚脲的較高模量存在一個(gè)問(wèn) 題。也許因?yàn)檫@個(gè)明顯的困難，存在有很少的聚脲基的PSA的描述。因此，聚脲基聚合物， 特別地有機(jī)硅聚脲基聚合物通常用于剝離材料，諸如美國(guó)專利5, 866, 222 (Seth等人）中所 描述的那些。
[0011] 使用聚氨酯基聚合物來(lái)配制PSA的另一個(gè)缺點(diǎn)為通常在尋找聚合物的合適增粘 劑中所經(jīng)歷的困難。例如，美國(guó)專利3, 767, 040 (Tushaus)提出了利用合成自環(huán)狀萜烯醇和 芳族異氰酸酯的某些獨(dú)特增粘劑來(lái)提供聚氨酯基PSA。然而，Tushaus提出，以其中所具體 描述的那些之外的天然橡膠或苯乙烯-丁二烯橡膠或聚氨酯聚合物來(lái)提供PSA，未發(fā)現(xiàn)其 中的增粘劑是有效的。
[0012] 聚脲基聚合物提供了聚氨酯基聚合物的替代形式。通過(guò)使異氰酸酯功能材料與胺 功能材料反應(yīng)，聚脲為可制備的。有利地，聚脲基聚合物對(duì)于其制備而言通常不需要催化劑 或外部熱源。
[0013] 在較少描述的聚脲基PSA之間，Leir等人（歐洲專利公布號(hào)0250248A2)描述了 可用作PSA的有機(jī)硅氧烷聚脲嵌段共聚物。其中所描述的有機(jī)硅氧烷聚脲嵌段共聚物通過(guò) 雙官能有機(jī)聚硅氧烷胺與二異氰酸酯的縮合聚合來(lái)制備。該反應(yīng)可包括任選的雙官能胺增 鏈劑。當(dāng)增粘時(shí)，這些共聚物被注明為可用作PSA組合物。
[0014] 然而，Leir等人需要獨(dú)特的二氨基聚娃氧燒的制備。Leir等人還提出，使用相對(duì) 于有機(jī)硅氧烷聚脲嵌段共聚物的大約等量的硅氧烷增粘劑樹脂來(lái)制備其中的PSA。然而，使 用此類高度增粘組合物可能不為期望的，因?yàn)樵稣硠┩ǔ０ㄝ^高量的低分子量雜質(zhì)，這 在某些應(yīng)用中可為有問(wèn)題的。此外，某些此類增粘劑通常往往為相對(duì)昂貴的。
[0015] 聚脲基壓敏粘合劑和熱活化粘合劑描述于美國(guó)專利