CN101080472A - 用于可分离软pvc背材的可交联压敏粘合剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由至少一种背材和压敏粘合剂制备的自粘性制品，其中所述压敏粘合剂含有一种由a)50－99.5重量％丙烯酸丁酯，b)0－40重量％丙烯酸2－乙基己酯，c)0－5重量％烯属不饱和酸，d)0.1－5重量％具有至少一个酮基或醛基的烯属不饱和化合物，以及e)0－30重量％其它单体组成的聚合物。

Description

用于可分离软PVC背材的可交联压敏粘合剂
本发明涉及包含至少一种背材和压敏粘合剂的自粘性制品，其中所述压敏粘合剂包含：
A)由如下物质合成的聚合物：
a)50-99.5重量％丙烯酸丁酯
b)0-40重量％丙烯酸2-乙基己酯
c)0-5重量％烯属不饱和酸
d)0.1-5重量％具有至少一个酮基或醛基的烯属不饱和化合物
e)0-30重量％其它单体
和
B)包含至少两个与酮基或醛基进行交联反应的官能团的化合物。
为了户外使用，通常使用包含增塑PVC作为其背材的自粘性标签和带以及印片。增塑PVC膜包含低分子量的基于邻苯二甲酸酯的增塑剂。由于使用这些增塑剂可能出现的一个问题为增塑剂从膜中迁移至压敏粘合剂(PSA)中。这有损于粘合剂性能。
在户外领域，自粘性制品还经受湿气的影响。
水对粘合膜的作用可导致不希望的称为水发白的白色浑浊。
其中常将自粘性的印刷片材用于装饰或广告，且为此例如将片材粘在各种车辆，尤其是客车、公共汽车等上。
在许多应用情况下，希望可无残留地分离片材。
EP-A1 378 527公开了用于增塑PVC背材的不包含交联剂的压敏粘合剂。WO 93/14161描述了为相同应用的可交联压敏粘合剂。
具有丙烯酸C4烷基酯和丙烯酸C6-C12烷基酯的压敏粘合剂为EP-A952 199的主题。
包含了其中包含二酰肼和含有酮基或醛基的聚合物的粘合体系的粘合剂是已知的，且描述在EP-A 148 386和DE-A 101 35 379(PF52675)中用作层压粘合剂。
本发明的目的为可无残留地再分离的自粘性制品，其包含作为背材的增塑PVC且其特征为好的粘合力和内聚力且浑浊少。
因此已发现在开头所定义的自粘性制品。
自粘性制品具有已涂覆在背材上的压敏粘合剂。
压敏粘合剂包含在开头所述的作为粘合剂的聚合物，其可通过单体a)-e)的自由基加成聚合而获得。
聚合物A)包含50-99.5重量％，优选50-85重量％，更优选60-80重量％丙烯酸正丁酯(单体(a))。
聚合物A)进一步包含0-40重量％丙烯酸2-乙基己酯(单体(b))。
优选聚合物A)的丙烯酸2-乙基己酯的含量为至少5重量％。特别优选丙烯酸2-乙基己酯的比例为10-40重量％，非常特别优选20-35重量％。
烯属不饱和酸c)可为磺酸、磷酸或优选羧酸。
合适的实例包括马来酸、富马酸和衣康酸或优选丙烯酸和/或甲基丙烯酸。
c)的量优选为0-3重量％，更优选0-2重量％。尤其是单体c)以至少0.2重量％的量存在。
单体d)例如为丙烯醛，甲基丙烯醛，在烷基中具有1-20，优选1-10个碳原子的乙烯基烷基酮，甲酰基苯乙烯，在烷基中具有一个或两个酮基或醛基或者一个醛基和一个酮基的(甲基)丙烯酸烷基酯，其中所述烷基优选包含总计3-10个碳原子，其中实例为(甲基)丙烯酰氧基烷基丙醛，例如如DE-A2 722 097中所述。此外例如由US 4,226,007，DE-A2 061 213或DE-A2 207 209已知的N-氧代烷基(甲基)丙烯酰胺也是合适的。
特别优选(甲基)丙烯酸乙酰乙酰酯、(甲基)丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯，尤其是双丙酮丙烯酰胺。
聚合物中单体d)的量为0.1-5重量％，优选0.1-2重量％，更优选0.2-1重量％。
其它单体e)例如为其它的(甲基)丙烯酸C1-C8烷基酯，尤其是(甲基)丙烯酸甲酯，乙烯基芳族化合物，尤其是苯乙烯，羧酸的乙烯酯如乙酸乙烯酯等。
其它单体e)的量可为0-30重量％，尤其是0-10重量％或0-5重量％。
尤其是可不包含其它单体，因为对本发明而言不需要它们。
在一个优选实施方案中，聚合物A)以及压敏粘合剂不包含羧酸的乙烯酯，尤其是不包含乙酸乙烯酯。
在一个优选实施方案中，聚合物A)通过乳液聚合制备并因此为乳液聚合物。
在乳液聚合的情况下，使用离子型和/或非离子型乳化剂和/或保护胶体和/或稳定剂作为表面活性化合物。
合适的保护胶体的详细描述在Houben-Weyl，Methoden derorganischen Chemie，第XIV/1卷，Makromolekulare Stoffe[大分子化合物]，Georg-Thieme-Verlag，Stuttgart，1961，第411-420页中找到。合适的乳化剂包括阴离子、阳离子和非离子乳化剂。优选仅将乳化剂用作伴随的表面活性物质，与保护胶体不同的是其分子量通常小于2000g/mol。当使用表面活性物质的混合物时，各个组分当然必须互相相容，如果不确定的话可借助一些初步试验而检测。优选将阴离子乳化剂和非离子乳化剂用作表面活性物质。普通的伴随乳化剂例如为乙氧基化脂肪醇(EO单元：3-50，烷基：C8-C36)，乙氧基化-单-、二-和三烷基酚(EO单元：3-50，烷基：C4-C9)，磺基琥珀酸二烷基酯的碱金属盐以及烷基硫酸酯(烷基：C8-C12)的碱金属盐和铵盐、乙氧基化链烷醇(EO单元：4-30，烷基：C12-C18)的碱金属盐和铵盐、乙氧基化烷基酚(EO单元：3-50，烷基：C4-C9)的碱金属盐和铵盐、烷基磺酸(烷基：C12-C18)的碱金属盐和铵盐和烷基芳基磺酸(烷基：C9-C18)的碱金属盐和铵盐。
其它合适的乳化剂为通式II的化合物：
Figure A20058004313200061
其中R5和R6为氢或C4-C14烷基并且不同时为氢，X和Y可以为碱金属离子和/或铵离子。优选R5和R6为具有6-18个碳原子的线性或支化烷基或氢，尤其具有6、12或16个碳原子并且R5和R6不同时为氢。X和Y优选为钠、钾或铵离子，特别优选钠。特别有利的化合物II为其中X和Y为钠，R5为具有12个碳原子的支化烷基且R6为氢或R5的化合物II。经常使用的是含有比例为50-90重量％的单烷基化产品的工业级混合物，实例为Dowfax2A1(Dow Chemical Company的商标)。
合适的乳化剂也可在Houben-Weyl，Methoden der organischenChemie，第14/1卷，Makromolekulare Stoffe，Georg Thieme Verlag，Stuttgart，1961，第192-208页中找到。
乳化剂商品名的实例为Dowfax2A1、EmulanNP 50、DextrolOC50、Emulgator 825、Emulgator 825S、EmulanOG、TexaponNSO、Nekanil904S、LumitenI-RA、LumitenE 3065、DisponilFES 77、LutensolAT 18、Steinapol VSL和Emulphor NPS 25。
对于本发明，优选离子型乳化剂或保护胶体。特别优选所述化合物为离子型乳化剂，尤其是盐和酸如羧酸、磺酸和硫酸盐、磺酸盐或羧酸盐。
优选的乳化剂为那些含有硫酸酯基团或磺酸酯基团的乳化剂。特别优选脂肪醇醚硫酸酯和璜基琥珀酸酯，非常特别优选这两种乳化剂的混合物。
每100重量份待聚合单体通常使用0.1-10重量份，优选0.2-5重量份的表面活性物质。
乳液聚合用水溶性引发剂例如为过二硫酸的铵盐和碱金属盐如过二硫酸钠，过氧化氢或有机过氧化物如过氧化氢叔丁基。
也合适的是所谓氧化-还原(Red-Ox)引发剂体系。
氧化还原引发剂体系由至少一种通常为无机还原剂以及一种有机或无机氧化剂组成。
氧化组分例如包括用于乳液聚合的已提及的上述引发剂。
还原组分例如包括亚硫酸的碱金属盐如亚硫酸钠、亚硫酸氢钠，焦亚硫酸的碱金属盐如焦亚硫酸钠，脂族醛和酮的亚硫酸氢盐加合物如亚硫酸丙酮(acetone bisulfite)或还原剂如羟基甲烷亚磺酸及其盐或抗坏血酸。氧化还原引发剂体系可以与可溶性金属化合物一起使用，其金属组分可以以多种价态存在。
常规的氧化还原引发剂体系的实例包括抗坏血酸/硫酸亚铁(II)/过二硫酸钠、过氧化氢叔丁基/焦亚硫酸钠、过氧化氢叔丁基/羟基甲烷亚磺酸钠。各个组分例如还原组分也可以是混合物：例如羟基甲烷亚磺酸的钠盐和焦亚硫酸钠的混合物。
所述化合物通常以水溶液的形式使用，较低浓度由分散体中可接受的水的量决定，较高浓度由各个化合物在水中的溶解度决定。浓度通常基于溶液为0.1-30重量％，优选0.5-20重量％，特别优选1.0-10重量％。
引发剂的量通常基于待聚合单体为0.1-10重量％，优选0.5-5重量％。也可以在乳液聚合中使用两种或更多种不同的引发剂。
对于聚合每100份待聚合单体可使用例如0-0.8重量份调节剂。
所述调节剂降低了摩尔质量。合适的实例包括含有硫羟基的化合物如叔丁基硫醇、巯基乙酸乙基丙烯酸酯(thioglycolic acid ethylacrylic ester)、巯基乙炔醇(mercaptoethynol)、巯基丙基三甲氧基硅烷和叔十二烷基硫醇。
乳液聚合通常在30-130℃，优选50-90℃下进行。聚合介质可以仅由水组成或由水和水溶混性液体如甲醇的混合物组成。优选仅使用水。乳液聚合可以以分批操作或以包括分步或梯度程序在内的进料方法(feed process)进行。优选这样的进料方法，其中首先引入一部分聚合混合物作为起始进料，将其加热至聚合温度，所述起始进料开始聚合，然后在保持聚合的同时，将剩余聚合混合物供入聚合区域中，通常经由两股或更多股空间上分开的进料以连续、分步或经浓度梯度的方式加入，其中一股或多股所述进料包含纯的或呈乳化形式的单体。在聚合中，例如为了更有效的调节粒度，在起始进料中也可以包括聚合物种。
在自由基水乳液聚合过程中，将引发剂加入聚合容器中的方式对本领域技术人员是已知的。它可以完全包括在供入聚合容器中的起始进料中或根据其在自由基水乳液聚合中的消耗速率连续或分步加入。在每种具体情况下，这将取决于引发剂体系的化学性质和聚合温度。优选在起始进料中包括它的一部分，并以其消耗速率将剩余部分供入聚合区域。
为了去除残留单体，通常在乳液聚合完全结束后，即在单体转化率为至少95％后加入引发剂。
对于进料方法，可以从上面、从侧部或通过反应器底从下面将各个组分加入反应器中。
在乳液聚合的情况下，得到固体含量通常为15-75重量％，优选40-75重量％的聚合物水分散体。
为了高的反应器空间/时间产率，优选具有尽可能高的固体含量的分散体。为了能够获得＞60％的固体含量，应设置双峰或多峰的粒度，因为否则的话粘度太高且不再能处理分散体。例如通过加入种子(EP 81083)，加入过量乳化剂或加入微乳液可产生新型颗粒。在高固体含量下的低粘度的另一优点为改进了高固体含量下的涂覆性能。可在任何点按时生产一种或两种新型颗粒。这由以低粘度为目标的粒度分布支配。
如此制备的聚合物优选以其水分散体的形式使用。
分散在水分散体中的聚合物颗粒的平均粒度优选小于300nm，尤其小于200nm。特别优选平均粒度位于140-200nm之间。
这里的平均粒度是指粒度分布的d50值，总质量的50重量％的所有颗具有小于d50值的粒径。粒度分布通常可使用分析超速离心机来测定(W.Mchtle，Makromolekulare Chemie 185(1984)，第1025-1039页)。
优选将聚合物分散体的pH调节至超过4.5的pH，尤其是在5-8之间。
聚合物的玻璃化转变温度优选为-60至0℃，特别优选-60至-10℃，非常特别优选-50至-20℃。
玻璃化转变温度可通过常规方法如差热分析法或差示扫描量热法(例如参见ASTM 3418/82，中点温度)测定。
压敏粘合剂进一步包含开头所定义的化合物B)。
化合物B)具有至少2个官能团，尤其是2-5个官能团，更优选2或3个官能团，非常优选2个官能团，其中所述官能团与酮基或醛基进行交联反应。
合适的官能团的实例包括酰肼、羟胺或肟醚或氨基基团。特别优选酰肼基团。
具有酰肼基团的合适的化合物例如为具有至多500g/mol分子量的聚羧酸酰肼。
特别优选的酰肼化合物为优选具有2-10个碳原子的二羧酸二酰肼。
可以提及的实例包括草酸二酰肼、丙二酸二酰肼、琥珀酸二酰肼、戊二酸二酰肼、己二酸二酰肼、癸二酸二酰肼、马来酸二酰肼、富马酸二酰肼、衣康酸二酰肼和/或间苯二甲酸二酰肼。如下化合物特别重要：己二酸二酰肼、癸二酸二酰肼以及间苯二甲酸二酰肼。
含有羟胺或肟醚基团的合适的化合物例如在WO 93/25588中列举出。
这些化合物例如为如下通式的羟胺衍生物：
                   (H2N-O)-2A     I，
其中A为具有2-12个碳原子的饱和或不饱和脂族、线性或支化烃基，其可由1-3个非相邻的氧原子插入且n为2，3或4，或为下式的肟醚：
Figure A20058004313200101
其中A和n如上所定义，且R1和R2相互独立地为C1-C10烷基、C1-C10烷氧基或C5-C10芳基，其在碳链或碳环中还可包含1-3个非相邻的氮、氧或硫原子且可由1-3个C1-C4烷基或烷氧基取代，R1或R2可代表氢原子，或R1或R2一起形成具有2-14个碳原子的桥，其中一些碳原子还可以成为芳环体系的一部分。
式I和II中的变量A优选为具有2-8个碳原子的烃链且n优选为2。
基团R1和R2各自优选为氢原子或C1-C6烷氧基。在氢原子的情况下基团R1或R2中仅有一个可为氢原子。
含有氨基的合适的化合物的实例包括乙二胺、丙二胺、四亚甲基二胺、五亚甲基二胺、六亚甲基二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、聚乙烯亚胺、部分水解的聚乙烯基甲酰胺、氧化乙烯和氧化丙烯的加合物如Texaco″Jeffamines″、环己烷二胺以及二甲苯二胺。
可在任何点及时将具有官能团的化合物加入聚合物A)或聚合物分散体中。在水分散体中，还没有与酮基或醛基交联。仅在干燥过程中才在涂覆基材上发生交联。
具有官能团的化合物的量优选使得聚合物的官能团与酮基和/或醛基的摩尔比为1∶10-10∶1，尤其是1∶5-5∶1，更优选1∶2-2∶1，非常优选1∶1.3-1.3∶1。
基于每100重量份聚合物A)，B)的重量比例优选为0.05-2重量份，尤其是0.05-1重量份，非常优选0.1-0.4重量份。
可将聚合物A)或聚合物的水分散体以简单方式与化合物B)混合。所得混合物储存稳定。
压敏粘合剂(PSA)可仅由聚合物或由聚合物A)和化合物B)的水分散体组成。
PSA可包含其它添加剂：例如填料、着色剂、流动控制剂、增塑剂、增稠剂或增粘剂(增粘树脂)；增粘剂的实例为天然树脂如松香及其通过歧化、异构化、聚合、二聚和/或氢化而形成的衍生物。这些树脂可以以其盐的形式(例如具有单价或多价抗衡离子(阳离子))存在或优选以其酯化形式存在。用于酯化的醇可以为一元醇或多元醇。实例为甲醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、1，2，3-丙硫醇以及季戊四醇。
另外也使用烃类树脂如苯并呋喃-茚树脂、聚萜树脂，基于不饱和CH化合物如丁二烯、戊烯、甲基丁烯、异戊二烯、戊间二烯、二乙烯基甲烷、戊二烯、环戊烯、环戊二烯、环己二烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯以及乙烯基甲苯的烃类树脂。
作为增粘剂越来越多使用的其它化合物包括低分子量的聚丙烯酸酯。这些聚丙烯酸酯优选具有小于30 000的重均分子量Mw。聚丙烯酸酯优选由至少60重量％，尤其是至少80重量％的(甲基)丙烯酸C1-C8烷基酯组成。
优选的增粘剂为天然松香或化学改性的松香。松香主要由松香酸或其衍生物组成。
基于每100重量份聚合物(固体/固体)，增粘剂的重量优选为5-100重量份，特别优选10-50重量份。
优选PSA包含增塑剂。
合适增塑剂的实例包括酯，优选C5-C8二羧酸的二酯，尤其是己二酸酯。
优选己二酸酯。合适的己二酸酯例如可以商品名PlastomollDNA(己二酸二异壬酯)获得。
PSA用于生产自粘性制品如标签、粘合带或粘合片如保护膜。
自粘性制品通常由背材和在单面或双面，优选在单面施加粘合剂的层组成。
背材材料例如可包括纸，或优选由聚烯烃或PVC制备的聚合物膜，特别优选增塑PVC。
增塑PVC是指包括增塑剂并且软化温度降低的聚氯乙烯。常规增塑剂的实例包括邻苯二甲酸酯、环氧树脂、己二酸酯。增塑剂在增塑PVC中的量通常超过10重量％，尤其是超过20重量％。
对于增塑PVC，增塑剂可迁移入粘合剂层的膜中并显著损害其性能。对于本发明粘合剂，如果发生增塑剂迁移的话，实际上对粘合剂性能不产生任何影响。
为在背材上产生粘合剂层，可以常规方法涂覆背材材料。常规施加速率例如为5-40g/m2(固体，无水)。
所包含的涂覆基材例如用作自粘性制品如标签、粘合带或片如保护膜，尤其是为了装饰目的的印片。制品也适合于户外应用如在各种车辆上的应用。
本发明的自粘性制品具有优良的操作性能。
尤其是在与非常广泛的各种基材粘合后，甚至在小于+5℃或小于0℃的低温下仍可将它们无残留地再分离。为此它们具有降低的粘合力但具有优良的内聚力。
甚至在背材材料为增塑PVC时性能仍保持优良。
没有观察到粘合层因暴露于湿气而浑浊(水发白)或可忽略。因此粘合层具有高度的耐水性。
实施例
A)成分
聚合物1：
乳液聚合物
69重量份丙烯酸正丁酯(BA)
30重量份丙烯酸2-乙基己酯(EHA)
1重量份丙烯酸(AA)
0.4重量份双丙酮丙烯酰胺(DAAM)
乳化剂：1重量份DisponilFES77(脂肪醇醚硫酸酯)
        0.5重量份LumitenI-SC(磺基琥珀酸酯)
聚合物2(作为对比)：
62重量份BA
28重量份EHA
5重量份丙烯酸甲酯(MA)
3重量份甲基丙烯酸甲酯(MMA)
2重量份AA
0.4重量份丁二醇二丙烯酸酯(BDA，交联剂)
化合物B)
与DAAM交联的己二酸二酰肼(ADDH)
增塑剂
PlastomollDNA(己二酸酯)
B)制备压敏粘合剂
将其它组分(见表)加入聚合物1和2的水分散体中。
C)性能测试
将PSA以25g/m2(干燥，无水)的速率涂覆至增塑PVC膜(购自Renolit)上并将涂覆的膜在90℃下干燥3分钟。
随后测量剥离强度(粘合力)。
为测定剥离强度(粘合力)，在每种情况下将2.5cm宽的测试带粘合在玻璃测试元件上并用1kg重的滚筒压延一次。20分钟后，将其一端夹入拉伸测试设备的上夹具中。将粘合带以180°的角度和300mm/min的速率从测试区域剥离；即将粘合带弯曲并平行于金属测试板剥离，并测量其所需要的力。剥离强度的测量值为由5次测量的平均值所得的力，以N/2.5cm表示。测试同样在标准条件下进行。
在热条件下储存之后，重复测试剥离强度。在热条件(3天，70℃)下储存测试组件意欲模拟试样的加速老化并因此导致增塑剂从PVC背材强制迁移入粘合剂层中。
耐水性(水发白)
将测试带悬浮在水浴中。随时间观察到粘合剂膜的浑浊。记录显著的浑浊变明显的时间点。时间越长，耐水性越好。
在玻璃上剥除的性能
将涂覆的PVC膜在0℃下粘在玻璃盘上并用手再剥离。评价其剥除性能。
表-测试结果
  PSA(重量份)   水发白的时间   在0℃下从玻璃上剥除  室温下粘合物储存24h后在玻璃上的剥离强度(N/25mm)   层压材料在70℃下储存3天，然后粘在玻璃上并在室温下将粘合物储存24h后的剥离强度(N/25mm)   粘合并从玻璃、涂覆金属板或聚碳酸酯上分离后的残留物
  100聚合物1(固体)0.2ADDH   30分钟   软  5N   2N   无
  100聚合物1(固体)0.2ADDH3Plastomoll   30分钟   非常软  3N   1N   无
  100聚合物2(固体)   30分钟   软  5N   0.5N   有

Claims (8)

1.一种包含至少一种背材和压敏粘合剂的自粘性制品，其中所述压敏粘合剂包含：
A)由如下物质合成的聚合物：
a)50-99.5重量％丙烯酸丁酯
b)0-40重量％丙烯酸2-乙基己酯
c)0-5重量％烯属不饱和酸
d)0.1-5重量％具有至少一个酮基或醛基的烯属不饱和化合物
e)0-30重量％其它单体
和
B)包含至少两个与所述酮基或醛基进行交联反应的官能团的化合物。
2.根据权利要求1的自粘性制品，其中所述聚合物A)由如下物质合成：
a)50-85重量％丙烯酸丁酯
b)10-40重量％丙烯酸2-乙基己酯
c)0-5重量％烯属不饱和酸
d)0.1-2重量％具有至少一个酮基或醛基的烯属不饱和化合物
e)0-10重量％其它单体。
3.根据权利要求1或2的自粘性制品，其中所述聚合物A)为乳液聚合物。
4.根据权利要求1-3中任一项的自粘性制品，其中所述化合物B)的官能团为酰肼、羟胺、肟醚或氨基基团。
5.根据权利要求1-4中任一项的自粘性制品，其中所述化合物B)包括二羧酸二酰肼。
6.根据权利要求1-5中任一项的自粘性制品，其中所述背材由增塑PVC组成。
7.根据权利要求1-6中任一项的自粘性制品，其为由增塑PVC制备的自粘性片材。
8.根据权利要求1-7中任一项的自粘性制品，其可无残留地再分离。
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