CN101223257B - 压敏粘合剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种压敏粘合剂组合物,它包含:(A)含(i)树脂芯和(ii)非树脂的聚有机基硅氧烷基的稠化的MQ树脂,其中非树脂的聚有机基硅氧烷基用与硅键合的羟基封端,(B)处理过的MQ树脂,其中(B)/(A)之比的数值为0.3-5.0,和(C)用可缩合反应的基团封端的聚二有机基硅氧烷,其中树脂/聚合物之比的数值为2.0-3.0;任选地(D)交联剂,任选地(E)催化剂,和任选地(F)溶剂。通过固化该压敏粘合剂组合物制备的压敏粘合剂产品可用于结构固定应用,例如结构玻璃装配应用中。

Description

压敏粘合剂及其制备方法
交叉参考
根据35U.S.C.§119(e),本申请要求2005年7月17日提交的美国临时专利申请No.60/701766的权益,美国临时专利申请No.60/701766在此通过参考引入。
技术领域
本发明涉及尤其可用于结构固定应用的压敏粘合剂组合物。更特别地,本发明涉及缩合反应可固化的压敏粘合剂组合物,它在环境条件下固化且可用于结构玻璃装配(structural glazing)应用中。
发明背景
能在室温下固化的可固化的压敏粘合剂组合物是本领域中已知的且可商购。这些压敏粘合剂组合物可用于各种纳米结构固定应用中。然而,这些压敏粘合剂组合物的缺点是它们可能缺少在结构固定应用例如结构玻璃装配应用(例如幕墙应用和绝缘玻璃应用)中应用的充足的耐久性、充足的剥离强度和充足的拉伸强度。
典型地通过将未固化的硅氧烷密封剂置于由隔片材料、玻璃板和金属框架形成的空腔内,进行结构玻璃装配。这一体系的缺点可能是例如在可移动预制单元之前固化密封剂所需的时间长,由于隔片导致体系具有高的竖框宽度、太温和的耐热性和太温和的对外部声音的阻挡。工业上继续需要改进结构玻璃装配应用的性能。
发明概述
本发明涉及压敏粘合剂组合物(PSAC)。该PSAC包含:(A)含(i)树脂芯和(ii)非树脂的聚有机基硅氧烷基的稠化的MQ树脂,(B)处理过的MQ树脂,和(C)用可缩合反应的基团封端的聚二有机基硅氧烷。
详细说明
所有用量、比值和百分数以重量计,除非另有说明。以下是此处所使用的定义列举。
术语的定义和使用
“一种”和“一个”(a,an)各自是指一个(种)或多个(种)。
“稠化(bodied)的MQ树脂”是指具有包括下述结构的硅氧烷:(i)树脂芯和(ii)非树脂的聚有机基硅氧烷基,其中非树脂的聚有机基硅氧烷基用与硅键合的羟基封端。该硅氧烷基本上由M、D和Q单元组成且羟基含量为0.5%-2%。
“D”是指化学式R2SiO2/2的硅氧烷单元,其中每一R独立地为单价基团。
“M”是指化学式R3SiO1/2的硅氧烷单元,其中每一R独立地为单价基团。
“Q”是指化学式SiO4/2的硅氧烷单元。
“PSAC”是指压敏粘合剂组合物。
“PSAP”是指压敏粘合剂产品,它是固化PSAC的结果。
“取代的”是指在烃基内的一个或多个氢原子被另一取代基取代。这种取代基的实例包括但不限于:卤素原子,例如氯、氟、溴和碘;含卤素原子的基团,例如氯代甲基、全氟丁基、三氟乙基和九氟己基;氧原子;含氧原子的基团,例如(甲基)丙烯酸和羧基;氮原子;含氮原子的基团,例如氨基官能团,酰胺基官能团,和氰基官能团;硫原子;和含硫原子的基团,例如巯基。
“T”是指化学式RSiO3/2的硅氧烷单元,其中R是单价基团。
“处理过的MQ树脂”是指基本上由M和Q单元组成且羟基含量为0-2%的硅氧烷。
PSAC
本发明涉及一种PSAC,它包含:
(A)含(i)树脂芯和(ii)非树脂的聚有机基硅氧烷基的稠化的MQ树脂,
(B)处理过的MQ树脂,
(C)用可缩合反应的基团封端的聚二有机基硅氧烷,
任选地(D)交联剂,
任选地(E)催化剂,和
任选地(F)溶剂。
组分(A)和(B)MQ树脂
组分(A)包括含树脂芯和非树脂的聚有机基硅氧烷基的稠化的MQ树脂,和组分(B)包括处理过的MQ树脂。组分(A)和(B)可通过本领域已知的方法来制备。
MQ树脂包括化学式R1 3SiO1/2和SiO4/2的硅氧烷单元,其中每一R1独立地为单价烃基、单价卤代烃基、氢原子或羟基。R1的单价烃基的实例包括但不限于:烷基,如甲基、乙基、丙基、戊基、辛基、十一烷基和十八烷基;环烷基,例如环己基;芳基,如苯基、甲苯基、二甲苯基、苄基和2-苯乙基。R1的单价卤代烃基的实例包括但不限于:氯代烷基,例如氯代甲基和氯代丙基,和氟代烷基,如3,3,3-三氟丙基、4,4,4,3,3-五氟丁基、5,5,5,4,4,3,3-七氟戊基和6,6,6,5,5,4,4,3,3-九氟己基。
MQ树脂可具有0.5-1.2,或者0.89∶1-1∶1的M单元与Q单元之比(M∶Q)。MQ树脂的数均分子量可以是1500-8000,或者5000。MQ树脂的重均分子量可以是3000-40,000或者15,000。
制备MQ树脂的方法是本领域已知的。例如,可通过处理Daudt等人在美国专利2676182中公开的由二氧化硅水凝胶封端法生产的产物,来制备MQ树脂。简而言之,Daudt等人的方法牵涉在酸性条件下使二氧化硅水凝胶与可水解的三有机基硅烷例如三甲基氯代硅烷、硅氧烷例如六甲基二硅氧烷或其结合反应,和回收含M与Q单元的产物(MQ树脂)。所得MQ树脂可含有2-5wt%与硅键合的羟基。
可通过本领域已知的方法,例如在美国专利5726256、5861472和5869556中公开的那些方法,由以上所述的MQ树脂制备稠化的MQ树脂。例如,可通过在溶剂例如以下作为组分(F)所述的溶剂内溶解以上所述的MQ树脂,在酸或碱催化剂和用与硅键合的羟基封端的聚二有机基硅氧烷存在下加热MQ树脂;和去除水,来制备稠化的MQ树脂。这一方法的所得产物是(A)含(i)芯和(ii)聚二有机基硅氧烷基的稠化的MQ树脂,其中聚二有机基硅氧烷基具有与硅键合的端羟基。稠化的MQ树脂可含有0.5-2%或者0.75-1.25%的羟基。
组分(A)可以是单一的稠化的MQ树脂或含在至少一种下述性能上不同的两种或更多种稠化MQ的树脂的结合:羟基含量、组分(A)(i)与组分(A)(ii)的用量之比、硅氧烷单元和序列。组分(A)(i)的用量与组分(A)(ii)的用量之比((A)(i)/(A)(ii)比)可以是1-2.5。加入到PSAC中的组分(A)的用量取决于各种因素,其中包括树脂/聚合物之比和(B)/(A)之比,然而,可基于PSAC的重量,将组分(A)以10-50%的用量加入到PSAC中。
可通过在溶剂内溶解MQ树脂、处理剂和酸性催化剂,并加热所得结合,直到MQ树脂的羟基含量为0-2%,或者0.5%-1%,从而由以上所述的MQ树脂制备组分(B)。处理剂可以是通式R2 3SiR3的硅烷,其中每一R2独立地为单价烃基,例如甲基、乙烯基或苯基,或者甲基;和R3是与硅烷醇反应的基团。酸性催化剂可以是三氟乙酸。溶剂可以是以下作为组分(F)所述的溶剂,例如二甲苯。处理工艺使R3取代的硅原子与MQ树脂内的羟基反应,从而通过二价氧原子连接R2 3Si-基与MQ树脂内的硅原子并形成组分(B)。
组分(B)可以是单一处理过的MQ树脂或含在至少一种下述性能上不同的两种或更多种处理过的MQ树脂的结合:平均分子量、羟基含量和M∶Q之比。组分(B)可具有0.5-1.2,或者0.89∶1到1∶1的M单元与Q单元之比(M∶Q)。组分(B)的数均分子量可以是1500-8000,或者5000。组分(B)的重均分子量可以是3000-40,000,或者15,000。基于PSAC的重量,可将组分(B)以5-50%的用量加入到PSAC中。
选择相对于彼此组分(A)和(B)的用量,以便组分(B)的用量与组分(A)的用量之比((B)/(A)比)的数值可以是0.3-5.0,或者0.5-1.0。可如下所述计算(B)/(A)比。首先,将PSAC内组分(A)-(E)以重量计的用量归一化到100%(排除除了组分(D)和(E)以外的组分(F)和任何任选的组分,若存在的话)。然后将组分(B)的归一化重量除以组分(A)的归一化重量。
组分(C)聚二有机基硅氧烷
组分(C)是用可缩合反应的基团封端的聚二有机基硅氧烷。组分(C)可包括化学式(R5)3-yR4 ySiO-(R4 2SiO)x-SiR4 y(R5)3-y的α,ω-双官能的聚二有机基硅氧烷,其中每一R4独立地为单价有机基团,每一R5独立地为可水解的取代基,x是数值为200-1000的整数,和y为0、1或2;或者y为0。
R4的合适的有机基团包括但不限于:单价取代和未取代的烃基。R4的单价未取代的烃基的实例包括但不限于:烷基,例如甲基、乙基、丙基、戊基、辛基、十一烷基和十八烷基;环烷基,例如环己基;芳基,如苯基、甲苯基、二甲苯基、苄基和2-苯乙基。R4的单价取代的烃基的实例包括但不限于:单价卤代烃基,例如氯代烷基,例如氯代甲基和氯代丙基,和氟代烷基,例如氟代甲基、2-氟丙基、3,3,3-三氟丙基、4,4,4-三氟丁基、4,4,4,3,3-五氟丁基、5,5,5,4,4,3,3-七氟戊基和6,6,6,5,5,4,4,3,3-九氟己基和8,8,8,7,7-五氟辛基;氯代环烷基,例如2,2-二氯环丙基、2,3-二氯环戊基;和氟代环烷基,例如2,2-二氟环丙基、2,3-二氟-环丁基、3,4-二氟环己基、3,4-二氟-5-甲基环庚基。R4的单价取代的烃基的实例包括但不限于:用氧原子取代的烃基,例如环氧丙氧烷基,和用氮原子取代的烃基,例如氨烷基和氰基官能团,例如氰乙基和氰丙基。或者,每一R4可以是烷基。
R5的合适的可水解取代基包括但不限于:卤素原子、乙酰胺基、乙酰氧基、酰氧基、烷氧基、酰胺基、氨基、氨氧基、羟基、肟基、酮肟基、甲基乙酰胺基或烷氧基甲硅烷基亚烃基,和x是数值为200-700的整数。
或者,每一R4可以是烷基,例如甲基,每一R5可以是羟基或三烷氧基甲硅烷基亚乙基,和x的数值可以是500-700。
可通过使乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷与(烷氧基甲硅烷基烃基)四甲基二硅氧烷反应,制备烷氧基甲硅烷基亚烃基封端的聚二有机基硅氧烷。烷氧基甲硅烷基亚烃基封端的聚二有机基硅氧烷是本领域已知的且公开于美国专利4962076、5051455和5053442中。合适的烷氧基甲硅烷基亚烃基封端的聚二有机基硅氧烷可具有下式:
Figure S2006800258159D00061
其中每一R4如上所述;每一R6独立地为烷基,例如甲基、乙基、丙基或丁基;每一R7是二价烃基或二价烃基与二价硅氧烷基的结合;每一y独立地为0、1或2;和z的数值为200-1000。
R7可以是亚烷基,例如亚乙基、亚丙基或亚己基;亚芳基,例如亚苯基或烷基亚芳基,例如:
或者,每一R4可以是甲基,每一R6可以是甲基,每一R7可以是亚乙基和y可以是0。
组分(C)可以是单一的聚二有机基硅氧烷或含在至少一种下述性能上不同的两种或更多种聚二有机基硅氧烷的结合:平均分子量、硅氧烷单元、序列和粘度。基于PSAC的重量,组分(C)在PSAC内的用量值可为5-25%。
选择组分(A)、(B)和(C),以便组分(A)(i)和(B)的结合量相对于组分(A)(ii)和(C)的结合量之比(树脂/聚合物之比)的数值可以是2.0-3.0,或者2.2-2.5。可如下所述计算树脂/聚合物之比。首先,将在PSAC内组分(A)-(E)以重量计的用量归一化到100%(排除组分(F)和任何其它任选的组分)。通过用组分(A)内组分(i)的重量分数乘以组分(A)以重量计的归一化用量并将该结果加和到组分(B)以重量计的归一化用量上,从而计算树脂用量。通过用组分(A)内组分(ii)的重量分数乘以组分(A)以重量计的归一化用量并将该结果加和到组分(C)以重量计的归一化用量上,从而计算聚合物的用量。通过用树脂的用量除以聚合物的用量来计算树脂/聚合物之比。
任选的组分(D)交联剂
组分(D)是基于PSAC的重量可以0-20%或0.5-20%的用量添加的任选的交联剂。组分(D)可以是硅烷、硅烷的低聚反应产物,或其结合。硅烷的化学式可以是R8 (4-a)SiR9 a,其中每一R8独立地表示单价有机基团,每一R9独立地表示可水解的取代基,和下标a的数值为2-4,或者3-4。或者,任选的交联剂可以是下式的低聚反应产物:R8Si(OSi(OR9)3)3
R8的合适的有机基团包括但不限于:单价取代和未取代的烃基。R8的单价未取代的烃基的实例包括但不限于:烷基,例如甲基、乙基、丙基、戊基、辛基、十一烷基和十八烷基;环烷基,例如环己基;芳基,例如苯基、甲苯基、二甲苯基、苄基和2-苯乙基。R8的单价取代的烃基的实例包括但不限于:单价卤代烃基,例如氯代烷基,例如氯代甲基和氯代丙基,和氟代烷基,如氟代甲基、2-氟丙基、3,3,3-三氟丙基、4,4,4-三氟丁基、4,4,4,3,3-五氟丁基、5,5,5,4,4,3,3-七氟戊基和6,6,6,5,5,4,4,3,3-九氟己基和8,8,8,7,7-五氟辛基;氯代环烷基,例如2,2-二氯环丙基、2,3-二氯环戊基;和氟代环烷基,例如2,2-二氟环丙基、2,3-二氟环丁基、3,4-二氟环己基和3,4-二氟-5-甲基环庚基。R8的单价取代的烃基的实例包括但不限于:用氧原子取代的烃基,例如环氧丙氧烷基,和用氮原子取代的烃基,例如氨烷基和氰基官能团,例如氰乙基和氰丙基。或者,每一R8可以是烷基。
R9的可水解取代基的实例包括但不限于:卤素原子、乙酰胺基、乙酰氧基、酰氧基、烷氧基、酰胺基、氨基、氨氧基、肟基、酮肟基和甲基乙酰胺基。或者,每一R9可以是烷氧基。R9的合适的烷氧基包括但不限于甲氧基、乙氧基、丙氧基和丁氧基。
组分(D)的烷氧基硅烷可包括二烷氧基硅烷、三烷氧基硅烷、四烷氧基硅烷及其结合。组分(D)可包括选自氯代甲基甲基二甲氧基硅烷、氯代甲基甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基正丙基二甲氧基硅烷、(2,2-二氯环丙基)甲基二甲氧基硅烷、(2,2-二氟环丙基)甲基二乙氧基硅烷、(2,2-二氯环丙基)甲基二乙氧基硅烷、氟代甲基甲基二乙氧基硅烷、氟代甲基甲基二甲氧基硅烷或其结合中的二烷氧基硅烷。
组分(D)可包括选自甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、环戊基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、2-乙基-己基三甲氧基硅烷、2,3-二甲基环己基三甲氧基硅烷、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、(乙二胺丙基)三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氯代甲基三甲氧基硅烷、3-氯代丙基三甲氧基硅烷、三氯苯基三甲氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷、4,4,4,3,3-五氟丁基三甲氧基硅烷、2,2-二氟环丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、环己基三乙氧基硅烷、氯代甲基三乙氧基硅烷、四氯苯基三乙氧基硅烷、氟代甲基三乙氧基硅烷、甲基三异丙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、甲基三(甲氧基乙氧基)硅烷、正丙基三(3-甲氧基乙氧基)硅烷、苯基三(甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或其结合中的三烷氧基硅烷。
组分(D)可包括选自四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷或其结合中的四烷氧基硅烷。
或者,每一R9可以是酮肟基。组分(D)的酮肟基硅烷的实例包括但不限于四(甲基乙基酮肟基)硅烷、甲基三(甲基乙基酮肟基)硅烷、乙烯基三(甲基乙基酮肟基)硅烷及其结合。当组分(D)包括酮肟基硅烷时,可不需要催化剂。
任选的组分(E)催化剂
催化剂(E)是任选的催化剂。该催化剂可以是促进缩合反应的任何催化剂。催化剂可以是:路易斯酸;伯、仲或叔有机胺;金属氧化物;钛化合物;锡化合物;锆化合物;或其结合。合适的催化剂是本领域已知的且例举在美国专利4753977的第4栏第35行到第5栏第57行中所述的催化剂。组分(E)的用量取决于各种因素,其中包括所选催化剂的类型和组合物内其余组分的选择,然而,基于PSAC的重量,组分(E)的用量可以是0-1.5%,或者0.5-1.5%。
组分(E)可包括钛催化剂。合适的钛催化剂包括有机官能的钛酸酯、甲硅烷氧基钛酸酯及其结合。有机官能的钛酸酯例举双(乙基乙酰乙酸)1,3-丙二氧基钛;双(乙酰丙酮酸)1,3-丙二氧基钛;双(乙酰丙酮酸)二异丙氧基钛;2,3-二异丙氧基双(乙基乙酸)钛;环烷酸钛;钛酸四丙酯;钛酸四丁酯;钛酸四乙基己酯;钛酸四苯酯;钛酸四(十八烷)酯;四丁氧基钛;四异丙氧基钛;乙基三乙醇胺钛酸酯;β二羰基钛化合物,例如钛酸双(乙酰丙酮基)二异丙基酯;或其结合。其它有机官能的钛酸酯例举在美国专利4143088的第7栏第15行到第10栏第35行所述的那些。甲硅烷氧基钛酸酯例举四(三甲基甲硅烷氧基)钛、双(三甲基甲硅烷氧基)双(异丙氧基)钛或其结合。
催化剂可包括锡化合物,合适的锡化合物例举二月桂酸二丁锡;二乙酸二丁锡;二甲醇二丁锡;三-uberate羧甲氧基苯基锡;辛酸锡;三蔗蜡酸(triceroate)异丁锡;二丁酸二甲锡;二新癸酸(neodeconoate)二甲锡;酒石酸三乙锡;二苯甲酸二丁锡;油酸锡;环烷酸锡;三-2-乙基己酸丁锡;丁酸锡;或其结合。
催化剂可包括锆化合物。合适的锆化合物例举辛酸锆。
任选的组分(F)溶剂
组分(F)是不干扰固化反应的任选的溶剂。组分(F)可包括有机溶剂、不反应的硅氧烷流体溶剂或其结合。有机溶剂包括但不限于:烃液体,其中例举芳烃,例如苯、甲苯、二甲苯或其结合;或者脂族烃,例如己烷、庚烷、环己烷或其结合。或者,有机溶剂可以是卤代烃例如氯烃,或氧化烃例如酯(例如乙酸乙酯),醚例如二丁醚,酮例如甲基异丁基酮,醇例如甲醇或乙醇,或其结合。或者,组分(F)可包括二甲苯。用于组分(F)的不反应的硅氧烷流体溶剂包括环状聚二有机基硅氧烷例如环聚二甲基硅氧烷,直链聚二有机基硅氧烷例如六甲基二硅氧烷或其结合。组分(F)的用量范围基于PSAC的重量可以为0-80%,或者30-70%。
其它任选的组分
可将其它任选的组分加入到组合物中,条件是任选的组分和它加入其中的用量没有实质上负面影响PSAC和PSAP的性能即可。除了组分(A)-(F)以外可添加的这种任选的组分的实例包括粘合促进剂、填料(例如玻璃球、玻璃纤维、碎玻璃、碳酸钙、二氧化硅、滑石或其结合)、杀菌剂、颜料、或其结合。
制备PSAC的方法
可以任何方式例如以本体形式或在溶剂中,结合PSAC的各组分。由于一些组分的高粘度,可通过在溶剂中混合各组分来方便地制备PSAC。可通过本领域已知的任何技术来进行混合,例如研磨、共混或搅拌。可以分批或连续的方式进行混合。
可在环境温度或者升高的温度下结合组分(A)-(C)和任何任选的组分,可冷却所得结合物。或者,可将所有组分喂入到双螺杆挤出机内,可除去有机溶剂,和之后可添加不反应的硅氧烷流体溶剂。
PSAC的用途
本发明进一步涉及包括下述步骤的方法:(1)施加PSAC到载体上,和(2)从PSAC中除去一些或所有的组分(F)。该方法可进一步包括(3)粘合步骤(2)的产物到表面上和(4)固化步骤(2)的产物,形成PSAP。可同时或者按序进行步骤(3)和(4)。在载体的每一侧上的PSAC可以相同。或者,可施加不同的PSAC到载体的不同侧上。或者,可施加不同的PSAC到载体的不同部分上。
载体和表面可具有任何固体形式且可包括任何材料。合适形式的实例包括弹性体、泡沫体、软质或硬质稠度的装饰性制品、器件和机械部件。合适的材料的实例包括:铁和非铁金属,例如铝、铜、金、铁、铂、银、锡及其合金、不锈钢;有机聚合物,例如聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚氟烯烃;聚有机基硅氧烷,例如开孔有机硅泡沫体和闭孔有机硅泡沫体;打底(例如用硅氧烷粘合促进剂)和未打底的高性能油漆,例如聚偏氟乙烯油漆、丙烯酸热固性油漆、聚酯粉末涂料油漆、聚氨酯油漆和环氧油漆;纤维素材料,例如纸张和木材;纺织品材料,例如棉及其共混物;和含硅材料,例如玻璃、陶瓷板、混凝土、砖、陶瓷如瓷、瓷器、石英;和晶体;和天然石头,例如石墨、大理石和石板。
对于结构固定应用来说,载体可包括有机硅泡沫体或有机硅弹性体。有机硅泡沫体载体可以是闭孔的有机硅泡沫体。闭孔的有机硅泡沫体载体可以是来自于泡沫体片材的挤出或切割片材。可用作载体的闭孔有机硅泡沫体挤出物和片材例如压延的片材是本领域已知的且可商购。合适的有机硅泡沫体可以是压延的片材或闭孔的有机硅泡沫体挤出物,其密度根据ASTM D 297测量为31-37磅/英尺3(pcf),和通过ASTM D 1056-00测量的压缩变形为13-17。合适的有机硅弹性体是本领域已知的且硬度计硬度可以是25-70。
本发明的PSAC和PSAP可用于结构固定介质。例如,(1)PSAC可施加到载体的相对侧上,和(2)可从PSAC中除去溶剂,直到步骤(1)的产物触摸起来不粘,从而在载体的相对侧上形成层。可通过暴露于环境空气下例如5-30分钟,来除去溶剂,这取决于环境条件。步骤(2)的产物是可例如在结构固定应用中使用的压敏粘合剂胶带。该层的厚度可以是至少3mil,或者3mil-20mil,或者3mil-12mil,或者4mil-6mil。在不希望束缚于理论的情况下,认为涂层的厚度小于3mil,则产物将不显示出对于结构应用来说充足的粘合性;和若涂层厚度大于20mil,则除去溶剂的暴露时间可能必须增加。或者,可将隔离衬垫置于胶带的任何一侧上,和在步骤(2)之后和步骤(3)之前冷冻所得制品。
该方法可进一步包括(3)在基底之间插入压敏粘合剂胶带;(4)施加压力到该压敏粘合剂胶带上,和(5)固化该层。可通过任何方便的方式进行步骤(4)。当在结构玻璃装配应用中使用压敏粘合剂胶带时,可使用钳子施加压力。可通过将步骤(5)的产物暴露于环境条件(例如温度和湿度)下,其时间量足以粘合压敏粘合剂胶带到基底上,从而进行固化。确切时间取决于条件,然而时间可以是1-24小时,或者4-24小时。本发明可提供下述益处,可在固化仅1小时或者更少之后除去单元。
或者,该方法可任选地进一步包括在步骤(1)之前给载体打底的额外步骤。可通过施加本发明的PSAC到载体上或者通过施加不同的底漆到载体上,从而给载体打底。用作底漆的PSAC可以与步骤(1)中所使用的PSAC的组成相同或不同。然而,作为底漆施加的PSAC层可具有比在步骤(1)中施加的层小的厚度。
本发明进一步涉及套盒,所述套盒包括(I)以上所述的PSAC,(II)载体,和(III)说明如何施加组分(I)到组分(II)以制备胶带和在结构玻璃装配应用中如何使用该胶带的说明书。载体可以是有机硅泡沫体或硅橡胶。
图1示出了在结构玻璃装配应用中压敏粘合剂胶带的用途,它示出了幕墙的结构。框架元件100是建筑幕墙的结构部件。使用以上所述的压敏粘合剂胶带103,将幕墙板101和102固定到框架元件100上。压敏粘合剂胶带包括闭孔的有机硅泡沫体载体105,所述载体105在相对侧上带有通过在除去溶剂之后固化本发明的PSAC制备的压敏粘合剂产品104的涂层。任选地,将弹性体支撑棒106置于板101和102之间,并在棒106上挤出耐天候老化的密封剂107,以密封板101和102之间的空间。
图2示出了根据本发明的压敏粘合剂胶带103的可供替代用途。该压敏粘合剂胶带103包括在相对侧上带有压敏粘合剂产品104的涂层的闭孔有机硅泡沫体载体105,将其作为隔片置于绝缘玻璃单元内的玻璃板201和202之间。
图3和4示出了幕墙单元的改进外观。图3示出了现有技术的一部分幕墙单元。该幕墙单元包括绝缘玻璃单元302安装在其上的框架301。绝缘玻璃单元包括通过隔片305以固定的距离彼此分开的玻璃板303、304。绝缘玻璃单元302通过临时粘合剂306安装在框架301上。临时粘合剂306包括用非结构粘合剂308在相对侧上涂布的载体307。结构粘合剂组合物309施加在临时粘合剂306和框架301之间的空间内。
图4示出了具有改进的外观的本发明的幕墙单元的一部分。该幕墙单元包括绝缘玻璃单元302安装在其上的框架301。绝缘玻璃单元包括通过隔片305以固定的距离彼此分开的玻璃板303、304。绝缘玻璃单元302通过本发明的压敏粘合剂胶带400安装在框301上。该压敏粘合剂胶带400包括通过固化以上所述的PSAC制备在相对侧上涂布PASP 402的有机硅泡沫体401。这一压敏粘合剂胶带400在结构上将绝缘玻璃单元302粘合到框架301上。
实施例
对于本领域的技术人员来说,这些实施例拟阐述本发明且不应当解释为限制权利要求中列出的本发明的范围。
参考例1-180度剥离粘合性测试
这一试验方法基于宽度为1/2”的打底过的不锈钢筛网基底的Adhesion-in-Peel of Elastomeric Joint Sealants的ASTM C 794标准试验方法。通过用异丙醇清洁,制备基底。将PSAC施加到闭孔的有机硅泡沫挤出物上并采用规定的压力和停留时间固定到基底上,和层压该基底到挤出物上。然后将所得剥离粘合样品置于机械测试机内。用钳子将剥离粘合样品夹紧在合适的位置上,然后以2英寸/分钟在180°的角度下牵拉。牵拉样品总计1英寸。记录每英寸宽度的力(磅/线英寸,pli)和内聚破坏%。
参考例2-接片粘合
用异丙醇清洁,制备基底。将PSAC施加到泡沫载体上并采用规定的压力和停留时间固定到基底上。在约90度角下用手牵拉样品。记录内聚破坏%(%CF)。
参考例3-拉伸粘合(TA)接合处的机械性能测试
在类似于ASTM C 1135制备的样品上测量标准拉伸、伸长率和模量。通过施加PSAC到闭孔有机硅泡沫挤出物上,然后采用规定的压力和停留时间组装接合处,制备样品。在组装之前用异丙醇清洁基底。然后使用机械测试机(负载池=1000lb.,十字头速度(牵拉速度)=4英寸/分钟/英寸宽度)牵拉样品。
在制备PSAC样品中所使用的组分
在这些实施例中使用下述组分。
组分(A1)包括羟基官能的聚二甲基硅氧烷基键合到其上的MQ树脂芯。组分(A1)含有0.75%羟基。通过在反应器内在72%的非挥发物含量下结合羟基封端的聚二甲基硅氧烷、三甲基甲硅烷基、羟基官能的MQ树脂溶液和二甲苯,制备组分(A1)。在115℃下加热反应混合物,同时使无水氨气穿过该结合物,以促进缩合“稠化”反应。在数小时的时间段内发生稠化反应。在稠化反应过程中除去水。然后汽提掉挥发性物质,例如二甲苯。
组分(A2)包括羟基封端的聚二甲基硅氧烷基键合到其上的MQ树脂芯。组分(A2)含有0.75%羟基。通过在反应器内在环状聚有机基硅氧烷和壬酸中结合二甲苯、三甲基甲硅烷基、羟基封端的MQ树脂、羟基封端的聚二甲基硅氧烷胶料、甲硅烷基磷酸酯,加热所得结合物至回流,冷却并过滤,从而制备组分(A2)。
组分(B1)包括含有0.70%羟基的三甲基封端的MQ树脂。通过在反应器内结合二甲苯、三甲基甲硅烷基、羟基封端的MQ树脂和三氟乙酸,在65℃下加热所得结合,并添加六甲基二硅氮烷,从而制备三甲基封端的MQ树脂。完成六甲基二硅氮烷的添加之后,则在65℃下保持反应器的内容物2小时,然后冷却。将异丙醇和水加入到反应器的内容物中,并除去水。然后汽提掉二甲苯。
组分(C1)包括三甲氧基甲硅烷基乙基封端的聚二甲基硅氧烷。
组分(C2)包括羟基封端的聚二甲基硅氧烷。
组分(D1)包括甲基三甲氧基硅烷。
组分(D2)包括(乙二胺丙基)三甲氧基硅烷。
组分(D3)包括异丁基三甲氧基硅烷。
组分(E1)包括双(乙基乙酰乙酸)二异丙氧基钛。
组分(F1)包括庚烷。
组分(F2)包括二甲苯。
实施例1
通过以表1所示的百分数混合各组分,制备PSAC样品。表1中还示出了(B)/(A)之比和树脂/聚合物之比。将每一PSAC样品施加到尺寸为1/4”×11/16”×2”的载体的两侧上,除去溶剂,和在2psi下经45分钟,将所得胶带夹在玻璃板之间。通过参考例2的方法,在4小时之后和在7天之后评价接片粘合。结果见表1。
表1
 组分   样品1   对比样品2   样品3   对比例4
 A1   26.74%   46.88%   35.34%   33.37%
 B1   19.16%   0.00%   11.93%   11.26%
 C1   10.40%   2.89%   5.89%   11.12%
 D1   9.51%   9.26%   9.42%   8.90%
 D2   0.18%   0.17%   0.18%   0.17%
 E1   0.89%   0.87%   0.88%   0.83%
 F1   26.74%   39.93%   32.39%   30.59%
 F2   6.39%   0.00%   3.98%   3.75%
 (B)/(A)   0.72   0   0.34   0.34
 树脂/聚合物   2.2   2.2   2.4   1.8
 在4小时之后的接片粘合   0%CF   0%CF   50%CF   0%CF
  在7天之后的接片粘合   50%CF   0%CF   90%CF   0%CF
对比样品2表明,当从PSAC中省去处理过的树脂时,对于结构应用来说,所得PSAP可能具有不足的粘合性。对比样品4进一步表明,当在PSAC内树脂/聚合物之比太低时,对于结构应用来说,所得PSAP可能具有不足的粘合性。样品1和3表明,当合适地选择(B)/(A)之比和树脂/聚合物之比时,对于结构应用来说,所得PSAP可能具有充足的粘合性。
实施例2
通过以表2所示的百分数混合各组分,制备PSAC样品。表2中还示出了(B)/(A)之比和树脂/聚合物之比。将每一PSAC样品施加到尺寸为1/4”×11/16”×2”的载体的两侧上,除去溶剂,并将所得胶带夹在玻璃板之间。再次施加每一PSAC到载体的两侧上,并将所得胶带夹在玻璃板和DURANAR
Figure 2006800258159_0
表面之间。DURANAR
Figure 2006800258159_1
是一种氟树脂基油漆,它商购于PPG Industries,Inc.,of Pittsburgh,Pennsylvania,U.S.A.。通过参考例3的方法,在7天之后评价拉伸粘合性。结果见表2。
表2
  组分   样品5   对比样品6
  A1   6.03%   6.42%
  B1   27.89%   24.87%
  C1   12.06%   12.83%
  D1   3.02%   3.21%
  D2   1.51%   1.60%
  D3   5.03%   5.35%
  E1   1.01%   1.07%
  F1   34.17%   36.36%
  F2   9.30%   8.29%
  (B)/(A)   4.63   3.88
  树脂/聚合物   2.36   2.03
  具有2个玻璃表面的拉伸粘合(psi)   98/10%CF   60/0%CF
  具有1个玻璃和1个DURANAR
Figure 2006800258159_2
表面的拉伸粘合(psi)
  92/80%CF   81/0%CF
实施例2表明,当结合低含量的稠合树脂使用相对高含量的处理过的MQ树脂时,对于一些PSAC配方来说,可有利地使用相对高的树脂/聚合物比。
实施例3
通过以表3所示的百分数混合各组分,制备PSAC样品。表3中还示出了(B)/(A)之比和树脂/聚合物之比。将每一PSAC样品施加到尺寸为1/4”×3/4”×2”的载体的两侧上,除去溶剂,并在5psi下经15分钟将所得胶带夹在两块玻璃板之间,夹在铝表面和DURANAR
Figure 2006800258159_3
表面之间,以及夹在两个铝表面之间。在各种时间之后通过参考例3的方法评价拉伸粘合。在各种时间之后通过参考例2的方法评价接片粘合。结果见表3。
表3
  组分   样品7   样品8
  A1   29.67   0
  A2   0   28.79
  B1   21.33   25.16
  C1   11.38   8.07
  D1   9.36   9.34
  E1   1.09   1.06
  F1   19.78   0
  F2   7.11   27.58
  (B)/(A)   0.72   0.87
  树脂/聚合物   2.22   2.21
  在1小时之后,具有1个铝和1个DURANAR
Figure 2006800258159_4
表面的拉伸粘合
  58psi/0%CF   34psi/0%CF
  在1天之后,具有1个铝和1个DURANAR表面的拉伸粘合   105psi/75%CF   132psi/100%CF
  在4小时之后,具有2个玻璃基底的接片粘合   0%CF   0%CF
  在1天之后,具有2个玻璃基底的接片粘合   100%CF   100%CF
  在7天之后,具有2个玻璃基底的接片粘合   100%CF   100%CF
  在4小时之后,具有2个铝基底的接片粘合   0%CF   0%CF
  在1天之后,具有2个铝基底的接片粘合   100%CF   100%CF
  在7天之后,具有2个铝基底的接片粘合   100%CF   100%CF
实施例3表明,不同的稠化MQ树脂作为组分(A)是有效的。
实施例4
通过以表4所示的百分数混合各组分,制备PSAC样品。表4中还示出了(B)/(A)之比和树脂/聚合物之比。将每一PSAC样品施加到尺寸为1/4”×3/4”×2”的载体的两侧上,除去溶剂,并在5psi下经15分钟将所得胶带夹在两块玻璃板之间,和两个铝表面之间。在各种时间之后通过参考例2的方法评价接片粘合。结果见表4。
表4
  组分   样品9   样品10
  A1   23.92%   23.92%
  B1   17.20%   17.20%
  C1   9.17%   0.00%
  C2   0.00%   9.17%
  D1   8.47%   8.47%
  E1   0.88%   0.88%
  F1   34.64%   34.64%
  F2   5.73%   5.73%
  (B)/(A)   0.72   0.72
  树脂/聚合物   2.22   2.22
  在4小时之后,具有2个玻璃基底的接片粘合   0%CF   0%CF
  在3天之后,具有2个玻璃基底的接片粘合   75%CF   10%CF
  在21天之后,具有2个玻璃基底的接片粘合   100%CF   50%CF
  在21天之后,然后用水浸渍样品另外28天,具有2个玻璃基底的接片粘合   100%CF   100%CF
  在4小时之后,具有2个铝基底的接片粘合   10%CF   10%CF
  在3天之后,具有2个铝基底的接片粘合   100%CF   75%CF
  在21天之后,具有2个铝基底的接片粘合   100%CF   90%CF
  在21天之后,然后用水浸渍样品另外28天,具有具有2个铝基底的接片粘合   0%CF   0%CF
实施例4表明,用不同缩合可反应基团封端的聚二有机基硅烷作为组分(C)是有效的。
实施例5
通过以表5所示的百分数混合各组分,制备PSAC样品。表5中还示出了(B)/(A)之比和树脂/聚合物之比。将PSAC样品施加到尺寸为1/4”×11/16”×2”的载体的两侧上,除去溶剂,并将所得胶带夹在玻璃表面和DURANAR
Figure 2006800258159_6
表面之间。在各种时间之后根据参考例3测量拉伸粘合。结果见表5。
表5
  组分   样品11
  A1   8.86%
  B1   40.52%
  C1   17.71%
  D1   4.43%
  D2   0.22%
  D3   7.38%
  E1   1.48%
  F1   5.90%
  F2   13.51%
  (B)/(A)   4.58
  树脂/聚合物   2.34
  在1小时之后的拉伸粘合(psi)   28
  在7天之后的拉伸粘合(psi)/%CF   127/100%CF
  在真空密封的箔片袋中包装载体并在-30℃下储存1个月之后的拉伸粘合(psi)/%CF   127/100%CF
  在真空密封的箔片袋中包装载体并在-30℃下储存3个月之后的拉伸粘合(psi)/%CF   128/100%CF
  在真空密封的箔片袋中包装载体并在-30℃下储存3个月之后(在这些条件下的第二个样品)的拉伸粘合(psi)/%CF   136/100%CF
样品11表明,本发明的PSAC可用于制备可在低温下储存的单部分预制的胶带。
实施例6
通过以表6所示的百分数混合各组分,制备PSAC样品。表6中还示出了(B)/(A)之比和树脂/聚合物之比。将每一PSAC样品施加到尺寸为1/4”×11/16”×2”的载体的两侧上,除去溶剂,并将所得胶带夹在玻璃表面和DURANAR
Figure 2006800258159_7
表面之间。在各种时间之后根据参考例2测量接片粘合。结果见表6。
表6
 组分   对比样品12   样品13
 A1   0%   26.79%
 B1   45.3%   19.2%
 C1   20.6%   10.42%
 D1   3.5%   9.52%
 E1   0.5%   0.89%
 F1   15%   26.79%
 F2   15.10%   6.4%
 (B)/(A)   不可应用   0.72
 树脂/聚合物   2.2   2.2
 在1天之后的接片粘合   50%CF   90%CF
 在2天之后的接片粘合   100%CF   100%CF
 在5天之后的接片粘合   10%CF   100%CF
实施例6表明,当省去稠合树脂时,随着时间流逝,剥离粘合性可能下降。
实施例7-两部分PSAC
两部分PSAC含有A部分和B部分。A部分通过以表7所示的百分数混合各组分来制备。B部分通过以表7所示的百分数混合各组分来制备。将等重量的A部分和B部分混合在一起。
表7
 组分   A部分   B部分   结合
 A1   0%   80%   40.66
 B1   57.93%   0%   29.44
 C1   30.74%   0%   15.63
 D1   4.85%   0%   2.47
 E1   3.24%   0%   1.64
 F1   3.24%   20%   10.16
 (B)/(A)   n/a   n/a   0.72
 树脂/聚合物   1.88   2.70   2.22
A部分和B部分在环境条件下经一段时间货架稳定。
实施例8-本发明的结构粘合剂胶带与可商购的结构粘合剂胶带的比较
测试结构粘合剂胶带在玻璃上的剪切强度,所述结构粘合剂胶带包括本发明的PSAC(硅氧烷结构粘合剂胶带)和由印度的3M以3M VHB(丙烯酸泡沫体胶带)形式销售的闭孔的丙烯酸泡沫体胶带。所测试的所有胶带样品为1/2英寸宽。硅氧烷结构粘合剂胶带为1/4英寸厚,和丙烯酸泡沫体胶带为2.3mm厚。
丙烯酸泡沫体胶带的缺点是要求在玻璃上的底漆,通过水浸渍,维持对玻璃的粘合性。制造不具有底漆和具有底漆的丙烯酸泡沫体胶带的剪切样品,以比较差别。硅氧烷结构粘合剂胶带提供的优点是不要求在玻璃上的底漆,和制造仅仅一组样品。
所制造的每一剪切样品在1/2″×2″或者恰好1英寸2接触面积的平行玻璃板上具有接触表面。在实验室条件下制造样品,并在测试之前允许调节7天。将样品置于拉伸测试机内,并在1英寸/分钟下牵拉开平行的玻璃板,从而以剪切模式布置胶带体系。如下表8所示记录最终的应力和对玻璃的失效模式。所选条件是ASTM C 1184用于结构密封剂的标准技术规格中规定的条件。
表8
  不具有底漆的丙烯酸泡沫体胶带   具有底漆的丙烯酸泡沫体胶带   硅氧烷结构粘合剂胶带
  峰值应力psi   失效模式   峰值应力psi   失效模式   峰值应力psi   失效模式
  7d/RT   80.5   粘合破坏   68.6   粘合破坏   105.0   94%内聚破坏
  7d/RT+7d/H2O   52.2   粘合破坏   75.4   24%内聚破坏   115.1   82%内聚破坏
  7d/RT+88℃1h   32.7   粘合破坏   29.9   粘合破坏   83.9   84%内聚破坏
  7d/RT和~29℃1h   120.6*   粘合破坏   209.8   粘合破坏   156.1   100%内聚破坏
表8中的数据表示在每一条件下5个样品的平均,例外的是用星号表示的数据点。这一点是4个样品的平均,因为在测试期间玻璃断裂。
在上表中,7d/RT是指在环境条件下,在室温下放置样品7天。7d/H2O是指在室温下,在水中浸渍样品7天。
ASTM C1184要求是拟在结构玻璃装配应用中使用的产品在以上所述的所有条件下必须具有最小50psi或345kPa以及根据ASTMC1442规定的条件5000小时的加速老化。这些数据进一步表明,硅氧烷胶带体系在-29℃到88℃的温度范围内和通过水浸渍,在不使用底漆的情况下,具有比丙烯酸泡沫体胶带体系好的稳定性。
在不希望束缚于理论的情况下认为,(B)/(A)之比和树脂/聚合物之比的结合提供下述益处:i)在除去溶剂之后,PSAC的改进的粘性(原始强度)和ii)通过除去溶剂之后固化PSAC制备的PSAP的长期-永久粘结。在不希望束缚于理论的情况下认为,当通过固化PSAC制备的PSAP在结构固定应用中使用时,存在组分(D)和(E)。
由本发明的PSAC和闭孔有机硅泡沫体载体制备的压敏粘合剂胶带可用于结构玻璃装配应用,例如在幕墙应用中应用或用于玻璃板之间的隔片。在不希望束缚于理论的情况下认为,对于结构固定应用来说,PSAP可提供充足的粘合强度,而有机硅泡沫体可提供包括增加的耐热性在内的优势,从而导致更好的能量效率和降低从外部传输声音到内部,从而导致不那么嘈杂的内部状况;和该压敏粘合剂胶带可提供降低的竖框宽度益处,从而导致改进的外观。
附图
图1示出了含本发明的压敏粘合剂胶带的幕墙的一部分截面。
图2是含本发明的压敏粘合剂胶带的绝缘玻璃单元的一部分。
图3示出了现有技术的幕墙单元的一部分。
图4示出了具有改进的外观的本发明的幕墙单元的一部分。
参考标记
100框架元件
101幕墙板
102幕墙板
103压敏粘合剂胶带
104压敏粘合剂产品
105有机硅泡沫载体
106支撑棒
107耐天候老化的密封剂
201玻璃板
202玻璃板
301框架
302绝缘玻璃
303玻璃板
304玻璃板
305隔片
306临时粘合剂
307载体
308非结构粘合剂
309结构粘合剂组合物
400结构粘合剂胶带
401硅氧烷载体
402 PSAP

Claims (15)

1.一种压敏粘合剂组合物,它包含:
(A)含(i)树脂芯和(ii)非树脂的聚有机基硅氧烷基的稠化的MQ树脂,其中非树脂的聚有机基硅氧烷基用与硅键合的羟基封端,
(B)处理过的MQ树脂,其是指基本上由M和Q单元组成且羟基含量为0-2%的硅氧烷,其中(B)/(A)之比的数值为0.3-5.0,和
(C)用可缩合反应的基团封端的聚二有机基硅氧烷,其中组分(A)(i)和(B)的结合量相对于组分(A)(ii)和(C)的结合量之比的数值为2.0-3.0;
0.5-20%的(D)交联剂,
0.5-1.5%的(E)催化剂,和
30-70%的(F)溶剂。
2.权利要求1的压敏粘合剂组合物,其中组分(A)(ii)是羟基封端的聚二甲基硅氧烷基。
3.权利要求1的压敏粘合剂组合物,其中组分(B)是三甲基甲硅烷基封端的MQ树脂。
4.权利要求1的压敏粘合剂组合物,其中组分(C)是烷氧基甲硅烷基亚烃基封端的聚二有机基硅氧烷。
5.权利要求1的压敏粘合剂组合物,其中组分(C)的通式为:(R5)3-yR4 ySiO-(R4 2SiO)x-SiR4 y(R5)3-y,其中每一R4独立地为取代或未取代的单价烃基,每一R5独立地包括卤素原子、酰氧基、烷氧基、酰胺基、氨基、氨氧基、羟基、肟基、或烷氧基甲硅烷基亚烃基,和x是数值为200-1000的整数和y为0、1或2。
6.权利要求5的压敏粘合剂组合物,其中每一R4是烷基,每一R5是羟基或三烷氧基甲硅烷基亚乙基,和x的数值是500-700;和y是0。
7.权利要求1的压敏粘合剂组合物,其中存在组分(D)且为三烷氧基硅烷。
8.权利要求1的压敏粘合剂组合物,其中存在组分(E)且为钛催化剂。
9.权利要求1的压敏粘合剂组合物,其中存在组分(F)且为烃液体。
10.权利要求5的压敏粘合剂组合物,其中每一R5独立地包括乙酰胺基、乙酰氧基或酮肟基。
11.一种套盒,它包括:
(I)权利要求1的组合物,
(II)载体,和
(III)说明如何施加组分(I)到组分(II)以制备胶带和在结构玻璃装配应用中如何使用该胶带的说明书。
12.一种制备压敏粘合剂产品的方法,它包括:
(1)施加权利要求1的组合物到载体的相对侧上;
任选地(2)除去组分(F),直到每一层触摸起来不发粘,
其中在每一相对侧上施加组合物,其用量足以在每一相对侧上提供在除去组分(F)之后厚度为至少3密耳的层。
13.权利要求12的方法,它进一步包括:
(3)在表面之间插入步骤(2)的产物,
(4)施加压力到步骤(2)的产物上,
(5)固化该层。
14.通过权利要求12的方法制备的压敏粘合剂胶带。
15.权利要求14的压敏粘合剂胶带,其中载体是硬度计硬度为25-70的有机硅弹性体。
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