CN101495583A - 具有高光学透明度的粘合剂膜,作为用于粘附至用作消费品的电子元件中的玻璃窗的防破裂覆盖物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压敏粘合剂膜,包括至少一个载体膜和至少一层压敏粘合剂,其特征在于,所述载体膜具有至少50MPa的抗拉强度,根据ASTM D882测得,不大于3%的雾度值,根据ASTM D1003测得,和至少80%的透光率,在550nm波长的光下,根据ASTM D1003测得;并且特征在于,所述压敏粘合剂膜具有至少70%的透光率,根据ASTM D1003测得。本发明也涉及相应的单面或双面压敏粘合剂膜作为玻璃窗的防破裂装置的用途,尤其是用于电子消费产品。

Description

具有高光学透明度的粘合剂膜,作为用于粘附至用作消费品的电子元件中的玻璃窗的防破裂覆盖物
本发明涉及用于粘结消费电子产品中的玻璃窗的单面或双面压敏粘合剂膜。意图使用胶带来防止在不正确使用的情况下,或者是在剧烈冲击下,电子装置中的玻璃窗破裂。
对于电子商品,在显示区域常常使用塑料窗。已知的实例是例如PDA(Personal Digital Assistants;便携式计算机)。然而,在手表工业中塑料窗也常常使用玻璃。塑料体系具有许多优点。例如,它们便宜、重量轻、不易碎,并且易于加工。但是,这些塑料窗并不是没有缺点。例如,在日常使用中,它们是不耐刮擦的,并且也由于有限的折射率导致仅具有中等亮度。
因此,越来越多地在尝试使用玻璃窗作为消费电子产品中的观察窗。但是,除了具有由于更高的折射率导致的更高的透明度和亮度之外,仍然具有碎裂的危险。
一种可能的解决方案是三层玻璃(three-layer glass)。在此,类似于汽车工业中的挡风玻璃,将PVB膜(聚乙烯醇缩丁醛膜)引入到两个玻璃片之间,并因此制成了防破裂装置。但是,因为成本的原因,这种解决方案不适于大体积介质。因此在消费电子工业中仍然需要解决方案。
因此,本发明的目的是提供用于玻璃窗,尤其是用于消费电子产品工业中的防破裂装置,其能够避免现有技术的缺点。
令人惊奇地和出乎意料的是,该目的通过在玻璃上具有高粘性的高透明性的、单面或双面压敏粘合剂膜达到了,该膜如权利要求1中所述。
在玻璃碎裂时,单面或双面压敏粘合剂膜用作防破裂装置,而玻璃碎片保持与压敏粘合剂膜粘结。该单面或双面压敏粘合剂膜将是高透明性的,因此将不会有害地影响玻璃窗的光学性质。
在本说明书的上下文中,使用的术语(压敏)粘合剂膜和(压敏)胶带是同义的。
在光学元件例如玻璃窗的设计和构成中,需要考虑照射光的性质与所用的材料之间的相互作用。在一种导出的版本中,能量守恒定律具有以下形式:
T(λ)+p(λ)+a(λ)=1
其中T(λ)描述透射光的分数(fraction),p(λ)是反射光的分数,以及a(λ)是吸收光的分数(X:波长),其中照射光的总强度被标准化为1。根据所用的光学元件,任务是优化这三项中的一个,而抑制其它两个。设计用来传播的光学元件的特征值T(λ)接近于1。这通过减少p(λ)和a(λ)的量来达到。基于丙烯酸酯共聚物和丙烯酸酯嵌段共聚物的压敏粘合剂通常在可见光范围内不具有显著的吸收,即,在400nm至700nm的波长范围内不具有显著的吸收。这可通过使用UV-Vis分光光度计的测量而容易地检测。因此,特别感兴趣的是p(λ)。反射是界面现象,它取决于彼此接触的两相i的折射率nd,i,遵循Fresnel方程
ρ ( λ ) = ( n d , 2 - n d , 1 n d , 2 + n d , 1 ) 2 .
对于等折射(isorefractive)材料(其中nd,2=nd,1)的情况下,p(λ)变为0。这表明,需要将要用于光学元件的压敏粘合剂的折射率调节至要粘结的材料的折射率。各种这些材料的通常值列于表1中。
Figure A20078002796300042
(来源:Pedrotti,Pedrotti,Bausch,Schmidt,Optik,1996,Prentice-Hall,Munich。数据是在X=588nm测得的)
在本发明的上下文中,具体的应用涉及在用作消费品(consumer item)的电子元件中的防破裂装置的玻璃窗全区域上粘结单面或双面压敏粘合剂膜。在上下文中,单面压敏胶带仅提供防破裂保护。相比而言,双面压敏胶带除了具有防破裂保护之外,还具有的优点是该压敏胶带也可用于固定。
对这种压敏粘合剂膜的附接的要求是高的。例如,粘合剂应该是高透明性的,从而基本上不减少玻璃窗的透明度。根据上文所述,这可通过最小化吸收光和反射光的分数而达到。因此,需要将压敏粘合剂的折射率和载体的折射率调节至与玻璃窗相同。
由于固有粘性,压敏粘合剂必须具有相对低的玻璃化转变温度。这限制了芳族化合物的分数(大量的芳族化合物降低玻璃化转变温度),所以不能通过在压敏粘合剂中使用高比例的芳族化合物而获得最大折射率。
压敏粘合剂(PSA)
对于单面PSA带,根据本发明的PSA涂层重量(coatweight)优选为10至150g/m2,更优选为20至100g/m2
对于双面PSA带,根据本发明的PSA涂层重量优选每面为5至100g/m2,更优选为10至75g/m2
达到非常高的折射率的各种类型的PSA的实例包括硅橡胶。这些描述于例如US 4,874,671中。
在进一步的情况下,可以使用丙烯酸酯嵌段共聚物作为PSA。
在丙烯酸酯嵌段共聚物的情况下,存在大量的可用于合成具有高折射率的PSA的单体,从而可通过化学构造而设置宽泛的PSA性质;此外,获得的优点是,可在操作中不使用额外的交联步骤而产生PSA的高内聚层。
丙烯酸酯嵌段共聚物有利地至少具有包括至少一个聚合物嵌段P(B)和至少两个聚合物嵌段P(A)的单元P(A)-P(B)-P(A),其中
·P(A)各自独立地表示包括至少75wt%的A组单体的均聚物或共聚物嵌段,所述聚合物(共聚物)嵌段P(A)各自的软化温度为0℃至+175℃,
·P(B)表示包括B组单体的均聚物或共聚物嵌段,所述聚合物(共聚物)嵌段P(B)的软化温度为-130℃至+10℃,
·所述聚合物(共聚物)嵌段P(A)和P(B)在25℃是不可均匀溶混的,
其特征在于,
·所述PSA在20℃的折射率nd,H为nd,H>1.52,
·至少一个所述聚合物(共聚物)嵌段P(A)在20℃的折射率nd,A为nd,A>1.58,
·所述聚合物(共聚物)嵌段P(B)在20℃的折射率nd,B为nd,B>1.43。
对于本发明可能特别有利的是,所有的聚合物(共聚物)嵌段P(A)各自在20℃的折射率nd,A都为nd,A>1.58。
对于本发明的目的,还有利的是,所述嵌段共聚物或多种共聚物在PSA中存在的量至少为50wt%。
折射率nd根据Snell折射定律来定义,并且取决于温度以及照射的光的波长。对于本申请的目的,将其理解为在T=25℃使用白色光(λ=550nm±150nm)测得的值。
在下文中,聚合物嵌段P(A)也称为硬嵌段,聚合物嵌段P(B)称为弹性体嵌段。
软化温度是指在无定形体系情况下的玻璃化转变温度,以及半结晶体系下的熔融温度。玻璃化转变温度(Glass temperature)记录为得自半稳态方法如差式扫描量热(DSC)的结果。
已经证明在本发明的意义上特别有利的PSA是折射率nd大于1.52的那些,并且嵌段共聚物/多种嵌段共聚物的结构可通过以下通式中的一个或多个描述的那些,
P(A)-P(B)-P(A)    (I)
P(B)-P(A)-P(B)-P(A)-P(B)    (II)
[P(A)-P(B)]nX    (III)
[P(A)-P(B)]nX[P(A)]m    (IV),
其中n=3至12,m=3至12,并且X为多官能支化单元,即,通过它将各种聚合物臂彼此连接的化学结构单元,其中,所述聚合物嵌段P(A)各自独立地表示包括至少75wt%A组单体的均聚物或共聚物嵌段,所述聚合物嵌段P(A)各自的软化温度为0℃至+175℃并且折射率nd,A为大于1.58,并且其中所述聚合物嵌段P(B)各自独立地表示包括B组单体的均聚物或共聚物嵌段,所述聚合物嵌段P(B)各自的软化温度为-130℃至+10℃,并且折射率nd,B为大于1.43。
在第一独立权利要求或有利的实施方式中所述的聚合物嵌段P(A)可为选自A组的单种单体的聚合物链,或者可为选自A组的不同结构的单体的共聚物;当合适时,它们可为至少75wt%A组的单体和至多25wt%B组的单体的共聚物。所用的选自A组的单体可以特别是在它们的化学结构和/或它们的侧链长度方面变化。因此,所述聚合物嵌段覆盖以下范围:完全的均聚物,以及具有相同的化学母体结构但是在链长度方面不同的单体形成的聚合物,和具有相同个数的碳但是在异构性(isomerism)方面不同的聚合物,以及得自A组的长度不同和异构性不同的单体的无规聚合的嵌段。同样聚合物嵌段P(B)在得自B组的单体方面也是这样的。
因此,除非在具体的情况中具体地另外指出,否则,对于本申请的目的,术语“聚合物嵌段”意图不仅包括均聚物嵌段,而且包括共聚物嵌段。
单元P(A)-P(B)-P(A)在结构上可为对称的[对应于P1(A)-P(B)-P2(A),其中P1(A)=P2(A)]或不对称的[例如,对应于式P3(A)-P(B)-P4(A),其中P3(A)≠P4(A),但是其中P3(A)和P4(A)都各自为定义为P(A)的聚合物嵌段]。
有利的构型是:这样的构型,其中所述嵌段共聚物具有对称结构,从而使得存在在链长度和/或化学结构方面相同的聚合物嵌段P(A),和/或使得存在在链长度和/或化学结构方面相同的聚合物嵌段P(B)。
P3(A)和P4(A)尤其是可在它们的化学组成和/或它们的链长度方面不同。
优选选择用于聚合物嵌段P(A)的组A的起始单体,使得得到的聚合物嵌段P(A)与聚合物嵌段P(B)是不可混溶的,并且因此,产生微相分离(microphase separation)。
根据嵌段彼此之间的相容性,嵌段共聚物可具有类似于那些聚合物独立存在时的特性。基于通常存在于不同聚合物之间的不相容性,这些聚合物在预先混合之后,又再次分离出来。形成由单个聚合物构成的或多或少的均匀区域。
在嵌段共聚物(例如,二嵌段、三嵌段、星形嵌段、多嵌段共聚物)的情况下,这种不相容性也可存在于单个的不同聚合物嵌段之间。然后,但是,由于各嵌段彼此化学连接,在此处,分离的可能性仅会在有限的范围内发生。形成在其中两个或更多个相同类型的嵌段聚集的所谓的域(domain)(相)。由于所述的域在最初的聚合物嵌段的相同数量级范围内,所以使用术语“微相分离”。
聚合物嵌段尤其是可形成伸长的、微相分离的区域(域),形成的形式为例如扁长形即单向伸长的(例如,棒状(rodlet-shaped))结构元素(structuralelement);扁圆形,即,双向伸长的(例如,层状(layer-shaped))结构元素;三维方向上同时连续微相分离的区域(three-dimensionally cocontinuousmicrophase-separated region);或具有另一类聚合物嵌段(通常具有较低的重量分数)的多个区域分散在一种聚合物嵌段(通常具有较高的重量分数)中的连续基质。
有利的是,典型的域尺寸为小于400nm,更优选小于200nm。
合适的A组单体含有C=C双键,尤其是一个或多个真正意义上的乙烯基基团和/或乙烯基类基团。乙烯基类基团在此处是指其中不饱和碳原子的一些或所有的氢原子被有机和/或无机基团取代的基团。从这个意义上来说,丙烯酸、甲基丙烯酸和/或其衍生物也包括在含有乙烯基类基团的化合物中。上述化合物在下文中统称为乙烯基化合物。
可用作A组单体的化合物的有利的实例是作为聚合物时在25℃的折射率大于1.58的乙烯基芳族化合物。具体的单体包括例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻-甲基苯乙烯、邻-甲氧基苯乙烯、对-甲氧基苯乙烯或4-甲氧基-2-甲基苯乙烯,但是这种叙述仅是示例性的。
作为A组单体,还可有利地使用丙烯酸酯,例如丙烯酸酯封端的聚苯乙烯或丙烯酸α-溴代苯酯;和/或甲基丙烯酸酯,例如甲基丙烯酸酯封端的聚苯乙烯(例如,Methacromer PS 12,购自Polymer Chemistry Innovations),甲基丙烯酸1,2-二苯基乙基酯、甲基丙烯酸二苯基甲基酯、甲基丙烯酸邻-氯苄基酯或甲基丙烯酸对-溴苯基酯;和/或丙烯酰胺类,例如N-苄基甲基丙烯酰胺。
也可以以彼此的混合物使用该单体。由于也可使用单体混合物来获得大于1.58的聚合物嵌段P(A)的折射率nd,也可能的是,一种或多种组分以均聚物的形式在25℃具有小于1.58的折射率nd。这些单体的具体的实例,这并不是穷举性的,是甲基丙烯酸邻-甲苯基酯、甲基丙烯酸苯基酯、甲基丙烯酸苄基酯或甲基丙烯酸邻-甲氧基苯基酯。
但是,此外,所述聚合物嵌段P(A)也可解释为共聚物,从而使得它们能够在该范围内包括,至少75%的导致高软化温度的以上A组的单体或这些单体的混合物,但是也可含有,至多25%的导致聚合物嵌段P(A)的软化温度降低的B组单体。在本文中,可示例性地提及的是丙烯酸烷基酯,其定义与结构B1(参见下文)以及所做的与其相关的描述一致。
同样有利地选择用于弹性体嵌段P(B)的B组单体,使得它们含有C=C双键(尤其是乙烯基基团和乙烯基类基团),条件是该聚合物嵌段P(B)的折射率nd,B为至少1.43。
作为B组的单体,有利地使用丙烯酸酯单体。为此目的,可以在原则上使用本领域技术人员已知的并且适合于合成聚合物的所有丙烯酸酯化合物。优选选择那些单体,其单独或与一种或多种另外的单体组合导致聚合物嵌段P(B)的玻璃化转变温度小于+10℃。相应地,可优选选择乙烯基单体。
对于制备聚合物嵌段P(B),有利地使用75%至100wt%的以下通式的丙烯酸和/或甲基丙烯酸衍生物
CH2=CH(R1)(COOR2)    (B1)
其中R1=H或CH3,R2=H或直链、支化的或环状的、饱和的或不饱和的具有1至30个,尤其是具有4至18个碳原子的烃链。
和至多25wt%的源自乙烯基化合物组的单体(B2),这些单体B2优选含有官能团。
以上的重量百分比优选总计为100%,但是,如果存在其它(可聚合的)单体,该总量也可为小于100wt%。
从化合物B1的意义上来说,非常优选地用作聚合物嵌段P(B)的组分的B组的丙烯酸单体包括具有由4至18个碳原子构成的烷基、烯基和/或炔基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。相应的化合物的具体实例,不期望受这种列举的限制,包括丙烯酸正丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸正庚酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸正壬酯、丙烯酸月桂基酯、丙烯酸硬脂酯、甲基丙烯酸硬脂酯、其支化的异构体例如丙烯酸2-乙基己基酯和丙烯酸异辛酯、以及环状的单体例如丙烯酸环己酯或丙烯酸降冰片酯(norbornylacrylate)和丙烯酸异冰片酯。
此外,可任选地使用选自下组的乙烯基单体作为聚合物嵌段P(B)的单体B2:乙烯基酯、乙烯基醚、乙烯基卤化物、偏二卤乙烯,以及在α位上含有芳环和杂环的乙烯基化合物。此处可再次示例性提及的是,可根据本发明所用的所选单体:乙酸乙烯酯、乙烯基甲酰胺、乙烯基吡啶、乙基乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯腈。
对于弹性体嵌段P(B),从B2的意义上来说,作为含有乙烯基基团的单体的特别优选的实例,还合适的是,但不限于,丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、烯丙醇、马来酸酐、衣康酸酐、衣康酸、苯偶姻丙烯酸酯(benzoin acrylate)、丙烯酸酯化的二苯甲酮(acrylated benzophenone)、丙烯酰胺和甲基丙烯酸缩水甘油酯。
所有能够使用的单体都可同样以卤化的形式使用。
在折射率为大于1.52的PSA的一种优选的实施方式中,一种或多种所述聚合物嵌段含有一个或多个接枝的侧链。所考虑的化合物可为这样的化合物,其中侧链通过源接枝方法(graft-from processes)(从已有的聚合物主链开始,聚合附接侧链)或后接枝方法(graft-to processes)(将聚合物链通过聚合物类的反应附接至聚合物主链)获得。
为了制备具有侧链的嵌段共聚物,尤其是可使用,以容许对接枝上的侧链进行源接枝方法的方式官能化的单体作为源自A组和B组的大分子单体。此处尤其可提及的是带有卤素官能度或其它官能团提供的官能度的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体,所述的其它官能团容许进行例如ATRP(原子转移自由基聚合)方法。在上下文中,也可提及的是通过在聚合过程中添加大分子单体以定向的方式将侧链引入到聚合物链中的可能性。
在本发明的一种具体实施方式中,已经向聚合物嵌段P(B)中引入了一种或多种官能团,所述官能团容许对聚合物嵌段进行辐射化学交联,尤其是通过UV辐射或使用快速电子轰击进行。对于这个目的,可以使用的B组的单体单元尤其是包括,含有具有3至18个碳原子并含有至少一个碳碳双键的不饱和的烃基的丙烯酸酯。特别有利地适合于用双键改性的丙烯酸酯是丙烯酸烯丙酯和丙烯酸酯化的肉桂酸酯。除了丙烯酸单体之外,也可特别有利地使用,含有在聚合物嵌段P(B)的(自由基)聚合物反应过程中不反应的双键的乙烯基化合物,作为聚合物嵌段P(B)的单体。特别优选的这种共聚单体的实例是异戊二烯和/或丁二烯,以及氯丁二烯。
在PSA的进一步的实施方式中,将聚合物嵌段P(A)和/或P(B)进行官能化,使得能够进行热引发的交联。作为交联剂,可尤其是有利地选择:环氧化物、氮丙啶、异氰酸酯、聚碳二亚胺和金属螯合剂,但不限于这些。
PSA的一种优选特性是,嵌段共聚物的至少一种,或者尤其是在两种或多种嵌段共聚物的情况下,所有嵌段共聚物的至少一种的摩尔质量Mn(数均)为约10 000至约600 000g/mol,优选为30 000至400 000g/mol,更优选为50 000g/mol至300 000g/mol。
聚合物嵌段P(A)的比例(分数)优选为总嵌段共聚物的5至40wt%,优选7.5至35wt%,更优选10至30wt%。嵌段共聚物的多分散性D优选为小于3,通过摩尔质量分布中重均Mw与数均Mn的比给出。在本发明的PSA中两种或更多种嵌段共聚物的情况下,以上涉及分数和多分散性D的细节有利地适用于嵌段共聚物的至少一种,优选适用于存在的所有的嵌段共聚物。
在本发明的另一发展中,选择聚合物嵌段P(A)的平均链长度lP(A)与聚合物嵌段P(B)的链长度lP(B)的比VA/B[VA/B=lP(A)/lP(B)],使得聚合物嵌段P(A)作为分散相(“域”)存在于聚合物嵌段P(B)的连续基质中,尤其是作为球状或歪曲的球状或圆柱形的域存在。优选的情况是聚合物嵌段P(A)的含量小于约25wt%。形成聚合物嵌段P(A)的六棱柱形域(hexagonally packedcylindrical domain)同样可能具有本发明的意义。
在本发明的PSA的进一步有利的实施方式中,所述PSA包括以下共混物:
·至少一种二嵌段共聚物和至少一种三嵌段共聚物的共混物,或
·至少一种二嵌段共聚物和至少一种星形嵌段共聚物的共混物,
·至少一种三嵌段共聚物和至少一种星形嵌段共聚物的共混物,
优选前述组分的至少一种,有利地,该共混物的全部嵌段共聚物组分都,构成第一独立权利要求的定义意义上的嵌段共聚物。
特别优选的这种共混物的实施方式如下:
嵌段共聚物(其包括对应于第一独立权利要求的序列P(A)-P(B)-P(A)),与二嵌段共聚物P(A)-P(B)的共混物,其中制备相应的聚合物嵌段P(A)和P(B)时可使用相同的单体。还可有利地将聚合物P′(A)和/或P′(B)添加到由嵌段共聚物,尤其是由三嵌段共聚物(I)构成的PSA中,或者添加到由嵌段共聚物/二嵌段共聚物共混物构成的PSA中,从而改善它的性质。
因此,本发明还提供PSA,所述PSA基于在20℃的折射率nd大于1.52的至少一种嵌段共聚物与二嵌段共聚物P(A)-P(B)的共混物,
-其中所述二嵌段共聚物的聚合物嵌段P(A)各自独立地表示A组单体的均聚物或共聚物嵌段,所述二嵌段共聚物的聚合物嵌段P(A)各自的软化温度为0℃至+175℃,折射率nd,B为大于1.58,
-并且其中所述二嵌段共聚物的聚合物嵌段P(B)各自独立地表示B组单体的均聚物或共聚物嵌段,所述二嵌段共聚物的聚合物嵌段P(B)各自的软化温度为-130℃至+10℃,折射率dd,A为大于1.43,
和/或所述PSA基于在20℃的折射率nd大于1.52的至少一种嵌段共聚物与聚合物P(A)和/或P(B)的共混物,
-其中所述聚合物P(A)表示A组单体的均聚物和/或共聚物,所述聚合物P(A)各自的软化温度为0℃至+175℃,折射率nd,A‘为大于1.58,
-其中所述聚合物P(B)表示B组单体的均聚物和/或共聚物,所述聚合物P(B)各自的软化温度为-130℃至+10℃,折射率nd,B‘为大于1.43,
-并且其中所述聚合物P‘(A)和P‘(B)优选是与对应于第一独立权利要求的嵌段共聚物的聚合物嵌段P(A)和P(B)分别可混溶的。
当将聚合物P‘(A)和聚合物P‘(B)混合时,有利地选择它们,使得聚合物P‘(A)和P‘(B)彼此之间是不可均匀溶混的。
作为二嵌段共聚物P(A)-P(B)的单体,聚合物P‘(A)和P‘(B)分别优选使用已经述及的A组和B组单体。
所述二嵌段共聚物优选的摩尔质量Mn(数均)为5000至600 000g/mol,更优选15 000至400 000g/mol,非常优选30 000至300 000g/mol。它们有利地具有不大于3的多分散性D=Mw/Mn。有利的是,聚合物嵌段P(A)相对于二嵌段共聚物的组成的分数为3%至50wt%,优选为5%至35wt%。
在本说明书的上下文中的涉及分子量(Mn和Mw)、多分散性D和摩尔质量分布的数值是用凝胶渗透色谱(GPC)测定的。[洗脱剂具有0.1体积%三氟乙酸的THF(四氢呋喃);测量温度25°;前置柱(preliminary column):PSS-SDV,粒度5μm,孔隙率103
Figure A20078002796300121
(0.1μm),ID 8.0mm×50mm;分离:柱PSS-SDV,粒度5μm,孔隙率103
Figure A20078002796300122
(0.1μm)和105
Figure A20078002796300123
(10μm)和106
Figure A20078002796300124
(100μm),各自的ID 8.0mm×300mm;样品浓度4g/l;流速1.0ml/min;相对于PMMA标样的测量。]
在共混物中二嵌段共聚物通常的使用浓度为总计为每百100重量份对应于包括单元P(A)-P(B)-P(A)的第一独立权利要求的嵌段共聚物至多250重量份。可将聚合物P‘(A)和P′(B)分别解释为均聚物,也可解释为共聚物。可有利地根据以上所述选择它们,使得它们是可分别与(对应于第一独立权利要求的嵌段共聚物的)聚合物嵌段P(A)和P(B)相容。优选分别选择聚合物P′(A)和P‘(B)的链长度,使得它不超过优选与它可混溶或相关的聚合物嵌段的链长度,并且有利地比所述长度低10%,非常有利地低20%。也可有利地选择B嵌段,使得它的长度不超过三嵌段共聚物的B嵌段的嵌段长度的一半。
在另一可能的实施方式中,优选使用(甲基)丙烯酸酯PSA。
可通过自由基聚合反应获得的(甲基)丙烯酸酯PSA由至少50wt%的选自以下通式的化合物组的至少一种丙烯酸单体构成:
Figure A20078002796300131
其中R1是H或CH3,基团R2是H或CH3,或选自支化的或未支化的、饱和的具有1-30个碳原子的烷基。
优选选择单体,使得可在室温或更高的温度将得到的聚合物用作PSA,换句话说,使得得到的聚合物具有压敏粘合性质。
在本发明的另一实施方式中,选择共聚单体组成,使得PSA可用作可热活化的PSA。
(甲基)丙烯酸酯PSA在20°的折射率nd为至少>1.43。
(甲基)丙烯酸酯PSA可优选通过由具有式CH2=CH(R1)(COOR2)的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯和/或相应的游离酸构成的单体混合物的聚合反应获得,其中R1是H或CH3,R2是具有1-20个C原子的烷基链或H。
使用的聚丙烯酸酯的摩尔质量Mw优选为Mw≥200 000g/mol。
非常优选使用丙烯酸系或甲基丙烯酸系单体,其包括具有含4-14个碳原子、优选含4-9个碳原子的烷基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。不希望受该列举限制地,具体实例为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸正戊基酯、丙烯酸正己基酯、丙烯酸正庚基酯、丙烯酸正辛基酯、甲基丙烯酸正辛基酯、丙烯酸正壬基酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸二十二烷基酯,及其支化的异构体,例如丙烯酸异丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸异辛酯。
可以使用的其他类化合物为由至少6个碳原子组成的桥联环烷基醇的单官能丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯。该环烷基醇也可以被例如C-1-6烷基、卤素原子或氰基取代。具体实例为甲基丙烯酸环己基酯、丙烯酸异冰片基酯、甲基丙烯酸异冰片基酯和丙烯酸3,5-二甲基金刚烷基酯。
一种方案中使用带有极性基团的单体,所述基团如羧基、磺酸和膦酸基、羟基、内酰胺和内酯、N-取代酰胺、N-取代胺、氨基甲酸酯、环氧、硫醇、烷氧基或氰基、醚等。
适度碱性的单体例如为N,N-二烷基-取代的酰胺,诸如N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基甲基丙烯酰甲胺、N-叔-丁基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基内酰胺、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、丙烯酸二乙基氨基乙酯、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、N-(丁氧基甲基)甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-(乙氧基甲基)丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺,该列举并非穷举。
其他优选的实例为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、烯丙基醇、马来酸酐、衣康酸酐、衣康酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯(glyceridyl methacrylate)、丙烯酸苯氧基乙酯、甲基丙烯酸苯氧基乙基酯、甲基丙烯酸2-丁氧基乙酯、丙烯酸2-丁氧基乙酯、甲基丙烯酸氰基乙酯、丙烯酸氰基乙酯、甲基丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸6-羟基己基酯、乙烯基乙酸、丙烯酸四氢糠基酯、β-丙烯酰氧基丙酸、三氯代丙烯酸、富马酸、巴豆酸、乌头酸和二甲基丙烯酸,该列举并非穷举。
在一种进一步非常优选的方案中,使用α-位上具有芳环和杂环的乙烯基酯、乙烯基醚、乙烯基卤化物、亚乙烯基卤化物和乙烯基化合物作为单体。在此同样地,可以非排他性地提及一些实例:乙酸乙烯酯、乙烯基甲酰胺、乙烯基吡啶、乙基乙烯基醚、氯乙烯、偏二氯乙烯和丙烯腈。
尤其是,特别优选使用带有具有增加折射率效果的至少一个芳族基团的共聚单体。合适的组分是芳族乙烯基化合物例如苯乙烯,所述芳族核可优选由C4至C18构建嵌段(building block)构成,并且也优选含有杂原子。特别优选的实例是4-乙烯基吡啶,N-乙烯基邻苯二甲酰亚胺,甲基苯乙烯,3,4-二甲氧基苯乙烯,4-乙烯基苯甲酸,丙烯酸苄基酯,甲基丙烯酸苄基酯,丙烯酸苯基酯,甲基丙烯酸苯基酯,丙烯酸苯基叔丁酯,甲基丙烯酸叔丁基苯酯,丙烯酸4-联苯基酯和甲基丙烯酸4-联苯基酯,丙烯酸2-萘基酯和甲基丙烯酸2-萘基酯,以及这些单体的混合物,这种列举不是穷尽性的。
作为芳族化合物分数增加的结果,增加了PSA的折射率,并且最小化了玻璃和PSA之间的光散射。
此外,在另一方法中,使用具有可聚合双键的光引发剂。合适的光引发剂是Norrish-I和II光引发剂。实例是,例如,苯偶姻丙烯酸酯和丙烯酸酯化的二苯甲酮,购自UCB(Ebecryl P)。原则上,可以使技术工人已知的能够在UV辐射下通过自由基机理使聚合物交联的所有光引发剂进行共聚合。可用双键官能化的、可用的可能光引发剂的综述在以下文献中给出:Fouassier:“Photoinitiation,Photopolymerization and Photocuring:Fundamentals and Applications”,Hanser-Verlag,Munich 1995。作为补充,可利用以下文献:Carroy et al.in“Chemistry and Technology of UV and EBFormulation for Coatings,Inks and Paints”,Oldring(ed.),1994,SITA,London。
为进一步改进,可以向PSA中混入树脂。可用于添加的增粘剂树脂是,无例外地,已知的、描述于文献中的、对粘合剂的透明度没有有害影响的所有增粘剂树脂。可以提及的代表包括蒎烯树脂、茚树脂和松香,它们的歧化、氢化、聚合和酯化衍生物及其盐,脂族和芳族烃树脂、萜烯树脂和萜烯-酚醛树脂,还包括C5、C9及其他烃树脂。为了按照要求调节所得胶粘剂的性能,可以使用这些以及其他树脂的任何所需的组合。通常来说,可以使用与所述聚丙烯酸酯相容(可溶)的任何树脂:具体地说,可以参照所有脂族、芳族和烷基芳族烃树脂、基于单一单体的烃树脂、氢化烃树脂、官能烃树脂和天然树脂。特别需要注意在Donatas Satas的“Handbook ofPressure Sensitive Adhesive Technology”(van Nostrand,1989)中的现有技术的描述。
此处同样地,优选使用与聚合物高度相容的透明树脂来改善透明度。氢化或部分氢化的树脂往往具有这些性能。
另外,可以任选地添加增塑剂、其他填料(例如纤维、炭黑、氧化锌、白垩、实心或空心玻璃珠、其他材料制成的微珠、二氧化硅、硅酸盐)、成核剂、导电材料如共轭聚合物、掺杂的共轭聚合物、金属颜料、金属颗粒、金属盐、石墨等、膨胀剂、配合剂和/或防老化剂,该防老化剂是以例如主抗氧化剂和辅助抗氧化剂的形式或以光稳定剂的形式。
另外,可以混合交联剂和交联促进剂。用于电子束交联和UV交联的适宜的交联剂的实例包括双官能或多官能的丙烯酸酯、双官能或多官能的异氰酸酯(包括封端形式的那些)以及双官能或多官能的环氧化物。另外还可以加入可热活化的交联剂,如路易斯酸、金属螯合物或多官能异氰酸酯。
对于任选的用UV光的交联,可以向PSA中添加吸收UV的光引发剂。其应用非常有效的可用光引发剂为苯偶姻醚、如苯偶姻甲基醚和苯偶姻异丙基醚,取代的苯乙酮、如2,2-二乙氧基苯乙酮(出自Ciba
Figure A20078002796300161
的Irgacure
Figure A20078002796300162
)、2,2-二甲氧基-2-苯基-1-苯乙酮、二甲氧基羟基苯乙酮,取代的α-酮醇如2-甲氧基-2-羟基苯丙酮,芳族磺酰氯如2-萘基磺酰氯、以及光敏肟如1-苯基-1,2-丙烷二酮2-(O-乙氧羰基)肟。
上述光引发剂和可以使用的其他光引发剂,以及Norrish I或Norrish II型的其他光引发剂,可以含有下列基团:二苯甲酮、苯乙酮、联苯酰、苯偶姻、羟基烷基苯酮、苯基环己基酮、蒽醌、三甲基苯甲酰膦氧化物、甲基硫苯基吗啉酮、氨基酮、偶氮苯偶姻、噻吨酮、六芳基双咪唑、三嗪、或芴酮,这些基团中的每一个都可以另外被一个或多个卤素原子和/或一个或多个烷氧基和/或一个或多个氨基或羟基所取代。代表性的综述在以下文献中给出:Fouassier:“Photoinitiation,Photopolymerization and Photocuring,Fundamentals and Applications”,Hanser-Verlag,Munich,1995。作为补充,可利用以下文献:Carroy et al.in“Chemistry and Technology of UV and EBFormulation for Coatings,Inks and Paints”,Oldring(ed.),1994,SITA,London。
有利地选择PSA,使得它们的折射率尽可能地接近于玻璃的折射率,在该玻璃上粘结得到的PSA膜。
为了使得到的优选用于PSA的聚合物玻璃化转变温度Tg≤25℃,非常优选选择上述的单体,并且有利地选择单体混合物的定量组合,使得,根据类似于Fox方程的方程E1(参考T.G. Fox,Bull.Am.Phys.Soc.1(1956)123),得到聚合物的期望的Tg值。
1 T g = Σ n W n T g , n - - - ( E 1 )
该方程式中,n表示所用单体的序号,Wn为各单体n的质量分数(wt%)以及Tg,n为各单体n的均聚物相应的玻璃化转变温度,其单位为K。
制备PSA
对于聚(甲基)丙烯酸酯PSA的制备,进行常规的自由基加成聚合是有利的。对于通过自由基机理进行的聚合反应,优选使用还含有用于该聚合的其他自由基引发剂的引发剂体系,特别是热分解形成自由基的偶氮或过氧化引发剂。然而,原则上技术人员熟悉的用于丙烯酸酯的所有常规引发剂都是适宜的。在Houben Weyl,Methoden der Organischen Chemie,Vol.E19a,第60-147页中对C-中心自由基的制备进行了描述。优选类似地采用这些方法。
自由基源的实例为过氧化物、氢过氧化物和偶氮化合物;在此可以提及的典型自由基引发剂的一些非限制性实例包括过氧化二硫酸钾、过氧化二苯甲酰、氢过氧化异丙苯、过氧化环己酮、过氧化二-叔丁基、偶氮二异丁腈、环己基磺酰基乙酰基过氧化物、过碳酸二异丙基酯、叔丁基过辛酸酯(t-butyl peroctoate)和苯频哪醇。在一种非常优选的实施方案中所用的自由基引发剂为2,2’-偶氮二(2-甲基丁腈)(Vazo67
Figure A20078002796300171
Dupont)、1,1’-偶氮二(环己烷-腈)(产自DuPont的Vazo88TM)或偶氮二异丁腈(AIBN)。
非常优选选择自由基聚合中形成的PSA的平均分子量(重均)Mw以使得其处于200 000-4 000 000g/mol的范围内;特别是对于进一步用作具有回弹性的导电热熔PSA来说,制得平均分子量Mw为400 000-1 400 000g/mol的PSA。平均分子量的陈述通过尺寸排阻色谱(GPC;参见上文)的测量得到。
聚合可以在无溶剂下、在一种或多种有机溶剂存在下、在水存在下、或在有机溶剂和水的混合物中进行。其目的是使所用溶剂的量最小化。适宜的有机溶剂为直链烷烃(如己烷、庚烷、辛烷、异辛烷),芳烃(如苯、甲苯、二甲苯)、酯(如乙基、丙基、丁基或己基乙酸酯)、卤代烃(例如氯苯)、烷醇(如甲醇、乙醇、乙二醇、乙二醇单甲基醚)和醚(例如二乙基醚、二丁基醚)或其混合物。为了确保单体转化期间反应混合物以均相的形式存在,可以将水可混溶的或亲水性的助溶剂加入到含水的聚合反应中。可以有利地用于本发明的助溶剂选自脂族醇、二元醇、醚、二元醇醚、吡咯烷、N-烷基吡咯烷二酮(pyrrolidinone)、N-烷基吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙二醇、酰胺、羧酸及其盐、酯、有机硫化物、亚砜、砜、醇衍生物、羟基醚衍生物、氨基醇、酮等,以及它们的衍生物及混合物。
根据转化率和温度,聚合时间为2-72小时。可以选择的反应温度越高,即,反应混合物的热稳定性越高,所选的反应时间可以越短。
至于聚合的引发,对于热分解引发剂,引入热量是必要的。对于这些引发剂,根据引发剂类型,可以通过加热到50-160℃来引发聚合。
对于制备,本体聚合(甲基)丙烯酸酯PSA也是有利的。用于这种情况下的特别适宜的技术是预聚合技术。用UV光引发聚合,然而仅达到约10-30%的低转化率。然后,将得到的聚合物浆熔接(weld),例如成膜(在最简单的情况下,方块冰),然后在水中聚合直到高转化率。可以将这些粒料随后用作丙烯酸酯热熔胶粘剂,对于熔融操作,特别优选使用与聚丙烯酸酯相容的膜材料。对于该制备方法,还可以在聚合之前或之后,添加导热材料。
另一种有利的制备聚(甲基)丙烯酸酯PSA的方法为阴离子聚合。在这种情况下,优选使用的反应介质含有惰性溶剂,如脂族和脂环族烃,或者如芳烃。
在这种情况下,活性聚合物通常由结构PL(A)-Me表示,其中Me是I族金属,如锂、钠或钾,以及PL(A)为来自丙烯酸酯单体的生长着的聚合物。制备时,通过引发剂浓度与单体浓度的比例来控制聚合物的摩尔质量。适宜的聚合引发剂的实例包括正丙基锂、正丁基锂、仲丁基锂、2-萘基锂、环己基锂或辛基锂,然而该列举并非穷举。此外,基于钐络合物的引发剂已知用于丙烯酸酯的聚合(Macromolecules,1995,28,7886)而且可在此应用。
此外,还可以使用双官能的引发剂,如1,1,4,4-四苯基-1,4-二锂丁烷(dilithiobutane)或1,1,4,4-四苯基-1,4-二锂异丁烷(dilithioisobutane)。同样可以使用助引发剂。适宜的助引发剂包括锂卤化物、碱金属醇盐或烷基铝化合物。在一种非常优选的形式中,选择配体和辅助引发剂以使得丙烯酸酯单体如丙烯酸正丁酯和丙烯酸2-乙基己酯可以直接聚合而不必通过与相应的醇进行酯交换以在聚合物中生成。
适于制备分子量分布窄的聚(甲基)丙烯酸酯PSA的方法还包括受控的自由基聚合法。在这种情况下,优选将下列通式的控制剂用于聚合:
Figure A20078002796300181
其中R和R’彼此独立地选择或相同,并且为:
-支化和未支化的C1-C18烷基;C3-C18烯基;C3-C18炔基;
-C1-C18烷氧基;
-被至少一个OH基团或卤素原子或甲硅烷基醚取代的C3-C18炔基;C3-C18烯基;C1-C18烷基;
-碳链中具有至少一个氧原子和/或一个NR*基团的C2-C18杂烷基,R*可为任意的所需基团(特别是有机基团);
-被至少一个酯基、胺基、碳酸酯基、氰基、异氰基和/或环氧基和/或被硫取代的C3-C18炔基;C3-C18烯基;C1-C18烷基;
-C3-C12环烷基;
-C6-C18芳基或苄基;
-氢。
(I)型控制剂优选由下列进一步限定的化合物组成:
卤素原子,在此优选F、Cl、Br或I,更优选Cl和Br。在各种取代基中,特别适宜的是烷基、烯基和炔基,包括直链和支链。
含有1-18个碳原子的烷基的实例为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、2-戊基、己基、庚基、辛基、2-乙基己基、叔辛基、壬基、癸基、十一烷基、十三烷基、十四烷基、十六烷基和十八烷基。
具有3-18个碳原子的烯基的实例为丙烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、异丁烯基、正-2,4-戊二烯基、3-甲基-2-丁烯基、正-2-辛烯基、正-2-十二碳烯基、异十二碳烯基、和油烯基。
具有3-18个碳原子的炔基的实例为丙炔基、2-丁炔基、3-丁炔基、正-2-辛炔基和正-2-十八碳炔基。
羟基取代的烷基的实例为羟丙基、羟丁基和羟己基。
卤素-取代烷基的实例为二氯丁基、一溴丁基和三氯己基。
适宜的在碳链上具有至少一个氧原子的C2-C18杂烷基的实例为-CH2-CH2-O-CH2-CH3
C3-C12环烷基的实例包括环丙基、环戊基、环己基和三甲基环己基。
C6-C18芳基的实例包括苯基、萘基、苄基、4-叔丁基苄基和其他取代的苯基,例如乙基、甲苯、二甲苯、均三甲苯、异丙基苯、二氯苯或溴甲苯。
上述列举只是作为各组化合物的实例,以及并非穷举。
此外也可使用以下类型的化合物用作控制剂,
Figure A20078002796300191
其中R”独立于R和R’,同样可选自上述那些基团。
在常规‘RAFT’法的情况下,为了产生很窄的分子量分布,通常聚合只进行到低的转化率(参见WO 98/01478 A1)。然而,作为低转化率的结果,这些聚合物不能用作PSA,特别是不能用作热熔PSA,因为残留单体的高分数不利地影响粘合性;残留单体在浓缩操作中污染溶剂循环物;以及相应的自胶粘带会显示出很高的除气性。为了防止低转化率的这种缺点,在一种特别优选的方案中,重复引发聚合。
作为进一步的受控自由基聚合方法,可以进行硝基氧-受控聚合。在一种有利的方法中,自由基稳定化使用(Va)或(Vb)类型的硝基氧进行:
Figure A20078002796300201
其中R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10彼此独立地表示下列化合物或原子:
i)卤素,如氯、溴或碘,
ii)具有1-20个碳原子的线性、支化、环状和杂环烃,其可以是饱和的、不饱和的或是芳族的,
iii)酯-COOR11、醇盐-OR12和/或膦酸酯-PO(OR13)2,其中R11、R12或R13表示选自ii)的基团。
还可以将(Va)或(Vb)型化合物连到任意种类的聚合物链上(主要是使至少一种上述基团构成这种聚合物链),以及因此可以用于聚丙烯酸酯PSA的合成。
更优选地,将下列类型的化合物用作聚合的受控调节剂:
·2,2,5,5-四甲基-1-吡咯烷基氧基(PROXYL),3-氨基甲酰基-PROXYL,2,2-二甲基-4,5-环己基-PROXYL,3-氧代-PROXYL,3-羟亚胺-PROXYL,3-氨甲基-PROXYL,3-甲氧基-PROXYL,3-叔丁基-PROXYL,3,4-二叔丁基-PROXYL
·2,2,6,6-四甲基-1-哌啶基氧基(TEMPO),4-苯甲酰氧基-TEMPO,4-甲氧基-TEMPO,4-氯-TEMPO,4-羟基-TEMPO,4-氧代-TEMPO,4-氨基-TEMPO,2,2,6,6-四乙基-1-哌啶基氧基,2,2,6-三甲基-6-乙基-1-哌啶基氧基
·N-叔丁基1-苯基-2-甲基丙基硝基氧
·N-叔丁基1-(2-萘基)-2-甲基丙基硝基氧
·N-叔丁基1-二乙基膦酰基-2,2-二甲基丙基硝基氧
·N-叔丁基1-二苄基膦酰基-2,2-二甲基丙基硝基氧
·N-(1-苯基-2-甲基丙基)1-二乙基膦酰基-1-甲基乙基硝基氧
·二-叔丁基硝基氧
·二苯基硝基氧
·叔丁基叔戊基硝基氧。
一系列其他聚合反应方法可以选自现有技术,按照这些方法可以通过另外的工艺制成PSA:
US 4,581,429 A公开了一种受控生长自由基聚合方法,其使用式R’R”N-O-Y的化合物作为引发剂,其中Y是能够聚合不饱和单体的自由基物质。然而,通常该反应具有低转化速率。具体的问题在于丙烯酸酯的聚合只以很低的收率和摩尔质量进行。WO 98/13392 A1描述了具有对称取代形式的开链烷氧基胺化合物。EP 735 052 A1公开了一种用于制备摩尔质量分布窄的热塑性弹性体的方法。WO 96/24620 A1描述了一种聚合方法,其中使用非常特殊的自由基化合物,例如基于四氢咪唑的含磷硝基氧。WO98/44008 A1公开了特殊的基于吗啉、哌嗪酮和哌嗪二酮的硝酰基。DE 19949 352 A1描述了在受控生长自由基聚合中作为调节剂的杂环烷氧基胺。烷氧基胺或对应的游离硝基氧的相应进一步开发改善了聚丙烯酸酯的制备效率。
作为其他的受控聚合方法,可以有利地使用原子转移自由基聚合(ATRP)以合成聚丙烯酸酯PSA,在该情况下优选使用单官能或双官能的仲或叔卤化物以及用于夺取卤化物的Cu、Ni、Fe、Pd、Pt、Ru、Os、Rh、Co、Ir、Ag或Au的络合物(EP 0 824 111 A1;EP 826 698 A1;EP 824 110 A1;EP 841346 A1;EP 850 957 A1)作为引发剂。在US 5,945,491 A、US 5,854,364A和US 5,789,487 A的说明书中对ATRP的各种可能性进行了进一步的描述。
载体材料
需要使用满足所述要求的聚合物膜作为载体材料。为了确保足够高水平的破裂保护,该膜应该具有大于150MPa的根据ASTM D 882标准的抗拉强度。雾度值根据ASTM D 1003标准应该优选为小于3%,更优选小于1%。550nm的发光的透光率大于80%,更优选大于85%。该膜的厚度特别优选为12至100μm,更优选为23至75μm。
因此,例如高透明性的聚酯膜是合适的。尤其是,可使用特别高透明的PET膜(PET:聚对苯二甲酸乙二醇酯)。因此,例如,购自Mitsubishi商品名为HostaphanTM的或购自Toray商品名为LumirrorTM的膜是合适的。已经证实,高度透明的LumirrorTM T60膜特别优异地适合于本发明的PSA膜应用。
聚酯的另一非常优选的物类的代表是聚对苯二甲酸丁二醇酯膜。
除了聚酯膜之外,也可使用高度透明的PVC膜(PVC:聚氯乙烯)。这些膜可包括增塑剂来增加柔性。
此外,也可使用高度透明的PP膜(PP:聚丙烯)。这些膜应该没有会使透明度变差的结晶区域。该PP膜可以是流延的、单向或双相拉伸的。
但是,为了本发明的目的,也可使用其它透明的聚烯烃膜。因此,例如,专门官能化的PE膜(PE:聚乙烯)也是合适的。作为共聚单体,除了乙烯,也可使用抑制结晶倾向的环己烯或降冰片烯衍生物。但是,除了乙烯之外,也可使用通过空间排列抑制结晶倾向的多种其它烯烃共聚单体。
为了本发明的目的,可额外使用PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯),和PS(聚苯乙烯)膜。该膜的折射率nd应该优选大于1.49。
除了纯聚苯乙烯之外,为了减少结晶倾向,除了苯乙烯,也可使用其它共聚单体,如丁二烯。
此外,也可使用聚醚砜和聚砜膜作为载体材料。这些可以以例如商标名UltrasonTM E和UltrasonTM S购自BASF。
此外,也可使用三乙酰纤维素(TAC)膜作为载体材料。另外的基于纤维素的原料是纤维素丁酸酯、纤维素丙酸酯和乙基纤维素,它们的共聚单体的形式或均聚物的形式同样可用作载体膜。
为了本发明的目的,也可特别优选使用高度透明的TPU膜(TPU:热塑性聚氨酯)。这些可商购自例如Elastogran GmbH。
此外,也可使用高度透明的聚酰胺膜和共聚酰胺膜。
此外,也可使用基于聚乙烯醇和聚乙烯醇缩丁醛的膜。
一般来说,可以使用所有的其它上文中未提及的高度透明的膜,该膜折射率nd大于1.49、根据ASTM D882抗拉强度大于50MPa、根据ASTM D1003的雾度值小于3%,非常优选小于2%,还更优选小于1%,并且根据ASTM D1003在550nm的发光的透光率大于80%即可。
除了单层膜,也可使用例如通过共挤出产生的多层膜。为了这些目的,可将前述聚合物材料彼此结合。
此外,该膜可能是处理过的。因此,例如,可能已经使用氧化锌进行了气相沉积,或者可能已经施用了清漆或附着力促进剂。
在本发明的一种优选的实施方式中,该膜的厚度为4至150μm,更优选为12至100μm。
产品结构
PSA带尤其是可解释为如下:
a]由膜载体层和压敏粘合剂构成的单层粘合剂膜;
b]由膜载体层和涂覆在它两侧上的压敏粘合剂构成的多层粘合剂膜。
a)单层产品结构
可将PSA涂覆到PSA带所常见的膜上,例如聚酯、PET、PC、PP、BOPP(双相取向的聚丙烯)、PMMA、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、PVC。
还合适的用于单面PSA带的载体材料描述于以下文献中:US 3,140,340,US 3,648,348,US 4,576,850,US 4,588,258,US 4,775,219,US 4,801,193,US 4,805,984,US 4,895,428,US 4,906,070,US 4,938,563,US 5,056,892,US 5,138,488,US 5,175,030和US 5,183,597。对于本发明的目的,优选使用透明的载体。
b)多层结构
在最简单的形式中,将PSA用于构成双面PSA带,可使用的载体材料也是任何非常宽泛的各种膜,例如聚酯、PET、PC、PMMA、PP、BOPP、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯或PVC。为了使得PSA带可被卷绕,优选双面PSA带衬有隔离衬里。合适的剥离纸包括玻璃纸衬垫(glassine liner)、HDPE衬里或LDPE衬里(HDPE:高密度聚乙烯;LDPE:低密度聚乙烯),其在一种优选的方式中具有分级的释放(graduated release)。在本发明的一种非常优选的方式中,使用膜隔离衬里。在一种优选的方法中,该膜隔离衬里应该分级(graduation)。此外,该膜隔离衬里应该具有非常光滑的表面,从而使得隔离衬里不影响粘合剂的结构。这优选通过使用不含防粘剂的PET膜,结合已经从溶液涂覆的有机硅体系而达到。
此外,作为载体膜和稳定膜(stabilizing film),可依次使用同样在20℃具有大于1.43的高折射率nd的膜。
用途
可根据各种机理将单面PSA带应用到玻璃窗上。本发明的用途的一些实施方式参考许多示例性的图(图1至4)做了说明,并不希望受到本发明中实施方式的选择的不必要限制。附图中附图标记的含义如下:
1  本发明的单面透明PSA膜
2  本发明的双面透明PSA膜
3  外壳(其上固定玻璃片的基板)
4  背景(例如,显示;照明)
5  双面胶带(尤其是模切件(diecut))
6  玻璃窗
在本发明的第一说明性实施方式中,将玻璃窗与透明PSA膜在它的全区域上粘结,然后用另外的双面PSA带粘附到外壳框架。该实施方式示于图1中。
图2显示本发明另外的实施方式;在这种情况下,玻璃窗没有在全区域上与透明PSA膜粘结,取而代之的是,仅在保持光学透明(opticallytransmitting)的区域上粘结。在外壳框架区域中,将玻璃窗与另外的双面PSA带附接。
可优选根据图3中所示的机理在玻璃窗上使用双面透明PSA膜。此处,玻璃窗在它的全区域上与透明双面PSA膜粘结,然后附接至框架/外壳。
在本发明的另一有利的实施方式中,玻璃窗位于外壳内;参考图4。此处再次使用双面胶带(模切件)将玻璃片附接至外壳框架,而将本发明的单面PSA膜设置在玻璃窗的远离框架的一侧上。
为了获得本发明的防破裂粘合剂膜与玻璃窗的最优全面积粘结,在一种优选的方法中,有利的是在粘结之后对试样进行加热,更加尤其是例如将它们在40℃存储,由此以最优化粘合剂的流动性能,并最小化空气的包埋。
试验方法
A.折射率
PSA的折射率在25℃使用白光(λ=550nm±150nm)根据Abbe原理使用购自Krüss的Optronic仪器在25μm膜中测得。通过结合购自Lauda的恒温箱进行操作而在温度上稳定化该仪器。
B.粘结强度
根据PSTC-1进行剥离强度(粘结强度)试验。将PSA膜施用至玻璃板。2cm宽的PSA膜的条(下文中称为:“胶粘带(adhesive strip)”)通过使用2kg辊来回滚三次而被粘附。在张力试验机中,将该板夹紧,将胶粘带以180°的剥离角和300mm/min的速度从它的自由端剥离。以N/cm为单位记录该强度。
C.落球试验
将PSA膜无气泡地固定到得自Schott的1.1mm玻璃片上。粘结区域为4cm×6cm。接着,将该组件在23℃和50%湿度存储48小时。然后将该组件固定在支架中,从而使得玻璃表面处于水平面上,并且玻璃侧朝上。在该玻璃表面以上1m处,固定一个63.7g的钢球。然后使该钢球自由下落,使得它落在该玻璃片上。
当在落球试验之后少于5wt%的玻璃碎片脱离时,该试验评价为“通过”。通过重量分析法测定损耗(在落球试验之前和之后测定重量)。
D.透光率
在550nm的透光率根据ASTM D1003标准测定。进行测量的体系是由光学透明的粘合剂膜和玻璃板制成的组件。
E.光稳定性
尺寸为4cm×20cm的胶带和玻璃板的组件,在大于它的一半面积上覆盖有卡片条,然后从50cm远的地方使用Osram Ultra Vitalux 300 W灯照射300小时。照射之后,除去该卡片条,视觉观察变色。
如果照射的和掩蔽的区域之间没有可见的颜色差异(因此,如果没有裸眼能够观察到的变色。),则该试验评价为“通过”。
生产试验样本
膜:
使用的载体膜是购自Toray的LumirrorTM T60的50μm PET膜。
制备硝基氧:
(a)制备双官能烷氧基胺(NIT 3):
类似于以下文献的实验教导进行制备:Journal of American ChemicalSociety,1999,121(16),3904。使用的起始物料是1,4-二乙烯基苯和硝基氧(NIT 4)。
(b)制备硝基氧(NIT 4)(2,2,5-三甲基-4-苯基-3-氮杂己烷3-硝基氧):
类似于以下文献的实验教导进行制备:Journal of American ChemicalSociety,1999,121(16),3904。
Figure A20078002796300262
制备聚合物1:
使用纯化以除去过稳定剂的单体进行聚合反应。向通常用于自由基聚合反应的2L玻璃反应器中填充32g丙烯酸、168g丙烯酸正丁酯、200g丙烯酸2-乙基已基酯和300g丙酮/异丙醇(97∶3)。在搅拌下使氮气通过该反应器45分钟之后,将反应器加热至58℃,并添加0.2g 2,2’-偶氮双(2-甲基丁腈)[Vazo67
Figure A20078002796300271
DuPont]。然后将外部热浴加热至75℃,然后在此外部温度下持续进行反应。在1小时反应时间之后,添加另外0.2g Vazo673小时之后和6小时之后,一部分一部分地添加150g丙酮/异丙醇混合物以用于稀释。为了还原残余的引发剂,在8小时和10小时之后,一部分一部分地添加0.4 g二(4-叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯[Perkadox 16
Figure A20078002796300273
AkzoNobel]。在反应22小时之后,使反应停止,并将该体系冷却至室温。
制备聚合物2:
使用纯化以除去过稳定剂的单体进行聚合反应。向通常用于自由基聚合反应的2L玻璃反应器中填充20g丙烯酸、40g丙烯酸甲酯、140g丙烯酸正丁酯、200g丙烯酸2-乙基己基酯和300g丙酮/异丙醇(97∶3)。在搅拌下使氮气通过该反应器45分钟之后,将反应器加热至58℃,并添加0.2gVazo67
Figure A20078002796300274
(DuPont)。然后将外部热浴加热至75℃,然后在此外部温度下持续进行反应。在1小时反应时间之后,添加另外0.2g Vazo67
Figure A20078002796300275
3小时之后和6小时之后,一部分一部分地添加150g丙酮/异丙醇混合物以用于稀释。为了还原残余的引发剂,在8小时和10小时之后,一部分一部分地添加0.4gPerkadox 16
Figure A20078002796300276
(Akzo Nobel)。在反应22小时之后,使反应停止,并将该体系冷却至室温。
制备聚合物3:
一般方法:将烷氧基胺(NIT 3)和硝基氧(NIT 4)(相对于烷氧基胺(NIT 3)为10mol%)的混合物与单体B[用于后面的聚合嵌段P(B)]混合,并在冷却至-78℃时对该混合物脱气多次,然后在压力下在密闭的容器中加热至110℃。在反应36小时之后,添加单体A[用于后面的聚合物嵌段P(A)],聚合反应在该温度下继续进行24小时。
类似于通常的聚合反应方法,使用0.739g双官能引发剂(NIT 3)、0.0287g游离的硝基氧(NIT 4)、128g丙烯酸异冰片酯(蒸馏的)和192g丙烯酸2-乙基己基酯(蒸馏的)作为单体(B),并且180g邻-甲氧基苯乙烯(蒸馏的)用作单体(A)。为了分离该聚合物,将该体系冷却至室温,并将该嵌段共聚物溶于750ml二氯甲烷中,然后在剧烈搅拌下从6.0升甲醇(冷却至-78℃)中沉淀。将该沉淀过滤通过冷冻的玻璃料(chilled frit)。
将得到的产物在真空干燥箱中在10托(torr)和45℃浓缩12小时。折射率nd通过试验方法A测定,并为1.525。
共混交联剂溶液:
将从聚合反应得到的聚合物1和2的溶液各自在搅拌下与0.3wt%乙酰基丙酮酸铝(III)共混,并用丙酮稀释至固含量为30%。
生产PSA膜样本实施例1:
将可商购的PET膜(50μm厚,LumirrorTM T60型,购自Toray(满足根据权利要求1的抗拉强度、雾度值和透光率的要求))用聚合物1通过涂覆棒涂覆。然后,将溶剂缓慢蒸发掉。然后将粘合剂膜样本在120℃干燥10分钟。干燥后的涂层重量为100g/m2
生产PSA膜样本实施例2:
将可商购的PET膜(50μm厚,LumirrorTM T60型,购自Toray)用聚合物2通过涂覆棒涂覆。然后,将溶剂缓慢蒸发掉。然后将粘合剂膜样本在120℃干燥10分钟。干燥后的涂层重量为100g/m2
生产PSA膜样本实施例3:
将PET膜(50μm厚,LumirrorTM T60型,购自Toray)用聚合物3通过涂覆棒涂覆。然后,将溶剂缓慢蒸发掉。然后将粘合剂膜样本在120℃干燥10分钟。干燥后的涂层重量为100g/m2
生产PSA膜样本实施例4:
将PET膜(50μm厚,LumirrorTM T60型,购自Toray)用聚合物1通过涂覆棒涂覆。然后,将溶剂缓慢蒸发掉。然后将粘合剂膜样本在120℃干燥10分钟。干燥后的涂层重量为50g/m2。然后用购自Siliconature的PET隔离衬里(透明的PET膜,50μm厚,用从溶液涂覆的有机硅体系单面硅化,粗糙度小于0.1Ra)进行无气泡加衬。然后翻转粘合剂膜样本,载体的未涂覆的PET侧用聚合物1通过涂覆棒涂覆。然后,缓慢蒸发掉溶剂。然后将粘合剂膜样本在120℃干燥10分钟。干燥后的涂层重量为50g/m2。然后也用购自Siliconature的PET隔离衬里(透明的PET膜,50μm厚,用从溶液涂覆的有机硅体系单面硅化,粗糙度小于0.1Ra)对这一侧进行无气泡加衬。
生产PSA膜样本实施例5:
将PET膜(50μm厚,LumirrorTM T60型,购自Toray)用聚合物1通过涂覆棒涂覆。然后,将溶剂缓慢蒸发掉。然后将粘合剂膜样本在120℃干燥10分钟。干燥后的涂层重量为50g/m2。然后用购自Siliconature的PET隔离衬里(透明的PET膜,50μm厚,用从溶液涂覆的有机硅体系单面硅化,粗糙度小于0.1Ra)进行无气泡加衬。然后翻转粘合剂膜样本,载体的未涂覆的PET侧用聚合物2通过涂覆棒涂覆。然后,缓慢蒸发掉溶剂。然后将粘合剂膜样本在120℃干燥10分钟。干燥后的涂层重量为50g/m2。然后也用购自Siliconature的PET隔离衬里(透明的PET膜,50μm厚,用从溶液涂覆的有机硅体系单面硅化,粗糙度小于0.1Ra)对这一侧进行无气泡加衬。
粘结:
使用橡胶棒将PSA膜样本(实施例1至5)无气泡地施用至购自Schott的1.1mm厚玻璃片D 263 T(折射率nd为1.5231的硼硅酸盐玻璃)上。对于双面PSA膜,在进行粘结之前除去一侧上的隔离衬里。施用的压力为40N/cm2,进行10秒。
结果
生产试验样本之后,首先测量所有的实施例1至5在玻璃上的粘结强度。该值总结于表1中。
Figure A20078002796300291
BS:瞬时粘结强度(instantaneous bond strength),以N/cm计
测量的值表明使用的PSA膜显示出高的在玻璃上的瞬时粘结强度,并因此产生有效的粘合。
此外,所有的实施例1至5都通过落球试验(试验C)进行检测。结果示于下表2中。
Figure A20078002796300301
*基于玻璃的重量
这些结果表明,通过特定结构的PSA膜(载体膜和粘合剂的结构),性能组成(profile)已经被优化,提供非常有效的防破裂保护。很明显所有的实施例(1至5)都通过了该试验。在每种情况下都没有大于2wt%的玻璃碎片脱离。
此外,对于所有的实施例1至5进行透光率试验,试验D。该试验用来确定当防破裂胶带粘结至玻璃窗时是否能够获得足够高的透光率。组件的测量的值如表3中所列。
Figure A20078002796300302
从表3可看出,所有的实施例1-5都显示出大于70%的透光率,并因此具有高水平的光学透明性。
此外,为了在外部应用中使用,进行了光稳定性试验,试验E。此处,实施例1-5的PSA膜样本各自暴露于模拟日光暴露的强白炽灯300小时。结果列于表5中。
Figure A20078002796300311
结果证明,实现了典型的聚丙烯酸酯的高老化稳定性。因此,本发明的PSA膜也可用于长期应用。不存在可能扭曲图像描绘的变色或改变它的颜色的变色。
除了该试验方法之外,使实施例1至5经受性能试验,并将由玻璃片和实施例1-5的PSA膜制成的组件在PC外壳中粘结。所有的实施例都显示出非常适合于实际应用。

Claims (10)

1.压敏粘合剂膜,包括至少一个载体膜和至少一层压敏粘合剂,其特征在于,所述载体膜具有
·至少50MPa的抗拉强度,根据ASTM D882测得,
·不大于3%的雾度值,根据ASTM D1003测得,和
·至少80%的透光率,在550nm波长的光下,根据ASTM D1003标准测得,
并且特征在于,所述压敏粘合剂膜具有
·至少70%的透光率,根据ASTM D1003标准测得。
2.权利要求1的压敏粘合剂膜,其特征在于所述载体膜的雾度值为不大于2%,优选不大于1%,根据ASTM D1003标准测得。
3.前述权利要求中任一项的压敏粘合剂膜,其特征在于所述载体膜的折射率为至少1.48,优选至少1.49。
4.权利要求1至3中任一项的压敏粘合剂膜,其特征在于所述压敏粘合剂是基于聚丙烯酸酯和/或聚甲基丙烯酸酯的。
5.前述权利要求中任一项的压敏粘合剂膜,其特征在于所述压敏粘合剂的折射率为1.43(25℃;λ=550nm±150nm)。
6.前述权利要求中任一项的压敏粘合剂膜,其特征在于所述压敏粘合剂是基于丙烯酸酯嵌段共聚物的。
7.权利要求1-3中任一项的压敏粘合剂膜,其特征在于所述压敏粘合剂是基于硅橡胶的。
8.前述权利要求中任一项的压敏粘合剂膜,其特征在于所述压敏粘合剂的折射率为1.52(25℃;λ=550nm±150nm)。
9.组件,其由前述权利要求中任一项的压敏粘合剂膜和该层压敏粘合剂的远离载体膜的一侧上的玻璃片构成。
10.权利要求1至8中任一项的单面或双面压敏粘合剂膜,作为玻璃片的防破裂装置的用途,尤其是在消费电子产品领域中作为玻璃片的防破裂装置的用途。
CNA2007800279639A 2006-07-28 2007-06-29 具有高光学透明度的粘合剂膜,作为用于粘附至用作消费品的电子元件中的玻璃窗的防破裂覆盖物 Pending CN101495583A (zh)

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