CN101784631A - 硅氧烷基压敏粘合剂组合物和压敏粘合剂胶带或片材 - Google Patents
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Abstract
一种硅氧烷基压敏粘合剂组合物,它包含:100份(A)用(R3SiO1/2)4-p(R1R2SiO1/2)p(R2SiO)m(RR1SiO)n(SiO4/2)表示的在分子末端上平均具有至少两个链烯基的支化有机基聚硅氧烷;10-400份(B)由R3R2 2SiO1/2单元和SiO4/2单元组成的有机基聚硅氧烷树脂;(C)有机基氢聚硅氧烷;和催化量的(D)铂类催化剂。具有前述组合物的固化层形式的粘合剂层的压敏粘合剂胶带或片材。
Description
技术领域
本发明涉及硅氧烷基压敏粘合剂组合物和在其表面上具有前述组合物的固化层的压敏胶带或片材。更具体地,本发明涉及能形成压敏粘合剂层的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,当施加所述压敏粘合剂层到被粘物,例如金属基底、陶瓷基底、电路板等的表面上且暴露于高温下时,在从被粘物表面上剥离之后,它没有在前述被粘物表面上留下可视的硅氧烷组分痕迹。本发明还涉及其表面用前述组合物的固化层涂布的压敏粘合剂胶带或片材。
背景技术
与丙烯酸基或橡胶基压敏粘合剂组合物相比,硅氧烷基压敏粘合剂组合物优于前者在于它们的电绝缘性能、耐热性、耐霜性和对各种基底的粘合性。因此,硅氧烷基压敏粘合剂组合物可应用于生产诸如耐热粘合剂胶带、电绝缘粘合剂胶带、热密封胶带、金属板用遮盖胶带等之类的制品上。关于固化机理,硅氧烷基压敏粘合剂组合物可分为通过加成反应、缩合反应或者使用过氧化物可固化的组合物,其中通过加成反应可固化的硅氧烷基压敏粘合剂组合物更加常用,因为它们可通过仅仅保持在室温下固化,或者通过加热加速固化。这些组合物的另一优点是它们不形成副产物。
日本未审专利申请公布(下文称为JP Kokai)S63-22886(专利参考文献1)公开了一种压敏粘合剂(1),它包含(A1)分子两端均用链烯基封端的二有机基聚硅氧烷(粘度大于或等于5×105cP),(B1)由R3SiO1/2单元(其中R是烷基、链烯基或羟基)和SiO4/2单元组成的有机基聚硅氧烷树脂;(C1)一个分子内具有至少两个与硅键合的氢原子的有机基聚硅氧烷{相对于组分(A1)中的1个链烯基,具有1-20个与硅键合的氢原子},(D1)铂类催化剂,和(E1)有机溶剂,作为加成反应可固化的硅氧烷基压敏粘合剂组合物。
然而,当粘合剂胶带具有由硅氧烷基压敏粘合剂组合物形成的固化层,特别是在要求高耐热性能的电子和电气材料领域中粘合所使用的那些时,在高温下它们有时从被粘物中剥离,且残留的粘合剂有时保留在被粘物表面上。在专利参考文献2-4中提出了采用前述类型的硅氧烷基压敏粘合剂组合物解决这一问题,所述组合物维持强力粘合并且留下降低量的残留粘合剂在被粘物表面上。
JP Kokai H04-335083(专利参考文献2)公开了硅氧烷基压敏粘合剂组合物(2),它包含(A2)硅烷醇封端的二有机基聚硅氧烷胶料或在分子末端或侧链上具有乙烯基的二有机基聚硅氧烷胶料,(B2)MQ树脂,(C2)有机基氢聚硅氧烷,(D2)铂类催化剂,和(E2)在分子两端和侧链上具有多个乙烯基的二有机基聚硅氧烷。
JP Kokai 2006-16555(专利参考文献3)公开了硅氧烷基压敏粘合剂(3),它由至少下述组分组成:(A3)(a)和(b)的混合物,其中(a)是一个分子内平均含有一个或多个链烯基的粗橡胶状有机基聚硅氧烷,和(b)是基本上由R1 3SiO1/2单元和SiO4/2单元组成的有机基聚硅氧烷树脂或其部分缩合反应产物;(B3)一个分子内平均含有两个或更多个与硅键合的氢原子的有机基聚硅氧烷;(C3)苯酚基抗氧化剂和/或苯酚改性的有机基硅氧烷;(D3)芳族胺基抗氧化剂和/或芳族胺改性的有机基硅氧烷;和(E3)铂基催化剂。
JP Kokai 2002-275450(专利参考文献4)公开了硅氧烷基压敏粘合剂组合物(4),它包含含硅橡胶和有机硅树脂的化合物的交联产物作为主要组分,且特征在于下述事实:当粘合剂组合物维持在200℃下24小时时,硅氧烷基压敏粘合剂组合物的凝胶部分上升到5-55wt%的范围内。
前述硅氧烷基压敏粘合剂组合物(2)-(4)既可满足在高温下高压敏力或粘合力,又可满足在被粘物表面上具有降低量的残留粘合剂。然而,近年来,尽管不一定要求高水平的粘合力,但在暴露于高温下之后,在剥离被粘物表面上粘合的粘合剂胶带之后,有时在一部分电子和电气器件领域中省去了洗涤被粘物的过程。
在这些情况下,要求没有残留的粘合剂和降低量的保留在被粘物上的残留硅氧烷组分。换句话说,当在诸如焊料软熔之类的工艺中,在电路板上使用压敏粘合剂胶带或片材作为热处理遮盖胶带时,要求非迁移类型的压敏粘合剂,它如此少地在表面上保留痕量残留的硅氧烷组分,以致于它们实际上不可见且可省去用溶剂洗涤所述被粘物的过程。
一般地,具有通过固化前述专利参考文献2-4所公开类型的硅氧烷基压敏粘合剂组合物形成的硅氧烷基压敏粘合剂层的压敏粘合剂胶带或片材可降低在它们从中剥离的表面上保留的残留粘合剂,即使在粘合到被粘物的状态下,这些胶带经历长期暴露于高温下。尽管如此,仍存在问题,使得各种基底的表面或者变色,或者仍然可视地在各种基底表面上观察到硅氧烷组分的残渣。
JP Kokai 2002-285129(专利参考文献5)公开了节约溶剂或无溶剂的压敏粘合剂组合物(5),它包含(A5)含链烯基的二有机基聚硅氧烷;(B5)有机基聚硅氧烷树脂;(C5)仅仅在一部分侧链上具有氢化甲硅烷基的直链有机基氢聚硅氧烷,或者前述有机基氢聚硅氧烷与在侧链内具有氢化甲硅烷基的有机基氢聚硅氧烷的混合物;(D5)铂类催化剂;和(E5)溶剂(可以不包括溶剂)。
JP Kokai 2006-160923(专利参考文献6)公开了不含溶剂的硅氧烷基粘合剂组合物,它包含:(A6)一个分子内含有带至少两个链烯基的有机基团的聚二有机基硅氧烷;(B6)一个分子内具有至少两个SiH基的聚有机基氢硅氧烷;(C6)含R1 3SiO0.5单元(其中R1是具有1-10个碳原子的单价烃基)和SiO2单元的聚有机基硅氧烷,其中第一次提及的单元与第二次提及的单元之比在0.6-1.7范围内;和(D6)铂类催化剂。权利要求3中的组分(A6)是用下述组成式表示的聚有机基硅氧烷:
(R3SiO1/2)a-(R2SiO)b-(RSiO3/2)c-(SiO2)d(其中R是相同或不同的C1-C10烃基,其中至少两个所述烃基是链烯基,a大于或等于2,b大于或等于3,c大于或等于0,d大于或等于0,1≤c+d,a+b+c+d≤400),它在25℃下的粘度为5-1000mPa.s。
在[0019]段落中描述了用下述组成式表示的聚有机基硅氧烷:
(XR2SiO1/2)a-(R2SiO)b-(RSiO3/2)c-(SiO2)d和(XR2SiO1/2)a-(R2SiO)b-(RSiO3/2)c(其中X是含链烯基的有机基团,R、a、b、c和d与前述相同)。
JP Kokai 2002-285129(专利参考文献5)中的硅氧烷基压敏组合物(5)的特征在于优良的粘合性能,而JP Kokai 2006-160923(专利参考文献6)中的硅氧烷基压敏组合物(6)具有良好的可再剥离性和可调的粘合力。然而,当具有前述组合物的固化层形式的粘合剂层的压敏粘合剂胶带或片材在粘合到被粘物状态下长期暴露于大于230℃的高温和尤其高于245℃下,然后从被粘物表面剥离时,存在下述问题,使得在被粘物表面上可视地观察到残留的粘合剂和残留的硅氧烷组分。
发明概述
通过本发明解决上述问题。本发明的目的是提供硅氧烷基压敏粘合剂组合物,当它用作压敏胶带或片材中的压敏粘合剂层或者粘合剂胶带或片材中的粘合剂层(下文将“压敏粘合剂胶带或片材”和“粘合剂胶带或片材”统称为“压敏胶带或片材”;“压敏粘合剂层”和“粘合剂层”统称为“压敏粘合剂层”)时,对被粘物,例如金属基底、陶瓷基底、电路板或类似物产生优良的压敏粘合力或粘合力(下文“压敏粘合力”和“粘合力”统称为“压敏粘合力”),且以被粘物状态暴露于等于或大于230℃,和甚至等于或大于245℃的温度下之后,当从被粘物表面上剥离时,在被粘物表面上没有留下任何残留的粘合剂和可视的硅氧烷组分残渣。本发明的另一目的是提供具有含前述硅氧烷基压敏粘合剂组合物的压敏粘合剂层的压敏胶带或片材。
本发明涉及硅氧烷基压敏粘合剂组合物,它包含:
100重量份(A)用下述分子式(1)表示的在分子末端上平均具有至少两个链烯基的支化有机基聚硅氧烷:
(R3SiO1/2)4-p(R1R2SiO1/2)p(R2SiO)m(RR1SiO)n(SiO4/2) (1)
(其中R表示不含不饱和脂族键且具有1-10个碳原子的单价烃基或单价卤代烃基;R1表示具有2-10个碳原子的链烯基;p是平均为2-4的数;m是平均为1500-10,000的数;n是平均等于或大于0的数;和m>n,和(m+n)平均为1500-10,000);
10-400重量份(B)由R3R2 2SiO1/2单元(其中R2表示具有1-10个碳原子的烷基,R3表示具有1-10个碳原子的烷基、具有2-10个碳原子的链烯基、具有6-10个碳原子的芳基、或羟基)和SiO4/2单元组成的有机基聚硅氧烷树脂,其中R3R2 2SiO1/2单元与SiO4/2单元的摩尔比为0.6-1.7;
(C)一个分子内具有两个或更多个与硅键合的氢原子的有机基氢聚硅氧烷,其用量足以提供这一组分中与硅键合的氢原子与组分(A)和(B)中包含的链烯基的摩尔比为1.0-60;和
催化量的(D)铂类催化剂;和
压敏粘合剂胶带或片材,它包括胶带或片材基底和在前述胶带或片材基底表面上形成的硅氧烷基压敏粘合剂组合物的固化体形式的压敏粘合剂层。
发明公开
通过本发明实现上述目的,本发明提供下述内容:
[1]一种硅氧烷基压敏粘合剂组合物,它包含:
100重量份(A)用下述分子式(1)表示的在分子末端上平均具有至少两个链烯基的支化有机基聚硅氧烷:
(R3SiO1/2)4-p(R1R2SiO1/2)p(R2SiO)m(RR1SiO)n(SiO4/2) (1)
(其中R表示不含不饱和脂族键且具有1-10个碳原子的单价烃基或单价卤代烃基;R1表示具有2-10个碳原子的链烯基;p是平均为2-4的数;m是平均为1500-10,000的数;n是平均等于或大于0的数;和m>n,和(m+n)平均为1500-10,000);
10-400重量份(B)由R3R2 2SiO1/2单元(其中R2表示具有1-10个碳原子的烷基,R3表示具有1-10个碳原子的烷基、具有2-10个碳原子的链烯基、具有6-10个碳原子的芳基、或羟基)和SiO4/2单元组成的有机基聚硅氧烷树脂,其中R3R2 2SiO1/2单元与SiO4/2单元的摩尔比为0.6-1.7;
(C)一个分子内具有两个或更多个与硅键合的氢原子的有机基氢聚硅氧烷,其用量足以提供这一组分中与硅键合的氢原子与组分(A)和(B)中包含的链烯基的摩尔比为1.0-60;和
催化量的(D)铂类催化剂。
[2]根据条目[1]中的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,其中在组分(A)的式(1)中,n和m满足下述条件:0≤n/(m+n)≤0.03。
[2-1]根据条目[1]或[2]中的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,其中在组分(A)的式(1)中,p平均为3-4。
[2-2]根据条目[1]、[2]或[2-1]中的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,其中在组分(A)的式(1)中,m的范围平均为3000-6000。
[3]根据条目[1]中的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,其中组分(A)的分子式(1)用下式(2)表示:
(Me3SiO1/2)4-p(ViMe2SiO1/2)p(Me2SiO)m(MeViSiO)n(SiO4/2) (2)
(其中Me表示甲基;Vi表示乙烯基;p是平均为2-4的数;m是平均为1500-10,000的数;n是平均等于或大于0的数;和m>n,和(m+n)平均为1500-10,000);组分(B)中的R3R2 2SiO1/2单元是Me3SiO1/2单元;和组分(C)是甲基氢聚硅氧烷。
[3-1]根据条目[3]中的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,其中在组分(A)的式(2)中,n和m满足下述条件:0≤n/(m+n)≤0.03。
[3-2]根据条目[3]或[3-1]中的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,其中在组分(A)的式(1)中,p平均为3-4。
[3-3]根据条目[3]、[3-1]或[3-2]中的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,其中在组分(A)的式(1)中,m的范围平均为3000-6000。
[4]根据条目[3]中的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,其中组分(A)的分子式(2)用下述分子式(3)表示:
(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO)m(SiO4/2) (3)
(其中Me表示甲基;Vi表示乙烯基;m是平均为1500-10,000的数)。
[4-1]根据条目[4]中的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,其中m是平均为3000-6000的数。
通过下述内容进一步实现本发明的上述目的:
[5]根据条目[1]中的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,进一步包含(E)有机溶剂,其用量足以提供组分(A)-(D)的总重量等于或大于组合物的30wt%但小于100wt%。
[6]根据条目[5]中的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,其中组分(A)的式(1)中,n和m满足下述条件:0≤n/(m+n)≤0.03。
[7]根据条目[5]中的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,其中组分(A)的分子式(1)用下式(2)表示:
(Me3SiO1/2)4-p(ViMe2SiO1/2)p(Me2SiO)m(MeViSiO)n(SiO4/2) (2)
(其中Me表示甲基;Vi表示乙烯基;p是平均为2-4的数;m是平均为1500-10,000的数;n是平均等于或大于0的数;和m>n,和(m+n)平均为1500-10,000);组分(B)中的R3R2 2SiO1/2单元是Me3SiO1/2单元;和组分(C)是甲基氢聚硅氧烷。
[8]根据条目[7]中的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,其中组分(A)的分子式(2)用下述分子式(3)表示:
(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO)m(SiO4/2) (3)
(其中Me表示甲基;Vi表示乙烯基;m是平均为1500-10,000的数)。
[9]一种压敏粘合剂胶带或片材,它包括胶带或片材基底,和在前述胶带或片材基底表面上形成的条目[1]、[2]、[3]或[4]中的硅氧烷基压敏粘合剂组合物的固化体形式的压敏粘合剂层。
[9-1]一种压敏粘合剂胶带或片材,它包括胶带或片材基底,和在前述胶带或片材基底表面上形成的条目[2-1]、[2-2]、[3-1]、[3-2]、[3-3]或[4-1]中的硅氧烷基压敏粘合剂组合物的固化体形式的压敏粘合剂层。
当本发明的硅氧烷基压敏粘合剂组合物用作压敏粘合剂胶带或片材中的压敏粘合剂层时,证明它对被粘物具有优良的粘合性。当具有本发明的硅氧烷基压敏粘合剂组合物的固化体形式的压敏粘合剂层的压敏胶带或片材从被粘物,例如金属基底、陶瓷基底、电路板或类似物的表面上剥离时,在粘合状态下暴露于等于或大于230℃,和甚至等于或大于245℃的温度下之后,没有留下任何残留粘合剂,且在被粘物表面上没有观察到任何可视的硅氧烷组分残渣。因此,在剥离压敏粘合剂胶带或片材之后,不需要清洁被粘物表面。鉴于上述,本发明的硅氧烷基压敏粘合剂组合物适合于在电路板上形成在焊料软熔工艺中使用的遮盖胶带中的压敏粘合剂层。
实施本发明的最佳模式
首先更详细地描述本发明的硅氧烷基压敏粘合剂组合物。
本发明的硅氧烷基压敏粘合剂组合物包含:
100重量份(A)用下述分子式(1)表示的在分子末端上平均具有至少两个链烯基的支化有机基聚硅氧烷:
(R3SiO1/2)4-p(R1R2SiO1/2)p(R2SiO)m(RR1SiO)n(SiO4/2) (1)
(其中R表示不含不饱和脂族键且具有1-10个碳原子的单价烃基或单价卤代烃基;R1表示具有2-10个碳原子的链烯基;p是平均为2-4的数;m是平均为1500-10,000的数;n是平均等于或大于0的数;和m>n,和(m+n)平均为1500-10,000);
10-400重量份(B)由R3R2 2SiO1/2单元(其中R2表示具有1-10个碳原子的烷基,R3表示具有1-10个碳原子的烷基、具有2-10个碳原子的链烯基、具有6-10个碳原子的芳基、或羟基)和SiO4/2单元组成的有机基聚硅氧烷树脂,其中R3R2 2SiO1/2单元与SiO4/2单元的摩尔比为0.6-1.7;
(C)一个分子内具有两个或更多个与硅键合的氢原子的有机基氢聚硅氧烷,其用量足以提供这一组分中与硅键合的氢原子与组分(A)和(B)中包含的链烯基的摩尔比为1.0-60;和
催化量的(D)铂类催化剂。
用分子式(1)表示的组分(A)是本发明的硅氧烷基压敏粘合剂组合物中的具体组分,其链烯基R1参与和组分(C)中与硅键合的氢原子的氢化硅烷化反应。
组分(A)包括平均由1500-10,000个通式R2SiO的单元组成的聚合链或由通式R2SiO的单元和通式RR1SiO单元(这两个单元的总数范围平均为1500-10,000)和作为支化点的SiO4/2单元组成的聚合链。聚合链在四个方向上从SiO4/2单元处延伸且R3SiO1/2单元、R1R2SiO1/2单元或R3SiO1/2单元和R1R2SiO1/2单元键合到前述聚合链的末端上。
在由通式R2SiO的单元和通式RR1SiO单元组成的聚合链中,应当观察到下述条件:m>n(即不含链烯基的硅氧烷单元数应当超过含链烯基的硅氧烷单元数);和(m+n)(即通式R2SiO的单元和通式RR1SiO的单元的总数)的范围应当平均为1500-10,000。
推荐合适的支化有机基聚硅氧烷用下述分子式表示:
[(R3SiO1/2)(4-p)(R1R2SiO1/2)p(R2SiO)m/4]4(SiO4/2) (4)和
[(R3SiO1/2)(4-p)(R1R2SiO1/2)p(R2SiO)m/4(R1RSiO)n/4]4(SiO4/2) (5)
更优选下式(6)的有机基聚硅氧烷:
[(R1R2SiO1/2)(R2SiO)m/4]4(SiO4/2) (6)
事实上,由于通式R3SiO1/2的单元、通式R1R2SiO1/2的单元或通式R3SiO1/2的单元和通式R1R2SiO1/2的单元可直接键合到通式SiO4/2的单元上,因此有机基聚硅氧烷可含有仅仅由通式R2SiO的单元组成的聚合链,或者可含有聚合链由通式R2SiO的单元和通式RR1SiO的单元组成的二维或三维延伸的分子的混合物。
在上式中,R表示不含不饱和脂族键的具有1-10个碳原子的单价烃基,或者不含不饱和脂族键且具有1-10个碳原子的单价卤代烃基;和R1表示具有2-10个碳原子的链烯基。前述不含不饱和脂族键的单价烃基例举甲基、乙基、丙基、丁基、己基或类似烷基;苯基、甲苯基或类似芳基;或苄基、苯乙基或类似芳烷基。前述不含不饱和脂族键且具有1-10个碳原子的单价卤代烃基例举氯丙基、三氟丙基、五氟丁基或类似卤代烷基。从容易制备的角度考虑,优选甲基。
用R1表示的具有2-10个碳原子的链烯基例举乙烯基、烯丙基、丁烯基或己烯基,其中从容易制备的角度考虑,优选乙烯基。
通过在组分(A)中与硅键合的链烯基与组分(C)中与硅键合的氢原子之间引起氢化硅烷化反应,交联组分(A)。为了提供对被粘物改进的粘合性并防止残留粘合剂和硅氧烷组分转移到被粘物表面上,在末端硅氧烷单元上存在至少两个链烯基。换句话说,在分子式(1)中的p的范围平均为2-4,优选范围平均为3-4,和最优选4。
在式(1)中,R3SiO1/2单元可例举(Me)3SiO1/2单元、(Me)2PrSiO1/2单元、(Me)2OcSiO1/2单元和(Me)2PhSiO1/2单元。
R1R2SiO1/2单元可例举Vi(Me)2SiO1/2单元、He(Me)2SiO1/2单元和ViMePhSiO1/2单元。
R2SiO2/2单元可例举(Me)2SiO2/2单元、MePrSiO2/2单元、MeOcSiO2/2单元和MePhSiO2/2单元。
R1RSiO2/2单元可例举ViMeSiO2/2单元和HeMeSiO2/2单元。
在这些通式中,Me表示甲基,Pr表示丙基,Oc表示辛基,Vi表示乙烯基,He表示己烯基,和Ph表示苯基。
在室温下,组分(A)可以是高度粘稠的液体到粗橡胶状态(所谓的胶料状态),因为(m+n)的平均值(它相当于在组分(A)中,通式R2SiO的硅氧烷单元和通式RR1SiO的硅氧烷单元的总数)为1500-10,000。
若(m+n)小于1500,则在粘合状态下暴露于等于或大于230℃,和甚至等于或大于245℃的温度下之后,当具有该硅氧烷基压敏粘合剂组合物的固化体形式的压敏粘合剂层的压敏粘合剂胶带或片材从被粘物,例如金属基底、陶瓷基底、电路板或类似物的表面上剥离时,有时在被粘物表面上观察到残留的粘合剂和转移到被粘物上的硅氧烷组分。
制备(m+n)平均超过10,000的有机基聚硅氧烷是不容易的。鉴于上述,(m+n)的平均值范围优选为3000-6000。(m+n)为3000-6000的组分(A)在环境温度下为粗橡胶状态(胶料状态)。
过量通式(RR1SiO)表示的单元导致含有这一组分(A)的硅氧烷基压敏粘合剂组合物的固化体的弹性模量值极高,和这反过来会降低对被粘物的压敏粘合力。因此,优选m和n的数值满足下述条件:0≤n/(m+n)≤0.03。
从容易制备的角度考虑,推荐组分(A)包括下式(2)的支化甲基乙烯基聚硅氧烷:
(Me3SiO1/2)4-p(ViMe2SiO1/2)p(Me2SiO)m(MeViSiO)n(SiO4/2) (2)
(其中Me表示甲基;Vi表示乙烯基;p是平均为2-4的数;m是平均为1500-10,000的数;n是平均等于或大于0的数;和m>n,和(m+n)平均为1500-10,000)。
由于与以上所述相同的理由,(m+n)的平均值范围优选为3000-6000,和应当观察到下述条件:0≤n/(m+n)≤0.03。
具体地,优选具有下述分子式(3)的支化甲基乙烯基聚硅氧烷:
(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO)m(SiO4/2) (3)
(其中Me表示甲基;Vi表示乙烯基;m是平均为1500-10,000的数)。更优选具有分子式(3)的支化甲基乙烯基聚硅氧烷,其中m是平均为3000-6000的数。
可结合使用不同类型的两种或更多种组分(A)。
可例如通过下述工序容易地生产组分(A)。
在用气态氮气填充的反应器中装载21.6g[Vi(Me)2SiO1/2]4SiO4/2和592.6g八甲基环四硅氧烷。减压加热内容物到100℃,于是除去溶解的二氧化碳。紧接着,加热内容物到150℃,并与催化量(50ppm)的直链聚氨基膦腈鎓氢氧化物(polyaminophosphazenium hydroxide)类型的催化剂结合,搅拌1分钟,中和,并从内容物中除去挥发性组分,获得下述分子式的支化甲基乙烯基聚硅氧烷:(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO2/2)160(SiO4/2)。将前述支化甲基乙烯基聚硅氧烷和八甲基环四硅氧烷装载在用气态氮气填充的反应器内,并通过在100℃下减压加热内容物,除去溶解的二氧化碳。紧跟着,加热内容物到150℃,与催化量的直链聚氨基膦腈鎓氢氧化物类型的催化剂结合,并搅拌1分钟,获得产物。
在JP Kokai 2000-197823的合成例2中公开了制备下式:[Py3-N-(P=NPy2)1.8-PPy3]+OH-(其中Py表示吡咯烷酮)的直链聚氨基膦腈鎓氢氧化物类型催化剂的方法。该方法由下述步骤组成:将0.092molCl3PNPCl2O和0.092mol(Cl3PNPCl3)+(PCl6)-放置在配有搅拌器、温度计和冷凝器的三颈烧瓶中,添加1,2,4-三氯苯到内容物中,并在195℃下加热所得混合物30小时。将所得粗产物溶解在四氯乙烷中;将四氯化碳数次加入到所得溶液中,生成白色沉淀。用石油醚洗涤该白色沉淀,并减压干燥(65%产率)。将所得结晶物质分散在蒸馏水和甲醇的混合物内(1∶1的比值混合),并通过流经碱性(OH)阴离子交换树脂,转化成聚氨基膦腈鎓氢氧化物。紧跟着减压除去水和乙醇。
可通过基于起始硅氧烷的比例、NMR分析结果和包含的乙烯基的定量分析计算,测定在含支化甲基乙烯基聚硅氧烷的聚合产物内包含的硅氧烷单元的摩尔比。可根据NMR分析结果测定二甲基硅氧烷单元的数量。
组分(B)的有机基聚硅氧烷树脂由R3R2 2SiO1/2单元(其中R2表示具有1-10个碳原子的烷基,R3表示具有1-10个碳原子的烷基、具有2-10个碳原子的链烯基、羟基或具有6-10个碳原子的芳基)和SiO4/2单元组成,且R3R2 2SiO1/2单元与SiO4/2单元的比为0.6-1.7,它是赋予含有组分(A)和(B)的硅氧烷基压敏粘合剂组合物和前述组合物的固化体压敏粘合性能的化合物。
在前述硅氧烷单元中,R2可例举具有1-10个碳原子的烷基;R3表示具有1-10个碳原子的烷基或链烯基,或羟基或具有6-10个碳原子的芳基。烷基可例举甲基、乙基、丙基、己基或辛基;链烯基可例举乙烯基、烯丙基、丁烯基或己烯基。芳基可例举苯基或甲苯基。R3R2 2SiO1/2单元可例举下式的单元:Me3SiO1/2、Me2OcSiO1/2、Me2ViSiO1/2、Me2PhSiO1/2或Me2(HO)SiO1/2。在这些通式中,Me表示甲基,Oc表示辛基,Vi表示乙烯基,和Ph表示苯基。
为了与优选组分(A),即与用分子式(2)和分子式(3)表示的组分(A)的相容性更好,推荐在组分(B)中,甲基占用R2和R3表示的基团的总摩尔数的大于或等于95%。R3R2 2SiO1/2单元与SiO4/2单元的摩尔比范围应当是0.6-1.7,优选0.6-1.0。
在不负面影响组合物性能的范围内,除了R3R2 2SiO1/2单元和SiO4/2单元以外,组分(B)还可含有少量(例如小于或等于10mol%)的任何一种或数种R2SiO2/2单元、RR1SiO2/2单元、RSiO3/2单元、R1SiO3/2单元,和其中在这些单元内R或R1被羟基取代的硅氧烷单元。R和R1与前述的相同。可结合使用代表组分(B)的不同类型的化合物。
组分(B)的用量应当以每100重量份组分(A)计为10-400重量份,优选25-150重量份。若组分(B)的使用量小于10重量份,则该组合物得不到充足的粘合性,因为它相对于被粘物不会产生充足的压敏粘合力。若组分(B)的含量超过400重量份,则难以均匀地混合它与组分(A),于是在从被粘物上剥离之后,特别是当在粘合状态下粘合剂胶带或片材暴露于大于或等于230℃,和特别是大于或等于245℃下时,具有硅氧烷基压敏粘合剂组合物的固化体形式的压敏粘合剂层的粘合剂胶带或片材将在被粘物表面上留下组分(B)的一些残渣。
组分(C)是在一个分子内具有两个或更多个与硅键合的氢原子的有机基氢聚硅氧烷。这一组分具有作为组分(A)和具有链烯基的组分(B)用交联剂的功能。这一组分中与硅键合的氢原子经历与组分(A)和具有链烯基的组分(B)中链烯基的氢化硅烷化反应。
为了提供交联剂的功能,组分(C)应当在一个分子内具有两个或更多个与硅键合的氢原子,且优选具有三个或更多个与硅键合的氢原子。对组分(C)的分子结构没有特别限制,可以是直链、部分支链、支链或环状分子结构。对与硅键合的氢原子的键合位置没有特别限制,和氢原子可以位于分子末端、侧链或这两个位置上。
推荐与硅键合的氢原子的含量为0.1-1.6wt%,和优选0.5-1.6wt%。
组分(C)中与硅键合的有机基团可例举甲基、乙基、丙基、丁基、辛基或具有1-8个碳原子的类似烷基;苯基、甲苯基或类似芳基;苄基、苯乙基或类似芳烷基;和氯丙基、三氟丙基或类似卤代烷基。推荐具有1-8个碳原子的烷基占这些基团总数的大于或等于50mol%。在前述烷基当中,从容易制备和与组分(A)和(B)的相容性角度考虑,优选甲基。
为了有助于与其他组分混合,推荐组分(C)在室温下为液体。推荐在25℃下这一组分的粘度为1-1000mPa.s,和优选为5-500mPa.s。若粘度低于1mPa.s,则组分(C)容易从硅氧烷基压敏粘合剂组合物中蒸发,和若粘度超过1000mPa.s,则不容易生产组分(C)。
以下是前述组分(C)的具体实例:分子两端均用三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢聚硅氧烷;分子两端均用三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢硅氧烷·二甲基硅氧烷共聚物;分子两端均用二甲基氢甲硅烷氧基封端的甲基氢硅氧烷·二甲基硅氧烷共聚物;环状甲基氢低聚硅氧烷;环状二甲基硅氧烷·甲基氢硅氧烷共聚物;三(二甲基氢甲硅烷氧基)甲基硅烷;或四(二甲基氢甲硅烷氧基)硅烷。
在上述当中,最优选下述分子式(7)的甲基氢聚硅氧烷:
DMe2SiO(Me2SiO)q(HMeSiO)rSiMe2D (7)
(其中Me表示甲基;D表示甲基或氢原子;和q与r是满足下述条件的数值:0.3≤r/(q+r)≤1;10≤(q+r)≤200)。
可结合使用不同类型的两种或更多种组分(C)。
组分(C)的用量足以提供这一组分中与硅键合的氢原子与组分(A)和(B)中包含的链烯基的摩尔比为(1∶1)-(60∶1);和优选为(10∶1)-(40∶1)。若上述比值低于(1∶1),则组合物固化不充分,且在粘合状态下暴露于不小于230℃和特别是245℃的温度下之后,具有硅氧烷基压敏粘合剂组合物的固化体形式的粘合剂层的粘合剂胶带或片材将在粘合剂胶带或片材从中剥离的被粘物表面上留下一些残留的粘合剂。另一方面,若上述比值超过(60∶1),则硅氧烷基压敏粘合剂组合物的固化体将具有太高的弹性模量和太低的压敏粘合力,且在粘合状态下暴露于不小于230℃和特别是245℃的温度下之后,组分(C)的一些可视的残渣将保留在粘合剂胶带或片材从中剥离的被粘物表面上。
(D)铂类催化剂是加速组分(A)和(B)中的链烯基与组分(C)中与硅键合的氢原子之间的氢化硅烷化反应的组分。
优选的铂类催化剂可具体地例举氯铂酸、醇改性的氯铂酸、氯铂酸的烯烃络合物、氯铂酸的酮络合物、氯铂酸的乙烯基硅氧烷络合物、四氯化铂、铂微粉、在载体例如氧化铝或二氧化硅上的固体铂、铂黑、铂的烯烃络合物、铂的链烯基硅氧烷络合物、铂的羰基络合物,或含有前述铂类催化剂的微细粉化的甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、硅氧烷或类似的热塑性有机树脂。在这些当中,最优选下述化合物:氯铂酸的二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物、氯铂酸的四甲基四乙烯基环四硅氧烷络合物、铂的二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物、铂的四甲基四乙烯基环四硅氧烷络合物或铂的类似链烯基硅氧烷络合物。
在该组合物内包括所谓催化量的前述铂类催化剂。更具体地,以重量单位计,金属铂的含量范围应当为组分(A)、(B)和(C)的总重量的1-1000ppm,和优选5-200ppm。若包括金属铂用量小于1ppm的铂催化剂,则非常缓慢地进行所得硅氧烷基压敏粘合剂组合物的固化。另一方面,若包括金属铂用量超过1000ppm的铂类型催化剂,则所得硅氧烷基压敏粘合剂组合物可能具有例如变色之类的问题。
在不与本发明目的冲突的范围内,除了组分(A)-(D)以外,组合物还可含有其他组分,例如有机溶剂(E),氢化硅烷化反应抑制剂(F),或其他常规添加剂,例如粘合改进剂、耐热剂、颜料等。
有机溶剂(E)降低含组分(A)-(D)的硅氧烷基压敏粘合剂组合物的粘度并加速形成薄的涂层。溶剂的实例包括甲苯、二甲苯、己烯、庚烷、丙酮、甲乙酮和甲基异丁基酮。推荐加入到硅氧烷基压敏粘合剂组合物中的有机溶剂(E)的用量应当足以提供组分(A)-(D)的总重量小于组合物的100wt%但不小于30wt%。由于组分(A)的溶液粘度低于直链二有机基聚硅氧烷胶料的溶液粘度,因此硅氧烷基压敏粘合剂组合物可能具有低的粘度,甚至在相对高浓度下。
当组分(B)含有链烯基时,氢化硅烷化反应抑制剂(F)抑制组分(A)和组分(C)之间或组分(A)、(B)和(C)之间的交联反应。在组合物内包括这一组分以延长该组合物的货架期和储存稳定性。鉴于上述性能,这一组分可被视为几乎必不可少。
组分(F)可例举下述化合物:3-甲基-1-丁炔-3-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、1-乙炔基-1-环己醇、苯基丁炔醇或类似的炔醇;3-甲基-3-戊烯-1-炔、3,5-二甲基-1-己烯-3-炔或类似的烯炔化合物;1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基环四硅氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四己烯基环四硅氧烷或类似的甲基链烯基硅氧烷化合物;或苯并三唑。
包括足量的氢化硅烷化反应抑制剂,以便在室温下足以延长本发明的硅氧烷基压敏粘合剂组合物的货架期并改进储存稳定性。通常所包括的抑制剂用量为0.001-5重量份,优选0.01-2重量份/100重量份组分(A),但可参考诸如抑制剂类型、铂类催化剂的性能、在组分(A)和(B)内的链烯基用量和在组分(C)内与硅键合的氢原子用量之类的因素,选择最优化的用量。
在本发明的组合物内包括粘合改进剂,用以改进当组合物固化并与基底接触时组合物对基底的粘合性。粘合改进剂是用于具有本发明的硅氧烷基压敏粘合剂组合物的固化体形式的压敏粘合剂层(它不要求再剥离)的那些粘合剂胶带或片材的有效组分。粘合改进剂可例举乙烯基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或类似的有机官能的烷氧基硅烷化合物或其硅氧烷衍生物。
通过均匀地混合前述组分(A)-(D)、组分(A)-(E)、组分(A)-(D)与组分(F),或组分(A)-(F),制备本发明的硅氧烷基压敏粘合剂组合物。视需要,结合并混合所制备的混合物与其他任意组分。可在环境温度下,在使用各种搅拌器或混合器的情况下进行混合,但视需要可在加热下进行混合,条件是混合没有伴随固化。
对各种组分可在其内添加的顺序没有特别限制,条件是混合没有伴随固化。若在混合之后不立即使用该组合物,则可以在数个容器内的预混结合物形式储存组合物,以避免在相同的容器内储存组分(C)和(D),且可就在使用之前一起混合在数个容器内的所有组分。
将本发明的硅氧烷基压敏粘合剂组合物施加到胶带状或片材状基底上,并通过在室温下保留或者通过加热到为50℃-200℃的温度固化,于是在前述基底上形成压敏粘合剂层。基底可由不同材料,例如单一的纸板、波纹纸板、粘土涂布的纸张、聚烯烃层压的纸张,特别是聚乙烯层压的纸张、合成树脂膜、天然纤维网状物、合成纤维网状物、人造皮革或金属箔制备。最优选的基底是合成膜,例如聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯或尼龙。当耐热性能重要时,优选使用由聚酰亚胺、聚醚-醚-酮(PEEK)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、液晶聚烯丙酯、聚酰胺基酰亚胺(PAI)、聚醚砜(PES)或类似耐热合成树脂制备的膜形式的基底。
本发明的压敏粘合剂胶带或片材包括胶带或片材基底和在其上的含本发明的硅氧烷基压敏粘合剂组合物的固化体的压敏粘合剂层。对硅氧烷基压敏粘合剂层的厚度没有特别限制,但一般地层厚为10-100微米。优选用可容易剥离的涂布膜覆盖硅氧烷基压敏粘合剂层。
通过在胶带状或片材状基底上施加本发明的压敏粘合剂组合物,然后通过在室温下保留或者通过在为50℃-200℃的温度下加热,固化所施加的组合物,于是在基底表面上形成压敏层,从而生产本发明的压敏粘合剂胶带或片材。可通过诸如照相凹版涂布、胶印涂布、补偿槽辊涂布、辊涂、逆向辊涂、气刀刮涂、幕涂或逗点涂布方法之类的方法,施加组合物到基底上。推荐通过加热,优选在为80℃-200℃的温度下加热,固化在胶带状或片材状基底上的压敏粘合剂组合物。
实施例
通过实践例和对比例,进一步更具体地描述本发明,然而,这些实践例和对比例不应当被解释为限制本发明的范围。在下述实施例中,SiH/SiVi表示在分子两端均用三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷·甲基氢硅氧烷共聚物内包含的与硅键合的氢原子与支化甲基乙烯基硅氧烷、分子两端均用二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷胶料或分子两端均用二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的甲基乙烯基硅氧烷·二甲基硅氧烷共聚物胶料内包含的与硅键合的乙烯基的摩尔比。
在随后的合成例、实践例和对比例中,Me表示甲基,和Vi表示乙烯基。通过以下所述的工序,分析并测量支化甲基乙烯基聚硅氧烷。通过以下所述的工序,评价通过硅氧烷基压敏粘合剂组合物形成的粘合力,残留粘合剂的残留性能,和在暴露于高温下之后的硅氧烷转移性能。
[NMR分析]
基于下述29Si-NMR分析,测定在随后的合成例中提及的支化甲基乙烯基聚硅氧烷的平均分子式:
NMR装置:Fourier Transform Nuclear Magnetic ResonanceSpectrometer(傅里叶变换核磁共振光谱)JEOL(JEOL是JEOL Ltd.日本的注册商标)JNM-EX 400(JEOL Ltd.的产品)。
测定方法:基于由以下所示的各种硅氧烷单元的29Si得到的信号,计算峰的积分值。通过发现针对各种硅氧烷单元(M单元、D单元和Q单元)获得的积分信号值之比,然后基于所测定的信号比发现硅氧烷单元比,从而鉴定平均分子式。
硅氧烷单元 由29Si得到的信号的位置ViMe2SiO1/2单元 接近于-3.71ppmViMeSiO2/2单元 接近于-35.4ppmMe2SiO2/2单元(D) -20.4到-22.2ppmSiO4/2单元(Q) -107.5到-109.1ppm |
粘度
在25℃下,通过数码指示器类型的粘度计(Shibaura SystemCo.,Ltd.的产品,Vismetron VDA2),使用下表1所示的转子和旋转速度,测量含有20wt%支化甲基乙烯基聚硅氧烷的甲苯溶液的粘度和硅氧烷基压敏粘合剂组合物的粘度。
表1
粘度(mpa.s) | 转子No. | 旋转速度(rpm) |
10-100 | 1 | 60 |
100-1000 | 1 | 6 |
1000-10,000 | 2 | 3 |
10,000-100,000 | 4 | 6 |
[粘合力]
将硅氧烷基压敏粘合剂组合物施加到聚酰亚胺(PI)膜上,以供形成在固化之后厚度为15微米的压敏粘合剂层,然后通过在180℃下加热涂布的膜2分钟,生产压敏粘合剂片材。借助层压机,将所得压敏粘合剂片材裱糊在可剥离的聚对苯二甲酸乙二酯膜上,然后在烘箱内在50℃下老化该产品1天。在冷却到室温之后,通过切割所得片材成宽度20mm的长条,形成压敏粘合剂胶带。从可剥离的聚对苯二甲酸乙二酯膜上剥离每一胶带,并在通过橡胶辊产生的2kgf压力下,粘合到镜面不锈钢板(SUS304)形式的被粘物上。在室温下保留30分钟之后,通过使用拉伸测试仪,在300mm/min的恒定速度下,相对于被粘物的表面,以180°的角度,从被粘物上撕下压敏粘合剂胶带,测量粘合力。
[在暴露于高温下之后,残留粘合剂保留性能和硅氧烷转移性能]
将硅氧烷基压敏粘合剂组合物施加到聚酰亚胺(PI)膜上,以供形成在固化之后厚度为15微米的压敏粘合剂层,然后通过在180℃下加热涂布的膜2分钟,生产压敏粘合剂片材。借助层压机,将所得压敏粘合剂片材裱糊在可剥离的聚对苯二甲酸乙二酯膜上,然后在烘箱内在50℃下老化该产品1天。在冷却到室温之后,通过切割所得片材成宽度20mm的长条,形成压敏粘合剂胶带。从各自可剥离的聚对苯二甲酸乙二酯膜上剥离每一胶带,并在通过橡胶辊产生的2kgf压力下,粘合到镜面不锈钢板(SUS304)形式的被粘物或通过在铜涂布的玻璃环氧树脂上电镀金形成的基底上。紧跟着在烘箱内在250℃下老化用压敏粘合剂胶带涂布的每一被粘物10分钟,然后从烘箱中去除并在室温下保持不动30分钟。
在前述保留之后,通过使用拉伸测试仪,在300mm/min的恒定速度下,相对于被粘物的表面,以180°的角度牵拉,从被粘物上剥离压敏粘合剂胶带,并通过肉眼观察,评价在被粘物表面上的残留粘合剂和转移到被粘物表面上的硅氧烷。残留粘合剂是在某一程度上,在被粘物表面上隆起的固化的硅氧烷基压敏粘合剂组合物的残渣。转移的硅氧烷为白色发暗的沉积物且无光泽,其明显不同于残留的粘合剂。
[合成例1]
在用气态氮气填充的反应器中装载21.6g[Vi(Me)2SiO1/2]4SiO4/2和592.6g八甲基环四硅氧烷,并通过加热到100℃和减压,除去溶解的二氧化碳。紧接着,加热内容物到150℃,并与催化量(50ppm)的直链聚氨基膦腈鎓氢氧化物类型的催化剂[Py3-N-(P=NPy2)1.8-PPy3]+OH-(其中Py表示吡咯烷酮)结合。搅拌内容物1分钟,并中和,除去挥发性组分,冷却残留的内容物到室温,获得无色透明液体。这一液体的粘度为46mPa.s,和乙烯基含量为0.90wt%。NMR分析结果表明,所得液体包括用下述平均分子式(8)表示的支化甲基乙烯基聚硅氧烷:
(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO2/2)160(SiO4/2) (8)
[合成例2]
用下述组分填充配有搅拌器、温度计和填充嘴的5升可分离烧瓶:145g 合成例1合成的用下述平均分子式(8):(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO2/2)160(SiO4/2)表示的液体甲基乙烯基聚硅氧烷;3354g八甲基环四硅氧烷;和0.175g(50ppm)直链聚氨基膦腈鎓氢氧化物类型的催化剂[Py3-N-(P=NPy2)1.8-PPy3]+OH-(其中Py表示吡咯烷酮)。在150℃下搅拌内容物3小时。紧跟着,冷却内容物到100℃,然后再次加热到150℃,进行减压汽提,并冷却到室温,获得无色透明和发粘的粗橡胶状物质。这一物质的20wt%甲苯溶液的粘度为193mPa.s,和乙烯基含量为0.04wt%。NMR分析结果表明,所得粗树脂物质包括用下述平均分子式(9)表示的支化甲基乙烯基聚硅氧烷:
[ViMe2SiO1/2]4(Me2SiO2/2)4000(SiO4/2) (9)
[合成例3]
用下述组分填充配有搅拌器、温度计和填充嘴的5升可分离烧瓶:145g合成例1合成的用下述平均分子式(8):(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO2/2)160(SiO4/2)表示的液体甲基乙烯基聚硅氧烷;3354g八甲基环四硅氧烷;4.3g四甲基四乙烯基环四硅氧烷;和0.175g(50ppm)直链聚氨基膦腈鎓氢氧化物类型的催化剂[Py3-N-(P=NPy2)1.8-PPy3]+OH-(其中Py表示吡咯烷酮)。在150℃下搅拌内容物3小时,冷却到100℃,然后再次加热到150℃,进行减压汽提,并冷却到室温,获得无色透明和发粘的粗橡胶状物质。这一物质的20wt%甲苯溶液的粘度为169mPa.s,和乙烯基含量为0.08wt%。NMR分析结果表明,所得粗树脂物质包括用下述平均分子式(10)表示的支化甲基乙烯基聚硅氧烷:
[ViMe2SiO1/2]4(Me2SiO2/2)4000(ViMeSiO2/2)4(SiO4/2) (10)
[合成例4]
用下述组分填充配有搅拌器、温度计和填充嘴的5升可分离烧瓶:145g合成例1合成的用下述平均分子式(8):(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO2/2)160(SiO4/2)表示的液体甲基乙烯基聚硅氧烷;1677g八甲基环四硅氧烷;和0.09g(50ppm)直链聚氨基膦腈鎓氢氧化物类型的催化剂[Py3-N-(P=NPy2)1.8-PPy3]+OH-(其中Py表示吡咯烷酮)。在150℃下搅拌内容物3小时,冷却到100℃,然后再次加热到150℃,进行减压汽提,并冷却到室温,获得无色透明和发粘的粗橡胶状物质。这一物质的20wt%甲苯溶液的粘度为34mPa.s,和乙烯基含量为0.08wt%。NMR分析结果表明,所得粗树脂物质包括用下述平均分子式(11)表示的支化甲基乙烯基聚硅氧烷:
(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO2/2)2000(SiO4/2) (11)
[合成例5]
用下述组分填充配有搅拌器、温度计和填充嘴的5升可分离烧瓶:120g 合成例1合成的用下述平均分子式(8):(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO2/2)160(SiO4/2)表示的液体甲基乙烯基聚硅氧烷;480g八甲基环四硅氧烷;和0.96g四甲基氢氧化铵(TMAH)。在85℃下搅拌内容物5小时,然后加热到150℃,进行减压汽提,并冷却到室温,获得无色透明和发粘的液体物质。这一物质的20wt%甲苯溶液的粘度为9.4mPa.s,和乙烯基含量为0.2wt%。
NMR分析结果表明,所得液体物质包括用下述平均分子式(12)表示的支化甲基乙烯基聚硅氧烷:
(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO2/2)800(SiO4/2) (12)
[合成例6]
在用气态氮气填充的反应器中装载21.6g[Vi(Me)2SiO1/2]4SiO4/2和740g八甲基环四硅氧烷,并通过加热到100℃和减压,除去溶解的二氧化碳。紧接着,加热内容物到150℃,并与催化量(50ppm)的直链聚氨基膦腈鎓氢氧化物类型的催化剂[Py3-N-(P=NPy2)1.8-PPy3]+OH-(其中Py表示吡咯烷酮)结合。搅拌内容物1分钟,并中和,除去挥发性组分,冷却残留的内容物到室温,获得无色透明液体。这一液体的20wt%甲苯溶液的粘度为4.5mPa.s,和乙烯基含量为0.8wt%。NMR分析结果表明,所得液体包括用下述平均分子式(13)表示的支化甲基乙烯基聚硅氧烷:
(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO2/2)200(SiO4/2) (13)
[实践例1]
通过在混合器内混合下述组分,制备含70wt%有机基聚硅氧烷组分的溶液:49.0重量份合成例2合成的用下述平均分子式(9)[ViMe2SiO1/2]4(Me2SiO2/2)4000(SiO4/2)表示的含0.04wt%乙烯基的支化甲基乙烯基聚硅氧烷(组分(A));30重量份含有70.0wt%(干燥固体含量)由Me3SiO1/2单元和SiO4/2单元组成且Me3SiO1/2单元与SiO4/2单元的摩尔比为0.8∶1的甲基聚硅氧烷树脂的二甲苯溶液(组分(B));0.22重量份1-乙炔基-1-环己醇;2.31重量份二甲苯;和18.5重量份甲苯。
进一步结合所得溶液与1.7重量份分子两端均用三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷·甲基氢硅氧烷共聚物(粘度:100cSt(约100mPa.s),与硅键合的氢原子含量1.0wt%)(组分(C));铂的1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物(组分(D)),其添加量使得在前述络合物内金属铂的含量为100ppm/组分(A)-(C)的总重量;和40重量份甲苯。混合上述组分与前述溶液产生有机基聚硅氧烷组分含量为50wt%的硅氧烷基压敏粘合剂组合物(SiH/SiVi=33.5)。测量所得组合物的粘度并用于制备粘合剂胶带。评价所生产的粘合剂胶带的粘合力、残留粘合剂保留性能和硅氧烷转移性能。表2中示出了结果。
[实践例2]
通过在混合器内混合下述组分,制备含60wt%有机基聚硅氧烷组分的溶液:42.0重量份合成例3合成的用下述平均分子式(10)[ViMe2SiO1/2]4(Me2SiO2/2)4000(ViMeSiO2/2)6(SiO4/2)表示的含0.08wt%乙烯基的支化甲基乙烯基聚硅氧烷(组分(A));25.7重量份含有70.0wt%(干燥固体含量)由Me3SiO1/2单元和SiO4/2单元组成且Me3SiO1/2单元与SiO4/2单元的摩尔比为0.8∶1的甲基聚硅氧烷树脂的二甲苯溶液(组分(B));0.20重量份1-乙炔基-1-环己醇;2.0重量份二甲苯;和30.2重量份甲苯。
进一步结合所得溶液与1.7重量份分子两端均用三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷·甲基氢硅氧烷共聚物(粘度:100cSt(约100mPa.s),与硅键合的氢原子含量1.0wt%)(组分(C));铂的1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物(组分(D)),其添加量使得在前述络合物内金属铂的含量为100ppm/组分(A)-(C)的总重量;和20重量份甲苯。混合上述组分与前述溶液产生有机基聚硅氧烷组分含量为50wt%的硅氧烷基压敏粘合剂组合物(SiH/SiVi=22.8)。测量所得组合物的粘度并用于制备粘合剂胶带。评价所生产的粘合剂胶带的粘合力、残留粘合剂保留性能和硅氧烷转移性能。表2中示出了结果。
[实践例3]
通过在混合器内混合下述组分,制备含70wt%有机基聚硅氧烷组分的溶液:29.0重量份合成例4合成的用下述平均分子式(11)(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO2/2)2000(SiO4/2)表示的支化甲基乙烯基聚硅氧烷(组分(A));30重量份含有70.0wt%(干燥固体含量)由Me3SiO1/2单元和SiO4/2单元组成且Me3SiO1/2单元与SiO4/2单元的摩尔比为0.8∶1的甲基聚硅氧烷树脂的二甲苯溶液(组分(B));0.22重量份1-乙炔基-1-环己醇;和40.8重量份甲苯。
进一步结合所得溶液与1.7重量份分子两端均用三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷·甲基氢硅氧烷共聚物(粘度:100cSt(约100mPa.s),与硅键合的氢原子含量1.0wt%)(组分(C));铂的1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物(组分(D)),其添加量使得在前述络合物内金属铂的含量为100ppm/组分(A)-(C)的总重量;和40重量份甲苯。混合上述组分与前述溶液产生有机基聚硅氧烷组分含量为50wt%的硅氧烷基压敏粘合剂组合物(SiH/SiVi=32.3)。测量所得组合物的粘度并用于制备粘合剂胶带。评价所生产的粘合剂胶带的粘合力、残留粘合剂保留性能和硅氧烷转移性能。表2中示出了结果。
[对比例1]
通过在混合器内混合下述组分,制备含40wt%有机基聚硅氧烷组分的溶液:35.0重量份分子两端均用二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷胶料(乙烯基含量:0.02wt%;平均聚合度4000);21.4重量份含有70.0wt%(干燥固体含量)由Me3SiO1/2单元和SiO4/2单元组成且Me3SiO1/2单元与SiO4/2单元的摩尔比为0.8∶1的甲基聚硅氧烷树脂的二甲苯溶液(组分(B));0.20重量份1-乙炔基-1-环己醇;1.65重量份二甲苯和66.7重量份甲苯。
进一步结合所得溶液与1.2重量份分子两端均用三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷·甲基氢硅氧烷共聚物(粘度:100cSt(约100mPa.s),与硅键合的氢原子含量1.0wt%)(组分(C));铂的1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物(组分(D)),其添加量使得在前述络合物内金属铂的含量为100ppm/组分(A)-(C)的总重量;和25重量份甲苯。混合上述组分与前述溶液产生有机基聚硅氧烷组分含量为33wt%的硅氧烷基压敏粘合剂组合物(SiH/SiVi=115.7)。测量所得组合物的粘度并用于制备粘合剂胶带。评价所生产的粘合剂胶带的粘合力、残留粘合剂保留性能和硅氧烷转移性能。表2中示出了结果。
[对比例2]
在与对比例1相同的条件下生产硅氧烷基压敏粘合剂组合物(SiH/SiVi=12.2),所不同的是用35重量份分子两端均用二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷·甲基乙烯基硅氧烷共聚物胶料(乙烯基含量:0.19wt%;平均聚合度4000)替代分子两端均用二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷胶料。测量所得组合物的粘度并用于制备粘合剂胶带。评价所生产的粘合剂胶带的粘合力、残留粘合剂保留性能和硅氧烷转移性能。表2中示出了结果。
[对比例3]
通过在混合器内混合下述组分,制备含40wt%有机基聚硅氧烷组分的溶液:31.0重量份分子两端均用二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷·甲基乙烯基硅氧烷共聚物胶料(乙烯基含量:0.37wt%;平均聚合度4000);27.1重量份含有70.0wt%(干燥固体含量)由Me3SiO1/2单元和SiO4/2单元组成且Me3SiO1/2单元与SiO4/2单元的摩尔比为0.8∶1的甲基聚硅氧烷树脂的二甲苯溶液(组分(B));0.20重量份1-乙炔基-1-环己醇;2.08重量份二甲苯和38.8重量份甲苯。
进一步结合所得溶液与1.2重量份分子两端均用三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷·甲基氢硅氧烷共聚物(粘度:100cSt(约100mPa.s),与硅键合的氢原子含量1.0wt%)(组分(C));铂的1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物(组分(D)),其添加量使得在前述络合物内金属铂的含量为100ppm/组分(A)-(C)的总重量;和50重量份甲苯。混合上述组分与前述溶液产生有机基聚硅氧烷组分含量为33wt%的硅氧烷基压敏粘合剂组合物(SiH/SiVi=7.0)。测量所得组合物的粘度并用于制备粘合剂胶带。评价所生产的粘合剂胶带的粘合力、残留粘合剂保留性能和硅氧烷转移性能。表2中示出了结果。
[对比例4]
在混合器中装载42.0重量份合成例6合成的乙烯基含量为0.70wt%的下述平均分子式(13):(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO2/2)200(SiO4/2)的支化甲基乙烯基硅氧烷和25.7重量份含有70.0wt%(干燥固体含量)由Me3SiO1/2单元和SiO4/2单元组成且Me3SiO1/2单元与SiO4/2单元的摩尔比为0.8∶1的甲基聚硅氧烷树脂的二甲苯溶液(组分(B))。在室温下充分搅拌之后,在150℃下汽提产物2小时,于是除去二甲苯。
冷却该产物到室温,并进一步结合并混合50重量份所得不含溶剂的混合物与0.6重量份分子两端均用三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷·甲基氢硅氧烷共聚物(粘度:100cSt(约100mPa.s),与硅键合的氢原子含量1.0wt%)(组分(C));铂的1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物(组分(D)),其添加量使得在前述络合物内金属铂的含量为100ppm/组分(A)-(C)的总重量;和0.2重量份1-乙炔基-1-环己醇,于是获得不含溶剂的硅氧烷基压敏粘合剂组合物(SiH/SiVi=1.1)。测量所得组合物的粘度并用于制备粘合剂胶带。评价所生产的粘合剂胶带的粘合力、残留粘合剂保留性能和硅氧烷转移性能。表3中示出了结果。
证明含用分子式(3)表示,其中m等于200的支化甲基乙烯基硅氧烷(亦即含200个Me2SiO2/2单元的支化甲基乙烯基聚硅氧烷)的硅氧烷基压敏粘合剂组合物具有差的压敏粘合性能。
[对比例5]
在与对比例4相同的条件下,生产硅氧烷基压敏粘合剂组合物(SiH/SiVi=2.2),所不同的是使用1.2重量份分子两端均用三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷·甲基氢硅氧烷共聚物。测量所得硅氧烷基压敏粘合剂组合物的粘度并用于制备粘合剂胶带。评价所生产的粘合剂胶带的粘合力和硅氧烷转移性能。表3中示出了结果。
证明含用分子式(3)表示,其中m等于200的支化甲基乙烯基硅氧烷(亦即含200个Me2SiO2/2单元的支化甲基乙烯基聚硅氧烷)的硅氧烷基压敏粘合剂组合物具有差的压敏粘合性能。
[对比例6]
在与对比例4相同的条件下,生产硅氧烷基压敏粘合剂组合物(SiH/SiVi=4.4),所不同的是使用2.4重量份分子两端均用三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷·甲基氢硅氧烷共聚物。测量所得硅氧烷基压敏粘合剂组合物的粘度并用于制备粘合剂胶带。评价所生产的粘合剂胶带的粘合力、残留粘合剂保留性能和硅氧烷转移性能。表3中示出了结果。
证明含用分子式(3)表示,其中m等于200的支化甲基乙烯基硅氧烷(亦即含200Me2SiO2/2单元的支化甲基乙烯基聚硅氧烷)的硅氧烷基压敏粘合剂组合物具有差的压敏粘合性能。
[对比例7]
在混合器中装载24.0重量份合成例6合成的乙烯基含量为0.70wt%的下述平均分子式(13):(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO2/2)200(SiO4/2)的支化甲基乙烯基硅氧烷和51.4重量份含有70.0wt%(干燥固体含量)由Me3SiO1/2单元和SiO4/2单元组成且Me3SiO1/2单元与SiO4/2单元的摩尔比为0.8∶1的甲基聚硅氧烷树脂的二甲苯溶液(组分(B))。在室温下充分搅拌之后,在150℃下汽提混合物2小时,于是除去在组分(B)内包含的二甲苯。
不可能测量任何粘度和制备任何无溶剂的压敏粘合剂组合物,因为不含二甲苯的所得混合物为固体。不含二甲苯的这一混合物中,用平均分子式(13)表示的支化甲基乙烯基聚硅氧烷与甲基聚硅氧烷树脂的混合比与在专利参考文献6(A-3)的实践例6中无溶剂的粘合剂内包含的用平均分子式:(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO2/2)200(MeSiO4/2)1表示的支化含乙烯基的聚二甲基硅氧烷(其中链烯基含量为0.026mol/100g和粘度为360mPa.s)与聚有机基硅氧烷(C)的混合比相同。理论上MeSiO4/2单元是不可能的。认为所述单元是明显错误,应当是MeSiO3/2单元。不含二甲苯的所得混合物为何是固体的原因是,用平均分子式(13)表示的支化甲基乙烯基聚硅氧烷不包括MeSiO3/2单元,而是包括SiO4/2单元。
[对比例8]
在混合器中装载62.0重量份合成例5合成的乙烯基含量为0.31wt%的下述平均分子式(12):(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO)800(SiO4/2)的支化甲基乙烯基硅氧烷和38.0重量份含有70.0wt%(干燥固体含量)由Me3SiO1/2单元和SiO4/2单元组成且Me3SiO1/2单元与SiO4/2单元的摩尔比为0.8∶1的甲基聚硅氧烷树脂的二甲苯溶液(组分(B))。在室温下搅拌各组分。
证明含用分子式(12)表示,其中m等于800的支化甲基乙烯基硅氧烷(亦即含800个Me2SiO2/2单元的支化甲基乙烯基聚硅氧烷)的硅氧烷基压敏粘合剂组合物具有差的压敏粘合性能。
进一步结合该混合物与1.06重量份分子两端均用三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷·甲基氢硅氧烷共聚物(粘度:100cSt(约100mPa.s),与硅键合的氢原子含量1.0wt%)(组分(C));铂的1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物(组分(D)),其添加量使得在前述络合物内金属铂的含量为180ppm/组分(A)-(C)的总重量;和0.36重量份1-乙炔基-1-环己醇,于是获得有机基聚硅氧烷组分含量为89wt%的硅氧烷基压敏粘合剂组合物(SiH/SiVi=1.7)。测量所得组合物的粘度并用于制备粘合剂胶带。评价所生产的粘合剂胶带的粘合力、残留粘合剂保留性能和硅氧烷转移性能。表3中示出了结果。
[对比例9]
在混合器中装载40.0重量份合成例5合成的乙烯基含量为0.31wt%的下述平均分子式(12):(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO)800(SiO4/2)的支化甲基乙烯基硅氧烷和85.7重量份含有70.0wt%(干燥固体含量)由Me3SiO1/2单元和SiO4/2单元组成且Me3SiO1/2单元与SiO4/2单元的摩尔比为0.8∶1的甲基聚硅氧烷树脂的二甲苯溶液(组分(B))。在室温下搅拌各组分。
进一步结合该混合物与1.06重量份分子两端均用三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷·甲基氢硅氧烷共聚物(粘度:100cSt(约100mPa.s),与硅键合的氢原子含量1.0wt%)(组分(C));铂的1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物(组分(D)),其添加量使得在前述络合物内金属铂的含量为180ppm/组分(A)-(C)的总重量;和0.36重量份1-乙炔基-1-环己醇,于是获得有机基聚硅氧烷组分含量为89wt%的硅氧烷基压敏粘合剂组合物(SiH/SiVi=2.6)。测量所得组合物的粘度并用于制备粘合剂胶带。评价所生产的粘合剂胶带的粘合力、残留粘合剂保留性能和硅氧烷转移性能。表3中示出了结果。证明含用分子式(12)表示,其中m等于800的支化甲基乙烯基硅氧烷(亦即含800个Me2SiO2/2单元的支化甲基乙烯基聚硅氧烷)的硅氧烷基压敏粘合剂组合物具有差的压敏粘合性能。
表2
表3
[残留粘合剂保留性能]
(表中所使用的符号的含义)
O:没有观察到痕量的残留粘合剂。
△:观察一些痕量的残留粘合剂。
×:观察到明显可视的残留粘合剂。
AF:对PI膜的粘合不够紧密。整个固化膜保留在被粘物上。
V:在压敏层和基底之间由于粘合力低导致形成孔隙。
N/A:不可能制备任何无溶剂的压敏粘合剂组合物。
[硅氧烷转移性能]
O:没有观察到痕量的硅氧烷转移。
△:观察一些痕量的硅氧烷转移。
×:观察到明显可视的硅氧烷转移。
AF:对PI膜的粘合不够紧密。整个固化膜保留在被粘物上。
V:在压敏层和基底之间由于粘合力低导致形成孔隙。
N/A:不可能制备任何无溶剂的压敏粘合剂组合物。
由于实践例1和2的压敏组合物产生合适的粘合力且没有留下残留的粘合剂和没有转移硅氧烷到被粘物表面上,因此这些组合物适合于制备高温应用的遮盖胶带。实践例3的组合物在实践中可允许的极限内在被粘物表面上留下残留的粘合剂并转移硅氧烷到被粘物表面上。这一组合物适合于制备在要求强力粘合的区域上的遮盖胶带。
所有对比例的压敏粘合剂组合物的特征在于“粘合力太低”,明显的粘合剂残留或明显的硅氧烷转移,不可能制备任何无溶剂的压敏粘合剂组合物,或者兼有前述缺点。因此,这些组合物不适合于实践应用。
本发明的硅氧烷基压敏粘合剂组合物可用于形成在压敏粘合剂胶带或片材表面上的压敏粘合剂层。
本发明的粘合剂胶带或片材可用作金属基底、陶瓷基底、电路板或在高温下操作的类似物体的遮盖胶带或片材。特别地,本发明的粘合剂胶带非常可用作电路板上的焊料软熔工艺的遮盖胶带。
Claims (9)
1.一种硅氧烷基压敏粘合剂组合物,它包含:
100重量份(A)用下述分子式(1)表示的在分子末端上平均具有至少两个链烯基的支化有机基聚硅氧烷:
(R3SiO1/2)4-p(R1R2SiO1/2)p(R2SiO)m(RR1SiO)n(SiO4/2) (1)
其中R表示不含不饱和脂族键且具有1-10个碳原子的单价烃基或单价卤代烃基,R1表示具有2-10个碳原子的链烯基,p是平均为2-4的数,m是平均为1500-10,000的数,n是平均等于或大于0的数,m>n,和(m+n)平均为1500-10,000;
10-400重量份(B)由R3R2 2SiO1/2单元和SiO4/2单元组成的有机基聚硅氧烷树脂,其中R2表示具有1-10个碳原子的烷基,R3表示具有1-10个碳原子的烷基、具有2-10个碳原子的链烯基、具有6-10个碳原子的芳基、或羟基,其中R3R2 2SiO1/2单元与SiO4/2单元的摩尔比为0.6-1.7;
(C)一个分子内具有两个或更多个与硅键合的氢原子的有机基氢聚硅氧烷,其用量足以提供这一组分中与硅键合的氢原子与组分(A)和(B)中包含的链烯基的摩尔比为1.0-60;和
催化量的(D)铂类催化剂。
2.权利要求1的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,其中在组分(A)的式(1)中,n和m满足下述条件:0≤n/(m+n)≤0.03。
3.权利要求1的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,其中组分(A)的分子式(1)用下式(2)表示:
(Me3SiO1/2)4-p(ViMe2SiO1/2)p(Me2SiO)m(MeViSiO)n(SiO4/2) (2)
其中Me表示甲基,Vi表示乙烯基,p是平均为2-4的数,m是平均为1500-10,000的数,n是平均等于或大于0的数,m>n,和(m+n)平均为1500-10,000;组分(B)中的R3R2 2SiO1/2单元是Me3SiO1/2单元;和组分(C)是甲基氢聚硅氧烷。
4.权利要求3的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,其中组分(A)的分子式(2)用下述分子式(3)表示:
(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO)m(SiO4/2) (3)
其中Me表示甲基,Vi表示乙烯基,和m是平均为1500-10,000的数。
5.权利要求1的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,进一步包含(E)有机溶剂,其用量足以提供组分(A)-(D)的总重量为等于或大于组合物的30wt%但小于100wt%。
6.权利要求5的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,其中组分(A)的式(1)中,n和m满足下述条件:0≤n/(m+n)≤0.03。
7.权利要求5的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,其中组分(A)的分子式(1)用下式(2)表示:
(Me3SiO1/2)4-p(ViMe2SiO1/2)p(Me2SiO)m(MeViSiO)n(SiO4/2) (2)
其中Me表示甲基,Vi表示乙烯基,p是平均为2-4的数,m是平均为1500-10,000的数,n是平均等于或大于0的数,m>n,和(m+n)平均为1500-10,000;组分(B)中的R3R2 2SiO1/2单元是Me3SiO1/2单元;和组分(C)是甲基氢聚硅氧烷。
8.权利要求7的硅氧烷基压敏粘合剂组合物,其中组分(A)的分子式(2)用下述分子式(3)表示:
(ViMe2SiO1/2)4(Me2SiO)m(SiO4/2) (3)
其中Me表示甲基,Vi表示乙烯基,和m是平均为1500-10,000的数。
9.一种压敏粘合剂胶带或片材,它包括胶带或片材基底,和在前述胶带或片材基底表面上形成的权利要求1、2、3或4的硅氧烷基压敏粘合剂组合物的固化体形式的压敏粘合剂层。
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