CN103030794A - 粘着性树脂、粘胶及其形成方法与胶带 - Google Patents
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Abstract
一种粘着性树脂、粘胶及其形成方法与胶带。粘着性树脂是由下列成分反应制得，所述成分包括植物油衍生物与多官能基羧酸、酸酐化合物或含酸酐的共聚物。以100重量份的植物油衍生物为基准，其中多官能基羧酸或酸酐化合物的共聚物为5至60重量份。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种粘着性树脂、粘胶及其形成方法与胶带。
【背景技术】
一般的粘胶主要使用大量的石油产物制造。然而石油产物不但昂贵，而且也会造成有限资源的浪费。此外，一般的粘胶在使用一次之后便无法回收利用，因而成为废弃物被丢弃，这也会提高环境负荷而不环保。
【发明内容】
本发明公开涉及一种粘着性树脂、粘胶及其形成方法与胶带。粘胶可再生使用，使用上非常便利且具环保性。粘胶的粘着性佳。
提供一种粘着性树脂。该粘着性树脂是由下列成分反应制得，该成分包括植物油衍生物与多官能基羧酸、多官能基酸酐化合物或含酸酐的共聚物。以100重量份的植物油衍生物为基准，多官能基羧酸、多官能基酸酐化合物或含酸酐的共聚物为5至60重量份。
提供一种粘胶的形成方法。所述方法包括以下步骤：提供上述粘着性树脂。胶化或固化粘着性树脂以形成粘着剂；固体化或半固体化粘着剂以形成粘胶。固体化或半固体化的方法包括冷却粘着剂。
提供一种粘胶。该粘胶系由上述方法形成。
提供一种胶带。该胶带包括基材与粘胶。该粘胶位于基材上。该粘胶系由上述方法形成。
【实施方式】
在实施例中，粘着性树脂是由下列成分反应制得，包括植物油衍生物与多官能基羧酸、多官能基酸酐化合物或含酸酐的共聚物。植物油衍生物可包括环氧化植物油、酸酐化植物油或压克力化植物油，例如环氧化大豆油、酸酐化大豆油、压克力化大豆油、环氧化橄榄油、酸酐化橄榄油、压克力化橄榄油、环氧化杏仁油、酸酐化杏仁油、压克力化杏仁油、环氧化玉米油、酸酐化玉米油、压克力化玉米油、环氧化棉籽油、酸酐化棉籽油、压克力化棉籽油、环氧化亚麻油、酸酐化亚麻油、压克力化亚麻油、环氧化葡萄籽油、酸酐化葡萄籽油、压克力化葡萄籽油、环氧化花生油、酸酐化花生油、压克力化花生油、环氧化红花籽油、酸酐化红花籽油、压克力化红花籽油、环氧化香油、酸酐化香油、压克力化香油、环氧化向日葵油、酸酐化向日葵油、压克力化向日葵油、环氧化核桃油、酸酐化核桃油或压克力化核桃油。多官能基羧酸、多官能基酸酐化合物或含酸酐的共聚物可包括多官能基的草酸(oxalic acid)、柠檬酸(citric acid)、衣康酸(itaconic acid)、酒石酸(tartaric acid)、丁二酸(succinic acid)、丁烯二酸(maleic acid)、衣康酸酐(itaconic anhydride)、丁二酸酐(succinic anhydride)、丁烯二酸酐(maleic anhydride)、或衣康酸酐与聚乳酸的共聚物(copolymer of itaconic anhydride and poly lactic acid)。多官能基羧酸、多官能基酸酐化合物或含酸酐的共聚物可以提供粘着剂组合物分子链段的适当延伸(chain extension)。以100重量份的植物油衍生物为基准，多官能基羧酸、多官能基酸酐化合物或含酸酐的共聚物为5至60重量份或10至40重量份。
粘着性树脂可还包括单官能基羧酸或单官能基酸酐化合物例如乳酸(单体)、醋酸、丙酸、丙烯酸(acrylic acid)、甲基丙烯酸(mathacrylic acid；MAA)、醋酸酐或丙烯酸酐。单官能基羧酸或酸酐化合物在配方配置及合成过程中，可以避免过度交联反应发生，维持粘着性树脂的热稳定性。以100重量份的植物油衍生物为基准，其中单官能基羧酸或酸酐化合物为0.1至40重量份或2至25重量份。
粘着性树脂还可包括聚乳酸(polylactic acid，PLA)。以100重量份的植物油衍生物为基准，聚乳酸可为0.1至1200重量份或0.1至1000重量份。在实施例中，聚乳酸的重均分子量为约400～3000。
粘着性树脂可用以形成粘胶。更详细地举例来说，粘胶的形成方法可包括胶化或固化(cured)粘着性树脂以形成粘着剂，之后固体化或半固体化粘着剂以形成粘胶。胶化或固化(cured)粘着性树脂的方法可包括加热(例如90℃以上或90℃～160℃，加热时间为20分钟以上或为20分钟～24小时)粘着性树脂。固体化或半固体化粘着剂的方法可包括冷却粘着剂。
相比于粘着性树脂，粘胶需要几乎无流动性且粘着力高。加热后流动性高的粘着性树脂具有非常好的涂布性。在实施例中，粘胶可通过加热的方式变回粘着性树脂，且粘着性树脂在冷却之后仍可变成粘胶。粘胶的融化温度可为70℃以上。粘着性树脂在冷却至40℃以下，例如室温会变成粘胶。粘胶可重复利用，因此使用上非常的便利且具环保性。
粘着性树脂还可包括光起始剂。在一些实施例中，可在粘着性树脂中加入光起始剂。在使用光起始剂的实施例中，固体化或半固体化粘着性树脂的方法可包括对粘着剂进行照光。在一些实施例中，固体化或半固体化粘着性树脂的方法可包括对粘着剂冷却后形成的粘胶进行照光。使用光起始剂可强化粘胶的交联性。
粘着性树脂与粘胶亦可应用在胶带。在一实施例中，举例来说，胶带的制造方法包括将热融的粘着性树脂涂布在基材上，待粘着性树脂冷却后便形成胶带。在使用光起始剂的实施例中，胶带的制造方法可包括将热融的粘着性树脂组成物涂布在基材上，再照光(例如UV光)粘着性树脂，以形成胶带。基材的材料可包括纸张、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、或布纤维。
为让本发明能更明显易懂，下文特举实施例作详细说明如下：
聚乳酸
在三口反应瓶中加入反应物：14.41g乳酸(单体)和催化剂：1.21g辛酸锡(stannous 2-ethylhexanoate)。将反应瓶放置在温度控制在90℃的油浴中，并通入空气，以250rpm速度搅拌混合溶液。反应2小时后，以减压泵(pump)进行减压，并以每10分钟升温10℃的速度，升温至170℃，并在该温度下保持2小时。冷却后，即可得到聚乳酸，为重均分子量(Mw)约2,400的聚乳酸低聚物。
含有环氧化大豆油的溶液A
将49.43克环氧化大豆油(ESBO B-22，长春公司生产，环氧数(OxiraneNo.)约6.61％)与0.49克三苯基膦(TPP；triphenyl phosphine)混合在一起，放置于90℃的油浴中，并且搅拌约30分钟至TPP完全溶于环氧化大豆油，由此配制出含有环氧化大豆油的溶液A。
实施例1
取3克含有环氧化大豆油的溶液A加入0.2755克的85％乳酸(单体)后，加入6克的聚乳酸(Mw约2,400)，再加入0.867克97％衣康酸酐，放置于90℃的油浴中，并且搅拌约30分钟至衣康酸酐及聚乳酸完全溶于环氧化大豆油中后，将油浴升温至130℃，反应5个小时，以得到粘着性树脂。粘着性树脂冷却至室温形成粘胶。
实施例2
与实施例1类似，除了使用85％乳酸(单体)0.1377克外，还使用聚乳酸9克。
实施例3
与实施例1类似，除了使用85％乳酸(单体)0克，还使用聚乳酸12克。
聚乳酸与衣康酸酐的共聚物
取30克聚乳酸(Mw约2,400)加入1.44克的97％衣康酸酐，再加入0.31克TPP，放置于90℃的油浴中，并且搅拌约30分钟至衣康酸酐完全溶于聚乳酸后，再将油浴升温至130℃，反应3个小时，冷却后即得到聚乳酸与衣康酸酐的共聚物。
实施例4
取1.5克含有环氧化大豆油的溶液A加入0.33克的85％乳酸(单体)后，再加入7.85克聚乳酸与衣康酸酐的共聚物，放置于90℃的油浴中，并且搅拌约30分钟至聚乳酸与衣康酸酐的共聚物完全溶于含有环氧化大豆油的溶液A中后，再将油浴升温至130℃，反应5个小时，以得到粘着性树脂。粘着性树脂冷却至室温形成粘胶。
实施例5
与实施例4类似，除了使用85％乳酸(单体)0克外，还使用聚乳酸与衣康酸酐的共聚物15.7克。
含有环氧化大豆油的溶液B
将36.49克环氧化大豆油(ESBO B-22，长春公司生产，环氧数约6.61％)与0.36克TPP混合在一起，放置于90℃的油浴中，并且搅拌约30分钟至TPP完全溶于环氧化大豆油，由此配制出含有环氧化大豆油的溶液B。
实施例6
取3克含有环氧化大豆油的溶液B加入0.66克的85％乳酸(单体)后，加入3克的聚乳酸(Mw约2,400)，再加入0.32克柠檬酸，放置于90℃的油浴中，并且搅拌约30分钟至聚乳酸及柠檬酸完全溶于环氧化大豆油中后，将油浴升温至130℃，反应5个小时，以得到粘着性树脂。粘着性树脂冷却至室温系形成粘胶。
实施例7
取3克含有环氧化大豆油的溶液B加入0.546克的85％乳酸(单体)后，加入0.867克的97％衣康酸酐，放置于90℃的油浴中，并且搅拌约30分钟至衣康酸酐完全溶于环氧化大豆油中后，将油浴升温至130℃，反应5个小时，以得到粘着性树脂。粘着性树脂冷却至室温系形成粘胶。
实施例8
取3克含有环氧化大豆油的溶液B加入0.546克的85％乳酸(单体)后，加入0.867克的97％衣康酸酐，放置于90℃的油浴中，并且搅拌约30分钟至衣康酸酐完全溶于环氧化大豆油中后，将油浴升温至130℃，反应5个小时后，将油浴降至70℃，在热融状态下，加入0.06克光起始剂：
184，并搅拌10分钟即完成粘着性树脂组成物。粘着性树脂组成物冷却至室温后再照光(曝光能量为3000mJ/cm2)以形成粘胶。
比较例9
取3克含有环氧化大豆油的溶液B加入1.24克的85％乳酸(单体)后，加入0.072克的97％衣康酸酐，放置于90℃的油浴中，并且搅拌约30分钟至衣康酸酐完全溶于环氧化大豆油中后，将油浴升温至130℃，反应5个小时，以得到粘着性树脂。粘着性树脂冷却至室温形成粘胶。
比较例10
与比较例9类似，除了不使用85％乳酸(单体)及不使用衣康酸酐；直接使用40克聚乳酸(Mw约2,400)反应而成。
粘胶性质测试
粘胶的性质测试结果显示在表1。
表1
◎：性质优良(excellent)
○：尚可(good)
X：差(poor)
<与牛皮纸的粘着性>
实施例1至实施例7、比较例9与比较例10与牛皮纸的粘着性的测试方式是将粘胶放置在100℃的烘箱中20分钟以热融成粘着剂(粘着性树脂组成物)。将粘着剂涂布于膜厚188μm及宽度25mm的聚酯(PET)薄膜上，待粘着剂冷却至室温变成粘胶，再将含有粘胶的聚酯(PET)薄膜与牛皮纸贴合后，将PET薄膜固定于桌面，使用手轻拉纸张测试，观察粘胶是否对牛皮纸有粘着性。
实施例8的测试方式与上述的方法类似，不同处在于在将粘着剂(粘着性树脂组成物)涂布膜厚188μm及宽度25mm的PET薄膜上，并待其冷却至室温之后，以紫外光曝光机曝光以形成粘胶(曝光能量为3000mJ/cm2)。
在表1显示的结果中，实施例1至实施例8需有一定的力道，才可以将牛皮纸与PET薄膜分开，显示与牛皮纸的粘着性佳，而比较例9与比较例10轻轻一碰牛皮纸与PET薄膜即分离，显示与牛皮纸的粘着性弱。
<与PET的粘着性>
PET粘着性与牛皮纸粘着性的测试方法类似，其中将含有粘胶的PET薄膜与另一张PET薄膜贴合后，将含有粘胶的PET薄膜固定于桌面，使用手轻拉另一张PET薄膜测试，观察粘胶是否对PET薄膜有粘着性。表1的结果显示，实施例1至实施例8需有一定的力道，才可以将两个PET薄膜分开，显示与PET薄膜的粘着性佳，而比较例9与比较例10轻轻一碰两个PET薄膜即分离，显示与PET薄膜的粘着性弱。
<粘着力>
实施例1至实施例7、比较例9与比较例10测试粘着力时，是将粘着剂(粘着性树脂)涂布在宽度约25mm的牛皮纸上，待粘着剂冷却至室温变成粘胶，再将含有粘胶的牛皮纸贴合至玻璃基材上，以拉力机测试牛皮纸与玻璃基材之间的粘着力。
实施例8的测试方式与上述的方法类似，不同处在于在将粘着剂(粘着性树脂组成物)涂布宽度约25mm的牛皮纸，并待其冷却至室温之后，以紫外光曝光机曝光以形成粘胶(曝光能量为3000mJ/cm2)，再将含有粘胶的牛皮纸贴合至玻璃基材上，以拉力机测试牛皮纸与玻璃基材之间的粘着力。
从表1的结果可知，实施例1至实施例8的粘胶系测试出具有大范围粘着力的粘着性。由于粘着力的范围大，因此实施例1至实施例8的粘胶可应用于不同粘着力需求的产品。此外，相比于比较例9与比较例10的粘胶，实施例1至实施例8的粘胶粘着力比较好。
<粘手性>
粘手性的测试是以手指按压粘胶之后，观察手指上是否有沾粘粘胶，与粘胶按压之后的形态。实施例1至实施例6、实施例8与比较例10的粘胶在以手指按压之后，手指完全没有沾粘到粘胶，且粘胶上没有留下指纹。实施例7的粘胶在以手指按压之后，手指完全没有沾粘到粘胶，但粘胶上有留下指纹。比较例9的粘胶在以手指按压之后，手指沾粘到粘胶，且粘胶上有留下指纹。
在本发明公开的实施例中，粘着性树脂是由下列成分反应制得，包括植物油衍生物与多官能基羧酸、多官能基酸酐化合物或含多官能基酸酐的共聚物。粘着剂组合物主要使用为生物质材料的植物油衍生物，因此不会造成环境污染。在粘着性树脂中，以100重量份的植物油衍生物为基准，多官能基羧酸或酸酐化合物为5至60重量份。由粘着剂组合物形成的粘胶的粘着力范围大，粘着性优异。此外，粘胶可重复利用。通过加热的方法，粘胶便可成为涂布性高的粘着剂，使用上非常便利。
虽然本发明已以实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应可作任意更改与润饰。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求书限定的范围为准。
Claims (14)
1.一种粘着性树脂，是由下列成分反应制得，包括：
植物油衍生物；以及
多官能基羧酸、多官能基酸酐化合物或含多官能基酸酐的共聚物，其中以100重量份的该植物油衍生物为基准，该多官能基羧酸、多官能基酸酐化合物或含多官能基酸酐的共聚物为5至60重量份。
2.如权利要求1所述的粘着性树脂，其中该植物油衍生物包括环氧化植物油、酸酐化植物油或压克力化植物油。
3.如权利要求1所述的粘着性树脂，其中该多官能基羧酸、多官能基酸酐化合物或含多官能基酸酐的共聚物，包括草酸、柠檬酸、衣康酸、酒石酸、丁二酸、丁烯二酸、衣康酸酐、丁二酸酐、丁烯二酸酐、或衣康酸酐与聚乳酸的共聚物。
4.如权利要求1所述的粘着性树脂，还包括单官能基羧酸或单官能基酸酐化合物，包括乳酸、醋酸、丙酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、醋酸酐或丙烯酸酐，其中以100重量份的该植物油衍生物为基准，该单官能基羧酸或该单官能基酸酐化合物为0.1至40重量份。
5.如权利要求1所述的粘着性树脂，还包括聚乳酸，其中以100重量份的该植物油衍生物为基准，该聚乳酸为0.1至1200重量份。
6.如权利要求1所述的粘着性树脂，还包括光起始剂。
7.如权利要求1所述的粘着性树脂，其中该植物油衍生物包括环氧化大豆油、酸酐化大豆油、压克力化大豆油、环氧化橄榄油、酸酐化橄榄油、压克力化橄榄油、环氧化杏仁油、酸酐化杏仁油、压克力化杏仁油、环氧化玉米油、酸酐化玉米油、压克力化玉米油、环氧化棉籽油、酸酐化棉籽油、压克力化棉籽油、环氧化亚麻油、酸酐化亚麻油、压克力化亚麻油、环氧化葡萄籽油、酸酐化葡萄籽油、压克力化葡萄籽油、环氧化花生油、酸酐化花生油、压克力化花生油、环氧化红花籽油、酸酐化红花籽油、压克力化红花籽油、环氧化香油、酸酐化香油、压克力化香油、环氧化向日葵油、酸酐化向日葵油、压克力化向日葵油、环氧化核桃油、酸酐化核桃油或压克力化核桃油。
8.一种粘胶的形成方法，包括：
提供如权利要求1所述的粘着性树脂；
胶化或固化该粘着性树脂以形成粘着剂；以及
固体化或半固体化该粘着剂以形成粘胶，其中固体化或半固体化的方法包括冷却该粘着剂。
9.如权利要求8所述的粘胶的形成方法，其中胶化或固化粘着性树脂的方法包括加热该粘着性树脂以形成该粘着剂。
10.如权利要求8所述的粘胶的形成方法，其中该粘着性树脂还包括光起始剂，其中固体化或半固体化的方法还包括光照该粘着剂。
11.一种粘胶，其中该粘胶系由如权利要求8所述的方法形成。
12.一种胶带，包括：
基材；以及
粘胶，位于该基材上，其中该粘胶系由如权利要求8所述的粘胶的形成方法形成。
13.如权利要求12所述的胶带，其中该基材的材料包括纸张、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺。
14.如权利要求12所述的胶带，其中该基材的材料包括布纤维。
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