CN105229103B - 多层压敏粘合剂组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多层压敏粘合剂组件,该多层压敏粘合剂组件包括叠加至第二聚合物层的至少第一压敏粘合剂层,其中第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体包含低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物和具有高于20,000道尔顿的重均分子量(Mw)的高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物。本发明还公开了制造此类压敏粘合剂组件的方法及其用途。

Description

多层压敏粘合剂组件
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2013年5月17日提交的美国临时申请61/824536和2013年5月30日提交的欧洲专利申请13169915.9的优先权,它们的公开内容以引用方式全文并入本文。
技术领域
本发明整体涉及粘合剂领域,更具体地讲涉及压敏粘合剂(PSA)组件领域。本公开还涉及制造此类压敏粘合剂组件的方法及其用途。
背景技术
粘合剂已用于各种标记、固定、保护、密封和掩蔽用途。粘合剂带材通常包括背衬或基底以及粘合剂。压敏粘合剂代表尤其优选地用于许多用途的一种类型的粘合剂。本领域中的普通技术人员熟知,压敏粘合剂(PSA)具有包括以下的某些性能:(1)强力且持久的粘着力,(2)使用不超过指压的压力粘附,(3)足以保持在粘附体上的能力,以及(4)足够的内聚强度。随着近年来压敏粘合剂的应用大量增加,性能要求已变得愈发苛刻。
已发现可很好地用作压敏粘合剂的材料为经设计和配制而表现出所需粘弹性,从而使得粘着力、剥离粘附力和剪切强度达到所需平衡的聚合物。用于制备压敏粘合剂的最常用的聚合物为各种(甲基)丙烯酸酯类共聚物、天然橡胶、合成橡胶以及硅氧烷。
现有技术已知的压敏粘合剂材料不常向各种类型的基底,包括所谓的LSE和MSE基底,即分别具有低表面能和中表面能的基底,提供足够的粘性。特别地,抗粘(challenging-to-bond)基底(具体地LSE和MSE基底)上的剥离力或剪切阻力通常不满足要求,尤其在类似变化的温度和湿度的环境压力下。
这种不足可通过添加较高含量的增粘剂而部分地克服。然而,增粘剂的过度使用可常常不利地影响压敏粘合剂的关键特性,诸如例如剪切阻力和内聚强度,并且可使对应的粘合剂的玻璃化转变温度上升。此外,增粘剂可迁移到其上粘结粘合剂带材的基底中,并可导致不可取的变色或降低的稳定性。
不质疑与本领域中已知的压敏粘合剂膜相关的技术优点,仍存在对稳定且有成本效益的压敏粘合剂组件的需求,该压敏粘合剂组件具有改善的且多用途的粘附特性,具体地关于各种类型的难于粘附的表面(诸如具体地LSE和MSE基底)上的剥离力和剪切阻力。
根据以下说明书,本公开的多层压敏粘合剂(PSA)组件和方法的其他优点将显而易见。
发明内容
根据一个方面,本公开涉及一种用于制造包括叠加至第二聚合物层的至少第一压敏粘合剂聚合物泡沫层的多层压敏粘合剂组件的方法,该方法包括以下步骤:
a)提供基底;
b)将第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体和第二聚合物层的可固化液体前体作为叠加层提供到基底上;
c)任选地,提供一个或多个固体膜,并且基本上在形成相邻的聚合物下层的同时施加这些固体膜;以及
d)固化由此获得的多层压敏粘合剂组件的前体;
其中第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体包含:
a)60重量份或更大的低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物,该共聚物包含:
i.C1-C32(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii.任选地,酸官能烯属不饱和单体单元;
iii.任选地,非酸官能烯属不饱和极性单体单元;
iv.任选地,乙烯基单体单元;和
v.任选地,多官能(甲基)丙烯酸酯单体单元,以及
b)多至40重量份的高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物,该共聚物具有高于20,000道尔顿的重均分子量(Mw),并且包含:
i.高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii)任选地,酸官能烯属不饱和单体单元;
iii)任选地,低Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
iv)任选地,非酸官能烯属不饱和极性单体单元;
v)任选地,乙烯基单体单元;以及
c)任选地,以100重量份的共聚物a)和b)计,至多20重量份的氢化的烃增粘剂。
在另一方面,本公开涉及一种可通过上述方法获得的多层压敏粘合剂组件。本公开的多层压敏粘合剂组件尤其可用于粘结低表面能(LSE)基底,并且尤其是在升高的温度下提供高剥离值。本文所述的多层PSA组件另外提供总体平衡的粘合特性和内聚特性,具体关于在各种类型的难粘表面,诸如具体地LSE和MSE基底上的剥离力和静态剪切阻力。
根据另一个方面,本公开涉及如上述用于粘合至低表面能基底和/或中表面能基底和/或高表面能基底的压敏粘合剂组件的使用。
附图说明
图1是实现用于制造根据本公开的一个方面的多层压敏粘合剂组件的方法的一个示例性实施例的涂覆装置的示意性剖面图。
图2是根据本公开的另一个方面的多层压敏粘合剂组件的示例性实施例的示意性剖面图,其中所描绘的PSA组件为夹在两个不同基底之间的双面双层组件。
图3是实现用于制造多层压敏粘合剂组件的方法的另一个示例性实施例的涂覆装置的示意性剖面图。
具体实施方式
根据第一方面,本公开涉及一种用于制造包括叠加至第二聚合物层的至少第一压敏粘合剂聚合物泡沫层的多层压敏粘合剂组件的方法,该方法包括以下步骤:
a)提供基底;
b)将第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体和第二聚合物层的可固化液体前体作为叠加层提供到基底上;
c)任选地,提供一个或多个固体膜,并且基本上在形成相邻的聚合物下层的同时施加该一个或多个固体膜;以及
d)固化由此获得的多层压敏粘合剂组件的前体;
其中第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体包含:
a)60重量份或更大的低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物(组分),该共聚物包含:
i.C1-C32(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii.任选地,酸官能烯属不饱和单体单元;
iii.任选地,非酸官能烯属不饱和极性单体单元;
iv.任选地,乙烯基单体单元;和
v.任选地,多官能(甲基)丙烯酸酯单体单元,以及
b)多至40重量份的高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物,该共聚物具有高于20,000道尔顿的重均分子量(Mw),并且包含:
i.高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii)任选地,酸官能烯属不饱和单体单元;
iii)任选地,低Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
iv)任选地,非酸官能烯属不饱和极性单体单元;
v)任选地,乙烯基单体单元;以及
c)任选地,以100重量份的共聚物a)和b)计,至多20重量份的氢化的烃增粘剂。
已出人意料地发现,可通过上述方法获得的多层PSA组件在各种类型的基底上结合高剥离力与高剪切阻力。具体地,此类有利性能可如低表面能、中表面能和/或高表面能基底那样多样化地在基底上获得。这是特别令人意外的发现,因为LSE、MSE和HSE基底通常表现出完全不同的表面化学和能量。
根据本公开的多层压敏粘合剂组件可用于特定的用途,用于粘附例如汽车车身侧模塑件、挡风雨条、道路标志、商业标志、结构体、电气柜、型壳、机器零件、接线盒、或用于光伏模块的背板解决方案。根据本公开的多层压敏粘合剂组件特别适合于粘结至低能表面,诸如聚烯烃表面和清漆涂层表面。更具体地,本文所公开的多层PSA组件可有利地粘结到机动车清漆涂层表面。
根据本公开的多层PSA组件与单层压敏粘合剂相比是尤其有利的,益处在于粘附力(快速粘附力)可通过压敏粘合剂层(通常也称为表皮层)的配方来调节,同时整体组件的其他性能/需求,诸如应用问题、变形问题和能量分布,可通过聚合物泡沫层(通常也称为芯层)的恰当配方来解决。
根据本公开的多层PSA组件的性能可通过例如改变层的组成、在多层组件中层的顺序或层的相应厚度而广泛地变化。因此根据本公开的多层PSA组件可在不同技术领域中为多种应用而定制。
与已知的通过例如用常规层合设备层合对应的单个层所获得的多层组件相比,当受到剥离力和/或剪切力时,尤其在升高的温度下,根据本公开的多层PSA组件,特别在层合层之间的交界面处不趋于分层。在一些方面,如本文所公开的多层PSA组件为平滑的、均一化的并且由彼此化学结合的层组成,没有出现任何分层。
本公开提供一种制造包括叠加至第二聚合物层的至少第一压敏粘合剂聚合物层的多层压敏粘合剂组件的有成本效益且稳定的方法,该多层压敏粘合剂组件为多用途的且柔软的,并且允许容易地制造包括至少两个聚合物层的复杂结构并具有定制的性能。另外,本公开提供了具有有利的光学性质的多层压敏粘合剂组件,该光学性质例如由通过该多层膜的可见光的透射程度进行评价。
在本公开的上下文中,表述“低表面能基底”意指具有小于34达因/厘米的表面能的那些基底。此类材料中包括有聚丙烯、聚乙烯(例如,高密度聚乙烯或HDPE)和聚丙烯的共混物(例如PP/EPDM、TPO)。
在本公开的上下文中,表述“中表面能基底”意指具有包含在34和70达因/厘米之间,典型地在34和60达因/厘米之间,并且更典型地在34和50达因/厘米之间的表面能的那些基底。此类材料中包括有聚酰胺6(PA6)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、PC/ABS共混物、PC、PVC、PA、PUR、TPE、POM、聚苯乙烯聚(甲基丙烯酸甲基酯)(PMMA)、清漆涂层表面,具体地用于类似汽车的交通工具的清漆涂层或用于工业应用的经涂覆表面,以及类似纤维强化塑料的复合材料。
在本公开的上下文中,表述“高表面能基底”意指具有超过350达因/厘米,典型地超过400达因/厘米的那些基底,并且更典型地指具有包含在400和1100达因/厘米之间的表面能的那些基底。此类材料中包括有金属基底(例如铝、不锈钢)和玻璃。
表面能通常由例如ASTM D7490-08中所描述的接触角测量来测定。
根据本公开的用于制造多层压敏粘合剂组件的方法是根据所谓的“湿法(wet-in-wet)”工艺的原理执行的。
在例如WO-A1-2011094385(Hitschmann等人)或EP-A1-0259094(Zimmerman等人)中详细描述了用于本文的示例性“湿法”生产工艺,该专利的全部公开内容以引用方式并入本文。
如整个说明书中所用的术语叠加意指聚合物的液体前体的两个或更多个层或多层压敏粘合剂组件的聚合物层的两个或更多个层布置在彼此的顶部上。叠加的液体前体层可直接彼此邻近布置,使得下层的上表面邻接上层的下表面。在另一种布置中,叠加的液体前体层不彼此邻接,而是由一个或多个液体前体层和/或一个或多个固体膜或幅材彼此分隔。
如整个说明书中所用的术语相邻指在前体多层压敏粘合剂组件或固化多层压敏粘合剂组件内的两个叠加的层,这两个叠加的层直接彼此邻近布置,即彼此邻接。
术语顶(上)层和底(下)层在整个说明书中分别用于表示在形成多层压敏粘合剂组件的过程中,液体前体层相对于承载前体层的基底的表面的位置。与基底表面相邻设置的前体层称为底(下)层,而在垂直于基底表面的方向上离基底表面最远设置的前体层称为顶(上)层。应当指出的是,结合制造多层压敏粘合剂组件的方法的描述在整个说明书中所用的术语顶(上)层和底(下)层不具有关于多层压敏粘合剂组件本身的明确含义。术语底(下)层关于本公开的方法明确定义为与涂覆装置的基底相邻的层。同样,与底(下)层相对,并在该方法过程中最后施加的多层压敏粘合剂组件的前体的外层在整个说明书中明确称为顶(上)层。与此相反,为了清楚起见,当涉及固化的多层压敏粘合剂组件本身时,其两个相对的最外层在整个说明书中被称为外层。
术语叠加和相邻同样分别适用于固化的聚合物层和固化的多层压敏粘合剂组件。
在本公开的上下文中,术语前体意指可通过固化由其获得多层压敏粘合剂组件的对应聚合物层的聚合物的材料。术语前体也用于表示包括至少两个液体前体层的层的叠堆,本公开的多层压敏粘合剂组件可通过固化由所述层的叠堆获得。固化通常可通过光化辐射诸如UV、γ(伽玛)或电子束辐射或通过热固化来实现。
基底可为临时支承体,多层压敏粘合剂组件在固化之后从临时支承体分离和移除。当用作临时支承体时,基底优选地具有剥离涂覆的表面,剥离涂覆的表面适于允许从基底干净地移除固化的多层压敏粘合剂组件。可能理想的是,当基底提供临时支承时,当将多层压敏粘合剂组件卷绕以例如用于储存时,基底保持附接至多层压敏粘合剂组件。例如,如果多层压敏粘合剂组件的底层为粘合剂层诸如压敏粘合剂层,则是这种情况。剥离涂覆的基底保护压敏粘合剂层的表面例如免受污染,并且允许多层压敏粘合剂组件卷绕成卷筒。例如当将多层压敏粘合剂组件附接至表面时,则临时基底仅被最终使用者从多层压敏粘合剂组件上移除。在其中面向基底的多层压敏粘合剂组件的第一层的表面不需要被保护的其他方面,在固化前体层之后和储存多层压敏粘合剂组件之前,可移除并卷绕提供临时支承的基底。在另一方面,可通过优选地具有暴露剥离表面的环形带来提供提供临时支承的基底。例如,可将在固化液体前体层的叠堆之后获得的多层压敏粘合剂组件从环形带上分离,并被卷绕。
或者,基底可作为层而一体化到所得多层压敏粘合剂组件中。在此类情况下,基底作为膜或幅材被连续供给,并且在固化液体前体层之后作为多层压敏粘合剂组件的一部分被收集。基底表面可优选地经受例如电晕处理,以增强固化的聚合物底层对基底的锚固性。聚合物底层对基底的锚固性,也可通过在将液体前体底层涂覆到基底之前将所谓的粘结层施加至基底表面上而得以改善。适用于本发明的粘结层包括例如3M Primer 4297(可购自3M公司的一种聚酰胺基底漆)或3M Primer 4298(可购自3M公司的包含丙烯酸类聚合物和氯化聚烯烃作为活性物质的一种底漆)。
适合作为临时基底或作为掺入多层膜中的基底两者的基底可分别选自聚合物膜或幅材、金属膜或幅材、织造或非织造幅材、玻璃纤维增强幅材、碳纤维幅材、聚合物纤维幅材或包含玻璃、聚合物、金属、碳纤维和/或天然纤维的连续长丝的幅材。取决于作为底层施加至基底上的液体前体的性质以及取决于基底是否用作临时支承体或用作多层压敏粘合剂组件的一体层,本领域技术人员可容易地决定是否需要或期望基底表面处理。本公开的方法对基底的暴露表面的粗糙度相对不敏感。表面粗糙度可通过算术平均表面粗糙度Ra来表征,所述算术平均表面粗糙度可例如通过激光轮廓测量法进行测量。适用于本公开中的聚合物膜可具有例如1-20μm或更优选1-10μm的Ra值,而非织造幅材可具有在10和150μm之间,并且更优选地在15和100μm之间的Ra值。可通过本公开的方法获得的多层压敏粘合剂组件显示出基本上独立于基底的表面粗糙度Ra的聚合物底层,该聚合物底层在下游方向上沿着幅材的延伸具有均匀的厚度。在垂直于下游方向的方向上,优选地聚合物底层的厚度的平均偏差超过10mm的任意选择的距离小于10%、更优选地小于5%、并且特别优选地小于2.5%。
如果基底用作临时支承体,则其面向涂覆刀的任选地经剥离处理的表面优选地基本上对于施加至基底的液体可固化前体不可渗透。
如果在固化多层膜的前体之后基底形成多层压敏粘合剂组件的一体部分,则分别地也理想的是,基底的任选地经处理的表面对于前体底层基本上不可渗透,或者在固化之前底部液体前体至少不移动至基底的相对表面。在基底具有一定孔隙率(诸如例如非织造基底或纸张)的情况下,可能理想的是液体前体分别渗透入基底的表面区域中或基底的本体中,以使得第一聚合物层与基底表面之间的界面固定得以改善。液体前体相对于给定基底的渗透或迁移性质可受到例如液体前体的粘度和/或基底的孔隙率的影响。
在用于制造多层压敏粘合剂组件的方法的具体方面,在固化步骤之后,基底形成多层组件的一体部分。
在用于制造多层压敏粘合剂组件的方法的一些其他方面,第二聚合物层的可固化液体前体的(下)层分别被相邻第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体的(上)层覆盖,基本上不暴露第二聚合物层的可固化液体前体的(下)层。
在一个优选的方面,根据本公开的方法是用于制造多层压敏粘合剂组件的连续且自定量的方法。根据这个方面,用于制造多层压敏粘合剂组件的方法可任选地包括以下步骤:
e)提供两个或更多个涂覆刀,该两个或更多个涂覆刀彼此独立地从基底偏置,以形成垂直于基底的表面的间隙;
f)在下游方向上相对于涂覆刀移动基底;
g)将第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体和第二聚合物层的可固化液体前体提供至涂覆刀的上游侧,从而通过相应的间隙将两个或更多个可固化液体前体作为叠加层涂覆到基底上。
按照本公开和WO-A1-2011094385(Hitschmann等人)(其内容以引用方式并入本文)的公开内容,实施上述用于制造多层压敏粘合剂组件的连续且自定量的方法完全在本领域技术人员的能力范围内。具体地,按照本公开和WO-A1-2011094385(Hitschmann等人)的公开内容,本领域技术人员将容易识别用于制造多层压敏粘合剂组件的方法的此具体方面的涂覆装置、涂覆刀和涂覆工位的合适设置和配置。
在用于制造根据本公开的多层压敏粘合剂组件的方法的典型方面中,在环境压力或超压下施加可固化液体前体。
通常,可固化液体前体提供于一个或多个涂覆室中,该一个或多个涂覆室基本上彼此邻接,并且在下游方向上由前壁、任选地一个或多个中间壁和后壁邻接,并且任选地由相对于前壁定位在幅材上的滚珠邻接,然而具体地,上游中间壁、后壁和前壁由涂覆刀形成,如果滚珠相对于前壁在上游存在。
在用于制造多层压敏粘合剂组件的方法的典型方面,可固化液体前体层被热固化和/或通过暴露于光化辐射而被固化,尤其在它们已通过涂覆装置的后壁之后。
任选地基本上在形成可固化液体前体的相邻聚合物下层的同时施加固体膜。因此,膜基本上在形成所述层的过程中附接至下层的上表面,并且下层不暴露。直接将可固化液体前体的上层沉积至所述下层的上表面上而不暴露下层的这种上表面,可通过适当地布置形成两个层的两个涂覆刀来实现。在一个方面,可固化液体前体在下游方向上经由两个彼此邻接的涂覆工位施加,由此涂覆室的后壁分别包括或形成涂覆刀。因此,当下层通过对应的涂覆刀形成时,其直接由包含于对应涂覆室中的上层的可固化液体前体覆盖。通常,需要布置形成上层的涂覆刀,以使得当下层在对应的涂覆刀处形成时,下层基本上直接由形成上层的可固化液体前体覆盖。
在另一方面,基本上在形成此顶层的同时将固体膜,诸如特别是隔离衬件,施加至顶层的暴露表面。在此方面,将固体膜以紧密贴合的方式平滑附接至顶层的暴露表面,由此分别避免顶层或多层压敏粘合剂组件的压缩,或者避免在固体膜与顶层的暴露表面之间空气的夹带。
不受理论的束缚,据信,基本上与形成下层同时,借助涂覆刀使固体膜或形成相邻上层的液体前体分别如上沉积到可固化液体前体下层上,得到具有优异性能的多层压敏粘合剂组件。本公开的多层压敏粘合剂组件表现出明确限定的层。由于湿法制备,其中大部分未固化组合物是叠加的,尤其较小的单体如丙烯酸的扩散可在相邻层之间的界面处发生。还据信,本公开的压敏粘合剂组件产生从一个层延伸至相邻层的化学键,这可能通过横跨界面的单体扩散而甚至更加显著。这可解释在相邻层之间观察到的强锚定,使得本公开的压敏粘合剂组件通常表现出比通过例如对应层的共挤出和后固化所获得的对应膜更高的T-剥离强度。
根据具体方面,将可任选地用于本文的固体膜附接,以形成多层压敏粘合剂组件的前体的最下层和/或最顶层和/或中间层。
在典型的执行方式中,基底的至少暴露表面和/或面向多层压敏粘合剂组件的前体的固体膜的至少一个表面为剥离表面。
当制造本公开的多层压敏粘合剂组件时,可优选地将粘合剂层涂覆作为顶层,并且例如用隔离衬件覆盖,反之优选地将相对的外层涂覆作为底层(该底层形成相对于粘合剂层的组件的外层)。然而,还可能的是,多层压敏粘合剂组件的粘合剂层在该方法中作为底层涂覆。在这种情况下,基底优选地整合入多层压敏粘合剂组件中并形成附接至粘合剂层的隔离衬件。
此外,本发明的方法允许掺入固体膜,诸如聚合物膜或幅材、金属膜或幅材、织造或非织造幅材、玻璃纤维增强幅材、碳纤维幅材、聚合物纤维幅材或包括玻璃、聚合物、金属、碳纤维和/或天然纤维的连续长丝的幅材、以及它们的任何组合。
在包含一个或多个涂覆室的涂覆装置中,此类固体膜可分别沿前壁、任何中间壁和后壁的上游表面引入。除了隔离衬件之外的固体膜通常形成固化的多层压敏粘合剂组件的一体部分。固体膜也可被称为固化的多层压敏粘合剂组件中的背衬。
适用于本公开中的可固化液体前体包括可通过暴露于光化辐射,特别是暴露于UV-辐射、γ-辐射、电子束,或通过暴露于热而固化的广泛范围的前体。
在一个具体方面,用于本文的可固化液体前体为基本上无溶剂的,即它们基本上不包含任何非反应性溶剂,诸如甲醇、丙酮、二甲基亚砜或甲苯。然而,尽管不优选,但可能的是前体包含相对于可固化前体质量优选少于2pph、并且更优选少于1pph的少量的一种或多种此类非反应性溶剂,以降低可固化液体前体的粘度。
可固化液体前体在25℃下的布鲁克菲尔德(Brookfield)粘度通常在100和50,000mPa.s之间、在500和30,000mPa.s之间、或甚至在500和25,000mPa.s之间。如果可固化液体前体包含固体粒子(例如颜料或导热和/或导电粒子),则液体前体的粘度通常在1,000和30,000mPa.s之间、或甚至在3,000和25,000mPa.s之间。
除非另外指明,可固化液体前体的布鲁克菲尔德粘度使用可购自布鲁克费尔德工程实验室股份有限公司(Brookfield Engineering Laboratories,Inc)的布鲁克费尔德数字粘度计(Brookfield Digital Viscosimeter)DV-II根据DIN EN ISO 2555:1999在25℃(锭子4,12rpm)下测量。
如果液体前体的粘度为小于约100mPa.s,则涂层往往变得不稳定,且前体层的厚度可能难以控制。如果液体前体的粘度为高于约50.000mPa.s,则由于由高粘度所引起的高剪切力,因此均匀膜的涂覆往往变得困难。
如果可固化液体前体包含可固化单体和/或低聚物,则可固化液体前体的粘度可通过部分地聚合可固化液体前体而在如上给出的范围内以受控的方式增加,以提供所需的可涂覆性。另选地,可固化液体前体的粘度可通过加入触变剂而增加和调节,这些触变剂诸如热解法二氧化硅和/或聚合物添加剂,诸如嵌段共聚物(SBR、EVA、聚乙烯醚、聚α-烯烃)、有机硅或丙烯酸类。可固化液体前体的粘度也可例如通过增加可固化单体和/或低聚物的量而减少。
在用于制造本公开的多层压敏粘合剂组件的方法的优选方面中,用于本文的可固化液体前体具有在25℃下至少1,000mPa.s的布鲁克菲尔德粘度。
用于本文的第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体包含低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物和高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物。
低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物(组分)可以为溶液共聚物或浆料共聚物,其包含:
i.C1-C32(甲基)丙烯酸酯单体单元、C1-C24(甲基)丙烯酸酯单体单元、或甚至C1-C18(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii.任选地,酸官能烯属不饱和单体单元;
iii.任选地,非酸官能烯属不饱和极性单体单元;
iv.任选地,乙烯基单体单元;和
v.任选地,多官能(甲基)丙烯酸酯单体单元。
在本公开的上下文中,表述“低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物”意指具有低于20℃的Tg的(甲基)丙烯酸酯共聚物。
高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物具有高于20,000道尔顿的重均分子量(Mw),并且包含:
i.高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii.任选地,酸官能烯属不饱和单体单元;
iii.任选地,低Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
iv.任选地,非酸官能烯属不饱和极性单体单元;
v.任选地,乙烯基单体单元。
在本公开的上下文中,表述“高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物”意指具有高于50℃的Tg的(甲基)丙烯酸酯共聚物。
在本公开的上下文中,表述“低Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元”意指就所述低Tg(甲基)丙烯酸酯单体的均聚物而言,Tg低于20℃的(甲基)丙烯酸酯单体单元。
在本公开的上下文中,表述“高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元”意指就所述高Tg(甲基)丙烯酸酯单体的均聚物而言,Tg高于50℃的(甲基)丙烯酸酯单体单元。
术语“玻璃化转变温度”和“Tg”可互换使用并且是指材料或混合物的玻璃化转变温度。除非另外指明,否则玻璃化转变温度值通常通过差示扫描量热法(DSC)测定。另选地,如下文中详述的,聚合物或共聚物的混合物/共混物的玻璃化转变温度值通常通过Fox公式计算。
在本说明中,术语“浆料(共)聚合物”是指溶质(共)聚合物在一种或多种溶剂单体中的溶液,该溶液优选地具有在25℃下500至10,000mPa.s的粘度,并且“溶液(共)聚合物”是指溶质(共)聚合物在一种或多种有机溶剂中的溶液。
本公开的第一压敏粘合剂提供了粘着力、剥离粘附力和剪切保持力的期望的平衡,且还符合Dahlquist标准;即在应用温度(通常为室温)下粘合剂在1Hz频率下的模量小于3×106达因/cm。本公开的第一压敏粘合剂尤其可用于对低表面能(LSE)基底形成强粘结,并且另外在升高的温度下表现出在这些基底上的优异的粘附力。
如本文所用,术语“烷基”指一价或多价基团,该基团为饱和烃。烷基可以是直链的、支链的、环状的或它们的组合,并且包括未取代的和取代的烷基。该烷基通常具有1至32个碳原子。在一些实施例中,烷基含有1至25、1至20、1至18、1至12、1至10、1至8、1至6或1至4个碳原子。烷基的示例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基、环己基、正庚基、正辛基、2-乙基己基、2-辛基、环戊基、环己基、环庚基、金刚烷基、降冰片基以及2-丙基庚基。
在具体方面,用于本文的且可为溶液共聚物或浆料共聚物的低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物具有低于20℃、或甚至低于0℃的Tg。
根据具体方面,用于本文的低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物包含C1-C24(甲基)丙烯酸酯单体单元、C1-C18(甲基)丙烯酸酯单体单元、或甚至C4-C12(甲基)丙烯酸酯单体单元。
根据更具体的方面,用于本文的低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物包含非叔醇的单体(甲基)丙烯酸酯,该醇包含从1至32个、从1至24个、从1至18个、或甚至从4至12个碳原子。可以使用此类单体的混合物。
适合用作(甲基)丙烯酸酯单体单元的单体的示例包括但不限于丙烯酸或甲基丙烯酸与非叔醇的酯,该非叔醇选自乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、1-己醇、2-己醇、2-甲基-1-戊醇、3-甲基-1-戊醇、2-乙基-1-丁醇、3,5,5-三甲基-1-己醇、3-庚醇、1-辛醇、2-辛醇、异辛醇、2-乙基-1-己醇、1-癸醇、2-丙基庚醇、1-十二烷醇、1-十三烷醇、1-十四烷醇、香茅醇、二氢香茅醇、以及它们的任何组合或混合物。
在一些具体方面,(甲基)丙烯酸酯单体单元是(甲基)丙烯酸与丁醇或异辛醇或它们的组合的酯,尽管两种或更多种不同的(甲基)丙烯酸酯单体的组合也是合适的。
根据另一个方面,(甲基)丙烯酸酯单体单元是(甲基)丙烯酸与来源于可再生来源的醇(诸如2-辛醇、香茅醇、二氢香茅醇、以及它们的任何组合或混合物)的酯。
在一些其他方面,(甲基)丙烯酸酯单体单元是(甲基)丙烯酸与如在WO-A1-2011119363(Lewandowski等人,其内容以引用方式并入本文)中所述的2-烷基烷醇(格尔伯特醇(Guerbet alcohol))的酯。
在一些其他方面,(甲基)丙烯酸酯单体单元是(甲基)丙烯酸与非叔醇的酯,该非叔醇选自2-乙基-1-己醇和2-丙基庚醇。在具体方面,(甲基)丙烯酸酯单体单元为(甲基)丙烯酸与2-丙基庚醇的酯。
在一些方面,以用于制备低Tg共聚物的100份总单体含量计,用于本文的(甲基)丙烯酸酯单体单元的存在量为85至99.5重量份。优选地,以低Tg共聚物的100份总单体含量计,(甲基)丙烯酸酯单体单元的存在量为95至99重量份。
用于本文的低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物可任选地还包含酸官能烯属不饱和单体单元,其中酸官能基团可为酸本身,诸如羧酸,或者一部分可为其盐,诸如羧酸碱金属盐。可用的酸官能烯属不饱和单体单元包括但不限于选自烯属不饱和羧酸、烯属不饱和磺酸、烯属不饱和膦酸、以及它们的混合物的那些。此类化合物的示例包括选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸、巴豆酸、柠康酸、马来酸、油酸、(甲基)丙烯酸β-羧乙酯、甲基丙烯酸2-磺乙酯、苯乙烯磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、乙烯基膦酸、以及它们的任何组合或混合物的那些。
出于其可获得性的原因,酸官能低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的酸官能烯属不饱和单体单元通常选自烯属不饱和羧酸,即(甲基)丙烯酸。当期望更强的酸时,酸性单体包括烯属不饱和磺酸和烯属不饱和膦酸。以低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的100重量份总单体计,酸官能烯属不饱和单体单元的用量通常为0.5至15重量份、1至15重量份、或甚至1至5重量份。在一些其他方面,以低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的100重量份总单体计,酸官能烯属不饱和单体单元的用量为0.5至15重量份、0.5至10重量份、0.5至5重量份、0.5至3重量份、或甚至0.5至2重量份。
可用于制备低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的非酸官能烯属不饱和极性单体单元多少有些油溶性且多少有些水溶性,这样导致极性单体在乳液聚合中分布在水相与油相之间。如本文所用,术语“极性单体”不包括酸官能单体。
合适的非酸官能烯属不饱和极性单体单元的代表性示例包括但不限于(甲基)丙烯酸2-羟乙酯;N-乙烯基吡咯烷酮;N-乙烯基己内酰胺;丙烯酰胺;单N-烷基或双N-烷基取代的丙烯酰胺;叔丁基丙烯酰胺;二甲基氨乙基丙烯酰胺;N-辛基丙烯酰胺;(甲基)丙烯酸聚(烷氧基烷基)酯,包括(甲基)丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙氧基乙酯、甲基丙烯酸2-甲氧基乙酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯;烷基乙烯基醚,包括乙烯基甲基醚;以及它们的混合物。优选的非酸官能烯属不饱和极性单体单元包括选自(甲基)丙烯酸2-羟乙酯和N-乙烯基吡咯烷酮的那些。以低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的100重量份总单体计,非酸官能烯属不饱和极性单体单元的存在量可以为0至10重量份、或甚至0.5至5重量份。
若使用的话,可用于制备低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的乙烯基单体单元包括乙烯基酯(例如乙酸乙烯酯和丙酸乙烯酯)、苯乙烯、取代的苯乙烯(例如α-甲基苯乙烯)、乙烯基卤、以及它们的混合物。如本文所用,乙烯基单体单元不包括酸官能单体、丙烯酸酯单体和极性单体。以低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的100重量份总单体计,此类乙烯基单体单元一般以0至5重量份、或甚至1至5重量份使用。
为了提高涂覆的粘合剂组合物的内聚强度,可将多官能(甲基)丙烯酸酯单体单元掺入到可聚合单体的共混物中。多官能丙烯酸酯单体单元尤其可用于乳液或浆料聚合。可用的多官能(甲基)丙烯酸酯单体单元的示例包括但不限于二(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸酯和四(甲基)丙烯酸酯,如1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇)二(甲基)丙烯酸酯、聚丁二烯二(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯二(甲基)丙烯酸酯和丙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯、以及它们的混合物。具体的多官能(甲基)丙烯酸酯单体单元的量和种类依据粘合剂组合物的应用来定制。
通常,基于粘合剂组合物的总干重计,多官能(甲基)丙烯酸酯的存在量小于5份。更具体地,基于低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的100份总单体计,多官能(甲基)丙烯酸酯单体单元(交联剂)可以0.01至5份、或甚至0.05至1份的量存在。
根据此具体方面,低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物可包含:
i.85至99.5重量份的非叔醇的(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii.0.5至15重量份的酸官能烯属不饱和单体单元;
iii.0至10重量份的非酸官能烯属不饱和极性单体单元;
iv.0至5份的乙烯基单体单元;以及
v.0至5份的多官能(甲基)丙烯酸酯单体单元;
以上均以低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的100重量份总单体计。
在一些方面,低Tg共聚物可包含就高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元的均聚物而言,玻璃化转变温度高于50℃的所述高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元。在低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物组分中掺入少量高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元改善低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物组分和高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物组分之间的相容性并且稳定了它们之间的微相形态。
合适的高Tg单体单元为(甲基)丙烯酸酯并且在下文中更详细地描述。低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物可包含大量的共聚高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元,使得(甲基)丙烯酸酯共聚物的Tg如通过Fox公式计算的低于20℃、优选地低于0℃。通常,共聚物可占低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的1-20重量%、或1-10重量%。低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元可以任何方式掺入。它们可以是用于制备(无论是通过浆料聚合、溶剂聚合还是无溶剂聚合(neat polymerization))的单体混合物的一部分。
在包括此类高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元的情况下,基于低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的100重量份总单体计,低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物可包含:
i.60至98.5重量份、优选地65至98.5重量份的非叔醇的(甲基)丙烯酸酯;
ii.1至20重量份的高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
iii.0.5至15重量份的酸官能烯属不饱和单体单元;
iv.0至10重量份的非酸官能烯属不饱和极性单体单元;
v.0至5份的乙烯基单体单元;以及
vi.0至5份的多官能(甲基)丙烯酸酯单体单元。
可通过任何常规的自由基聚合方法来制备低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物,这些方法包括溶液法、辐射法、本体法、分散法、乳液法、无溶剂法、以及悬浮法。所得粘合剂(共)聚合物可为无规(共)聚合物或嵌段(共)聚合物。优选地,一般以溶液或浆料共聚物组合物的形式制备低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物组分。
典型的溶液聚合方法是这样进行的:向反应容器添加单体、合适的溶剂和任选的链转移剂,加入自由基引发剂,用氮气吹扫,并保持反应器在升高的温度下,通常在约40至100℃的范围内直至反应完成,取决于批量大小和温度通常为约1至24小时。溶剂的示例是甲醇、四氢呋喃、乙醇、异丙醇、丙酮、甲基乙基酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯和乙二醇烷基醚。这些溶剂可单独使用或作为混合物使用。
浆料聚合物技术包括使单体部分地聚合以产生包含低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物和未聚合单体的浆料聚合物。把浆料聚合物组合物聚合到可用的涂覆粘度,使之可以被涂覆到基底(如胶带背衬)上并进一步聚合。部分聚合提供了酸官能(甲基)丙烯酸酯溶质共聚物在一种或多种溶剂单体中的可涂覆溶液。在包含高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元的情况下,初始单体混合物可包括高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元,和/或可将高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元添加至浆料聚合物组合物。在此类方面,可将单体混合物混合并部分聚合至合适的粘度,然后加入附加的高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元。
聚合可以在存在合适溶剂的情况下进行,或者优选地在不存在合适溶剂的情况下进行,合适的溶剂是例如与浆料聚合物组分的官能团不起反应的乙酸乙酯、甲苯和四氢呋喃。
可以通过在光引发剂的存在下使浆料聚合物组合物暴露于能量来实现聚合。在例如使用电离辐射来引发聚合的情况下,可以不需要能量活化的引发剂。这些光引发剂可以按低Tg(甲基)丙烯酸酯浆料共聚物的每100重量份总单体计,在约0.0001至约3.0重量份,优选地从大约0.0001至大约1.0重量份,并且更优选地从大约0.005至大约0.5重量份范围内的浓度使用。
制备可涂覆的浆料聚合物的优选方法是光引发的自由基聚合。光聚合方法的优点在于1)不需要加热单体溶液,并且2)当关掉活化光源时,光引发会完全停止。可进行达到可涂覆的粘度的聚合,使得单体向聚合物的转化率高达约30%。当已经达到期望的转化率和粘度时,可以通过移开光源和通过向溶液里鼓泡通入空气(氧)以猝灭传播的自由基来终止聚合。
可以按常规方式在非单体溶剂中制备一种或多种溶质(共)聚合物并提供到高转化率(聚合度)。当使用溶剂(单体性或非单体性的)时,可以在形成浆料聚合物之前或者之后除去溶剂(例如通过真空蒸馏)。此程序涉及高度转化的官能聚合物,虽然是可以接受的方法,但并不是优选的,因为需要另外去除溶剂的步骤,可能需要别的材料(非单体性溶剂),并且高分子量且高度转化的溶质聚合物在单体混合物中的溶解可能需要相当长的一段时间。
可用的光引发剂包括安息香醚如安息香甲醚和安息香异丙醚;取代的苯乙酮如以商品名IRGACUR 651光引发剂(BASF公司,路德维希港,德国(BASF,Ludwigshafen,Germany))获得的2,2-二甲氧基苯乙酮、以商品名ESACURE KB-1光引发剂(沙多玛公司;西切斯特,宾夕法尼亚(Sartomer Co.;West Chester,PA))获得的2,2二甲氧基-2-苯基-l-苯乙酮,和二甲氧基羟基苯乙酮;取代的α-酮,如2-甲基-2-羟基苯丙酮;芳香族磺酰氯,如2-萘-磺酰氯;和光敏性肟,如1-苯基-1,2-丙二酮-2-(O-乙氧基-羰基)肟。这些之中尤其优选的是取代的苯乙酮。
优选的光引发剂是能进行Norrish I裂解以产生自由基的光敏化合物,该自由基可通过对丙烯酸类的双键的加成来引发。可以在共聚物已形成后向要被涂覆的混合物中加入附加的光引发剂,即,可以向浆料聚合物混合物中加入光引发剂。
可以用活化UV辐射照射浆料聚合物组合物和光引发剂以使单体组分聚合。UV光源可有两种类型:1)相对低光强的光源如背光源,其在280至400纳米的波长范围内提供通常为10mW/cm2或更低的光强(根据美国国家标准技术研究院(United States NationalInstitute of Standards and Technology)认可的方法测量,例如用弗吉尼亚州斯特林的电子仪表技术公司(Electronic Instrumentation&Technology,Inc.,in Sterling,VA)生产的UVIMAP UM 365 L-S辐射计测量),和2)相对高光强的光源如中压汞灯,其提供通常高于10mW/cm2,优选在15至450mW/cm2之间的光强。例如,可以成功地使用600mW/cm2的强度和约1秒的曝光时间。强度可在约0.1至约150mW/cm2,优选地从约0.5至约100mW/cm2,并且更优选地从约0.5至约50mW/cm2的范围内。每100重量份的浆料聚合物组合物中,这种光引发剂的存在量优选为0.1至1.0重量份。
在照射期间可以通过测量聚合的折射率来监测(单体到共聚物的)转化度。有用的涂料粘度以在至多30%、优选2-20%、更优选5-15%、最优选7-12%的范围内的转化率(即,可用单体聚合的百分比)来实现。一种或多种溶质聚合物的分子量(重均)为至少100,000,优选地至少250,000,更优选地至少500,000。
应当理解浆料聚合法将在初始自由基聚合中产生“死聚合物”;即完全聚合的、不可自由基聚合的聚合物。随后,溶剂单体不自由基聚合到现存的溶质共聚物上。在配混浆料聚合物时,进一步暴露于UV下引发溶剂单体的自由基聚合以产生不同的共聚物。该浆料法提供优于溶剂或溶液聚合方法的优点;该浆料法产生更高的分子量。这些更高的分子量增加链缠结量,从而增加内聚强度。并且,交联键之间的距离可随高分子量浆料聚合物而变大,这使得表面上的浸透性增加。
用于本文的第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体还包括,部分地,具有高于20,000道尔顿、高于25,000道尔顿、高于30,000道尔顿、高于35,000道尔顿、或甚至高于40,000道尔顿的重均分子量(Mw)的高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物。
在一些方面,高Tg(甲基)丙烯酸酯具有低于100,000道尔顿、低于80,000道尔顿、低于75,000道尔顿、低于60,000道尔顿、低于50,000道尔顿、或甚至低于45,000道尔顿的重均分子量(Mw)。
高Tg(甲基)丙烯酸酯具有高于50℃或甚至高于75℃的Tg。
高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物包含:
i)高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii)任选地,酸官能烯属不饱和单体单元;
iii)任选地,低Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
iv)任选地,非酸官能烯属不饱和极性单体单元;以及
v)任选地,乙烯基单体单元。
高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物可包含100重量%的一种或多种高Tg单体。在其他方面,高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物可包含如对于低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物(在前)所描述的附加的单体单元,其各自的含量使得所得共聚物的Tg为至少50℃、或甚至至少75℃,如通过Fox公式所估计的。
因此,高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物可包含:
i)至多100重量份的高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii)0至15重量份、或甚至1至5重量份的酸官能烯属不饱和单体单元;
iii)0至50重量份、或甚至1至25重量份的任选的低Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
iv)0至10重量份、或甚至1至5重量份的任选的非酸官能烯属不饱和极性单体单元;以及
v)0至5重量份、或甚至1至5重量份的任选的乙烯基单体单元。
希望(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物包括高Tg单体单元,使得高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物具有的Tg高于50℃、或甚至高于75℃,如通过Fox公式所估计的。
合适的高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元选自(甲基)丙烯酸叔丁基酯、(甲基)丙烯酸甲基酯、(甲基)丙烯酸乙基酯、(甲基)丙烯酸异丙基酯、(甲基)丙烯酸正丁基酯、(甲基)丙烯酸异丁基酯、(甲基)丙烯酸仲丁基酯、(甲基)丙烯酸叔丁基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、(甲基)丙烯酸异冰片基酯、(甲基)丙烯酸异冰片基酯、(甲基)丙烯酸苯甲基酯、(甲基)丙烯酸3,3,5三甲基环己基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、正辛基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸丙基酯、以及它们的任何组合或混合物。
合适的低Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元包括具有一个烯属不饱和基团和小于0℃的玻璃化转变温度(就均聚物而言)的那些。用于本文的示例性低Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元包括但不限于丙烯酸正丁基酯、丙烯酸异丁基酯、丙烯酸己基酯、丙烯酸2-乙基-己基酯、丙烯酸异辛基酯、丙烯酸己内酯、丙烯酸异癸基酯、丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸月桂基酯、甲氧基-聚乙二醇-单甲基丙烯酸酯、丙烯酸月桂基酯、丙烯酸四氢糠基酯、乙氧基丙烯酸乙氧基乙基酯以及乙氧基化的丙烯酸壬基酯。尤其优选的是丙烯酸2-乙基己基酯、乙氧基丙烯酸乙氧基乙基酯、丙烯酸十三烷基酯和乙氧基化的丙烯酸壬基酯。其他单体可如对于低Tg共聚物(在前)所述的使用。
本文的高Tg(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物可通过任何常规的自由基聚合方法制得,包括溶液聚合法、辐射聚合法、本体聚合法、分散聚合法、乳液聚合法和悬浮聚合法。所得粘合剂(共)聚合物可为无规(共)聚合物或嵌段(共)聚合物。
所述粘合剂共聚物可经由如U.S.3,691,140(Silver);4,166,152(Baker等人)、4,636,432(Shibano等人)、4,656,218(Kinoshita)和5,045,569(Delgado)中所公开的悬浮聚合制得。
经由乳液技术聚合可能需要乳化剂(其也可以称为乳化试剂或表面活性剂)的存在。可用于本公开的乳化剂包括选自阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、以及它们的混合物的那些。优选地,乳液聚合反应在一种或多种阴离子型表面活性剂存在的情况下进行。基于乳液压敏粘合剂的所有单体的总重量计,表面活性剂浓度的可用范围为约0.5至约8重量%、优选地约1至约5重量%。
另选地,共聚物可通过如下技术聚合,该技术包括但不限于溶剂聚合、分散聚合和无溶剂本体聚合的常规技术。单体混合物可以包含聚合引发剂,尤其是热引发剂或光引发剂类型,并且是以有效聚合共聚单体的量。
一种典型溶液聚合方法是通过以下进行的:向反应容器中加入单体、合适的溶剂和可选的链转移剂,加入自由基引发剂,用氮气吹扫,并保持反应容器在升高的温度下(通常为约40至100℃的范围内),直到反应完成,通常持续约1至20小时,这取决于批量大小和温度。溶剂的示例是甲醇、四氢呋喃、乙醇、异丙醇、丙酮、甲基乙基酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯和乙二醇烷基醚。那些溶剂可单独使用或作为其混合物使用。
在典型的光聚合方法中,可以在存在光聚合引发剂(即,光引发剂)的情况下用紫外(UV)线照射单体混合物。优选的光引发剂为可以商品名IRGACURETM和DAROCURTM购自BASF公司的那些,并且包括1-羟基环己基苯甲酮(IRGACURETM 184)、2,2-二甲氧基-1,2-二苯乙-1-酮(IRGACURE 651)、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦(IRGACURETM 819)、1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮(IRGACURETM 2959)、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)丁酮(IRGACURETM 369)、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基丙-1-酮(IRGACURETM 907),和2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮(DAROCURTM1173)。特别优选的光引发剂是IRGACURETM 819、651、184和2959。
无溶剂聚合法,诸如美国专利4,619,979和4,843,134(Kotnour等人)中所述的连续自由基聚合法;美国专利5,637,646(Ellis)中所述的使用间歇式反应器的基本绝热聚合法;以及美国专利5,804,610(Hamer等人)中所述的用于聚合包装预粘合组合物的方法也可用于制备聚合物。
在制备用于本公开的高Tg(共)聚合物中,可用的水溶性和油溶性引发剂是当暴露于加热时产生引发单体混合物(共)聚合的自由基的引发剂。对于通过乳液聚合作用来制备(甲基)丙烯酸酯聚合物而言,水溶性引发剂是优选的。合适的水溶性引发剂包括但并不限于选自下列的那些:过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、以及它们的混合物;氧化-还原引发剂(诸如上述过硫酸盐的反应产物)和还原剂(诸如选自焦亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的那些);和4,4'-偶氮二(4-氰基戊酸)以及其可溶性盐(例如钠、钾)。优选的水溶性引发剂为过硫酸钾。合适的油溶性引发剂包括但并不限于选自下列的那些:偶氮化合物,诸如VAZO 64(2,2'-偶氮二(异丁腈))和VAZO 52(2,2'-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)),二者均得自杜邦公司(E.I.du Pont de Nemours Co.);过氧化物,诸如过氧化苯甲酰和过氧化月桂酰;以及它们的混合物。优选的油溶性热引发剂是(2,2'-偶氮双(异丁腈))。使用时,以第一压敏粘合剂中的100重量份单体组分计,引发剂可以占约0.05至约1重量份、或约0.1至约0.5重量份。
对于高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物和低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物而言,可通过应用Fox公式来计算对各种单体的特定组合有用的共聚体Tg的预测:1/Tg=ΣWi/Tgi。在该公式中,Tg为混合物的玻璃化转变温度,Wi为混合物中组分i的重量分数,并且Tgi为组分i的玻璃化转变温度,并且所有的玻璃化转变温度都以开尔文(K)为单位。如本文所用,术语“高Tg单体”是指当均聚时,产生具有高于50℃的Tg的(甲基)丙烯酰聚合物的单体。如使用Fox公式所计算的,将高Tg单体掺入高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物中足以将所得(甲基)丙烯酸酯共聚物的玻璃化转变温度提升至高于50℃、高于75℃、或甚至高于100℃。另选地,玻璃化转变温度还可通过多种已知的方法进行测量,包括如通过差示扫描量热法(DSC)。
如果需要,可向低或高Tg(共)聚合物的单体混合物中加入链转移剂以制备具有所需分子量的(共)聚合物。链转移剂优选地用于制备高Tg(共)聚合物。已观察到当高Tg(共)聚合物的分子量小于20k时,降低升高的温度下的剥离性能。另外,当Mw大于约100k时,组分的不混溶性使得组合物的粘性减少。
可用的链转移剂的示例包括但不限于选自四溴化碳、醇、硫醇以及它们的混合物的那些。当存在链转移剂时,优选的链转移剂是巯基乙酸异辛酯和四溴化碳。链转移剂可以使得高Tg(共)聚合物具有大于20k,并且优选地小于100k的Mw的量使用。如果使用,则以100重量份的总单体混合物计,单体混合物还可包含至多约5重量份,通常约0.01至约5重量份,优选地约0.5重量份至约3重量份的链转移剂。
为了增加第一压敏粘合剂的内聚强度,可向粘合剂组合物-高Tg和低Tg(共)聚合物的组合中加入交联添加剂。例示了交联添加剂的两种主要类型。第一交联添加剂为热交联添加剂,诸如多官能氮丙啶、异氰酸酯和环氧化物。氮丙啶交联剂的一个示例是1,1'-苯二甲酰-双(2-甲基氮丙啶)(CAS号7652-64-4)。可以在聚合之后将此类化学交联剂添加到PSA当中,并在用烘箱干燥涂覆的粘合剂期间热活化。尽管低Tg共聚物组分中可包括多官能(甲基)丙烯酸酯并且可用作交联剂,但是可添加附加的交联剂。在其他交联方法中,可使用热交联剂,其任选与合适的促进剂和阻滞剂组合。用于本文的合适的热交联剂包括但不限于异氰酸酯,更具体为三聚的异氰酸酯和/或不含封闭剂的空间位阻的异氰酸酯或其他环氧化物化合物,诸如环氧化物-胺交联剂系统。有利的交联剂系统和方法在DE202009013255 U1、EP 2305 389 A、EP 2 414 143 A、EP 2 192 148 A、EP 2 186 869、EP 0752435 A、EP 1 802 722 A、EP 1 791 921 A、EP 1 791 922 A、EP 1 978 069Ahe DE 102008 059 050 A的说明书中有所描述,其相关内容以引用方式并入。适用于本文的促进剂和阻滞剂系统描述于例如US-A1-2011/0281964的说明书中,其相关内容以引用方式明确地并入本文。用于本文的合适的热交联剂包括环氧环己基衍生物,特别是环氧环己基羧酸酯衍生物,特别优选为(3,4-环氧环己烷)甲基3,4-环氧环己基羧酸酯,其可根据商品名UVACURE 1500从氰特工业公司(Cytec Industries Inc)商购获得。
在另一个实施例中,可以采用依靠自由基进行交联反应的化学交联剂。试剂诸如例如过氧化物充当自由基源。当充分受热时,这些前体将生成导致聚合物交联反应的自由基。常用的自由基生成剂为过氧化苯甲酰。仅需要少量的自由基产生剂,但比起双酰胺和异氰酸酯试剂需要的那些,自由基产生剂通常需要更高的温度以完成交联反应。
第二种类型的交联添加剂是通过高强度紫外(UV)光活化的光敏交联剂。用于丙烯酸类PSA的两种常用光敏交联剂为二苯甲酮和共聚芳族酮单体,如在美国专利4,737,559(Kellen等人)中所述。可后加入溶液共聚物或浆料共聚物并被紫外光活化的另一种光交联剂为三嗪,例如2,4-二(三氯甲基)-6-(4-甲氧基-苯基)-s-三嗪。在一些实施例中,多官能丙烯酸酯可用于增加内聚强度。多官能丙烯酸酯尤其可用于乳液聚合。可用的多官能丙烯酸酯交联剂的示例包括但并不限于:二丙烯酸酯、三丙烯酸酯和四丙烯酸酯,诸如1,6-己二醇二丙烯酸酯、聚(乙二醇)二丙烯酸酯、聚丁二烯二丙烯酸酯、聚氨酯二丙烯酸酯和丙氧基化丙三醇三丙烯酸酯、以及它们的混合物。
诸如单烯键不饱和单烷氧基、二烷氧基和三烷氧基硅烷化合物(包括但不限于甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(购自宾夕法尼亚州塔利敦的Gelest公司(Gelest,Inc.(Tullytown,PA)、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三苯氧基硅烷等)的可水解的、可自由基共聚的交联剂也是可用的交联剂。
交联剂的量和种类根据粘合剂组合物的应用来定制。当存在时,则交联剂可以任何合适的量使用。典型地,基于粘合剂组合物的总干重计,交联剂以小于5份的量存在。更具体地讲,基于低Tg共聚物的100份总单体计,交联剂可以0.01至5份、优选地0.05至1份的量存在。
在本公开的上下文中,第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体包括优选地选自下列的交联剂:多官能氮丙啶、多官能异氰酸酯、多官能环氧化物、二苯甲酮、三嗪、多官能丙烯酸酯、多官能羧酸酯、氧杂环丁烷、唑啉、以及它们的任何组合或混合物。在更优选的方面,交联剂选自多官能丙烯酸酯。
常规的丙烯酸系粘合剂对某些基底(如某些类型的汽车油漆和低能量表面(LSE))不常良好粘附。已努力改进丙烯酸类粘合剂的粘附力,即发展对这些类型的表面更有力的粘性;常常实施将碱性丙烯酸类聚合物增粘。各种类型的增粘剂包括酚改性的萜烯、树脂(如聚乙烯基环己烷和聚(叔丁基苯乙烯))和松香酯(诸如松香的甘油酯和松香的季戊四醇酯)。
由于大多数常规压敏丙烯酸类粘合剂的高溶解度参数,以及这些粘合剂与许多增粘剂之间特定的可能的相互作用的存在,配制人员可获得的增粘剂选择有限。因此,烃基增粘剂,特别是氢化的烃树脂由于其非极性特性而被认为不适用于丙烯酸系粘合剂配方中。
然而,此类氢化的烃类增粘剂可有利地作为任选成分与在前描述的高Tg和低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物结合使用。增粘剂的用量通常足以增强现存于系统中的部分相分离。此类增粘剂提供的不相容性可用来产生压敏粘合剂组合物。由于不相容性,观察到相对于高Tg和低Tg共聚物的组合,粘合剂组合物的玻璃化转变进一步拓宽,这因此进一步改善了其对LSE基底或甚至MES基底的总体粘附力。如果向高Tg和低Tg共聚物共混物中加入可相容的增粘剂(与低Tg丙烯酸类聚合物具有良好相容性的那些),则通常观察到对LSE基底的粘附力显著下降,并且来自高Tg和低Tg共聚物的相分离的有利效果通常可能损失。
氢化的烃增粘剂常规用于更多的橡胶基粘合剂中而不是丙烯酸基压敏粘合剂中。发现氢化的烃增粘剂特别适用于本文公开的低表面能基底的丙烯酸酯基压敏粘合剂中。示例性的氢化的烃增粘剂包括C9和C5氢化的烃增粘剂。C9氢化的烃增粘剂的示例包括荷兰米德尔堡的伊士曼化工公司(Eastman Chemical Co.,Middelburg,Netherlands)以以下商品名出售的那些:REGALITE S-5100、REGALITE R-7100、REGALITE R-9100、REGALITE R-1125、REGALITE S-7125、REGALITE S-1100、REGALITE R-1090、REGALREZ 6108、REGALREZ 1085、REGALREZ 1094、REGALREZ1126、REGALREZ 1139和REGALREZ 3103;由伊士曼化工公司(Eastman Chemical Co.)销售的PICCOTAC和EASTOTAC;由伊利诺伊州芝加哥市的荒川化学公司(Arakawa Chemical Inc.,Chicago,IL)销售的ARKON P-140、ARKON P-125、ARKON P-115、ARKON P-100、ARKON P-90、ARKON M-135、ARKON M-115、ARKON M-100和ARKON M-90;以及由德克萨斯州爱文市的埃克森美孚化工公司(Exxon Mobil Corp.,Irving,TX)销售的ESCOREZ 5000系列。特别关注的是部分氢化的C9氢化增粘剂,优选地完全氢化的C9氢化增粘剂。
当存在时,相对于100份的低Tg和高Tg(甲基)丙烯酸(共)聚合物,氢化的烃增粘剂的用量通常为从0.1至20重量份、从0.5至20重量份、从1至15重量份、从2至15重量份、或甚至从5至15重量份。
为了提高第一压敏粘合剂聚合物层的性能,可以加入其他添加剂。在这里可能包括,例如,均化剂、紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂(HALS)、氧抑制剂、湿润剂、流变改性剂、消泡剂、生物杀伤剂、染料等。所有这些添加剂和它们的使用都是本领域所熟知的。可以理解为能够使用这些化合物中的任意一种,只要它们没有有害地影响粘合性能。
可用作第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体的添加剂为UV吸收剂和受阻胺光稳定剂。UV吸收剂与阻胺光稳定剂的作用是消除UV辐射对最终固化产物的有害影响,从而增强耐气候性或防止断裂、涂层发黄与分层。优选的受阻胺光稳定剂为双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶)[3,5-双(1,1-二甲基乙基-4-羟基苯基)甲基]丁基丙二酸酯,可以商品名TinuvinTM 144购自BASF公司。
在一些方面,第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体可包括填料。此类组合物基于组合物的总重量计可包含至少40重量%、至少45重量%、或甚至至少50重量%的填料。在一些方面,填料的总量为至多90重量%、至多80重量%、或甚至至多75重量%的填料。
填料可选自本领域中已知的多种材料中的一种或多种,并且包括有机和无机填料。无机填料粒子包括二氧化硅、亚微米二氧化硅、氧化锆、亚微米氧化锆,以及美国专利4,503,169(Randklev)中所描述类型的非玻璃态微粒。
填料组分包括纳米尺寸的二氧化硅粒子、纳米尺寸的金属氧化物粒子、以及它们的组合。在美国专利7,090,721(Craig等人)、7,090,722(Budd等人)、7,156,911(Kangas等人)和7,649,029(Kolb等人)中也描述了纳米填料。
填料可在本质上为颗粒或纤维。颗粒填料通常可限定为具有20:1或更小、更通常10:1或更小的长宽比或纵横比。纤维可被限定为具有大于20:1或更通常大于100:1的纵横比。粒子的形状可以在球形到椭球形的范围内变化,或者更为平坦,例如薄片或盘。宏观性能可能高度依赖于填充剂粒子的形状,特别是形状的一致性。
在一些方面,第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体可包含具有小于约0.100微米、或甚至小于0.075微米的平均原生粒度的纳米级颗粒填料(即包含纳米粒子的填料)。如本文所用术语“原生粒度”是指非缔合的单个粒子的粒度。平均原生粒度可通过切割硬化的组合物的薄样品,并且使用放大倍数300,000的透射电子显微照片测量约50-100个颗粒的粒径并计算平均值来确定。填料可具有单峰或多峰(例如,双峰)的粒度分布。纳米级颗粒材料通常具有至少约2纳米(nm)、优选至少约7nm的平均原生粒度。优选地,纳米级颗粒材料在尺寸上具有不大于约50nm、或甚至不大于约20nm的平均原生粒度。这种填料的平均表面积优选地为至少约20平方米/克(m2/g)、至少约50m2/g、或甚至至少约100m2/g。
氯化多烯属(共)聚合物代表了可掺入第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体的一种尤其有利的添加剂。在本公开的上下文中,出人意料地发现,将氯化多烯属(共)聚合物掺入第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体显著地改善所得压敏粘合剂聚合物层的热粘结老化和热/湿粘结老化的稳定性,特别是在低表面能(LSE)基底上。
用于本文的合适的氯化多烯属(共)聚合物的示例包括以以下商品名销售的那些:由伊士曼化工公司(Eastman Chemical Co.)销售的CP 343-1;由东洋化成有限公司(ToyoKasei Kogyo Co.Ltd)销售的13-LP、15-LP、16-LP和17-LP;由杜邦公司(DuPont Co.)销售的HYPALON CP 827B、HYPALON CP 163和HYPALON CP 183;以及由陶氏化学公司(DowChemical Co.)销售的TYRIN CPE 4211P、TYRIN CPE 6323A和TYRIN CPE 3615P。在优选方面,将CP 343-1用作氯化多烯属(共)聚合物。
根据本公开的优选方面,第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体包括氯化多烯属(共)聚合物,该(共)聚合物选自氯化聚丙烯、氯化聚乙烯、氯化乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、以及它们的任何组合、混合物或共聚物。更优选地,氯化多烯属(共)聚合物选自氯化聚丙烯。
当存在时,以100份的低Tg和高Tg(甲基)丙烯酸(共)聚合物计,氯化多烯属(共)聚合物的用量通常为0.1至15重量份、0.1至10重量份、0.2至5重量份、0.2至3重量份、或甚至0.2至2重量份。
第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体一般通过将高Tg和低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物组分与任选的增粘剂简单共混来制备。聚合物可使用若干方法来共混。聚合物可通过熔融共混、溶剂共混或任何适宜的物理方式来共混。例如,聚合物可通过如Guerin等人在美国专利4,152,189中所述的方法来熔融共混,其公开内容以引用方式并入本文。即,通过在减压下加热至约150℃至约175℃的温度来将所有溶剂(如果使用的话)从每个聚合物中去除。尽管可以使用熔融共混,但还可通过使用溶剂共混进行本公开的粘合剂共混。酸性和碱性聚合物应基本上可溶于所用的溶剂。
提供分散混合、分配混合或分散和分配混合的组合的物理混合装置可用于制备均匀的共混物。间歇和连续的物理混合方法两者可以使用。间歇法的示例包括BRABENDER(使用可购自新泽西州南哈肯萨克的C.W.布拉本德仪器公司(C.W.Brabender Instruments,Inc.,South Hackensack,N.J.)的BRABENDER PREP CENTER)或BANBURY内部混合和辊压(使用可购自康涅狄格州安索尼亚的法雷尔公司(FARREL COMPANY,Ansonia,Conn.)的设备)。连续方法的示例包括单螺杆挤出、双螺杆挤出、圆盘挤出、往复式单螺杆挤出和销钉机筒单螺杆挤出。连续方法可包括利用分配元件,诸如腔体转移部件(例如,可购自英格兰什鲁斯伯里的睿派技术有限公司(RARPRA Technology Ltd.;Shrewsbury,England)的CTM)和销钉混合元件、静电混合元件;和分散元件(例如,如“Mixing in Single-Screw Extruders(单螺杆挤出机中的混合),”Mixing in Polymer Processing(聚合物加工中的混合),由ChrisRauwendaal编著(纽约的马塞尔德克尔公司(Marcel Dekker Inc.:New York(1991),第129、176-177和185-186页)中所述的MADDOCK混合元件或SAXTON混合元件)。
在低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物组分为溶液共聚物的方面中,将溶剂中的低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物与高Tg(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物以及任选地增粘剂混合,混合直至均匀,任选的涂覆,并干燥以除去溶剂。当低Tg(甲基)丙烯酸酯聚合物组分为浆料聚合物时,将浆料共聚物与高Tg(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物以及任选增粘剂,添加的任选附加溶剂单体混合,任选地涂覆并进一步聚合。
第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体包含至少60重量份、优选地至少70重量份、更优选地至少80重量份的低Tg(甲基)丙烯酸酯组分,该低Tg(甲基)丙烯酸酯组分可呈溶液或浆料共聚物的形式;至多40重量份、优选地5至40重量份的高Tg(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物,其中高Tg和低Tg(共)聚合物组分的总数为100重量份。当存在时,增粘剂的用量足以影响组分的部分相分离,并且相对于100重量份高Tg和低Tg(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物组分,用量一般为0.1至15份,优选地0.1至10重量份。
观察到低Tg和高Tg(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物组分的组合在固化和干燥之后产生微相分离的压敏粘合剂,其中低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物为连续相而高Tg(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物作为相对不均匀成型的内含物以在约0.01微米至约0.1微米范围内的尺寸存在。微相域通过扩散边界来分离,所述扩散边界由部分不相容的组分在界面处互混所形成。还观察到相对于高Tg和低Tg单体单元以无规方式共聚的组合物,微相分离拓展了粘合剂组合物的玻璃化转变。该效应的一种估计是在来自动态力学分析的Tanδ曲线的锋强一半处固定高度(FHPW)下的峰宽。
令人惊奇地,当与具有均匀结构的组合物或具有宏观相分离的那些相比时,包括含有此类组合物并表现出微相分离的粘合剂层的多层压敏粘合剂组件提供在抗粘基底,尤其是LSE和MSE基底,更尤其是LSE基底上的剥离强度和剪切保持能力两者的显著改善。具体地,实现在升高的温度下粘附性能的显著改善。不受理论的束缚,据信,此类有利地相分离效果取决于高Tg(共)聚合物的重均分子量(Mw)。如果高Tg(共)聚合物的重均分子量(Mw)小于20.000道尔顿,则相分离效果不足以在升高的温度下产生令人满意的粘附性能。
当与具有均匀结构的组合物或具有宏观相分离的那些相比时,包括含有此类组合物并表现出微相分离的粘合剂层的多层压敏粘合组件提供剥离粘附性的显著改善同时维持其他粘合性能诸如剪切的可接受的值。
根据本公开的另一个方面,提供了可通过上述方法获得的多层压敏粘合剂组件。该可获得的多层压敏粘合剂组件包括叠加至第二聚合物层的至少第一压敏粘合剂聚合物层。
在本公开的具体方面,多层压敏粘合剂组件为对于可见光而言透光性的。优选地,多层压敏粘合剂组件中的每一个聚合物层具有相对于可见光而言至少80%、优选地至少85%、更优选地至少90%、甚至更优选地至少95%的透射率。
在本公开的另一个具体方面,多层压敏粘合剂组件(包括叠加至第二聚合物层的至少第一压敏粘合剂聚合物层)具有相对于可见光的透光性并且该透光性是源自叠加聚合物层的至少80%、优选地至少85%、更优选地至少90%的透光率。
为改善它的透射率,本公开的多层压敏粘合剂组件可基本上不含填料粒子、以微球体形式的腔体、可发微球体形式的腔体、特别是戊烷填充的可发微球体形式的腔体、或气体腔、玻璃珠、玻璃微球体、(疏水性/亲水性)二氧化硅型填料、纤维、电和/或热传导粒子、纳米粒子。如果需要,多层压敏粘合剂组件可包括透光性固体膜,诸如透光性聚合物膜或幅材。
本公开的多层压敏粘合剂组件具有独特的性能、特别是具有优选的光学性能,诸如特别是可见光的高的光学透射率。尽管不希望受限于此类理论,但据信,这源自在相邻层之间的界面处发生的微扩散。
据信此类微扩散的程度在一方面足够小,使得其不影响相邻层的完整性。据信这种微漫射的程度在另一方面足够大,以在界面处得到微梯度,所述微梯度产生例如相邻层的折射率之间的逐渐转变,并因此产生增加的透射率。还据信,当固化时微漫射也增加多层膜的相邻层之间的粘结强度,这例如反映为改善的机械性能,例如增加的T-剥离强度。
作为由本公开的多层压敏粘合剂组件提供的有利性能的一部分,已出人意料地发现,在一些方面,多层压敏粘合剂组件在各种抗粘基底,尤其是LSE和MSE基底,更尤其是LSE基底上表现出优异的抗热粘结老化和/或热/湿粘结老化。
根据具体方面,在聚丙烯上热粘结老化后,当根据实验部分所述的热粘结老化测试方法测量时,多层压敏粘合剂组件表现出小于40%、优选地小于30%、更优选地小于25%、甚至更优选地小于20%、仍更优选地小于15%、又更优选地小于10%、最优选地小于5%的剥离强度的减小。
根据本公开的压敏粘合剂组件根据它的最终的应用和期望的性能可具有任何合适种类的设计或构造,并且前提条件是它包含叠加至第二聚合物层的至少第一压敏粘合剂聚合物层。
根据一个方面,本公开的压敏粘合剂组件可采取包含例如两个或更多个叠加层,即第一压敏粘合剂层、第二聚合物层和相邻层诸如例如背衬层和/或另外的压敏粘合剂层的构造。此类粘合剂多层构造或带材可被有利地用作双层粘合剂带材,以将两个物体粘附至彼此。在此上下文中,用于本文的合适的背衬层可以或可以不表现出至少部分的压敏粘合剂特性。
在也存在背衬层的执行方式中,此压敏粘合剂组件反映出三层设计,其中背衬层可被夹在例如两个压敏粘合剂层之间。
然而,关于多层压敏粘合剂组件,本公开不限于上述设计。作为替代执行方式,压敏粘合剂组件可包括在背衬层和压敏粘合剂层之间的至少一个中间层。这些另外的内部中间层,以及背衬层,可表现出有利的机械性能,诸如例如多层压敏粘合剂组件的增加的抗撕裂性或光学功能诸如例如光传导或光反射、着色以及标识。
在具体方面,中间层包含选自下列的聚合物:聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚酰胺、天然橡胶、合成橡胶、聚乙烯吡咯烷酮、以及它们的任何组合或混合物。
然而,还可能的是,中间层从如本公开所述的用于第一压敏粘合剂聚合物层的压敏粘合剂组合物中选择。与第一压敏粘合剂层相比,中间层的配方可以相同或不同。
合适的背衬层可由塑料(例如聚丙烯(包括双轴取向的聚丙烯)、乙烯基、聚乙烯、聚酯(如聚对苯二甲酸乙二醇酯))、非织造物(例如纸、布、非织造稀松布)、金属箔、泡沫(例如聚丙烯酸类、聚乙烯、聚氨酯、氯丁橡胶)等制成。
在具体方面,本公开的压敏粘合剂组件呈多层压敏粘合剂组件的形式,其中第二聚合物层为相邻于第一压敏粘合剂层的另外的压敏粘合剂聚合物层。
根据具体执行方式,其中多层压敏粘合剂组件还包括相邻于第一压敏粘合剂层的另外的压敏粘合剂层,本公开的多层压敏粘合剂组件可有利地采取皮/芯型多层压敏粘合剂组件的形式,其中第一压敏粘合剂聚合物层为多层压敏粘合剂组件的表皮层,并且第二聚合物层为多层压敏粘合剂组件的芯层。皮/芯型的多层压敏粘合剂组件对于本领域技术人员是熟知的,并且通常被称为双层聚合物泡沫带材组件。
根据具体方面,根据本公开的压敏粘合剂组件包括采取聚合物泡沫层形式的第二聚合物层,该层优选地为压敏粘合剂层。
在本公开的上下文中,术语“聚合物泡沫”意指基于聚合物的材料,并且该材料通常包含按体积计至少5%,通常按体积计10%至55%或按体积计10%至45%的量的空隙。可通过已知方法中的任一种来获得空隙,诸如通过气体形成孔。另选地,空隙可起因于中空填料,诸如中空聚合物粒子、中空玻璃微球体或中空陶瓷微球体的结合。
用于本文的聚合物泡沫层具有例如包含在100和6000μm之间、在200和4000μm之间、在500和2000μm之间、或甚至在800和1500μm之间的厚度。如对于本领域技术人员将显而易见的,按照本说明,聚合物泡沫层的优选的厚度将取决于预期应用。
聚合物泡沫层通常具有包含在0.45g/cm3和1.5g/cm3之间、在0.45g/cm3和1.10g/cm3之间、在0.50g/cm3和0.95g/cm3之间、在0.60g/cm3和0.95g/cm3、或甚至在0.70g/cm3和0.95g/cm3之间的密度。这个密度是通过包括空隙或孔实现的。通常,聚合物泡沫层将包括按体积计至少5%并且例如按体积计在15%和45%之间或在20%和45%之间的空隙。
聚合物泡沫层中的空隙或孔可以本领域中描述的任何已知的方式来产生,并且包括使用气体或发泡剂和/或将中空粒子包括到用于聚合物泡沫层的组合物中。例如,根据US4,415,615中描述的一种产生聚合物泡沫的方法,可通过以下步骤获得丙烯酸系泡沫:(i)使包含丙烯酸酯单体和任选的共聚单体的组合物发泡,(ii)将泡沫涂覆在背衬上、以及(iii)使发泡的组合物聚合。将丙烯酸酯单体和任选的共聚单体的未发泡的组合物涂覆至背衬并且然后同时起泡并聚合该组合物也是可能的。组合物的发泡可通过将气体搅动进入可聚合组合物来实现。用于这个目的的优选气体为惰性气体,诸如氮和二氧化碳,尤其在聚合是光引发的情况下。
不受理论的束缚,据信,包括采取通过发泡技术获得的聚合物泡沫层形式的第二聚合物层的压敏粘合剂组件向压敏粘合剂组件提供优异的总体适形能力。
皮/芯型的多层压敏粘合剂组件,并且具体地双层聚合物泡沫带材组件,与单层压敏粘合剂相比是尤其有利的,益处在于粘附力(快速粘附力)可通过第二压敏粘合剂层(通常也称为表皮层)的配方来调节,同时整体组件的其他性能/需求,诸如应用问题、变形问题和能量分布,可通过聚合物泡沫层(通常也称为芯层)的恰当配方来解决。在一些方面,如本文所公开的多层压敏粘合剂组件为平滑的、均一化的并且由彼此化学结合的层组成,没有出现任何分层。
在一些方面,可能有利的是本公开的多层压敏粘合剂组件还包括第二压敏粘合剂层,从而形成例如三层的多层压敏粘合剂组件。优选地,第二压敏粘合剂聚合物层与第二聚合物层在第二聚合物层的一侧相邻,该侧面与第二聚合物层与第一压敏粘合剂聚合物层相邻的侧面相对。仍优选地,第一压敏粘合剂聚合物层、第二聚合物层和第二压敏粘合剂聚合物层为叠加的。
根据本公开的一个方面的三层多层压敏粘合剂组件,可有利地采取皮/芯/皮多层压敏粘合剂组件的形式,其中第一压敏粘合剂聚合物层为多层压敏粘合剂组件的第一表皮层,第二压敏粘合剂聚合物层为多层压敏粘合剂组件的第二表皮层并且第二聚合物层为多层压敏粘合剂组件的芯层。
第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层可具有本领域通常已知的任何组合物。这样,用于本公开的多层压敏粘合剂组件的这些各层的组成没有特别限制。
在具体方面,第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂层包含选自下列的聚合物基体材料:聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚烯烃、聚胺、聚酰胺、聚酯、聚醚、聚异丁烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、天然橡胶、合成橡胶、以及它们的任何组合、共聚物或混合物。
在典型方面,第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂层包含选自下列的聚合物基体材料:聚丙烯酸酯、聚氨酯以及它们的任何组合、共聚物或混合物。根据另一个典型方面,第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂层包含选自下列的聚合物基体材料:聚丙烯酸酯、以及它们的任何组合、共聚物或混合物。
根据本公开的压敏粘合剂组件的优选的方面,第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂层包含选自下列的聚合物基体材料:聚丙烯酸酯,其主要单体组分优选地包含直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯,优选地具有包含优选地从1至32个、从1至20个或甚至从1至15个碳原子的直链或支链烷基的非极性直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯。
根据本公开的压敏粘合剂组件的优选方面,第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂层包含选自聚丙烯酸酯的聚合物基体材料,这些聚丙烯酸酯的主要单体组分包含选自下列的直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯:(甲基)丙烯酸甲基酯、(甲基)丙烯酸乙基酯、(甲基)丙烯酸正丙基酯、(甲基)丙烯酸异丙基酯、丙烯酸正丁基酯、丙烯酸异丁基酯、(甲基)丙烯酸叔丁基酯、(甲基)丙烯酸正戊基酯、(甲基)丙烯酸异戊基酯、(甲基)丙烯酸正己基酯、(甲基)丙烯酸异己基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸辛基酯、(甲基)丙烯酸异辛基酯、(甲基)丙烯酸2-辛基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸癸基酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸2-丙基庚基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基基酯、丙烯酸异冰片基酯、(甲基)丙烯酸苯甲基酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸壬基酯、丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸异佛尔酯(isophoryl(meth)acrylate)、以及它们的任何组合或混合物。
在更优选的方面,直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯选自(甲基)丙烯酸异辛基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸2-丙基庚基酯、丙烯酸丁基酯、(甲基)丙烯酸2-辛基酯、以及它们的任何组合或混合物;更优选地选自(甲基)丙烯酸异辛基酯、(甲基)丙烯酸2-辛基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯和(甲基)丙烯酸2-丙基庚基酯、以及它们的任何组合或混合物;甚至更优选地选自丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸2-辛基酯和丙烯酸2-丙基庚基酯、以及它们的任何组合或混合物。
根据本公开的多层压敏粘合剂组件的另选方面,第二压敏粘合剂层和/或第二聚合物层具有与上文对于第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体描述的组合物相同或相似的(共)聚合物组合物。
根据另一个替代方面,将用于本文的直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯选择成包含(甲基)丙烯酸2-辛基酯。当与(甲基)丙烯酸辛基酯的其他异构体(诸如(甲基)丙烯酸正辛基酯和(甲基)丙烯酸异辛基酯)相比时,衍生自(甲基)丙烯酸2-辛基酯的聚合物基体材料提供了可比的粘合性能。另外,当与衍生自其他辛基异构体(诸如丙烯酸异辛基酯)的粘合剂组合物相比时,在相同浓度下并且在相同聚合条件下压敏粘合剂组合物具有更低的固有粘度和溶液粘度。
可以通过常规技术由2-辛醇和(甲基)丙烯酰衍生物诸如酯、酸和卤酰制备(甲基)丙烯酸2-辛基酯。2-辛醇可以通过用氢氧化钠处理衍生自蓖麻油的蓖麻酸(或其酯或卤酰),之后将其从副产品癸二酸中蒸馏出而制备。
然而优选的是,用于本文的(甲基)丙烯酸2-辛基酯单体的结构的至少一部分、优选地至少25重量%、更优选地至少40重量%、甚至更优选地至少50重量%、最优选地100重量%优选完全(即100重量%)衍生自生物材料、更优选地衍生自植物材料。这可有利地用于提供至少部分地衍生自“绿色”来源的粘合剂膜/带材,这从生态学的观点看更加可持续并且还减少了对矿物油的依赖性及其价格增长。
在本公开的上下文中,术语“衍生自生物材料”意在表达某些化学成分,其化学结构的至少一部分、优选地其结构的至少50重量%来自生物材料。该定义原则上与生物柴油相同,其中通常仅脂肪酸部分源于生物来源,然而甲醇也可衍生自化石材料,如煤或矿物油。
已知的压敏粘合剂中所包括的基于(甲基)丙烯酸的聚合物材料常常由具有相对低玻璃化转变温度(Tg)(即,单体的Tg按照由单体制备的均聚物所测量)的一种或多种非极性丙烯酸酯单体加上各种任选的单体诸如一种或多种极性单体来制备。常常将极性单体选择成具有酸性基团、羟基、或含氮基团。
一些广泛用于常规基于(甲基)丙烯酸的弹性材料中的非极性丙烯酸酯单体为(甲基)丙烯酸烷基酯诸如丙烯酸2-乙基己基酯(2-EHA)和丙烯酸异辛基酯(IOA)。
根据本公开的压敏粘合剂组件的具体方面,第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层包括聚合物基体材料,该聚合物基体材料还包含极性共聚单体,优选地极性丙烯酸酯,更优选地选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸羟烷基酯、丙烯酰胺和取代的丙烯酰胺、丙烯胺和取代的丙烯胺、以及它们的任何组合或混合物。其他可用的极性共聚单体包括但不限于N-取代的丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸羟烷基酯、丙烯酸氰乙基酯、马来酸酐、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基-己内酰胺、以及它们的任何组合或混合物。
根据本公开的典型方面,用于压敏粘合剂组件的第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层包含压敏粘合剂组合物,该压敏粘合剂组合物包含可聚合材料的反应产物,该可聚合材料包含:
(a)直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯作为主要单体,其中主要单体优选地选自(甲基)丙烯酸异辛基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸2-丙基庚基酯、丙烯酸丁基酯;以及任选地
(b)具有烯属不饱和基团的第二单体,优选地与丙烯酸酯主要单体可共聚的增强单烯属不饱和单体。
在一些示例性方面,用于制备压敏粘合剂组件的第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层的可聚合材料包括(至少一种)具有烯属不饱和基团的第二单体。任何合适的具有烯属不饱和基团的第二单体都可用来制备用于产生PSA组件的第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层的可聚合材料。按照本具体实施方式,本领域的技术人员将容易识别用于本文的合适的具有烯属不饱和基团的第二单体。
用于本文的示例性的具有烯属不饱和基团的第二单体包括选自下列的那些:极性和非极性(甲基)丙烯酸烷基酯、极性单体、非极性乙烯基单体、以及它们的任何组合或混合物。
根据典型的方面,具有烯属不饱和基团的第二单体包括(甲基)丙烯酸烷基酯,优选地具有包含1至32个、1至20个、或甚至1至15个碳原子的烷基。
在更典型的方面,可聚合材料还包含具有烯属不饱和基团的第二非极性单体。具有烯属不饱和基团的任何非极性单体都可被用作第二单体以制备用于产生PSA组件的第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层的可聚合材料。按照本具体实施方式,本领域的技术人员将容易识别用于本文的合适的具有烯属不饱和基团的非极性单体。
合适的具有烯属不饱和基团的第二非极性单体包括但不限于非极性(甲基)丙烯酸烷基酯。具体地,第二单体包括具有包含1至32个、1至20个、1至15个、或甚至1至13个碳原子的烷基的非极性(甲基)丙烯酸烷基酯。
用于本文的具有包含从1至30个碳原子的烷基的具体非极性(甲基)丙烯酸烷基酯包括但不限于,(甲基)丙烯酸甲基酯、(甲基)丙烯酸乙基酯、(甲基)丙烯酸正丙基酯、(甲基)丙烯酸异丙基酯、(甲基)丙烯酸正丁基酯、(甲基)丙烯酸异丁基酯、(甲基)丙烯酸叔丁基酯、(甲基)丙烯酸正戊基酯、(甲基)丙烯酸异戊基酯(即,(甲基)丙烯酸异戊基酯)、(甲基)丙烯酸3-戊基酯、(甲基)丙烯酸2-甲基-1-丁基酯、(甲基)丙烯酸3-甲基-1-丁基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸正己基酯、(甲基)丙烯酸异己基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、(甲基)丙烯酸2-甲基-1-戊基酯、(甲基)丙烯酸3-甲基-1-戊基酯、(甲基)丙烯酸4-甲基-2-戊基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基-1-丁基酯、(甲基)丙烯酸2-甲基-1-己基酯、(甲基)丙烯酸3,5,5-三甲基-1-己基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、(甲基)丙烯酸3-庚基酯、(甲基)丙烯酸苯甲基酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基-1-己基酯、(甲基)丙烯酸正癸基酯、(甲基)丙烯酸异癸基酯、(甲基)丙烯酸异冰片基酯、(甲基)丙烯酸2-丙基庚基酯、(甲基)丙烯酸异壬基酯、(甲基)丙烯酸异佛尔酯、(甲基)丙烯酸正十二烷基酯(即,(甲基)丙烯酸月桂酯)、(甲基)丙烯酸正十三烷基酯、(甲基)丙烯酸异十三烷基酯、(甲基)丙烯酸3,7-二甲基-辛酯以及它们的任何组合或混合物。
用于本文的其他合适的(甲基)丙烯酸烷基酯包括具有含至少14个碳原子但是为直链或具有单个支化点的烷基的那些。示例包括但不限于,(甲基)丙烯酸1-十八烷基酯、(甲基)丙烯酸17-甲基-1-十七烷基酯、以及(甲基)丙烯酸1-十四烷基酯。
用于本文的其他合适的非极性(甲基)丙烯酸酯为(甲基)丙烯酸芳基酯,诸如(甲基)丙烯酸苯基酯或(甲基)丙烯酸苄基酯;(甲基)丙烯酸烯基酯,诸如(甲基)丙烯酸3,7-二甲基-6-辛烯-1-基酯以及(甲基)丙烯酸烯丙基酯;以及芳基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯或芳氧基取代的(甲基)丙烯酸烷基酯,诸如(甲基)丙烯酸2-联苯己基酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、以及(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙基酯。
在一些典型方面,当成型为均聚物(即,使用单一可聚合材料制备的聚合物)时,用于PSA组件中的第二非极性单体具有相对高的Tg可为有利的,因为这些单体具有调节可聚合材料的Tg以便提供增强的粘合强度的能力。当成型为均聚物时,这些单体通常具有至少20℃、或至少25℃、或至少30℃、或至少40℃、或甚至至少50℃的玻璃化转变温度(Tg)。然而,本公开不局限于此,因为当成型为均聚物时,用于多层PSA组件中的第二非极性单体可还具有相对低的Tg,即低于20℃的Tg。
根据具体方面,第二非极性单体例如选自(甲基)丙烯酸甲基酯、(甲基)丙烯酸叔丁基酯、(甲基)丙烯酸乙基酯、(甲基)丙烯酸正丙基酯、(甲基)丙烯酸异丙基酯、(甲基)丙烯酸异丁基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、(甲基)丙烯酸异冰片基酯、(甲基)丙烯酸苯甲基酯、(甲基)丙烯酸异佛尔酯、以及它们的任何组合或混合物。
在优选的方面,用于本文的第二非极性单体选自(甲基)丙烯酸异冰片基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、(甲基)丙烯酸异佛尔酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、以及它们的任何组合或混合物。根据特别优选的方面,第二单体被选择成包含(甲基)丙烯酸异冰片基酯。
用于本文的另外的具有烯属不饱和基团的第二单体可包括具有酸性基团和单个烯属不饱和基团的单体(即,酸性单体)。这些单体通常是极性或强极性的。极性(即氢键合能力)常常通过使用例如“强”、“中”和“弱”的术语进行描述。描述这些和其他溶解度术语的参考文献包括“Solvents(溶剂)”(Paint Testing Manual,3rd ed.,G.G.Seward,Ed.,American Society for Testing and Materials,Philadelphia,Pennsylvania(位于宾夕法尼亚费城的美国试验与材料协会的《油漆测试手册》第3版,G.G.Seward编辑))和“AThree-Dimensional Approach to Solubility(溶解度的三维方法)”(Journal of PaintTechnology,Vol.38,No.496,pp.269-280(《油漆技术杂志》,第38卷,第496号,第269-280页))。烯属不饱和基团可以为(甲基)丙烯酰基或不是(甲基)丙烯酰基的乙烯基(即,CH2=CH2-基团)。示例性的酸性单体可具有羧酸基、磺酸基、膦酸基、或它们的盐。由于其可获得性,所以常常选择具有羧酸基或它们的盐的酸性单体。如果需要更强的酸性基团,则可使用具有膦酸基、磺酸基或它们的盐的单体。酸性单体的示例包括但不限于,(甲基)丙烯酸、衣康酸、富马酸、巴豆酸、柠康酸、马来酸、油酸、(甲基)丙烯酸β-羧乙酯、甲基丙烯酸2-磺乙基酯、苯乙烯磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基膦酸或它们的混合物。可使用任何合适的酸性基团的盐。在许多实施例中,盐的阳离子为碱金属离子(例如钠、钾或锂离子)、碱土金属离子(例如钙、镁或锶离子)、铵离子,或被一个或多个烷基或芳基取代的铵离子。
对于极性的分化而言,将给出一些示例。具体地讲,可用的强极性单体的代表为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸羟烷基酯、丙烯酰胺和取代的丙烯酰胺,然而例如N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺、丙烯腈、氯乙烯、邻苯二甲酸二烯丙基酯和(甲基)丙烯酸N,N-二烷基氨基酯为中等极性单体的典型示例。极性单体的另外的示例包括丙烯酸氰基酯、富马酸、巴豆酸、柠檬酸(citronic acid)、马来酸、丙烯酸β-羧乙酯或甲基丙烯酸磺乙酯。如上枚举的(甲基)丙烯酸烷基酯单体为相对较弱极性的单体的典型示例。这些示例出于解释说明的理由而给出并且不应当被理解为限制性的。在用作第二单体的极性单体的基团中,N-乙烯基己内酰胺为特别优选的。
对于根据本公开的压敏组件而言,通常限制强极性丙烯酸酯的含量以对LSE(低表面能)表面提供良好的粘附力。因此,有利的是当PSA组件具体地预期用于粘附至LSE基底时,用于多层PSA组件的第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层的可聚合材料包含以可聚合材料的总重量计最多达10重量%,或0.1至10重量%、0.5至10重量%、1.0至10重量%、2.0至8.0重量%、2.5至6.0重量%、或甚至3.0至6.0重量%的强极性丙烯酸酯。
适合用于本文的其他具有烯属不饱和基团的第二单体包括具有单个具有烯属不饱和基团和羟基的那些。这些单体趋于极性。烯属不饱和基团可为(甲基)丙烯酰基或乙烯基(即CH2=CH2-基团)。具有羟基的示例性单体包括但不限于,(甲基)丙烯酸羟烷基酯(例如,丙烯酸-2-羟基乙酯或丙烯酸-3-羟基丙酯)、羟烷基(甲基)丙烯酰胺(例如,2-羟乙基丙烯酰胺或3-羟丙基丙烯酰胺),和乙氧基化的甲基丙烯酸羟乙酯(例如,可以商品名CD570、CD571、CD572购自沙多玛公司(Sartomer)的单体)。
其他合适的具有烯属不饱和基团的第二单体为具有单个烯属不饱和基团和含氮基团或它们的盐的那些。这些单体中大部分趋于极性。烯属不饱和基团可为(甲基)丙烯酰基或乙烯基(即CH2=CH2-基团)。含氮基团的示例包括但不限于仲酰氨基和叔酰氨基。示例性的具有仲酰氨基的极性单体包括但不限于N-烷基(甲基)丙烯酰胺,如N-甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、叔辛基丙烯酰胺或N-辛基丙烯酰胺。示例性的具有叔酰氨基的极性单体包括但不限于N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、丙烯酰基吗啉和N,N-二烷基丙烯酰胺,如N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N,N-二丙基丙烯酰胺、N,N-二丁基丙烯酰胺、以及它们的任何组合或混合物。
用于本文的具有烯属不饱和基团的其他合适的极性第二单体包括具有单个烯属不饱和基团和醚基(即,包含至少一个式–R-O-R-的亚烷基-氧-亚烷基的基团,其中每个R为具有1至4个碳原子的亚烷基)的那些。这些单体趋于极性。示例性的单体包括但不限于,烷氧基化的(甲基)丙烯酸烷基酯,诸如丙烯酸卡必酯、丙烯酸-2-甲氧基乙酯和丙烯酸-2-乙氧基乙酯;以及聚(环氧烷)丙烯酸酯,诸如聚(环氧乙烷)丙烯酸酯和聚(环氧丙烷)丙烯酸酯。聚(环氧烷)丙烯酸酯通常称为聚(烷撑二醇)丙烯酸酯。这些单体可具有任何合适的端基,诸如羟基或烷氧基。例如,当端基为甲氧基时,单体可称为甲氧基聚(乙二醇)丙烯酸酯。
通常可加入各种极性单体,以增加PSA组件的第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层对相邻层诸如基底或背衬层的粘附力,增强可聚合材料的内聚强度,或上述两者。任何极性单体或它们的盐均可以任何合适的量存在。在一些示例性方面,极性单体的存在量为以用于制备压敏粘合剂组件的特定压敏粘合剂层的可聚合材料的总重量计,至多15重量%。因此,在一些示例性方面,极性单体,优选极性丙烯酸酯单体的存在量可以在第一极性单体的0.1至15重量%、0.5至15重量%、1.0至10重量%、2.0至8.0重量%、2.5至6.0重量%、或甚至3.0至6.0重量%的范围内。在一些其他示例性方面,该量通常为至多10重量%或至多5重量%。例如,极性单体的存在量可以在以用于制备压敏粘合剂组件的第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层的可聚合材料的总重量计,0至15重量%、0.5至15重量%、1至15重量%、0至10重量%、0.5至10重量%、1至10重量%、0至5重量%、0.5至5重量%、或1至5重量%的范围内。
在一些方面,用于本文的具有烯属不饱和基团的第二单体例如选自甲基丙烯酸甲基酯、(甲基)丙烯酸叔丁基酯、(甲基)丙烯酸乙基酯、(甲基)丙烯酸正丙基酯、(甲基)丙烯酸异丙基酯、(甲基)丙烯酸异丁基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、(甲基)丙烯酸异冰片基酯、(甲基)丙烯酸苯甲基酯、(甲基)丙烯酸异佛尔酯、N-乙烯基己内酰胺、以及它们的任何组合或混合物。
更典型地,用于本文的具有烯属不饱和基团的第二单体例如选自(甲基)丙烯酸异冰片基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、(甲基)丙烯酸异佛尔酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、N-乙烯基己内酰胺、以及它们的任何组合或混合物。甚至更典型地,第二单体选自(甲基)丙烯酸异冰片基酯和N-乙烯基己内酰胺。
在一个特别优选的方面,用于本文的具有烯属不饱和基团的第二单体被选择为(甲基)丙烯酸异冰片基酯,优选地丙烯酸异冰片基酯。
在一些示例性方面,用于制备PSA组件的第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层的可聚合材料可包括(至少一个)另外的共聚单体。任何另外的共聚单体都可用来制备用于产生第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层的可聚合材料。按照本具体实施方式,本领域的技术人员将容易识别用于本文的合适的另外的共聚单体。
用于本文的示例性的另外共聚单体包括上文相对于具有烯属不饱和基团的第二单体所描述的那些。在典型的方面,用于本文的另外的共聚单体包括选自下列的那些:非极性(甲基)丙烯酸烷基酯、极性单体、非极性乙烯基单体、以及它们的任何组合或混合物。在另一个典型的方面,用于本文的另外的共聚单体包括选自如上文所述的非极性(甲基)丙烯酸烷基酯的那些。
在PSA组件的有利方面,可聚合材料包含选自极性单体基的另外的共聚单体,这些极性单体优选地包含酸性基团、羟基或含氮基团,并且其中酸性基团优选地为羧基或它们的盐。
在另一个有利的方面,另外的共聚单体包括极性单体,优选地极性丙烯酸酯,更优选地选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸羟烷基酯、丙烯酰胺和取代的丙烯酰胺、丙烯胺和取代的丙烯胺、以及它们的任何组合或混合物。在特别有利的方面,另外的共聚单体包括丙烯酸。
在PSA组件的一些方面,用于制备第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层的可聚合材料包含基于可聚合材料的总重量计,50至99.5重量%、或60至90重量%的作为第一单体的丙烯酸2-丙基庚基酯以及0.5至50重量%、1.0至50重量%、3.0至40重量%、5.0至3.5重量%、或甚至10至30重量%的具有烯属不饱和基团的第二单体。
在PSA组件的一些其他方面,可聚合材料包含基于可聚合材料的总重量计,至少50重量%的作为第一/主要单体的直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯以及最高至15重量%、或最高至10重量%的极性单体,优选地极性丙烯酸酯。
在PSA组件的一些其他方面,可聚合材料包含基于可聚合材料的总重量计,至少0.1重量%、至少0.5重量%、至少1重量%、或至少2重量%、或甚至至少3重量%的极性单体,优选地极性丙烯酸酯。
根据本公开的压敏组件的有利方面,用于制备第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层的可聚合材料包含:
a)50至99.5重量%、或60至90重量%的直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯作为第一/主要单体,其中主要单体优选地选自(甲基)丙烯酸异辛基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸2-丙基庚基酯、丙烯酸丁基酯;任选地
b)1.0至50重量%、3.0至40重量%、5.0至35重量%、或甚至10至30重量%的具有烯属不饱和基团的第二单体,优选地具有烯属不饱和基团的第二非极性单体;任选地
c)0.1至15重量%、0.5至15重量%、1.0至10重量%、2.0至8.0重量%、2.5至6.0重量%、或甚至3.0至6.0重量%的极性单体,优选地极性丙烯酸酯;以及任选地
d)增粘树脂,
其中重量百分比基于可聚合材料的总重量计。
根据压敏组件的另一个有利方面,用于制备第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层的可聚合材料包含:
a)直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯作为第一/主要单体,其中主要单体优选地选自(甲基)丙烯酸异辛基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸2-丙基庚基酯、丙烯酸丁基酯;任选地
b)1.0至50重量%、3.0至40重量%、5.0至35重量%、或甚至10至30重量%的具有烯属不饱和基团的第二单体,优选地具有烯属不饱和基团的第二非极性单体;任选地
c)0.1至15重量%、0.5至15重量%、1.0至10重量%、2.0至8.0重量%、2.5至6.0重量%、或甚至3.0至6.0重量%的极性单体,优选地极性丙烯酸酯;任选地
d)第二极性单体,优选地极性非丙烯酸酯单体;以及任选地
e)增粘树脂;
其中重量百分比基于可聚合材料的总重量计。
在一些执行方式中,可将一种或多种增粘剂、一种或多种增塑剂或它们的混合物与用于制备第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层的可聚合材料混合。常常添加增粘剂(即,增粘剂或增粘树脂)以及增塑剂(即,增塑剂)以调节Tg,调节储能模量,并改变压敏粘合剂的粘着性。
通常将特定聚合组合物中所包含的任何增粘剂选择成可与可聚合材料混溶。可使用通常包含在常规压敏粘合剂组合物中的任何增粘剂。固体或液体增粘剂均可加入。固体增粘剂一般具有10,000克/摩尔或更小的数均分子量(Mw)和约70℃以上的软化点。液体增粘剂为具有约0℃至约70℃的软化点的粘性材料。
合适的增粘树脂包括松香树脂,诸如松香酸和它们的衍生物(例如,松香酯);萜烯树脂诸如多萜(例如,基于α-蒎烯的树脂,基于β-蒎烯的树脂,和基于苎烯的树脂)和芳族改性的多萜树脂(例如,苯酚改性的多萜树脂);苯并呋喃-茚树脂;以及基于石油的烃树脂,诸如基于C5的烃树脂、基于C9的烃树脂、基于C5/C9的烃树脂、和基于二环戊二烯的树脂。如果加入,则可将这些增粘树脂氢化以降低它们对特定压敏粘合剂组合物的颜色贡献。如果需要,可采用多种增粘剂的组合。
为松香酯的增粘剂是多种松香酸与醇的反应产物。这些包括但不限于,松香酸的甲基酯、松香酸的三甘醇酯、松香酸的甘油酯、松香酸的季戊四醇酯。这些松香酯可以部分或完全氢化以改善稳定性并减少它们对压敏粘合剂组合物的颜色贡献。松香树脂增粘剂可例如以商品名PERMALYN、STAYBELITE和FORAL从伊士曼化工公司(Eastman ChemicalCompany)商购获得,以及以商品名NUROZ和NUTAC从新港工业公司(Newport Industries)商购获得。完全氢化的松香树脂可例如以商品名FORAL AX-E从伊士曼化工公司(EastmanChemical Company)商购获得。部分氢化的松香树脂可以商品名STAYBELITE-E从伊士曼化工公司(Eastman Chemical Company)商购获得。
为烃树脂的增粘剂可由各种基于石油的原料制备。这些原料可以为脂族烃类(主要是C5单体与存在的一些其他单体,诸如反式-1,3-戊二烯、顺式-1,3-戊二烯、2-甲基-2-丁烯、二环戊二烯、环戊二烯,以及环戊烯的混合物)、芳族烃类(主要是C9单体与存在的一些其他单体,诸如乙烯基甲苯、二环戊二烯、茚、甲基苯乙烯、苯乙烯、和甲基茚的混合物)、或它们的混合物。衍生自C5单体的增粘剂称为基于C5的烃树脂,而衍生自C9单体的增粘剂称为基于C9的烃树脂。一些增粘剂衍生自C5和C9单体的混合物,或为基于C5的烃增粘剂和基于C9的烃增粘剂的共混物。这些增粘剂可被称为基于C5/C9的烃增粘剂。这些树脂中任一种可部分或完全氢化以改善它们的颜色、它们的热稳定性或它们的工艺兼容性。
基于C5的烃树脂可以商品名PICCOTAC和EASTOTAC从伊士曼化工公司(EastmanChemical Company)商购获得,以商品名WINGTACK从克雷威利公司(Cray Valley)商购获得,以商品名NEVTAC LX从内维尔化工公司(Neville Chemical Company)商购获得,以及以商品名HIKOREZ从可隆工业公司(Kolon Industries,Inc.)商购获得。基于C5的烃树脂可以商品名EASTOTACK从伊士曼化工公司(Eastman Chemical)商购获得,其具有不同的氢化度。
基于C9的烃树脂可以商品名PICCO、KRISTLEX、PLASTOLYN、PICCOTAC和ENDEX从伊士曼化工公司(Eastman Chemical Company)商购获得,以商品名NORSOLENE从克雷威利公司(Cray Valley)商购获得,以商品名NOVAREZ从吕特格斯公司(RueTgers N.V.)商购获得,以及以商品名HIKOTAC从可隆工业公司(Kolon Industries,Inc.)商购获得。这些树脂可以部分或完全氢化。在氢化前,基于C9的烃树脂常常具有约40%的芳族,如由质子核磁共振所测量。氢化的基于C9的烃树脂可例如以商品名REGALITE和REGALREZ从伊士曼化工公司(Eastman Chemical Company)商购获得的为50至100%(例如50%、70%、90%和100%)氢化的。部分氢化的树脂通常具有一些芳环。
多种基于C5/C9的烃增粘剂可以商品名ARKON从荒川株式会社(Arakawa)商购获得,以商品名QUINTONE从吉翁株式会社(Zeon)商购获得,以商品名ESCOREZ从埃克森美孚化工公司(Exxon Mobile Chemical)商购获得,以及以商品名NURES和H-REZ从新港工业公司(Newport Industries)商购获得。
相对于100份的可聚合材料,任何增粘剂的用量均可以为至多100份。然而,优选使用较低量的增粘剂。例如,增粘剂的用量可以为至多50份、至多45份、至多40份、至多35份、或至多30份。以100份可聚合材料计,增粘剂的量可以为例如在3至50份的范围内,在3.5至45份的范围内,在4至40份的范围内,在4.5至35份的范围内,或在5至30份的范围内。在一些其他方面,以100份可聚合材料计,增粘剂的用量可以为从3至100份、或从3至80份。
在本公开的压敏粘合剂组件的有利方面,增粘剂选自基于C5的烃树脂、基于C9的烃树脂、基于C5/C9的烃树脂、以及它们的任何组合或混合物。在另一个有利方面,增粘剂选自氢化萜烯树脂、氢化松香树脂、氢化的基于C5的烃树脂、氢化的基于C9的烃树脂、氢化的基于C5/C9的烃树脂、以及它们的任何组合或混合物。
可用于制备根据本公开的压敏粘合剂组件的第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层的一些聚合物组合物可包括一种或多种增塑剂。通常可将增塑剂选择成可与组合物中的其他组分诸如可聚合材料和任何任选的增粘剂相容(即,可混溶)。合适的增塑剂包括但不限于,各种聚亚烷基氧化物(例如聚环氧乙烷或环氧丙烷)、己二酸酯、甲酸酯、磷酸酯、苯甲酸酯、邻苯二甲酸酯、以及磺酰胺或环烷油。
根据本公开的多层压敏粘合剂组件的一个具体方面,可用于制备第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层的可聚合材料可还包含交联剂(也称为交联剂),基于可聚合材料的总重量计,其量优选地为至多5重量%。
在本公开的上下文中,交联剂可还被用作具有烯属不饱和基团的第二单体。交联剂常常提高可聚合材料的内聚强度和拉伸强度。交联剂可具有能够与第一单体或另一种单体聚合的至少两个官能团。即,交联剂可具有至少两个烯属不饱和基团。合适的交联剂常常具有多个(甲基)丙烯酰基团。另选地,交联剂可具有至少两个基团,这些基团能够与另一单体上的多种官能团(即,不是烯属不饱和基团的官能团)反应。例如,交联剂可具有多个基团,这些基团能够与其他单体上的官能团诸如酸性基团反应。
具有多个(甲基)丙烯酰基的交联剂可为二(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸酯、四(甲基)丙烯酸酯、五(甲基)丙烯酸酯等。这些交联剂可例如通过使(甲基)丙烯酸与多元醇(即具有至少两个羟基的醇)反应而形成。多元醇通常具有两个、三个、四个或五个羟基。也可使用交联剂的混合物。
在许多方面,交联剂包含至少两个(甲基)丙烯酰基。具有两个丙烯酰基的示例性交联剂包括但不限于,二丙烯酸1,2-乙二醇酯、二丙烯酸1,3-丙二醇酯、二丙烯酸1,9-壬二醇酯、二丙烯酸1,12-十二烷二醇酯、二丙烯酸1,4-丁二醇酯、二丙烯酸1,6-己二醇酯、二丙烯酸丁二醇酯、双酚A二丙烯酸酯、二丙烯酸二乙二醇酯、二丙烯酸三乙二醇酯、二丙烯酸四乙二醇酯、二丙烯酸三丙二醇酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、聚乙烯/聚丙烯共聚物二丙烯酸酯、聚丁二烯二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化的三(甲基)丙烯酸甘油酯、以及新戊二醇羟基新戊酯二丙烯酸酯改性的己内酯。
具有三个或四个(甲基)丙烯酰基的示例性交联剂包括但不限于,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(例如可以商品名TMPTA-N从佐治亚州士麦那的氰特工业公司(CytecIndustries,Inc.,Smyrna,GA)商购获得和以商品名SR-351从宾夕法尼亚州埃克斯顿的沙多玛公司(Sartomer,Exton,PA)商购获得)、季戊四醇三丙烯酸酯(例如可以商品名SR-444从沙多玛公司(Sartomer)商购获得)、三(2-羟乙基异氰脲酸酯)三丙烯酸酯(可以商品名SR-368从沙多玛公司(Sartomer)商购获得)、季戊四醇三丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯的混合物(例如,可以商品名PETIA(其中四丙烯酸酯与三丙烯酸酯的比例为大约1:1)和商品名PETA-K(其中四丙烯酸酯与三丙烯酸酯的比例为大约3:1)从氰特工业公司(CytecIndustries,Inc.)商购获得)、季戊四醇四丙烯酸酯(例如可以商品名SR-295从沙多玛公司(Sartomer)商购获得)、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯(例如可以商品名SR-355从沙多玛公司(Sartomer)商购获得),以及乙氧基化的季戊四醇四丙烯酸酯(例如可以商品名SR-494从沙多玛公司(Sartomer)商购获得)。具有五个(甲基)丙烯酰基的示例性交联剂包括但不限于,五丙烯酸二戊赤藓醇酯(例如可以商品名SR-399从沙多玛公司(Sartomer)商购获得)。
在一些方面,交联剂为含有至少两个(甲基)丙烯酰基的聚合物材料。例如,交联剂可为具有至少两个丙烯酰基的聚(环氧烷)(例如可购自沙多玛公司(Sartomer)的聚乙二醇二丙烯酸酯,如SR210、SR252和SR603)或具有至少两个(甲基)丙烯酰基的聚(氨酯)(例如获自沙多玛公司(Sartomer)的聚氨酯二丙烯酸酯,如CN9018)。随着较高分子量的交联剂增加,所得丙烯酸类共聚物趋于具有较高的断裂伸长度。聚合物交联剂往往比它们的非聚合对应物以更大的重量百分数含量使用。
除了具有至少两个(甲基)丙烯酰基的那些之外,可使用其他类型的交联剂。交联剂可具有多个基团,这些基团能够与其他第二单体上的官能团诸如酸性基团反应。例如,可使用具有与羧基反应的多个氮丙啶基的单体。例如,交联剂可以为双酰胺交联剂,如美国专利6,777,079(Zhou等人)中所述。
在其他交联方法中,加入光交联剂(例如,UV光交联剂)。这些光交联剂可与用于形成弹性体材料的多种单体(例如可共聚的二苯甲酮)共聚,或可在聚合之后添加。在聚合之后添加的适宜的光交联剂包括,例如多官能二苯甲酮、三嗪(如XL-330,其为得自明尼苏达州圣保罗市的3M公司的(3M Company,Saint Paul,MN)的2,4,-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯基)-三嗪)、苯乙酮等。
在其他交联方法中,可使用热交联剂,其任选与合适的促进剂和阻滞剂组合。用于本文的合适的热交联剂包括但不限于异氰酸酯,更具体为三聚的异氰酸酯和/或不含封闭剂的空间位阻的异氰酸酯或其他环氧化物化合物,诸如环氧化物-胺交联剂系统。有利的交联剂系统和方法在DE202009013255 U1、EP 2 305 389 A、EP 2 414 143 A、EP 2 192 148A、EP 2 186 869、EP 0 752 435 A、EP 1 802 722 A、EP1 791 921 A、EP 1 791 922 A、EP1 978 069 A和DE 10 2008 059 050 A的说明书中有所描述,其相关内容因此以引用方式并入。适用于本文的促进剂和阻滞剂体系描述于例如US-A1-2011/0281964的说明书中,其相关内容以引用方式明确地并入本文。用于本文的合适的热交联剂包括环氧环己基衍生物,特别是环氧环己基羧酸酯衍生物,特别优选为(3,4-环氧环己烷)甲基3,4-环氧环己基羧酸酯,其可根据商品名UVACURE 1500从氰特工业公司(Cytec Industries Inc)商购获得。
当存在时,则交联剂可以任何合适的量使用。在许多方面,以可聚合材料的总重量计,交联剂的存在量为至多5重量份。在一些方面,交联剂的存在量为至多4重量%、至多3重量%、至多2重量%、或至多1重量%。交联剂的存在量可以为例如大于0.01重量%、大于0.03重量%、大于0.05重量%、大于0.07重量%、或大于1重量%。在一些方面,交联剂的存在量在0至5重量%、0.01至5重量%、0.05至5重量%、0至3重量%、0.01至3重量%、0.05至3重量%、0至1重量%、0.01至1重量%、或0.05至1重量%的范围内。又如,可聚合材料中的任一种可包括至多5重量%,诸如0.01至5重量%、0.05至5重量%、0.07至5重量%、或1至5重量%的交联剂。
除了热敏、水分敏感或光敏交联剂之外,还可使用高能电磁辐射(诸如γ或电子-束辐射)实现交联。
用于自由基聚合的引发剂通常被添加至用于形成可聚合材料的各种单体,该可聚合材料可用于制备第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层。聚合引发剂可以为热引发剂、光引发剂或两者。可使用已知用于自由基聚合反应的任何合适的热引发剂或光引发剂。以可聚合材料的总重量计,引发剂的存在量通常在0.01重量%至5重量%的范围内、在0.01重量%至2重量%的范围内、在0.01重量%至1重量%的范围内,或在0.01重量%至0.5重量%的范围内。
在一些实施例中,使用热引发剂。根据所用的具体聚合方法,热引发剂可以为水溶性或水不溶性的(即,油溶性的)。合适的水溶性引发剂包括但不限于,过硫酸盐诸如过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠以及它们的混合物;氧化-还原引发剂诸如过硫酸盐与还原剂的反应产物,所述还原剂诸如偏亚硫酸氢盐(例如,偏亚硫酸氢钠)或硫酸氢盐(例如,硫酸氢钠);或4,4’-偶氮双(4-氰基戊酸)及其可溶性盐(例如,钠盐、钾盐)。合适的油溶性引发剂包括但不限于,各种偶氮化合物诸如可以商品名VAZO从杜邦有限公司(E.I.DuPont deNemours Co.)商购获得的那些,包括VAZO 67(为2,2’-偶氮双(2-甲基丁腈))、VAZO 64(为2,2’-偶氮双(异丁腈))、以及VAZO52(为2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈));以及各种过氧化物诸如过氧化苯甲酰、过氧化环己烷、过氧化月桂酰、以及它们的混合物。
在许多实施例中,使用光引发剂。一些示例性的光引发剂为安息香醚(例如安息香甲醚或安息香异丙醚)或取代的安息香醚(例如茴香偶姻甲醚)。其他示例性的光引发剂为取代的苯乙酮,如2,2-二乙氧基苯乙酮或2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(可以商品名IRGACURE651从巴斯夫公司(BASF)(新泽西州弗洛勒姆帕克(Florham Park,NJ)商购获得,或以商品名ESACURE KB-1从沙多玛公司(Sartomer)(宾夕法尼亚州的埃克斯顿(Exton,PA)商购获得。其他示例性的光引发剂为取代的α-酮醇,例如2-甲基-2-羟基苯丙酮、芳族磺酰氯(如2-萘磺酰氯),以及光活性肟,例如1-苯基-1,2-丙二酮-2-(O-乙氧基羰基)肟。其他合适的光引发剂包括,例如1-羟基环己基苯基酮(IRGACURE 184)、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦(IRGACURE 819)、1-[4-(2-羟乙氧基)苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮(IRGACURE 2959)、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁酮(IRGACURE 369)、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙-1-酮(IRGACURE 907)和2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮(DAROCUR1173)。
用于制备第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层的特定可聚合材料可任选地还含有链转移剂,以控制所得的弹性体材料的分子量。可用的链转移剂的示例包括但不限于,四溴化碳、醇、硫醇如巯基乙酸异辛酯、以及它们的混合物。如果使用,则可聚合的混合物可包括以可聚合材料的总重量计,至多0.5重量的链转移剂。例如,可聚合混合物可包含0.01至0.5重量%、0.05至0.5重量%、或0.05至0.2重量%的链转移剂。
根据本公开的压敏粘合剂组件的一个具体方面,用于制备第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层的特定可聚合材料可还包含一种或多种其他乙烯基单体,诸如乙烯基酯(例如,乙酸乙烯酯和丙酸乙烯酯);苯乙烯或它的衍生物,诸如烷基取代的苯乙烯(例如,α-甲基苯乙烯);乙烯基卤化物;或它们的混合物。这些单体可以是极性或非极性的。当存在时,则这些其他乙烯基单体可以任何合适的量存在。在一些方面,以可聚合材料的总重量计,乙烯基单体的存在量为至多5重量份。例如,乙烯基单体的用量可以为至多4重量%,至多3重量%,或至多2重量%。在一些具体方面,乙烯基单体的存在量在0至5重量%、0.5至5重量%、1至5重量%、0至3重量%、或1至3重量%范围内。
用于形成多层PSA组件的第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层的可聚合材料可包括有机溶剂或可不含或基本上不含有机溶剂。如本文所用,关于有机溶剂的术语“基本上不含”意指有机溶剂的存在量以基于可聚合材料的重量计,小于5重量%、小于4重量%、小于3重量%、小于2重量%、或小于1重量%。如果可聚合材料中包含有机溶剂,则该量常常选择成提供期望的粘度。合适的有机溶剂的示例包括但不限于,甲醇、四氢呋喃、乙醇、异丙醇、庚烷、丙酮、甲基乙基酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、乙二醇烷基醚、以及它们的任何组合或混合物。
多层PSA组件的特定的第二聚合物和/或第二压敏粘合剂聚合物组合物可通过多种常规自由基聚合方法制备,该方法包括溶液聚合、本体聚合(即,具有少量或不具有溶剂)、分散聚合、乳液聚合、以及悬浮聚合方法。所用的特定方法可受最终压敏粘合剂组合物的应用的影响。可聚合材料的反应产物可为无规或嵌段共聚物。
在制备根据本公开的多层PSA组件的第二聚合物和/或第二压敏粘合剂聚合物组合物的一些方法中,含有单体的可聚合材料被部分地聚合,以便将它的粘度增加至对应于浆料状材料的粘度。通常,将主要单体和其他任选的单体与自由基聚合引发剂的一部分混合。根据添加的引发剂的类型,通常将混合物暴露于光化辐射或加热下,以使一价单体(即,具有单个烯属不饱和基团的单体)部分聚合。然后,可将交联剂和引发剂的任何残余部分加入浆料状部分聚合的材料中。还可将任选的增粘剂和增塑剂与部分聚合的材料混合。所得的混合物可更容易作为涂料组合物施用到载体(例如,隔离衬件)或另一层(例如,聚合物泡沫层)上。然后,若存在光引发剂,则可将该涂覆层暴露于光化辐射,或者,若存在热引发剂,则可将该涂覆层暴露于热。暴露于光化辐射或热通常导致涂料组合物中可聚合材料的进一步反应。
为了可用作压敏粘合剂,压敏粘合剂材料通常具有在25℃下小于300,000帕斯卡的储能模量。压敏粘合剂材料的储能模量通常为在25℃下不大于200,000帕斯卡、不大于100,000帕斯卡、不大于50,000帕斯卡、或不大于25,000帕斯卡。例如,储能模量可以为在25℃下不大于10,000帕斯卡、不大于9,000帕斯卡、不大于8,000帕斯卡、或不大于7,500帕斯卡。对于高性能压敏粘合剂而言,常常期望较低的储能模量。
在根据本公开的压敏粘合剂组件的具体方面,多层PSA组件的第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层包括填充材料。
可在本公开的上下文中使用本领域技术人员通常已知的任何填充材料。可用于本文的填充材料的典型示例包括但不限于选自下列的那些:膨胀珠光体、微球体、可膨胀微球体、陶瓷球体、沸石、粘土填料、玻璃珠、中空无机珠、二氧化硅类填料、疏水性二氧化硅类填料、亲水性二氧化硅类填料、热解法二氧化硅、纤维(具体地玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、二氧化硅纤维、陶瓷纤维)、导电和/或导热粒子、纳米粒子(具体地二氧化硅纳米粒子)、以及它们的任何组合。
在根据本公开的压敏粘合剂组件的具体方面,第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层包括填充材料,该填充材料选自玻璃微球体、疏水性二氧化硅型填料、以及它们的任何组合或混合物。
在另一个具体方面,填充材料选自中空无孔颗粒填充材料,其中中空无孔颗粒填充材料的表面被提供有疏水性或亲水性表面改性,优选地疏水性表面改性。
在根据本公开的压敏粘合剂组件的具体方面,第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层包括中空无孔颗粒填充材料,其中中空无孔颗粒填充材料的表面优选地被提供有疏水性表面改性。此类填料可有利地用于例如增加压敏粘合剂组件的机械稳定性并且还可增加它的抗剪切力和抗剥离力。从上述的填充粒子中,热解法二氧化硅可有利地与上述中空无孔颗粒填充材料结合使用。
优选地,填充材料选自玻璃微球体,该玻璃微球体的表面被提供有疏水性或亲水性表面改性,优选地疏水性表面改性。用于本文的中空无孔颗粒填充材料的疏水性表面改性可通过任何通常已知的方法来实现。
优选地,中空无孔颗粒填充材料的疏水性表面改性是用非极性基团(优选地,烷基)通过非极性基团(优选地,烷基)和中空无孔颗粒填充材料表面之间的共价键,更优选地通过共价硅氧烷键来执行的。
根据优选的方面,通过使中空无孔颗粒填充材料与硅烷,优选地包含至少一个可水解官能团和至少一个不可水解官能团的硅烷,进行化学反应来使得中空无孔颗粒填充材料的表面疏水。优选地,通过使中空无孔颗粒填充材料与烷基硅烷或烷氧基硅烷,更优选地包含至少一个可水解官能团和至少一个不可水解官能团的烷氧基硅烷,进行化学反应来使所述中空无孔颗粒填充材料的表面疏水。
更优选地,用于本文的烷氧基硅烷具有下式:
(R1O)m-Si-(R2)4-m
其中:
R1独立地为烷基,优选地包含1至6个、更优选地1至4个碳原子,甚至更优选地,R1独立地选自甲基、乙基、丙基和丁基,更优选地选自甲基和乙基;
m=1至3,优选地m=2或3;更优选地m=3;
R2独立地为疏水性(不可水解的)部分,优选地选自饱和、不饱和、取代或未取代烷基、醚、硫醚、酯、酰胺、胺、氨基甲酸酯、聚氨酯、聚烯烃以及任何它们的组合,优选地包含从1至100个,更优选地从1至50个,甚至更优选地从1至30个碳原子,还更优选地从1至25个碳原子;更优选地R2独立地选自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基以及它们的氟化衍生物十三氟-1,2,2,2-四氢辛基;更优选地R2独立地选自甲基、正辛基、十六烷基以及十三氟-1,2,2,2-四氢辛基。
根据另一个优选的方面,中空无孔颗粒填充材料的疏水性表面改性通过施加疏水性涂层来执行,其中优选地通过使中空无孔颗粒填充材料与液体介质接触来施加疏水性涂层,该液体介质选自乳液、悬浮液或溶液,并且包括优选地选自烷氧基硅烷、烃蜡、聚乙烯蜡、氟化烃蜡、硅氧烷以及它们的任何组合或混合物的组分。
如按照本公开对于本领域技术人员将显而易见的,其他添加剂可任选地被包含在压敏粘合剂组件的第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层中,以获得所需性能。此类添加剂,包括颜料、增粘剂、增韧剂、增强剂、阻燃剂、抗氧化剂以及各种稳定剂。添加剂的加入量足以获得所需的最终性能。
根据典型的执行方式,根据本公开的压敏粘合剂组件在它的主要表面中的至少一个上被进一步提供有隔离衬件。作为隔离衬件,可使用本领域技术人员已知的任何合适的材料,诸如例如硅化纸或硅化聚合物膜材料,具体地硅化PET-膜或硅化PE或PE/PP共混物膜材料。
各种压敏粘合剂层、聚合物层和包括在压敏粘合剂组件中的其他任选层的厚度可根据所期望的执行方式和相关的性能在广泛的范围中变化。例如,每个层的厚度可独立地选择在25μm至6000μm之间、在40μm至3000μm之间、在50μm至3000μm之间、在75μm至2000μm之间、或甚至在75μm至1500μm之间。
根据特定的执行方式,其中层压敏粘合剂组件采取皮/芯型多层压敏粘合剂组件的形式,其中第一压敏粘合剂聚合物层为多层压敏粘合剂组件的表皮层,并且第二聚合物层为多层压敏粘合剂组件的芯层,优选的是第一压敏粘合剂层具有与第二聚合物层相比更小的厚度。在第二聚合物层为聚合物泡沫层从而形成聚合物泡沫压敏粘合剂带材的执行方式中,这是尤其有利的。例如,第一压敏粘合剂层的厚度可通常在20μm至250μm、或甚至40μm至200μm的范围内,而聚合物泡沫层的厚度可通常在100μm至6000μm、400μm至3000μm、或甚至800μm至2000μm的范围内。此类多层压敏粘合剂组件通常显示出高剥离粘附力。不受理论的束缚,据信此类高剥离粘附力起因于与第一PSA层相比相对厚的聚合物泡沫层的稳定作用。
可将本公开的压敏粘合剂组件涂覆/施用到多种基底上以制备粘合剂涂覆的制品。基底可以为柔性或不可挠曲的,并由聚合物材料、玻璃或陶瓷材料、金属、或它们的组合形成。合适的聚合物基底包括但不限于,聚合物膜诸如由如下材料制备的那些:聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯)、聚碳酸酯、聚(甲基)丙烯酸甲基酯(PMMA)、乙酸纤维素、三乙酸纤维素、和乙基纤维素。可使用泡沫背衬。其他基底的示例包括但不限于,金属诸如不锈钢、金属或金属氧化物涂覆的聚合物材料、金属或金属氧化物涂覆的玻璃等。
本公开的压敏粘合剂组件可用于常规已知使用此类组件的任何制品中,诸如标签、带材、指示牌、封面、标记标志、显示部件、触摸板等。还可想到具有微复制表面的柔性背衬材料。
可使用修改成适于特定基底的任何常规涂覆技术将压敏粘合剂组件涂覆/施用到基底上。例如,可以通过诸如辊涂和模涂之类的方法把压敏粘合剂组件施用/涂覆到各种固体基底上。这些多种多样的涂覆方法可以将压敏粘合剂组件按照不同厚度涂覆在基材上,从而使得组件得到更广泛的应用。
根据本公开的多层压敏粘合剂组件可特别适用于形成对低表面能(LSE)基底的强粘结。此类材料中包括有聚丙烯、聚乙烯(例如,高密度聚乙烯或HDPE)、聚丙烯的共混物(例如PP/EPDM、TPO)。其他基底也可由于在基底的表面上有残余物(如油状残余物)或薄膜(如涂料)的原因而具有低表面能性质。
然而,即使压敏粘合剂组件良好地粘结至低表面能表面上,这些粘合剂的使用也不限于低表面能基底。压敏粘合剂组件令人意外地良好地粘结至中表面能(MSE)基底,诸如例如聚酰胺6(PA6)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、PC/ABS共混物、PC、PVC、PA、PUR、TPE、POM、聚苯乙烯聚(甲基丙烯酸甲基酯)(PMMA)、清漆涂层表面,尤其是用于类似汽车的交通工具的清漆涂层或用于工业应用的经涂覆表面,以及类似纤维强化塑料的复合材料。
还令人意外地,根据本公开的压敏粘合剂组件还提供对高表面能(HSE)基底诸如例如陶瓷、玻璃和金属的强粘结。
因此,本公开还涉及上述压敏粘合剂组件用于粘结至低表面能基底、中表面能基底和/或高表面能基底,优选地用于粘结至低表面能基底或中表面能基底的用途。
根据具体应用来选择可施用压敏粘合剂组件的基底。例如,可将压敏粘合剂组件,具体地通过它的第一压敏粘合剂层,施用至片材产品(例如,装饰性图像和反射产品)、标签纸和带材背衬。另外,可将压敏粘合剂组件直接施用到其他基底诸如金属板(例如汽车板)或玻璃窗上,使得另一基底或物体可附接到板或窗上。因此,本公开的压敏粘合剂组件可具体用于汽车制造工业(例如用于外部装饰件的附接或用于密封条)、建筑工业或太阳能板建筑工业。
因此,本公开还涉及如上所述的压敏粘合剂组件用于工业应用,具体地用于建筑应用和汽车应用的用途。
压敏粘合剂组件还可以压敏粘合剂转移带的形式提供,其中压敏粘合剂组件的至少一个层设置在稍后施用到永久性基底上的隔离衬件上。压敏粘合剂组件还可以单面涂覆带材或双面涂覆带材的形式提供,其中压敏粘合剂组件设置在永久性背衬上。背衬可由塑料(例如聚丙烯(包括双轴取向的聚丙烯)、乙烯基、聚乙烯、聚酯(如聚对苯二甲酸乙二醇酯))、非织造物(例如纸、布、非织造稀松布)、金属箔、泡沫(例如聚丙烯酸类、聚乙烯、聚氨酯、氯丁橡胶)等制成。聚合物泡沫可购自各种供应商,如Voltek,Sekisui的3M公司(3MCo.,Voltek,Sekisui)和其他供应商。聚合物泡沫层可成型为在聚合物泡沫层的一面或两面上与压敏粘合剂组件共挤出的薄片,或者可将压敏粘合剂组件层压于其上。当将压敏粘合剂组件层压在基底上时,可能期望处理基底的表面以改善粘附力。这种处理通常基于压敏粘合剂组件中材料的性质和基底的性质进行选择,并包括底漆和表面改性(例如,电晕处理和表面磨蚀)。
就单面胶带而言,将压敏粘合剂组件施用到背衬材料的一个表面上并将合适的隔离材料施用到背衬材料的相对表面上。隔离材料是已知的,并且包括诸如例如硅氧烷、聚烯烃、聚氨基甲酸酯、聚丙烯酸类等的材料。就双面涂覆的胶带而言,将压敏粘合剂组件施用到背衬材料的一个表面上,并且将压敏粘合剂组件设置在背衬材料的相对表面上。双面涂覆的胶带常常负载在隔离衬件上。
根据另一个方面,本公开涉及包含至少第一压敏粘合剂聚合物层和第二聚合物层的多层压敏粘合剂组件的可固化前体,其中压敏粘合剂组件的可固化前体包含叠加至第二聚合物层的可固化液体前体层的第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体层,其中第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体包含:
a)60重量份或更大的低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物组分,该共聚物组分包含:
i.C1-C32(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii.任选地,酸官能烯属不饱和单体单元;
iii.任选地,非酸官能烯属不饱和极性单体单元;
iv.任选地,乙烯基单体单元;和
v.任选地,多官能(甲基)丙烯酸酯,以及
b)多至40重量份的高Tg丙烯酸酯共聚物,该共聚物具有高于20000道尔顿的重均分子量(Mw),并且包含:
i.高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii)任选地,酸官能烯属不饱和单体单元;
iii)任选地,低Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
iv)任选地,非酸官能烯属不饱和极性单体单元;
v)任选地,乙烯基单体单元;以及
c)任选地,基于100重量份的a)和b)计,至多20重量份的氢化的烃增粘剂。
用于多层压敏粘合剂组件的可固化前体的第一压敏粘合剂聚合物层、第二聚合物层、第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体以及第二聚合物层的可固化液体前体如上文在用于制造多层压敏粘合剂组件的方法的上下文中所述的。
在多层压敏粘合剂组件的可固化前体的优选方面,低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物包含C1-C24(甲基)丙烯酸酯单体单元,或甚至C1-C18(甲基)丙烯酸酯单体单元。
根据具体方面,第二聚合物层的可固化液体前体的(下)层分别被相邻第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体的(上)层覆盖,基本上不暴露第二聚合物层的可固化液体前体的(下)层。
本公开参考以下附图更详细地描述。
图1是实现用于制造根据本公开的一个方面的多层压敏粘合剂组件的方法的一个示例性实施例的涂覆装置的示意性剖面图。
在图1中,示出涂覆装置1包括两个涂覆刀2、3,这些涂覆刀以(底部)隔离衬件的形式从基底4偏置,从而形成涂覆刀2、3的各自底部部分与基底4之间的间隙。基底4在下游方向5上相对于涂覆装置1如箭头所指示移动。涂覆刀2、3垂直地布置、间隔开和彼此独立地保持,并且可在垂直方向上移动以改变至基底4的间隙宽度。涂覆刀2、3还可相对于彼此在横向方向上移动以改变涂覆刀2、3之间的横向距离。相邻涂覆刀2、3之间的横向间距限定了涂覆室6,在该涂覆室,第二聚合物层的可固化液体前体II在环境压力下提供以产生第二聚合物层的前体层10。可固化液体前体II在UV固化之后显露压敏粘合剂特性,并表示根据本公开的双层PSA组件的芯层12。
涂覆室6的前壁和后壁由各自的相邻涂覆刀2、3限定。第二可固化液体前体I提供在作为滚珠7的上游涂覆刀2的前部以产生第一压敏粘合剂聚合物层的前体层9。第二可固化液体前体I是在UV固化之后显露压敏粘合剂特性并表示根据本公开的双层PSA组件的表皮层11的聚合物层的前体。
在涂覆室6中,隔离衬件形式的固体膜8基本上同时与可固化液体前体II一起在涂覆刀3的上游侧上运送。
通过使基底4相对于涂覆装置1在下游方向5上移动,可固化液体前体I、II以自定量方式沉积到基底4上,并且以液体前体I、II的布置顺序彼此叠加以形成由隔离衬件8顶部覆盖的前体层9、10。第一涂覆刀2与基底4之间的间隙使得前体层9具有约80至100μm的厚度。涂覆刀2、3之间的偏置以前体层10达到约1400μm的厚度的方式进行调整。
多层组件然后在UV固化站进行固化以产生具有芯层12和表皮层11的双层双侧压敏粘合剂带材。
图2是根据本公开的另一个方面的多层压敏粘合剂组件的示例性实施例的示意性剖面图,其中所描绘的PSA组件为夹在两个不同基底之间的双面双层组件。
图2示出了PSA组件13,该PSA组件13包括双层双侧压敏粘合剂组件,它的第一压敏粘合剂表皮层11粘结至聚合物基底14,如后视镜的支座。压敏粘合剂聚合物芯层12被粘结到玻璃基底15,具体地汽车挡风玻璃的内侧。
图3是实现用于制造根据本公开的一个方面的多层压敏粘合剂组件的方法的另一个示例性实施例的涂覆装置的示意性剖面图。
在图3中示出了分别施加至聚合物基底20和低粘附性载体22上的刮涂的可固化液体前体层24和可固化液体前体层26。层24和层26各自包括由可固化成压敏粘合剂状态的单体共混物组成的浆料,并且分别表示压敏粘合剂聚合物层2(PSA2)的可固化液体前体和压敏粘合剂聚合物层3(PSA3)的可固化液体前体。在可固化液体前体层24上,刮涂了非常薄的第一压敏粘合剂聚合物层28(PSA1)的可固化液体前体层。相似地,第二聚合物层32的可固化液体前体层被薄薄地施加在一对辊20的辊隙处。可固化液体前体层32在UV固化后显露压敏粘合剂特性,并表示根据本公开的四层PSA组件的芯层,而可固化液体前体层24、可固化液体前体层26和可固化液体前体层28在UV固化之后显露压敏粘合剂特性并表示四层PSA组件的表皮层。从辊20中出现的是聚合物基底20和低粘附性载体22,在二者之间的是四个可固化液体前体层24、26、28和32,这四个可固化液体前体层24、26、28和32同时受到来自一组UV灯34的紫外线辐射,从而产生四层压敏粘合剂带材组件。
项目1是一种用于制造包括叠加至第二聚合物层的至少第一压敏粘合剂聚合物泡沫层的多层压敏粘合剂组件的方法,该方法包括以下步骤:
a)提供基底;
b)将第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体和第二聚合物层的可固化液体前体作为叠加层提供到基底上;
c)任选地,提供一个或多个固体膜,并且基本上在形成相邻的聚合物下层的同时施加这些固体膜;以及
d)固化由此获得的多层压敏粘合剂组件的前体;
其中第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体包含:
a)60重量份或更大的低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物(组分),该共聚物包含:
i.C1-C32(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii.任选地,酸官能烯属不饱和单体单元;
iii.任选地,非酸官能烯属不饱和极性单体单元;
iv.任选地,乙烯基单体单元;和
v.任选地,多官能(甲基)丙烯酸酯单体单元,以及
b)多至40重量份的高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物,该共聚物具有高于20,000道尔顿的重均分子量(Mw),并且包含:
i.高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii)任选地,酸官能烯属不饱和单体单元;
iii)任选地,低Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
iv)任选地,非酸官能烯属不饱和极性单体单元;
v)任选地,乙烯基单体单元;以及
c)任选地,以100重量份的共聚物a)和b)计,至多20重量份的氢化的烃增粘剂。
项目2是根据项目1所述的方法,其中低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物包含C1-C24(甲基)丙烯酸酯单体单元,或甚至C1-C18(甲基)丙烯酸酯单体单元。
项目3是根据项目1或2中任一项所述的方法,其中第二聚合物层的可固化液体前体的(下)层分别被相邻第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体的(上)层覆盖,基本上不暴露第二聚合物层的可固化液体前体的(下)层。
项目4是根据前述项目中任一项所述的方法,该方法还包括以下步骤:
e)提供两个或更多个涂覆刀,该两个或更多个涂覆刀彼此独立地从基底偏置,以形成垂直于基底的表面的间隙;
f)在下游方向上相对于涂覆刀移动基底;
g)将第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体和第二聚合物层的可固化液体前体提供至涂覆刀的上游侧,从而通过相应的间隙将两个或更多个可固化液体前体作为叠加层涂覆到基底上。
项目5是根据前述项目中任一项所述的方法,由此可固化液体前体在环境压力下或在超压下施加。
项目6是根据前述项目中任一项所述的方法,由此可固化液体前体提供于一个或多个涂覆室中,该一个或多个涂覆室基本上彼此邻接,并且在下游方向上由前壁、任选地一个或多个中间壁和后壁邻接,并且任选地由相对于前壁定位在幅材上的滚珠邻接,然而具体地,上游中间壁、后壁和前壁由涂覆刀形成,如果滚珠相对于前壁在上游存在。
项目7是根据前述项目中任一项所述的方法,由此固体膜被附接,以形成多层膜的前体的最下层和/或最顶层和/或中间层。
项目8是根据前述项目中任一项所述的方法,由此基底的至少暴露表面和/或面向多层膜的前体的固体膜的至少一个表面为剥离表面。
项目9是根据前述项目中任一项所述的方法,由此在固化步骤之后基底形成多层膜的一体部分。
项目10是根据前述项目中任一项所述的方法,由此具体地在前体层已通过涂覆装置的后壁之后,将前体层热固化和/或通过将它们暴露于光化辐射而固化。
项目11是根据前述项目中任一项所述的方法,由此可固化液体前体具有在25℃下至少1,000mPa.s的布鲁克菲尔德粘度。
项目12是根据前述项目中任一项所述的方法,其中低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物具有低于20℃、或甚至低于0℃的Tg。
项目13是根据前述项目中任一项所述的方法,其中高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物具有高于50℃、高于75℃、或甚至高于100℃的Tg。
项目14是根据前述项目中任一项所述的方法,其中高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物具有高于25,000道尔顿、高于30,000道尔顿、高于35,000道尔顿、或甚至高于40,000道尔顿的重均分子量(Mw)。
项目15是根据前述项目中任一项所述的方法,其中高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物具有低于100,000道尔顿、低于80,000道尔顿、低于75,000道尔顿、低于60,000道尔顿、低于50,000道尔顿、或甚至低于45,000道尔顿的重均分子量(Mw)。
项目16是根据前述项目中任一项所述的方法,其中基于低Tg共聚物的100重量份总单体计,低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物包含:
i.60至98.5重量份,优选地65至98.5重量份的C1-C32(甲基)丙烯酸酯单体单元、C1-C24(甲基)丙烯酸酯单体单元、或甚至C1-C18(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii.1至20重量份的高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
iii.0.5至15重量份的酸官能烯属不饱和单体单元;
iv.0至10重量份的非酸官能烯属不饱和极性单体单元;
v.0至5份乙烯基单体单元;以及
vi.0至5份的多官能(甲基)丙烯酸酯单体单元。
项目17是根据项目1至15中任一项所述的方法,其中基于低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的100重量份总单体计,低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物包含:
i.85至99.5重量份的非叔醇的(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii.0.5至15重量份的酸官能烯属不饱和单体单元;
iii.0至10重量份的非酸官能烯属不饱和极性单体单元;
iv.0至5份的乙烯基单体单元;以及
v.0至5份的多官能(甲基)丙烯酸酯单体单元。
项目18是根据前述项目中任一项所述的方法,其中低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物包含溶液共聚物,该溶液共聚物包含在溶剂中的低Tg溶质共聚物。
项目19是根据前述项目中任一项所述的方法,其中高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元选自(甲基)丙烯酸叔丁基酯、(甲基)丙烯酸甲基酯、(甲基)丙烯酸乙基酯、(甲基)丙烯酸异丙基酯、(甲基)丙烯酸正丁基酯、(甲基)丙烯酸异丁基酯、(甲基)丙烯酸仲丁基酯、(甲基)丙烯酸叔丁基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、(甲基)丙烯酸异冰片基酯、(甲基)丙烯酸异冰片基酯、(甲基)丙烯酸苯甲基酯、(甲基)丙烯酸3,3,5三甲基环己基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、正辛基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸丙基酯、以及它们的任何组合或混合物。
项目20是根据前述项目中任一项所述的方法,其中第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体还包括交联剂,该交联剂优选地选自多官能氮丙啶、多官能异氰酸酯、多官能环氧化物、二苯甲酮、三嗪、多官能丙烯酸酯、多官能羧酸酯、氧杂环丁烷、唑啉、以及它们的任何组合或混合物。
项目21是根据项目20所述的方法,其中交联剂选自多官能丙烯酸酯。
项目22是根据前述项目中任一项所述的方法,其中低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的C1-C32(甲基)丙烯酸酯单体单元、C1-C24(甲基)丙烯酸酯单体单元、或甚至C1-C18(甲基)丙烯酸酯单体单元选自下列的(甲基)丙烯酸酯:乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、1-己醇、2-己醇、2-甲基-1-戊醇、3-甲基-1-戊醇、2-乙基-1-丁醇、3,5,5-三甲基-1-己醇、3-庚醇、1-辛醇、2-辛醇、异辛醇、2-乙基-1-己醇、1-癸醇、2-丙基庚醇、1-十二烷醇、1-十三烷醇、1-十四烷醇、香茅醇、二氢香茅醇以及它们的任何组合或混合物的(甲基)丙烯酸酯;更优选地选自2-辛醇、香茅醇、二氢香茅醛、以及它们的任何组合或混合物。
项目23是根据前述项目中任一项所述的方法,其中低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的C1-C32(甲基)丙烯酸酯单体单元、C1-C24(甲基)丙烯酸酯单体单元、或甚至C1-C18(甲基)丙烯酸酯单体单元包含2-烷基烷醇的丙烯酸酯。
项目24是根据项目1至23中任一项所述的方法,其中低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的C1-C32甲基)丙烯酸酯单体单元、C1-C24(甲基)丙烯酸酯单体单元、或甚至C1-C18(甲基)丙烯酸酯单体单元包含(甲基)丙烯酸2-辛基酯。
项目25是根据项目24所述的方法,其中(甲基)丙烯酸2-辛基酯的至少25重量%、优选地至少50重量%、更优选地至少75重量%、最优选地100重量%的化学结构至少部分地、优选地至少25重量%、更优选地至少50重量%、甚至更优选地至少75重量%、最优选地100重量%衍生自生物材料,更优选地衍生自植物材料。
项目26是根据前述项目中任一项所述的方法,其中第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体和/或第二聚合物层的可固化液体前体至少部分地、优选地至少25重量%、更优选地至少50重量%、甚至更优选地至少75重量%、最优选地100重量%衍生自生物材料,更优选地衍生自植物材料。
项目27是根据项目1至23中任一项所述的方法,其中低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的C1-C32(甲基)丙烯酸酯单体单元、C1-C24(甲基)丙烯酸酯单体单元、或甚至C1-C18(甲基)丙烯酸酯单体单元包含(甲基)丙烯酸与非叔醇的酯,该非叔醇选自2-乙基-1-己醇和2-丙基庚醇。在具体方面,(甲基)丙烯酸酯单体单元为(甲基)丙烯酸与2-丙基庚醇的酯。
项目28是根据前述项目中任一项所述的方法,其中第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体包含,基于100重量份的共聚物a)和b)计,0.1至20重量份、0.5至20重量份、1至15重量份、2至15重量份、或甚至5至15重量份的氢化的烃增粘剂,优选地完全氢化的烃类增粘剂。
项目29是根据前述项目中任一项所述的方法,其中第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体还包括氯化多烯属(共)聚合物,该氯化多烯属(共)聚合物优选地选自氯化聚丙烯、氯化聚乙烯、氯化乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、以及它们的任何组合、混合物或共聚物。
项目30是根据项目29所述的方法,其中第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体包含,基于100重量份的共聚物a)和b)计,在0.1和15重量份之间、在0.1和10重量份之间、在0.2和5重量份之间、在0.2和3重量份之间、或甚至从0.2和2重量份之间的量的氯化多烯属(共)聚合物。
项目31是根据前述项目中任一项所述的方法,其中低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物包含浆料共聚物,该浆料共聚物包含在溶剂单体中的低Tg溶质(甲基)丙烯酸酯共聚物。
项目32是根据项目31所述的方法,其中基于低Tg溶质共聚物的100重量份总单体计,低Tg溶质(甲基)丙烯酸酯共聚物包含:
i.85至99.5重量份的(甲基)丙烯酸酯;
ii.0.5重量份至15重量份的酸官能烯属不饱和单体;
iii.0至10重量份的非酸官能烯属不饱和极性单体;
iv.0至5重量份的乙烯基单体;以及
v.0至5重量份的多官能(甲基)丙烯酸酯。
项目33是根据项目31或项目32中任一项所述的方法,其中浆料共聚物包含在溶剂单体中30重量份的溶质(甲基)丙烯酸酯。
项目34是根据项目31至33中任一项所述的方法,其中浆料共聚物具有在22℃下500至10,000mPa.s的粘度。
项目35是根据项目31至34中任一项所述的方法,其中溶剂单体包含以下物质的混合物:
i)(甲基)丙烯酸烷基酯单体;
ii)任选地,酸官能烯属不饱和单体;
iii)任选地,非酸官能极性单体;
iv)任选地,乙烯基单体;以及
v)任选地,多官能(甲基)丙烯酸酯。
项目36是能够通过根据项目1至35中任一项所述的方法获得的多层压敏粘合剂组件。
项目37是根据项目36所述的多层压敏粘合剂组件,该多层压敏粘合剂组件(包括叠加至第二聚合物层的至少第一压敏粘合剂聚合物层)是透光的,并且其中聚合物层中的每一个具有相对于可见光至少80%、优选地至少85%、更优选地至少90%、甚至更优选地至少95%的透射率。
项目38是根据项目36或37所述的多层压敏粘合剂组件,该多层压敏粘合剂组件(包括叠加至第二聚合物层的至少第一压敏粘合剂聚合物层)具有相对于可见光的透光性并且该透光性是源自叠加聚合物层的至少80%、优选地至少85%、更优选地至少90%的透光率。
项目39是根据项目36至38中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,在聚丙烯上热粘结老化后,当根据实验部分所述的热粘结老化测试方法测量时,多层压敏粘合剂组件表现出小于40%、优选地小于30%、更优选地小于25%、甚至更优选地小于20%、仍更优选地小于15%、又更优选地小于10%、最优选地小于5%的剥离强度的减小。
项目40是根据项目36至39中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中第二聚合物层采取聚合物泡沫层的形式,该第二聚合物层优选地为压敏粘合剂层。
项目41是根据项目40所述的多层压敏粘合剂组件,其中聚合物泡沫层是通过发泡技术,优选地通过将气体搅动进入第二聚合物层的可聚合组合物获得的。
项目42是根据项目36至41中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,该压敏粘合剂组件呈皮/芯多层压敏粘合剂组件的形式,其中第一压敏粘合剂聚合物层为多层压敏粘合剂组件的表皮层,并且第二聚合物层为多层压敏粘合剂组件的芯层。
项目43是根据项目36至42中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,该组件还包括第二压敏粘合剂层,该第二压敏粘合剂层优选地与第二聚合物层在第二聚合物层的一侧相邻,该侧面与第二聚合物层与第一压敏粘合剂聚合物层相邻的侧面相对,并且其中第一压敏粘合剂聚合物层、第二聚合物层和第二压敏粘合剂聚合物层是叠加的。
项目44为根据项目43所述的多层压敏粘合剂组件,该压敏粘合剂组件呈皮/芯/皮多层压敏粘合剂组件的形式,其中第一压敏粘合剂聚合物层为多层压敏粘合剂组件的第一表皮层,第二压敏粘合剂聚合物层为多层压敏粘合剂组件的第二表皮层并且第二聚合物层为多层压敏粘合剂组件的芯层。
项目45为根据项目36至44中任一项所述的压敏粘合剂组件,其中第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂层包含选自下列的聚合物基体材料:聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚烯烃、聚胺、聚酰胺、聚酯、聚醚、聚异丁烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、天然橡胶、合成橡胶、以及它们的任何组合、共聚物或混合物。
项目46为根据项目45所述的多层压敏粘合剂组件,其中第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂层包含选自下列的聚合物基体材料:聚丙烯酸酯,其主要单体组分优选地包含直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯,优选地具有包含优选地从1至32个、从1至20个或甚至从1至15个碳原子的直链或支链烷基的非极性直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯。
项目47为根据项目45或46中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂聚合物层包含选自聚丙烯酸酯的聚合物基体材料,这些聚丙烯酸酯的主要单体组分包含选自下列的直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯:(甲基)丙烯酸甲基酯、(甲基)丙烯酸乙基酯、(甲基)丙烯酸正丙基酯、(甲基)丙烯酸异丙基酯、丙烯酸正丁基酯、丙烯酸异丁基酯、(甲基)丙烯酸叔丁基酯、(甲基)丙烯酸正戊基酯、(甲基)丙烯酸异戊基酯、(甲基)丙烯酸正己基酯、(甲基)丙烯酸异己基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸辛基酯、(甲基)丙烯酸异辛基酯、(甲基)丙烯酸2-辛基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸癸基酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸2-丙基庚基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基基酯、丙烯酸异冰片基酯、(甲基)丙烯酸苯甲基酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸壬基酯、丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸异佛尔酯、以及它们的任何组合或混合物。
项目48是根据项目47所述的多层压敏粘合剂组件,其中直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯选自(甲基)丙烯酸异辛基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸2-丙基庚基酯、丙烯酸丁基酯、(甲基)丙烯酸2-辛基酯、以及它们的任何组合或混合物;更优选地选自(甲基)丙烯酸异辛基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯和(甲基)丙烯酸2-丙基庚基酯、以及它们的任何组合或混合物;甚至更优选地选自丙烯酸2-乙基己基酯和丙烯酸2-丙基庚基酯、以及它们的任何组合或混合物。
项目49是根据项目48所述的多层压敏粘合剂组件,其中直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯包括(甲基)丙烯酸2-辛基酯。
项目50是根据项目49所述的多层压敏粘合剂组件,其中(甲基)丙烯酸2-辛基酯的至少25重量%、优选地至少50重量%、更优选地至少75重量%、最优选地100重量%的化学结构至少部分地,优选地完全(即100重量%)衍生自生物材料,更优选地衍生自植物材料。
项目51是根据项目48所述的多层压敏粘合剂组件,其中低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的C1-C32(甲基)丙烯酸酯单体单元、C1-C24(甲基)丙烯酸酯单体单元、或甚至C1-C18(甲基)丙烯酸酯单体单元包含(甲基)丙烯酸与非叔醇的酯,该非叔醇选自2-乙基-1-己醇和2-丙基庚醇。在具体方面,(甲基)丙烯酸酯单体单元为(甲基)丙烯酸与2-丙基庚醇的酯。
项目52是根据项目45至51中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中聚合物基体材料还包括极性共聚单体,优选地极性丙烯酸酯,更优选地选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸羟烷基酯、丙烯酰胺和取代的丙烯酰胺、丙烯胺和取代的丙烯胺、以及它们的任何组合或混合物。
项目53是根据项目36至52中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中第二压敏粘合剂层和/或第二聚合物层具有如项目1至34中任一项中所述的用于第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体的(共)聚合物组合物。
项目54是根据项目36至53中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中第二聚合物层和/或第二压敏粘合剂层还包含填充材料,该填充材料优选地选自填充粒子,具体地膨胀珠光体、微球体、可膨胀微球体、玻璃珠、玻璃微球体、二氧化硅类填料、疏水性二氧化硅类填料、亲水性二氧化硅类填料、疏水性热解法二氧化硅、亲水性热解法二氧化硅、纤维、导电和/或导热粒子、纳米粒子(具体地二氧化硅纳米粒子)、以及它们的任何组合或混合物。
项目55是根据项目54所述的多层压敏粘合剂组件,其中填充材料选自玻璃微球体、疏水性二氧化硅类填料、以及他们的任何组合或混合物。
项目56是根据项目54或55中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中填充材料选自中空无孔颗粒填充材料,其中中空无孔颗粒填充材料的表面被提供有疏水性或亲水性表面改性,优选地疏水性表面改性。
项目57是根据项目56所述的多层压敏粘合剂组件,其中填充材料选自玻璃微球体,该玻璃微球体的表面被提供有疏水性或亲水性表面改性,优选地疏水性表面改性。
项目58是根据项目43至57中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,该多层压敏粘合剂组件能够通过根据项目1至35中任一项所述的方法获得。
项目59是包含至少第一压敏粘合剂聚合物层和第二聚合物层的多层压敏粘合剂组件的可固化前体,其中压敏粘合剂组件的可固化前体包含叠加至第二聚合物层的可固化液体前体层的第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体层,其中第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体包含:
a)60重量份或更大的低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物组分,该共聚物组分包含:
i.C1-C32(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii.任选地,酸官能烯属不饱和单体单元;
iii.任选地,非酸官能烯属不饱和极性单体单元;
iv.任选地,乙烯基单体单元;和
v.任选地,多官能(甲基)丙烯酸酯,以及
b)多至40重量份的高Tg丙烯酸酯共聚物,该共聚物具有高于20000道尔顿的重均分子量(Mw),并且包含:
i.高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii)任选地,酸官能烯属不饱和单体单元;
iii)任选地,低Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
iv)任选地,非酸官能烯属不饱和极性单体单元;
v)任选地,乙烯基单体单元;以及
c)任选地,基于100重量份的a)和b)计,至多20重量份的氢化的烃增粘剂。
项目60是根据项目58所述的多层压敏粘合剂组件的可固化前体,其中低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物包含C1-C24(甲基)丙烯酸酯单体单元、或甚至C1-C18(甲基)丙烯酸酯单体单元。
项目61是根据项目59或60中任一项所述的多层压敏粘合剂组件的可固化前体,其中第二聚合物层的可固化液体前体的(下)层分别被相邻第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体的(上)层覆盖,基本上不暴露第二聚合物层的可固化液体前体的(下)层。
项目62为根据项目35至58中任一项所述的压敏粘合剂组件用于粘结至低表面能基底、中表面能基底和/或高表面能基底,优选地用于粘结至低表面能基底或中表面能基底的用途。
项目63为根据项目35至58中任一项所述的压敏粘合剂组件用于工业应用,具体地用于建筑应用和汽车应用的用途。
实例
本公开通过下列实例进一步说明。这些实例仅仅是用于示例性目的,并且无意于限制所附权利要求书的范围。
测试基底
在以下基底上测试根据本公开的多层压敏粘合剂组件的粘合性能:
-钢:不锈钢(SS)板(“Edelstahl 1,4301 IIID”,150×50×2mm),其购自德国阿格拉斯特劳森的罗霍尔公司(Rocholl GmbH,Aglatershausen,Germany)。
-PP:聚丙烯板(“PP nature”;Fabrikat Simona HWST;150cm×50×2mm),其购自德国阿格拉斯特劳森的罗霍尔公司(Rocholl GmbH,Aglatershausen,Germany)。
在测试之前,如下对基底进行清洁:
-SS板先用MEK和正庚烷清洁、用薄纸干燥,然后用MEK清洁、用薄纸干燥。
-PP板先用干燥薄纸轻轻地除去表面上的任何残余物/蜡质化合物,并且然后用异丙醇:蒸馏水(1:1)的混合物清洁,并且用薄纸干燥。
测试方法
300mm/min下的90°-剥离测试(根据Test Method,Finat No.2,8th edition 2009(测试方法,Finat 2号,2009年第8版))
从样品材料中沿纵向切割根据本公开的并且具有12.7mm的宽度和>120mm的长度的多层压敏粘合剂组件条。就测试样品制备而言,首先将衬件从一个粘合剂面中除去,并置于具有以下尺寸22×1.6cm、0.13mm厚度的铝条上。然后,在除去衬件之后,使用轻微的指压将每个PSA组件条的粘合剂涂覆面以它的粘合剂面向下放置在干净的测试板上。接着,以大约10mm/秒的速度用标准FINAT测试辊(重6.8kg)将测试样品在各方向上轧制两次,以获得粘合剂物质和表面之间的紧密接触。在将压敏粘合剂组件条施加到测试板之后,在测试前,允许试验样品在环境室温(23℃+/-2℃,50%相对湿度+/-5%)下保压。
对于剥离测试而言,在第一步中将测试样品夹持在Zwick张力测试器(型号Z020,可从德国乌尔姆的兹维克/罗尔有限公司(Zwick/Roell GmbH,Ulm,Germany)商购获得)的下部可活动夹具中。将多层压敏粘合剂膜条以90°的角度折回,并将其自由端以常用于90°测量的构型在张力测试器的上夹具中抓紧。将张力测试器设定成300mm/min的夹具分离速率。测试结果以牛顿/10mm(N/10mm)表示。引述的剥离值为两次90°-剥离测量的平均值。
如下测试热老化后的90°-剥离测试:
首先,如先前所述用铝背衬制备样品,并且将样品施加到测试基底上。在将样品在恒定环境室中室温下(在23+/-2℃和50%+/-5%相对湿度下)储存1小时后,将测板放置在90℃烘箱中3天。在烘箱老化后,将测试板重新置于恒定气候室中24小时,并且如上所述测量90°剥离力。
静态剪切力测试(根据FINAT TM 8,2009年第8版)
测试在环境室温(23℃+/-2℃和50%+/-5%相对湿度)下进行。将每个试样切割成具有12.7mm×25.4mm的尺寸。然后将衬件从试样的一侧移除,并且将粘合剂粘附到铝条上,该铝条具有以下尺寸11×1.6cm、0.13mm厚度并且包括用于砝码的孔。然后,将第二衬件从试样移除,并且将具有试样的小板施加至具有以下尺寸的相应的测试板(PP)上:短边缘处为50mm×100mm×2mm。然后将1000g的砝码置于夹层构造上60分钟。然后将每个样品置于具有自动时间记录的垂直剪切台(+2°布置),并接着将1000g的砝码悬挂于铝条的孔中。以分钟为单位测量并记录失效时间。目标值为10000分钟。每个试样测量三个样品。
250g、70℃下的静态剪切测试(FINAT测试方法No.8,2009第8版)
静态剪切为粘合剂的内聚性或内部强度的量度。它以在恒定的标准载荷应力下从不锈钢测试板拉下标准面积的粘合剂片状材料所需的时间(分钟)为单位量度。
从固化的多层压敏粘合剂样品沿纵向切割宽25mm、长5.1cm的条。从该条移除一个隔离衬件并将PSA组件通过其暴露的粘合剂表面附接到铝背衬上。然后移除第二个隔离衬片并将PSA组件附接到测试基底上,使用轻微的指压,提供25×10mm的粘结区域。使标准FINAT测试辊(6.8kg)以大约10mm每秒的速度在每个方向上辊压一次,以获得粘合剂整体与基底表面之间的紧密接触。在向测试板施加多层PSA组件条后,在测试之前将测试板留在室温下24小时的时间。在测试条的末端处制一套环以固定指定的重物。将测试板置于剪切保持装置中。在70℃的测试温度下保压15min后,在套环中附加250g载荷。开始定时器。结果以分钟记录并为三次剪切测量的平均值。“10000+”的记录时间表示粘合剂在10000分钟后未失效。
分子量测量
聚合物的重均分子量使用常规的凝胶渗透色谱法(GPC)来测定。得自沃特世公司(Waters)的GPC设备包括高压液相色谱泵(型号600E)、自动进样器(型号712WISP)和折射率检测器(型号2414)。色谱仪配备有来自安捷伦公司(Agilent)的三个混合床(Mixed Bed)型B(10μm粒子)柱300×7.5mm。
用于测试的聚合物溶液是通过将聚合物以0.3重量%聚合物的浓度溶解到1ml的四氢呋喃中来制备的。加入300μl醚醇重氮甲烷溶液(0.4mol/l)并且将样品在室温下保持60分钟。然后将样品在室温下在氮流下吹干。将干燥的样品溶解到含0.1%甲苯的THF中,以产生0.1%w/v溶液。然后通过0.45微米聚四氟乙烯过滤器过滤溶液。将100μl所得的溶液注入GPC中并以1.00毫升/分钟的速率洗脱通过保持在40℃的柱。甲苯被用作流速标记。使用三次回归分析利用聚苯乙烯标准物(10个标准物,在470Da和7300000Da之间的范围内分到3个溶液中)校准系统,以建立校准曲线。由校准曲线计算每个样品的重均分子量(Mw)。
使用的原材料:
在实例中,使用以下原材料:
丙烯酸异辛基酯(IOA)为异辛醇与丙烯酸的酯,其得自德国希尔顿的3M公司(3MHilden,Germany)。
丙烯酸-2-乙基己基酯(2-EHA,丙烯酸C8-酯)为2-乙基醇与丙烯酸的酯,其得自德国的巴斯夫股份公司(BASF AG,Germany)。
丙烯酸2-辛基酯为2-辛醇与丙烯酸的酯,其是如US-B2-7,385,020的制备例1中所公开的那样制备的。
丙烯酸得自德国希尔顿的3M公司(3M Hilden,Germany)(AA)。
丙烯酸异冰片基酯(SR 506D)为单官能丙烯酸单体,可购自法国的克雷威利公司(Cray Valley,France)。
REGALREZ 1126为低分子量的完全氢化的纯单体C9树脂,其可从荷兰的伊士曼化学公司(Eastman Chemical BV,NL)商购获得。
REGALREZ 1094为低分子量的完全氢化的树脂,可从荷兰的伊士曼化学公司(Eastman Chemical BV,NL)商购获得。
二丙烯酸1,6-己二醇酯(HDDA)为快速固化的二丙烯酸酯并得自德国希尔顿的3M公司(3M Hilden,Germany)。
IRGACURE 651(Irg651),2,2二甲氧基-1,2-二苯基-乙酮为光引发剂并且可购自德国的巴斯夫公司(BASF,Germany)。
OMNIRADBDK 2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮为UV-引发剂并且可购自荷兰瓦尔韦克的IGM树脂公司(iGm resins,Waalwijk Netherlands)。
XL-330 2,4,-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯基)-三嗪为光交联剂并且可购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)。
3M Glass Bubbles(K15),具有115μm的直径的中空玻璃泡,其可从德国的3M德国股份有限公司(3M Deutschland GmbH,Germany)商购获得。
AEROSIL R-972为疏水性热解法二氧化硅颗粒,其可购自德国的赢创工业集团(Evonik,Germany)。
CPO 343-1为可溶于丙烯酸异冰片基酯的氯化聚烯烃并且可通过美国的伊士曼化学产品公司(Eastman Chemical Products Inc.,U.S.A)商购获得。
IOTG,硫基乙醇酸异辛酯为链转移剂并且可通过日本东京的TCI东京化工公司(TCI,Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.,Tokyo,Japan)商购获得。
在制备用于第一压敏粘合剂层的液体前体之前,如下详述制备高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物,这些共聚物具有如表1中所示的组成。
表1
原材料 HTG-1
丙烯酸异冰片基酯(IBOA) 97重量%
丙烯酸(AA) 3重量%
OMNIRAD BDK 1(phr)
硫基乙醇酸异辛酯(IOTG) 1(phr)
高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的制备
通过将如表1中所示的高Tg单体丙烯酸异冰片基酯(IBOA)与丙烯酸(AA)、光引发剂和链转移剂硫基乙醇酸异辛酯(IOTG)混合来制备高Tg丙烯酸酯共聚物。然后,将大约28g的高Tg共聚物混合物填入LDPE袋(可通过例如Zip Lock公司商购获得)具有7.2×12.4cm(小袋)或9.9×17cm(大袋)中的任一个尺寸中并且将任何滞留空气从打开的袋中压出。然后将氮气吹入袋中持续至少5分钟,并且然后闭合袋子。在下一个步骤中,将袋子浸入约20℃的恒定水浴中,并且用LAMAG UV灯(366nm,1100μW/cm2)在每侧上照射大约5-10分钟,以产生如表2中所示的具有在23500至25500g/mol的重均分子量Mw的共聚物。合成后,所获得的高Tg共聚物为硬的(玻璃状)并且在撞击时易碎。
表2
液体前体的制备:
用于第一压敏粘合剂层的液体前体(LPS1至LPS5)的制备
低Tg丙烯酸浆料通过如下方式来制备:使所选丙烯酸酯和丙烯酸(AA)单体在包含0.04ppH光引发剂的容器中初始预聚合,并且使混合物暴露在紫外辐射下直至获得粘度为约11000mPa.s(当用布鲁克菲尔德粘度计测量时,T=25℃,锭子4,12rpm)的可涂覆浆料。
在UV暴露之前,将混合物用氮气冲洗10分钟,并使氮气对混合物鼓泡直至通过向浆料中加入空气而使聚合过程停止。始终都用螺旋桨式搅拌器(300U/min)搅拌混合物并且当粘度达到约11000mPa时停止反应。将附加的共聚单体、剩余的光引发剂、烃类增粘剂、高Tg共聚物HTG-1以及交联剂添加到浆料这并且混合直至它们完全溶解。
表3中示出了用于第一压敏粘合剂层的所有液体前体(LPS1–LPS5)的概况。
表3
第二聚合物层的液体前体(LPF1-LPF3)的制备:
第二聚合物层的液体前体(后面称为LPF1至LPF3)通过将90重量%的2-EHA和10重量%的丙烯酸与0.04pph光引发剂在玻璃容器中混合来制备,或者-就LPF3而言-95重量%的2-OA和5重量%的丙烯酸与0.04ppH光引发剂。此外,LPF3另外经受如US 4,415,615(Esmay等人)中所述的发泡步骤。在引发UV暴露之前,混合物用氮气冲洗10分钟,并在全部时间内都将氮气鼓泡入混合物中直至通过向浆料中加入空气使聚合过程停止。混合物始终都使用螺旋桨式搅拌器(300U/min)搅拌,并且反应在粘度达到约2000mPas(当用布鲁克菲尔德粘度计测量时,T=25℃,锭子4,12rpm)时停止。将附加的0.16ppH光引发剂、0.1ppH交联剂、任选地Aerosil R-972和任选地玻璃泡K15添加至浆料中并混合,直至它们溶解/分散。表4中示出了LPF1至LPF3的组成。
表4
LPF 1 LPF 2 LPF 3
2-EHA 90 90
2-OA 95
AA 10 10 5
AEROSIL R-972 3
OMNIRAD BDK 0.2 0.2
IRGACURE 651 0.2
HDDA 0.1 0.1 0.06
K15玻璃泡 6
压敏粘合剂胶带实例1的制备
对于实例1的制备,根据WO-A1-2011094385(Hitschmann等人)中所述的方法,使第一压敏粘合剂层的液体前体(LPS1)和第二聚合物层的液体前体(LPF1)在实验室涂覆机中彼此叠加。由此,第一压敏粘合剂层的液体前体被涂覆到第二聚合物层的底部上。第一刮刀的刮刀高度设定为130-140μm(对于第一压敏粘合剂层而言),并且第二刮刀的刮刀高度设定为1240-1250μm(对于第二聚合物层而言),两个平面均从基底表面计算。
将实验室涂覆机连接至可实现不同UV强度的区域的3m长的UV固化站上。UV辐射从带材的顶部和底部两侧固化带材。因此在所有区域中顶部侧和底部侧的强度都被设定在相同水平。在下表5中列出了总辐射强度(顶部+底部)和不同区域的长度。
表5
在75μm不含溶剂的硅化PET衬件(尺寸为300mm×300mm的SLVK-衬件)上涂覆双层(或三层)构造。
压敏粘合剂胶带实例2-7的制备
对于实例2至实例7的制备,根据EP0259094(Zimmerman等人)中所述的方法,使第一压敏粘合剂层的液体前体和第二聚合物层的液体前体在实验室涂覆机中彼此叠加。因此,第二聚合物层的液体前体被涂覆在第一压敏粘合剂层上。在该步骤中,利用125μm的刮刀间隙设定将第一压敏粘合剂层的液体前体单独地刮涂在基底上,而第二聚合物层的前体用约1225μm的刮刀间隙设定来涂覆,该设定使得产生两个液体前体层的组合厚度。
然后使这些液体前体同时经受来自UV固化站的紫外线辐射,从而光聚合单体,以提供多层压敏粘合剂胶带实例。UV固化站长3m,其中可实现不同UV强度的区域。UV辐射从带材的顶部和底部两侧固化带材。因此在所有区域中顶部侧和底部侧的强度都被设定在相同水平。先前在表5中列出了总辐射强度(顶部+底部)和不同区域的长度。
表6中示出了用于测试的所有压敏粘合剂胶带实例的完整概况。
表6
测试结果
表7示出在室温(RT)下在72小时保压时间后对PP和不锈钢(SS)测试基底的90°剥离值、在热老化后对PP的90°剥离测试结果以及在23℃和70℃下的静态剪切结果。
表7
实例4为透光压敏粘合剂组件,其第二聚合物层不包含任何填料。而且此处,90°剥离值和静态剪切值在如同先前实例的范围内。因此,本公开提供表现出在LSE基底诸如PP上良好的性能平衡的透光压敏粘合剂组件。
表7中另外的测试结果示出,实例6(其与实例5的差异仅在于其附加的CPO 343-1含量)展示出在热老化之后改善的剥离值同时保持在70℃下的高剪切性能。
实例7具有基于丙烯酸2-辛基酯(2-OA)的第一压敏粘合剂层,该酯衍生自可再生资源,特别地衍生自植物。对PP和不锈钢的90°剥离结果示出对于LSE基底期望获得的测试结果。
参考标号
1 涂覆装置
2 涂覆刀
3 涂覆刀
4 基底
5 下游方向
6 涂覆室
7 滚珠
8 隔离衬件
9 第一压敏粘合剂聚合物层的前体层
10 第二聚合物层的前体层
11 表皮层
12 芯层
13 组件
14 聚合物基底
15 玻璃基底
I-II 起始于作为最上游的涂覆工位的滚珠(当存在时)的涂覆工
位的连续编号,并且在下游方向上编号之后的涂覆室
18 涂覆装置
20 聚合物基底
22 低粘附性载体
24 PSA 2表皮层
26 PSA 3表皮层
28 PSA 1表皮层
30 涂覆辊
32 芯层
34 UV-固化站

Claims (14)

1.一种用于制造多层压敏粘合剂组件的方法,所述多层压敏粘合剂组件包括叠加至第二聚合物层的至少第一压敏粘合剂聚合物泡沫层,所述方法包括以下步骤:
a)提供基底;
b)将所述第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体和所述第二聚合物层的可固化液体前体作为叠加层提供到所述基底上;
c)任选地,提供一个或多个固体膜,并且基本上在形成相邻的聚合物下层的同时施加所述一个或多个固体膜;以及
d)固化由此获得的所述多层压敏粘合剂组件的前体;
其中所述第一压敏粘合剂聚合物层的所述可固化液体前体包含:
a)60重量份或更大的低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物,所述低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物包含:
i.C1-C32(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii.任选地,酸官能烯属不饱和单体单元;
iii.任选地,非酸官能烯属不饱和极性单体单元;
iv.任选地,乙烯基单体单元;和
v.任选地,多官能(甲基)丙烯酸酯单体单元,以及
b)多至40重量份的高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物,所述高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物具有高于20,000道尔顿至低于100,000道尔顿的重均分子量(Mw)以及高于50℃的玻璃化转变温度,并且包含:
i.高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii)任选地,酸官能烯属不饱和单体单元;
iii)任选地,低Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元;
iv)任选地,非酸官能烯属不饱和极性单体单元;
v)任选地,乙烯基单体单元;以及
c)基于100重量份的共聚物a)和b)计,0.5至20重量份的氢化的烃增粘剂。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物包含C1-C24(甲基)丙烯酸酯单体单元、或甚至C1-C18(甲基)丙烯酸酯单体单元。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述第二聚合物层的可固化液体前体的层分别被相邻的所述第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体的层覆盖,基本上不暴露所述第二聚合物层的可固化液体前体的层。
4.根据权利要求1所述的方法,所述方法还包括以下步骤:
e)提供两个或更多个涂覆刀,所述两个或更多个涂覆刀彼此独立地从所述基底偏置,以形成垂直于所述基底的表面的间隙;
f)在下游方向上相对于所述涂覆刀移动所述基底;
g)将所述第一压敏粘合剂聚合物层的可固化液体前体和所述第二聚合物层的可固化液体前体提供至所述涂覆刀的上游侧,从而通过相应的间隙将两个或更多个可固化液体前体作为叠加层涂覆到所述基底上。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述高Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物具有高于25,000道尔顿、高于30,000道尔顿、高于35,000道尔顿、或甚至高于40,000道尔顿的重均分子量(Mw)。
6.根据权利要求1所述的方法,其中基于低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的100重量份总单体计,所述低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物包含:
i.85重量份至99.5重量份的非叔醇的(甲基)丙烯酸酯单体单元;
ii.0.5重量份至15重量份的酸官能烯属不饱和单体单元;
iii.0重量份至10重量份的非酸官能烯属不饱和极性单体单元;
iv.0份至5份的乙烯基单体单元;以及
v.0份至5份的多官能(甲基)丙烯酸酯单体单元。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述高Tg(甲基)丙烯酸酯单体单元选自:(甲基)丙烯酸叔丁基酯、(甲基)丙烯酸甲基酯、(甲基)丙烯酸乙基酯、(甲基)丙烯酸异丙基酯、(甲基)丙烯酸正丁基酯、(甲基)丙烯酸异丁基酯、(甲基)丙烯酸仲丁基酯、(甲基)丙烯酸叔丁基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、(甲基)丙烯酸异冰片基酯、(甲基)丙烯酸异冰片基酯、(甲基)丙烯酸苯甲基酯、(甲基)丙烯酸3,3,5三甲基环己基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、正辛基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸丙基酯、以及它们的任何组合或混合物。
8.根据权利要求1所述的方法,其中所述低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的C1-C32(甲基)丙烯酸酯单体单元、C1-C24(甲基)丙烯酸酯单体单元、或甚至C1-C18(甲基)丙烯酸酯单体单元选自下列的(甲基)丙烯酸酯:乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、1-己醇、2-己醇、2-甲基-1-戊醇、3-甲基-1-戊醇、2-乙基-1-丁醇、3,5,5-三甲基-1-己醇、3-庚醇、1-辛醇、2-辛醇、异辛醇、2-乙基-1-己醇、1-癸醇、2-丙基庚醇、1-十二烷醇、1-十三烷醇、1-十四烷醇、香茅醇、二氢香茅醇、以及它们的任何组合或混合物。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述低Tg(甲基)丙烯酸酯共聚物的C1-C32(甲基)丙烯酸酯单体单元、C1-C24(甲基)丙烯酸酯单体单元、或甚至C1-C18(甲基)丙烯酸酯单体单元包含(甲基)丙烯酸2-辛基酯。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述(甲基)丙烯酸2-辛基酯的至少25重量%的化学结构衍生自生物材料。
11.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一压敏粘合剂聚合物层的所述可固化液体前体和/或所述第二聚合物层的所述可固化液体前体衍生自生物材料。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述第一压敏粘合剂聚合物层的所述可固化液体前体还包括氯化多烯属(共)聚合物,所述氯化多烯属(共)聚合物选自氯化聚丙烯、氯化聚乙烯、氯化乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、以及它们的任何组合、混合物或共聚物。
13.一种能够通过根据权利要求1至12中任一项所述的方法获得的多层压敏粘合剂组件。
14.根据权利要求13所述的多层压敏粘合剂组件,在聚丙烯上热粘结老化后,当根据实验部分中描述的热粘结老化测试方法测量时,所述多层压敏粘合剂组件表现出小于40%的剥离强度的减小。
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