CN107216843A - “枕头”形式的反应性热熔胶粘剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及“枕头”形式的反应性热熔胶粘剂，其中所述枕头的外层包含选自由以下组成的组的一种或多种聚合物：(i)一种或多种聚烯烃和(ii)一种或多种EVA(乙烯‑乙酸乙烯酯)共聚物和疏水性气相二氧化硅的混合物。

Description

“枕头”形式的反应性热熔胶粘剂
技术领域
本发明涉及“枕头”形式的反应性热熔胶粘剂，具体涉及以具有外保护层的固体小元件(“枕头”)形式制造的反应性热熔胶。
本发明还涉及用于制造具有外保护层的所述反应性热熔胶枕头的方法。
背景技术
热熔胶粘剂，也称为“热熔胶”、“热粘接剂(hot glue)”或“可热熔胶粘剂(thermofusible adhesive)”，是通常在室温下为固体并在加热时熔融变为第一塑料，然后变为液体的热塑性胶粘剂。
当处于液态时，热熔胶是粘性的并可以应用于将基板粘合在一起；它们可以在冷却时几秒内凝固，而它们的化学结构没有任何变化并形成具有良好的弹性性能的强且抗性的粘结。
热熔胶具有100％的固体含量且不包含任何溶剂。
热熔胶粘剂提供了相比例如经由溶剂去除来固化的其他胶粘剂的若干优势，如在它们的配制中不存在溶剂和/或其他挥发性有机化合物、在没有干燥或化学固化步骤的情况下快速粘着、粘着至多孔和非多孔材料两者的能力、低温下的柔性、长的保质期、它们的废弃不需任何防护。出于这些原因，热熔胶在例如包装、机动车、电子产品、家具和鞋类领域具有许多不同的工业应用。
根据是否必须发生化学反应以使它们实现它们的粘接功能，热熔胶粘剂可以是反应性或非反应性的。
非反应性热熔胶是例如压敏胶粘剂(PSA)；通常这些胶粘剂具有粘性表面，因而必须保护它们避免接触不希望的基板(和随之发生的粘着)。
而反应性热熔胶的实例是包含异氰酸酯或硅烷基团的那些，如聚氨酯或硅酮。
异氰酸酯和硅烷基团能够与来自粘结的基板的表面上的湿气的水分子反应：水分子交联异氰酸酯或硅烷基团，并形成具有高分子量和优异的物理特性(高耐热性、良好的低温柔性和高水解稳定性)的聚合物。
然而，异氰酸酯和硅烷基团也同样与来自空气中的湿气的水分子反应：因此反应性热熔胶仅在暴露于空气时就可以交联，从而逐渐地变得不能用作胶粘剂。
因此必须保护这类反应性热熔胶不与空气湿气较早反应，直到它们适当地用作胶粘剂，以保持它们的反应性和随之的它们的粘着性。
出于该目的，方便地将反应性热熔胶包装在防水容器如钢桶、锡罐或铝袋中。一般而言，对于要求高消耗量的反应性热熔胶的应用，将热熔胶制造为固体共混物并将其包装在具有一般包括在20至200升之间的体积的钢桶中或具有一般包括在2至20升之间的体积的铝袋中，用可热封的热塑性聚合物如聚烯烃覆盖两侧。
使用合适的熔融设备如桶式熔融器(drum melter)，用户可以将反应性热熔胶从桶或袋中取出，并将其泵入熔融槽或直接将其泵入施加单元，其中其被加热至液态。
反之，当需要少量的反应性热熔胶时，更方便的是使用制造为颗粒形式的热熔胶，通常将其包装在基于0.6-1.5kg/单元的一般容量的锡罐或铝袋中来防护空气湿气。
鉴于上述，出于节约、便利以及生态学两者的原因，寻找用于提供不需要另外的保护性包装(锡罐、钢桶、铝袋)的反应性热熔胶的方式代表了有关的目的。
发明内容
本发明的主要目标因此是提供保护反应性热熔胶不受湿气的新方式。
在该目标中，本发明的一个目的是获得使得避免进一步的包装的保护反应性热熔胶的新方式。
本发明的另一个目的是获得当采用少量和大量的热熔胶时都是方便且易用的，得到保护不受空气湿气的反应性热熔胶。
本发明的进一步的目的是提供易于进行且不会产生高成本的用于制造得到保护不受空气湿气的热熔胶方法。
通过枕头形式的反应性热熔胶粘剂实现了以上目标和目的以及将在以下更好地阐明的其他目的，其中所述枕头的外层包含选自由以下组成的组的一种或多种聚合物：(i)一种或多种聚烯烃和(ii)一种或多种EVA(乙烯-乙酸乙烯酯)共聚物和疏水性气相二氧化硅的混合物。
通过用于制造本发明的反应性热熔胶枕头的方法也实现了以上目标和目的，该方法通过共挤出反应性热熔胶粘剂和选自由以下组成的组的一种或多种聚合物：(i)一种或多种聚烯烃和(ii)一种或多种EVA共聚物和疏水性气相二氧化硅的混合物。
具体实施方式
由以下提供的详细说明，本发明的进一步的目的、特性和优势将更明显。
如以上所陈述的，当需要将少量的热熔胶用于某种应用时，颗粒具有方便的大小。
然而，使用现有的技术，热熔胶颗粒只能制造用于其表面非粘性的反应性和非反应性热熔胶，否则它们将粘在一起(“冷变形(cold flow)”)，从而使得难以使颗粒彼此分离和获得它们的期望量。
反而，具有粘性表面的热熔胶，例如PSA(压敏胶粘剂)热熔胶以包裹在保护性塑料覆层中的“枕头”的形式方便地制造。这种“枕头”是一般具有接近于圆柱形的形状和厘米级别的尺寸的小元件。
包裹这些枕头的保护性塑料覆层防止热熔胶粘接至其可能接触的任何基板，从而保证热熔胶保持其胶粘剂功效。保护性塑料覆层是由非粘性的非PSA热熔胶制成的。
出乎意料地，已经发现可以有利地采用保护性覆层来保护需要屏蔽空气湿气的反应性热熔胶。
本发明因此涉及枕头形式的反应性热熔胶，其中所述枕头的外层包含选自由以下组成的组的一种或多种聚合物：(i)一种或多种聚烯烃和(ii)一种或多种EVA共聚物与疏水性气相二氧化硅的混合物。
在本发明的背景下，以及如技术人员所了解的，术语“枕头”是指具有接近于圆柱形的形状和厘米级别的尺寸(一般5-12cm长度、0.6-3cm直径)的小热熔胶粘剂元件。
形成枕头的外层的一种或多种聚合物不吸收空气湿气，因而使枕头内的热熔胶不接触水分子。为此，在下文中，还将外层称为“保护(外)层”。
形成枕头的保护外层的一种或多种聚合物的总量可以占在整个枕头(即热熔胶+外层)的1wt％至10wt％。优选地，该一种或多种聚合物的总量可以占整个枕头的1wt％至5wt％。更优选地，该总量可以是整个枕头的2wt％。
优选地，外层可以基本上由选自由以下组成的组的一种或多种聚合物组成：(i)一种或多种聚烯烃和(ii)一种或多种EVA共聚物和疏水性气相二氧化硅的混合物。
更优选地，外层可以由选自由以下组成的组的一种或多种聚合物组成：(i)一种或多种聚烯烃和(ii)一种或多种EVA共聚物和疏水性气相二氧化硅的混合物。
优选的聚烯烃是基于聚乙烯、聚丙烯或它们的组合的那些，因为它们对于组成枕头的反应性热熔胶表现出“中性行为”：特别是这些聚合物具有良好的熔融性能并能够在不干扰胶粘剂性能的情况下与其一起熔融。
在优选的实施方式中，外层可以基本上由一种或多种EVA共聚物和疏水性气相二氧化硅的混合物组成；在特别优选的实施方式中，外层可以由一种或多种EVA共聚物和疏水性气相二氧化硅的混合物组成。EVA共聚物是最好考虑到熔融单元和用于反应性热熔胶粘剂的施加的系统的无失败操作的那些。
正常地，EVA共聚物本身不能代表屏蔽反应性热熔胶不受空气湿气的充分的保护屏障，因为它们实际上是水蒸汽可透过的，其程度取决于共聚物中的乙酸乙烯酯(VA)含量。
出乎意料地，发现在EVA共聚物中添加疏水性气相二氧化硅降低这些共聚物对空气湿气的渗透性，使得它们有效地作用为反应性热熔胶粘剂的保护外层。
气相二氧化硅由通过硅氧烷桥(Si-O-Si键)连接在一起的SiO四面体组成。在气相二氧化硅的表面上约每隔一个Si原子带有羟基基团，从而形成硅烷醇基团(R-Si-OH)。
如果使这些Si-OH基团与有机硅化合物反应，则赋予气相二氧化硅疏水特性(即其变为疏水性气相二氧化硅)。
这种疏水性处理降低或消除二氧化硅的水分吸收性质。
由于疏水性气相二氧化硅具有较大的表面/重量比(50-400m2/g)，所以即使将其以小重量添加至EVA共聚物，也足以得到具有良好的水分防护性能的产物共聚物。
具体地，疏水性气相二氧化硅的量可以占一种或多种EVA共聚物与疏水性气相二氧化硅的混合物的1wt％至10wt％。
优选地，该量可以占一种或多种EVA共聚物与疏水性气相二氧化硅的混合物的2wt％至10wt％。更优选地，该量可以占一种或多种EVA共聚物与疏水性气相二氧化硅的混合物的2wt％至5wt％。
可以通过使用用于热塑性热熔胶的常规生产设备来制造添加有疏水性气相二氧化硅的EVA共聚物。
这些种类的装备是在热塑性聚合物领域工作的人员熟知的；如技术人员所了解的，在目前的情况下，由于疏水性气相二氧化硅的低密度和大表面/重量比，混合器应该装备有快速运行的溶解器或螺旋桨叶片。正如EVA共聚物，通过使用常规的制粒机通常以颗粒形式获得含疏水性气相二氧化硅的EVA共聚物。
可以以具有外层的枕头形式制造的反应性热熔胶粘剂，如以上所公开的，例如是水份可固化的异氰酸酯或硅烷封端的热熔胶。
这种热熔胶的实例是由可商购的共聚酯如7000系列(由德国的Evonik Industries AG生产)和芳香族异氰酸酯，例如MDI、亚甲基二苯基二异氰酸酯如44MS(由德国的Covestro AG生产)的混合物制成的那些。
在没有任何其他包装或保护的情况下存储在23℃的温度和60％湿度下，具有由一种或多种EVA共聚物与疏水性气相二氧化硅的混合物制成的保护性外层的反应性热熔胶枕头证明具有约6个月的保质期。
在热熔胶枕头的使用期间，胶粘剂必须熔融，且保护外层也连同胶粘剂本身一起熔融：鉴于形成保护层的聚合物相比胶粘剂的量较小的百分数量，没有观察到胶粘剂的化学、物理和机械特性的变化。
根据本发明的枕头的常见应用可以是，例如用于木工行业的常规封边机。
本发明的另一个方面由通过共挤出反应性热熔胶和外层的一种或多种共聚物来制造具有外层的枕头形式的反应性热熔胶的方法代表，该外层包含选自由以下组成的组的一种或多种聚合物：(i)一种或多种聚烯烃和(ii)一种或多种EVA共聚物与疏水性气相二氧化硅的混合物。
如胶粘剂聚合物领域的技术人员所了解的，可以将其他制造方法用于制备小元件(枕头)，其外层是由不同的聚合物制成的；尽管如此，共挤出由于其简易、便利和低成本而是优选的方法。
共挤出方法和设备是胶粘剂领域熟知的和常用的，使得在本上下文中不需要它们的详细说明。
在优选的实施方式中，可以本发明的枕头在水下挤出。在冷却和干燥通过共挤出制造的枕头之后，它们可以在不需要任何进一步的特定防水包装的情况下存储。
实施例
实施例1：单组分异氰酸酯封端的反应性PUR(聚氨酯)热熔胶的制备：
将以下各项的混合物加热至120℃，均化，抽真空以完全除去水并以1:2.2的当量比与过量的芳香族异氰酸酯(44MS)反应：
-50重量份的具有31至39的羟基数(mg KOH/g)以及30℃的玻璃化转变温度的无定形共聚酯；
-30重量份的具有18至24的羟基数(mg KOH/g)以及-50℃的玻璃化转变温度的无定形共聚酯；
-20重量份的具有27至34的羟基数(mg KOH/g)以及-60℃的玻璃化转变温度的结晶共聚酯。
该反应的结果是具有按重量计2.4％的异氰酸酯含量的异氰酸酯封端的反应性PUR热熔胶。
这种胶粘剂在室温下是柔软的和可压挤的；因为它们会粘在一起，所以不可能以颗粒形式制造这种胶粘剂。
可以以根据本发明的具有保护外层的枕头制造这种反应性热熔胶；还可以以小尺寸的、易于使用的份提供这种反应性热熔胶。
实施例2：单组分的硅烷封端的反应性聚烯烃热熔胶的制备：
在200℃下将以下各项的混合物：
-40重量份的无定形聚α-烯烃(APAO)，如由Evonik Industries生产的508；
-50重量份的氢化脂肪族烃树脂，如由Eastman生产的RegaliteTM R1125；
-9.8重量份的费托蜡(Fischer-Tropsch wax)，如由Sasol生产的H1，
-0.2重量份的催化剂如二月桂酸二丁基锡(DBTL)
以按重量计1:2的比率与以下各项的混合物均匀混合：
-90重量份的硅烷封端的无定形聚α-烯烃(APAO)，如Evonik Industries生产的206；
-10重量份的费托蜡，如由Sasol生产的 H1。
结果是适合用于例如木工行业或机动车工业，其中涉及如塑料、木材或金属部件的不同的基板的装配的的硅烷封端的反应性热熔胶。
可以以根据本发明的具有保护外层的枕头制造该水分可固化的反应性热熔胶，其可以用于特殊的熔融单元如小槽熔融器来进料至施加系统如用于胎缘(bead)的胶枪和喷射施加。
鉴于上述，已经确定本发明完全实现了上文提出的目的和范围。
实际上，根据本发明的具有保护层的枕头使得可以长时间存储反应性热熔胶，而不需要任何进一步的包装来保护热熔胶不受空气湿气：从而可以避免保护桶、罐或袋子。
另外，枕头为对于使用大量和少量的反应性热熔胶的方便的大小。
同样，形成枕头的外层的聚合物在它们的使用期间与反应性热熔胶一起熔融，不会影响热熔胶的性能。
此外，如本文所描述的具有保护层的枕头防止用户在操作枕头时与胶粘剂接触：外层是安全的、清洁的、非粘性的和易于处理的。

Claims (10)

1.一种枕头形式的反应性热熔胶粘剂，其中，所述枕头的外层包含选自由以下组成的组的一种或多种聚合物：(i)一种或多种聚烯烃和(ii)一种或多种乙烯-乙酸乙烯酯共聚物与疏水性气相二氧化硅的混合物。
2.根据权利要求1所述的枕头形式的反应性热熔胶粘剂，其中，所述一种或多种聚合物的总量占整个所述枕头的1wt％至10wt％。
3.根据权利要求1或2所述的枕头形式的反应性热熔胶粘剂，其中，所述一种或多种聚合物的总量占整个所述枕头的1wt％至5wt％。
4.根据前述权利要求中任一项所述的枕头形式的反应性热熔胶粘剂，其中，所述一种或多种聚烯烃选自由以下组成的组：基于聚乙烯的聚烯烃、基于聚丙烯的聚烯烃以及基于聚乙烯和聚丙烯的组合的聚烯烃。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的枕头形式的反应性热熔胶粘剂，其中，所述外层由一种或多种乙烯-乙酸乙烯酯共聚物与疏水性气相二氧化硅的混合物组成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的枕头形式的反应性热熔胶粘剂，其中，相对于所述一种或多种乙烯-乙酸乙烯酯共聚物与疏水性气相二氧化硅的混合物，疏水性气相二氧化硅的量占1wt％至10wt％。
7.根据前述权利要求中任一项所述的枕头形式的反应性热熔胶粘剂，其中，相对于所述一种或多种乙烯-乙酸乙烯酯共聚物与疏水性气相二氧化硅的混合物，疏水性气相二氧化硅的量占2wt％至5wt％。
8.根据前述权利要求中任一项所述的枕头形式的反应性热熔胶粘剂，其中，所述反应性热熔胶粘剂选自由异氰酸酯封端的热熔胶和硅烷封端的热熔胶组成的组。
9.一种用于通过共挤出反应性热熔胶粘剂以及选自由以下组成的组的一种或多种聚合物：(i)一种或多种聚烯烃和(ii)一种或多种乙烯-乙酸乙烯酯共聚物与疏水性气相二氧化硅的混合物，来制造根据权利要求1-8中任一项所述的枕头形式的反应性热熔胶粘剂的方法。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述共挤出是在水下。
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