CN107250310A - 被保护的光交联剂制成的丙烯酸类粘合剂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了被保护的光交联剂以及其在(甲基)丙烯酸酯单体的两阶段光固化中的用途。
Description
背景技术
压敏带在家庭和工作场所中几乎随处可见。在压敏带的最简单构造中，其包含粘合剂和背衬，并且总体构造在使用温度下是发粘的，并且仅使用适度压力便可粘附到多种基材以形成粘结。按此方式，压敏带构成了完整自持的粘结系统。
根据压敏带协会，已知压敏粘合剂(PSA)具有包括以下的特性：(1)有力而持久的粘着力；(2)用不超过指压的压力即可粘附；(3)足以保持在附着物上的能力；以及(4)足够的内聚强度以便使其从附着物干净地去除。已发现的作为PSA充分发挥作用的材料包括经设计和配制以表现出所需粘弹特性的聚合物，这些粘弹特性实现预期的粘着力、剥离粘附力与剪切保持力的平衡。PSA的特征在于通常在室温(例如20℃)下发粘。PSA不仅仅因为组合物是粘性的或粘附到表面上而包含这些组合物。
这些要求通常使用经设计以单独地测量粘着力、粘附力(剥离强度)和内聚力(剪切保持力)的测试来进行评估，如A.V.Pocius在Adhesion and Adhesives Technology:AnIntroduction,2nd Ed.,Hanser Gardner Publication,Cincinnati,OH,2002(《粘附力和粘合剂技术：引言》，第2版，俄亥俄州辛辛那提汉瑟加德纳出版社，2002年)中所指明。这些测量合在一起构成了通常用于表征PSA的特性的平衡。
溶剂加工的丙烯酸类PSA组合物可通过加入与存在于聚合物中的反应性基团反应的多官能交联化合物而得以交联。热熔融涂布PSA组合物消除了溶剂加工的需要。为了热熔融加工粘合剂组合物，组合物不必在涂布加工之前和期间交联；然而，为了获得具有平衡特性的PSA(即，剥离和剪切粘附力)，组合物最终必须是交联的。在热熔融涂布加工中，这通常通过暴露于高能辐射(例如电子束或高强度紫外线辐射)完成。通常，当使用高强度紫外线辐射时，在初始热聚合之后，将光活性交联物质诸如二苯甲酮加入组合物。
发明内容
本公开提供了新型的被保护的光交联剂，其可被添加至单体混合物且可被掺入到所得聚合物中。该被保护的光交联剂随后可被去保护，并且使聚合物交联。
本公开提供了一种通过以下步骤来制备丙烯酸酯粘合剂的方法：使含有被保护的光交联剂的单体混合物光聚合，将光交联剂去保护，以及使其光交联。
被保护的光交联剂通过以下阶段而允许丙烯酸酯单体的两阶段光固化：第一阶段的光聚合，之后第二阶段的光交联。本方法优于先前方法，后者需要第一热聚合步骤以避免聚合物的光交联和胶凝。本方法也允许第一阶段，在该第一阶段中，单体混合物可光聚合至可涂布粘度，将其涂布在基材上，然后使其光交联以提供具有交联丙烯酸类粘合剂层的粘合剂制品。
在另一方面，本公开提供了一种包含光交联剂-官能(甲基)丙烯酸酯共聚物的可交联组合物。此光交联剂-官能(甲基)丙烯酸酯共聚物可通过将被保护的光交联剂-官能(甲基)丙烯酸酯共聚物(其可反之通过将羰基被保护的光交联剂掺入到共聚物来制备)去保护来制备。
如本文所用：
“(甲基)丙烯酸酯”或“丙烯酸类”是对丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、或它们的组合的简写形式；“(甲基)丙烯酸类”是对丙烯酸类、甲基丙烯酸类、或它们的组合的简写形式；并且“(甲基)丙烯酰基”是对丙烯酰基、甲基丙烯酰基、或它们的组合的简写形式。
“丙烯酰基”以一般意义使用，并且不仅指丙烯酸的衍生物，还分别指胺衍生物和醇衍生物；
“(甲基)丙烯酰基”包括丙烯酰基和甲基丙烯酰基基团两者；即，包括酯和酰胺两者在内。
“烷基”包括直链、支链和环状烷基基团，并且包括未被取代的和被取代的烷基基团。除非另外指明，否则烷基基团通常含有1至20个碳原子。如本文所用，“烷基”的示例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、异丁基、叔丁基、异丙基、正辛基、正庚基、乙基己基、环戊基、环己基、环庚基、金刚烷基和降冰片基等。除非另有说明，否则烷基基团可为一价或多价的，即一价烷基或多价亚烷基。
“杂烷基”包括具有一个或多个独立地选自S、O和N的杂原子的直链、支链和环状烷基基团，所述烷基基团包括未被取代的和被取代的烷基基团。除非另外指明，否则杂烷基基团通常含有1至20个碳原子。“杂烷基”为下文所述“含有一个或多个S、N、O、P或Si原子的烃基”的子集。如本文所用，“杂烷基”的示例包括但不限于甲氧基、乙氧基、丙氧基、3,6-二氧杂庚基、3-(三甲基甲硅烷基)-丙基、4-二甲基氨基丁基等。除非另有说明，否则杂烷基基团可为一价的或多价的，即一价杂烷基或多价杂亚烷基。
“芳基”为含有5-18个环原子的芳族基团并且可含有任选的稠环，该稠环可为饱和的、不饱和的或芳族的。芳基基团的示例包括苯基、萘基、二苯基、菲基和蒽基。杂芳基为含有1-3个杂原子诸如氮、氧或硫的芳基并且可含有稠环。杂芳基基团的一些示例为吡啶基、呋喃基、吡咯基、噻吩基、噻唑基、噁唑基、咪唑基、吲哚基、苯并呋喃基和苯并噻唑基。除非另有说明，否则芳基和杂芳基基团可为一价或多价的，即一价芳基或多价亚芳基。
“烃基”包括烷基和芳基基团在内，包括烷基取代的芳基基团(烷芳基)和芳基取代的烷基基团(芳烷基)。
“(杂)烃基”包括烃基烷基和芳基基团以及杂烃基杂烷基和杂芳基基团在内，后者包含一个或多个链(链中)氧杂原子诸如醚或氨基基团。杂烃基可任选地含有一个或多个链(链中)官能团，包括酯、酰胺、脲、氨基甲酸酯和碳酸酯官能团。除非另外指明，否则非聚合(杂)烃基基团通常含有1至60个碳原子。除了以上对于“烷基”、“杂烷基”、“芳基”和“杂芳基”所描述的那些外，如本文所用的此类杂烃基的一些示例还包括但不限于甲氧基、乙氧基、丙氧基、4-二苯基氨基丁基、2-(2'-苯氧基乙氧基)乙基、3,6-二氧杂庚基、3,6-二氧杂己基-6-苯基。
具体实施方式
被保护的光交联剂具有下式：
其中
R1为H或CH3；
X1和X2各自为-O-或-NR1-；
R2为二价(杂)烃基基团；
下标a为0或1,
Z为去保护时将经历Norrish I型或II型裂解并使丙烯酸类聚合物发生交联的羰基被保护的发色团。
保护基团可为任何本领域已知的保护基团，并且其在保护时使光交联剂基团不易光活化。可参考P.G.M.Wuts,Greene's Protective Groups in Organic Synthesis,5th Edition,Wiley Interscience,NY,pp554-684(P.G.M.Wuts，《有机合成中的格林氏保护性基团》，第5版，威利国际科学，纽约，第554-684页)。可用的羰基保护基团可选自缩酮(包括环状缩酮)、二硫缩酮、O取代的羟腈、被取代的腙、噁唑烷、咪唑烷缩羰酯、亚胺(衍生自伯胺诸如苯胺和苄胺)以及噻唑烷。最优选的是那些可被水和催化酸裂解的保护基团，诸如缩酮。光交联剂制成之后，保护羰基基团使其处于非光活化。
在一个实施方案中，Z可为能够Norrish I型裂解(α-裂解)的被保护的辐射敏感的芳基酮基团。此类α-裂解的光引发剂基团特别适用于浆料聚合物组合物。在J.G.Calvertand J.N.Pitts,Jr.,“Photochemistry”John Wiley&Sons,Inc.,New York(1966)(J.G.Calvert和J.N.Pitts,Jr.，“光化性”，约翰威利父子公司，纽约(1966))的文本中讨论了芳基酮的基本光化性。优选地，Z选自具有下式的被保护的光活性(辐射敏感)基团：
其中Ar为可被具有1至6个碳原子的低级烷基取代的具有5至18个碳原子的亚芳基基团，并且可含有1-3个杂原子，Ar优选选自亚苯基、萘和二亚苯基；
Prot为羰基上的保护基团，诸如缩酮；
R4选自氢、C1-C12烷基基团、C1-C12烷氧基基团以及苯基基团；
R5、R6和R8独立地选自羟基、C1-C12烷基基团、C1-C12烷氧基基团、二(C1-C12烷基取代的)氨基基团以及芳基基团，前提条件是R5、R6和R8中的至少一个选自羟基、C1-C12烷氧基基团、或二C1-C12烷基取代的氨基基团，或者R5、R6和R8中的任意两个可一起为亚烷基基团、-(CqH2q)-、或亚烷基-二氧基基团、O-(CqH2q)-O-，其中q是值为2或3的整数，其与它们所连接的碳原子一起形成5元或6元环，或者R5、R6和R8中的任意两个可与它们所连接的碳原子合在一起形成羰基基团-CO-，前提条件是其余R5、R6和R8选自羟基、C1-C12烷氧基基团、二C1-C12烷基取代的氨基基团以及芳基基团。
对应于Z的α-裂解光交联剂基团的示例可由以下结构表示。此类基团在开放价态处被-(X2-R2)a-X1-H取代，并且n为0或1。
在另一个实施方案中，光引发剂基团Z可选自羰基被保护的夺氢型光引发剂基团。此类基团可衍生自在开放价态处被亲核H-X1-(R2-X2)n-基团取代的二苯甲酮、蒽醌、9-芴酮、蒽酮、呫吨酮、噻吨酮、吖啶酮、二苯并环庚烯酮、色酮、黄酮、苄基以及苯乙酮化合物。此类基团可由以下表示：
重新绘制
优选地，Z衍生自被保护的，优选地缩酮保护的苯乙酮、二苯甲酮、蒽醌、9-芴酮、蒽酮、呫吨酮、噻吨酮、吖啶酮、二苯并环庚烯酮、苯偶酰、色酮、苯甲酰基环己烷、苯甲酰基哌啶、苯甲酰基哌嗪、苯甲酰基吗啉、苯甲酰基叔亚烷基以及苯甲酰基-叔羟基亚烷基。
通常，被保护的光交联剂可通过以下步骤来制备，使具有亲核基团的光交联剂化合物(甲基)酰化，之后保护羰基基团，使得化合物可光聚合但无光活性。另选地，可先对光交联剂化合物进行羰基保护，之后进行酰化。
其中X3为离去基团、诸如卤化物或烷氧基，其可被HX1-置换，
X1和X2独立地为-O-或-NH-；
R2为2至10个碳原子的二价亚烷基或-(R3)2C(CH2)m(CO)OR9-，其中m为0或1，R3为H或C1-C4烷基基团，并且R9为C2-C6亚烷基；
R1为H或CH3；并且
Z为光交联剂基团。
Z基团的羰基可在酰化之前或之后被保护。对于某些含有保护基团的胺，诸如被取代的腙，与丙烯酸酯的迈克尔加成将会竞争保护羰基，故羰基应在酰化之前被保护。对于其他保护基团，诸如缩酮，羰基优选地在酰化之后被保护。简单的缩酮可通过与原酸酯诸如(MeO)3CH和酸催化剂反应来制备，并且其可随后通过水解裂解。环状缩酮可由二醇制备。
式I的光活性交联化合物可通过亲电2-烯基吖内酯化合物与亲核H-X1-(R2-X2)n-基团取代的光交联剂化合物的开环来制备。可参考U.S.5,505,279(Gaddam等人)。合适的亲核体包括羟基、伯胺、仲胺和硫醇基团。衍生自2-烯基吖内酯化合物的光交联剂产生式I的光交联剂，其中X1-R2-X2为-NH-C(CH3)2-CO-O-(R10-O)b-，其中R10为直链或支链亚烷基，并且下标b为0或1。
使用2-烯基吖内酯而不是丙烯酰氯作为酰化剂的显著优点是吖内酯亲核反应涉及开环加成；该反应中未置换或产生更小的副产物分子(诸如氯化氢)。
烯基吖内酯可通过本领域熟知的方法制得。参见例如，Iwakura等人，Tetrahedron(《四面体》)，23，3363(1967)；Hubner等人，Makromol.Chem.(《应用大分子化学》)，11，109(1970)；Taylor等人，J.Poly.Sci.,Poly.Let.Ed.(《聚合物科学杂志聚合物Let.版》)，7，597(1969)；以及美国专利4,304,705和4,777,276。这些方法涉及使具有通式H2N(CH2)mC(R3)2COOH(其中m和R3如上所定义)的氨基酸酰化，该酰化利用具有通式H2C＝CR7C(O)Cl(其中R7如上所定义)的烯属不饱和酰化剂，使用了例如Kulkari等人，J.Poly.Sci.(《聚合物科学杂志》)，54，491(1961)所描述的方法，该杂志中将酰化剂(优选地，含有聚合引发剂诸如对苯二酚)和当量的酸吸收剂(例如，水性NaOH)分批加入冷冻的(例如，0℃)剧烈搅拌的等摩尔量氨基酸的碱金属盐的水溶液，之后用水性酸(例如，6N HCl)中和，并分离不饱和肽羧酸产物。然后通过引入脱水剂(比如，乙酸酐、氯甲酸乙酯或二环己基碳二亚胺)将该产物脱水以得到2-烯基吖内酯。
可用于本公开的亲核取代的光交联剂化合物包括在其上具有亲核H-X1-(R2-X2)n-基团的二苯甲酮、蒽醌、9-芴酮、蒽酮、呫吨酮、噻吨酮、吖啶酮、二苯并环庚烯酮、色酮、黄酮、苄基以及苯乙酮化合物。这可通过二苯甲酮化合物示例：
二苯甲酮光交联剂可具有下式，其中-X1-(R2-X2)a-连接未示出：
其中每个R1独立地选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、C1-C12烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、腈和卤化物。
单官能二苯甲酮的具体示例包括二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮、4-甲氧基二苯甲酮、4,4'-二甲氧基二苯甲酮、4,4'-二甲基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、4-(2-羟乙基硫基)-二苯甲酮以及4-(4-甲苯基硫基)-二苯甲酮。
蒽醌光交联剂具有下式，其中-X1-(R2-X2)a-连接未示出：
其中每个R1独立地选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、C1-C12烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、腈和卤化物，并且n为0至4。
可用的蒽醌光交联剂的代表性示例包括蒽醌、2-甲基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-苯基蒽醌、1,4-二甲基蒽醌、2,3-二甲基蒽醌、1,2-二甲基蒽醌、1-甲氧基-2-甲基蒽醌、2-乙酰基蒽醌以及2,6-二-叔丁基蒽醌。
噻吨酮光交联剂具有下式，其中-X1-(R2-X2)a-连接未示出：
其中每个R1独立地选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、C1-C12烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、腈和卤化物，并且n为0至4。
可用的噻吨酮光交联剂的代表性示例包括噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、2-氯代噻吨酮、2-十二烷基噻吨酮、1-甲氧基羰基噻吨酮、2-乙氧基羰基噻吨酮、3-(2-甲氧基乙氧基羰基)-噻吨酮、4-丁氧基羰基噻吨酮、3-丁氧基羰基-7-甲基噻吨酮、1-氰基-3-氯代噻吨酮、1-乙氧基羰基-3-氯代噻吨酮、1-乙氧基羰基-3-乙氧基噻吨酮、1-乙氧基羰基-3-氨基噻吨酮、1-乙氧基羰基-3-苯磺酰基噻吨酮、1-乙氧基羰基-3-(1-甲基-1-吗啉基乙基)-噻吨酮、2-甲基-6-二甲氧基甲基噻吨酮、2-甲基-6-(1,1-二甲氧基苄基)-噻吨酮、2-吗啉基甲基噻吨酮、2-甲基-6-吗啉基甲基噻吨酮、N-烯丙基噻吨酮-3,4-二甲酰亚胺、N-辛基噻吨酮-3,4-二甲酰亚胺、N-(1,1,3,3-四甲基丁基)-噻吨酮-3,4-二甲酰亚胺、6-乙氧基羰基-2-甲氧基噻吨酮以及6-乙氧基羰基-2-甲基噻吨酮。特别优选的是2-异丙基噻吨酮。其他优选的噻吨酮包括1-氯-4-丙氧基噻吨酮、2-丙氧基噻吨酮和4-丙氧基噻吨酮。
其他可用的二苯甲酮、噻吨酮和蒽醌发色团描述于U.S.6,235,922(Heilmann等人)中。
交联剂的量和种类是掺入到共聚物中光交联剂的量的函数，并且依据粘合剂组合物的施加而定制。通常，基于粘合剂组合物的总干重计，光交联剂以小于5份的量存在。更具体地，基于100份的所用总单体计，光交联剂可以0.01至5份，优选地0.05至1份的量存在。
改变交联密度的能力允许改变适于先前所述的各种应用的特性。例如，通过选择特定组分以及控制交联密度，本发明的新型组合物固化形成具有可定制特性(诸如剪切力、剥离力、隔离性、强度、硬度、弹性、吸收能力和韧性)的交联组合物。在例如医用凝胶和柔性涂层的要求不相同时，可改变材料结构和连接密度而依然保持形成交联组合物的方法不变。通过可聚合官能团和掺入到可交联组合物中的悬链光引发剂基团的百分比来预先确定最大交联密度。还可取的是使该体系部分地转化或固化来改善加工，同时使用后续固化阶段以获得最终特性。
当光交联剂基团为夺氢型时，交联化合物通常以0.01至0.5重量份，优选地0.05至0.5重量份的量使用。当光引发剂基团为α-裂解型时，交联化合物通常以相对于100份总单体0.1至3重量份，优选地0.5至2重量份的量使用。
本公开的被保护的交联剂可用于制备粘合剂，包括热熔融粘合剂和压敏粘合剂。因此，这可通过将相对于100重量份(pbw)的(甲基)丙烯酸酯共聚物或单体混合物约0.01至约5pbw的光活性交联化合物混合而实现。这可在现存聚合物或在部分聚合的单体-聚合物浆料中完成。
本公开提供了一种包含官能(甲基)丙烯酸酯共聚物的预粘合剂组合物，所述共聚物具有衍生自式I的被保护的光交联剂的被保护的悬链光交联剂基团。该被保护的悬链光交联剂基团可通过例如水解缩酮保护基团而去保护，并且使所述共聚物交联以提供压敏粘合剂和压敏粘合剂制品。
可用于制备酸官能(甲基)丙烯酸酯粘合剂共聚物的(甲基)丙烯酸酯酯单体为非叔醇的单体(甲基)丙烯酸酯，所述醇含有1至14个碳原子，并且优选包含平均4至12个碳原子。
适合用作(甲基)丙烯酸酯酯单体的单体的示例包括丙烯酸或甲基丙烯酸的酯，其中非叔醇诸如乙醇、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-已醇、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、3,7-二甲基庚醇、3,7-二甲基庚-3-烯醇、1-癸醇、1-十二醇、1-十三醇、1-十四醇、香茅醇、二氢香茅醇等。在一些实施方案中，优选的(甲基)丙烯酸酯酯单体是(甲基)丙烯酸与丁醇或异辛醇或它们的组合的酯，但两种或更多种不同的(甲基)丙烯酸酯酯单体的组合也是合适的。在一些实施方案中，优选的(甲基)丙烯酸酯酯单体是(甲基)丙烯酸与衍生自可再生来源的醇(诸如2-辛醇、香茅醇、二氢香茅醇)的酯。
(甲基)丙烯酸酯酯单体以基于用于制备聚合物的100份总单体含量计85至99重量份的量存在。优选地，(甲基)丙烯酸酯酯单体以基于100份总单体含量计90至95重量份的量存在。
聚合物还包含酸官能单体，其中酸官能团可以是酸本身(诸如羧酸)，或者一部分可以是其盐(诸如碱金属羧酸盐)。可用的酸官能单体包括但不限于选自下列的那些：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。此类化合物的示例包括选自下列的那些：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-羧基乙酯、甲基丙烯酸2-磺基乙酯、苯乙烯磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基膦酸、以及它们的混合物。
由于其可用性，酸官能共聚物的酸官能单体通常选自烯属不饱和羧酸，即(甲基)丙烯酸。当需要甚至更强的酸时，酸性单体包括烯属不饱和磺酸，并且可使用烯属不饱和膦酸。酸官能单体通常以基于100重量份的总单体计1至15重量份，优选地1至10重量份的量使用。
合适的非酸官能极性单体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。优选的极性单体包括选自下列的那些：(甲基)丙烯酸2-羟乙酯和N-乙烯基吡咯烷酮。
极性单体可以基于100重量份的总单体计0至<50重量份，优选地1至5重量份的量存在。
单体混合物可包含：
a)50-99重量份的(甲基)丙烯酸酯酯单体；
b)1-50重量份的包括酸官能单体在内的极性单体；
其中所述单体的总和为100重量份。
在其他实施方案中，(甲基)丙烯酸酯单体包括：
a)50-99重量份的(甲基)丙烯酸酯酯单体；
b)1-15重量份的酸官能单体；
c)0至<50重量份的不包括酸官能单体在内的极性单体，
其中所述单体的总和为100重量份。
当使用时，可用于(甲基)丙烯酸酯聚合物的乙烯基单体包括乙烯基酯(例如，乙酸乙烯酯和丙酸乙烯酯)、苯乙烯、被取代的苯乙烯(例如，α-甲基苯乙烯)、乙烯基卤化物、以及它们的混合物。此类乙烯基单体通常以基于100重量份的总单体计0至5重量份，优选地1至5重量份的量使用。
为了提高所涂布的粘合剂组合物的内聚强度，可将多官能(甲基)丙烯酸酯掺入到可聚合单体的共混物中。多官能丙烯酸酯尤其可用于乳液或浆料聚合。可用的多官能(甲基)丙烯酸酯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，诸如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。多官能(甲基)丙烯酸酯的的量和种类依据粘合剂组合物的施加而定制。通常，多官能(甲基)丙烯酸酯以基于粘合剂组合物的总干重计小于5份的量存在。此类多官能(甲基)丙烯酸酯通常在第一光聚合之后添加。更具体地，多官能(甲基)丙烯酸酯可以基于100份的粘合剂组合物的总单体计0.01份至1份的量存在。
可共聚合的单体混合物还可任选地包含链转移剂以控制所得聚合物的分子量。可用的链转移剂的示例包括但不限于选自下列的那些：四溴化碳、醇、硫醇、以及它们的混合物。当存在时，优选的链转移剂为巯基乙酸异辛酯和四溴化碳。若使用了链转移剂，则乳液混合物还可以包含基于100重量份的总单体混合物计至多约0.5重量份的链转移剂，通常为约0.01至约0.5重量份，优选约0.05重量份至约0.2重量份。
通常通过使含有被保护的光交联剂和光引发剂的单体混合物进行第一阶段的光聚合来制备共聚物。可用的光引发剂包括被取代的苯乙酮(诸如苄基二甲基缩酮和1-羟基环己基苯基酮)、被取代的α-缩酮(诸如2-甲基-2-羟基苯丙酮、苯偶姻醚(诸如苯偶姻甲基醚、苯偶姻异丙基醚)、被取代的苯偶姻醚(诸如茴香偶姻甲基醚)、芳族磺酰氯以及光活性肟。光引发剂可以约0.001至约5.0重量份/100份总单体(或聚合物)，优选约0.01至约5.0重量份/100份总单体的量且更优选地以0.1至0.5重量份/100份总单体的量使用。
所得聚合反应产物为酸官能(甲基)丙烯酸酯共聚物，其具有被保护的悬链光活性交联侧链，该侧链包含被保护的辐射敏感的光交联剂基团。其可随后去保护，可经UV辐射活化，从而得到交联的粘合剂产物。
第一阶段的光聚合产生未交联的共聚物。单体可被完全或部分转化。在照射期间可通过测量聚合介质的折射率来监测第一光聚合步骤中单体的转化度。在一些实施方案中，单体混合物被转化成适于涂布基材的可用涂料粘度。可用涂料粘度以在至多50％，优选地2-30％，更优选地5-20％范围内的转化率(即，可用单体聚合的百分比)来实现。溶质共聚物的分子量(重均)为至少100,000，优选地至少500,000。
共聚物可由下式表示。随后将羰基被保护的MPX*单体单元去保护以产生光活性MPX单体单元。
-(M酯)b-(M酸)c-(M极性)d-(MPX*)e-→-(M酯)b-(M酸)c-(M极性)d-(MPX)e-
其中
M酯表示衍生自(甲基)丙烯酸酯单体的聚合单体单元，
M酸表示衍生自酸官能单体的聚合单体单元，
M极性表示衍生自非酸官能极性单体的聚合单体单元，
MPX*表示衍生自被保护的光交联剂单体的聚合单体单元，
MPX表示衍生自去保护的光交联剂单体的聚合单体单元，并且
下标b、c、d和e表示共聚物中每种单体的重量份，如先前所述。
在一个优选的实施方案中，MPX*单体单元可为缩酮保护的二苯甲酮，其可被水解成光活性二苯甲酮而去保护。
在一个实施方案中，本公开提供了制备压敏粘合剂的方法，该方法包括部分聚合单体以产生包含被保护的光交联剂-官能(甲基)丙烯酸酯溶质共聚物和未聚合溶剂单体的浆料聚合物。可将“Z”基团的羰基基团去保护，并且可使浆料聚合物进一步聚合和交联。
应当理解，产生未交联共聚物的第一光聚合步骤在初始光聚合时将产生“无活性聚合物”；即完全聚合，但不产生可自由基聚合的聚合物。随后，溶剂单体混合物不会与现存的共聚物发生自由基聚合，但这两种共聚物随后可能发生交联。
优选地选择式I的光引发剂基团作为α-裂解型光交联剂以使所得共聚物有效交联，并且可使其余单体光聚合。
部分聚合提供了被保护的光交联剂-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布溶液。对于浆料的施加工艺而言，优选的单体混合物包含基于100份的总单体计85至99pbw的一种或多种(甲基)丙烯酸酯酯单体，1至15pbw的酸官能单体，0至10pbw的一种或多种第二非酸极性单体以及0至约5pbw的其他乙烯基单体。
在一些实施方案中，可在初始光聚合之后进行热聚合。换言之，本公开提供了一种制备粘合剂的方法，该方法包括以下步骤：
1)使单体混合物光聚合以提供包含溶质共聚物的浆料聚合物组合物，所述溶质共聚物具有被保护的悬链光交联基团；
2)使浆料进行热聚合以产生共聚物组合物，其中光交联基团是去保护的；
3)任选地涂布步骤2)的共聚物组合物；以及
4)使共聚物组合物光交联。
第一步骤光聚合可达任意转化度，如先前所述。
可向步骤1)的初始单体混合物添加热引发剂，前提条件是温度是受控的以避免热引发。优选地，将热引发剂添加至步骤1)的浆料共聚物组合物产物，并且至少95重量％的溶剂单体转化成共聚物。可在光交联步骤之前通过本领域已知的方式移除未反应的单体和其他挥发物。
合适的引发剂包括但并不限于选自下列的那些：偶氮化合物，诸如VAZOTM64(2,2'-偶氮二(异丁腈))和VAZOTM52(2,2'-偶氮二(2,4-二甲基戊腈))，过氧化物，诸如过氧化苯甲酰和过氧化月桂酰。
优选的热引发剂Vazo 88(1,1'-偶氮二(环己烷甲腈))、Lupersol 101(,2,5-双(叔丁基过氧基)-2,5-二甲基己烷)和Lupersol 130(2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)-3-己烷)。
当使用引发剂时，基于100重量份的浆料聚合物组合物计，引发剂可占约0.0005至约1重量份，优选约0.001至约0.5重量份。
已观察到第二热聚合步骤足以使被保护的光交联剂基团去保护。据信环境水分和/或反应物中残留水分足以水解由共聚物的酸官能团催化的保护基团。
也可利用无溶剂聚合方法来制备聚合物，诸如描述于U.S.4,619,979和4,843,134(Kotnour等人)中的连续自由基聚合方法；描述于U.S.5,637,646(Ellis)中的使用间歇式反应器的基本绝热的聚合方法；以及描述于U.S.5,804,610(Hamer等人)中的针对聚合经封装的预粘合剂组合物所述的方法。优选地，第一共聚物通过绝热的间歇式聚合工艺来制备，其中在反应过程中来往于批料被交换的任何能量的绝对值的总计将小于在聚合已发生期间发生的相应量的聚合反应所释放的总能量的约15％，如U.S.5637646(Ellis)中所述，该专利以引用方式并入本文。
优选地，将组分混合并使用WO9607522(Hamer等人)和U.S.5,804,610(Hamer等人)中所述的用于聚合封装的预粘合剂组合物的方法进行聚合，这两项专利以引用方式并入本文。
在Hamer的方法中，用于形成反应器皿或容器的封装材料优选地由与粘合剂组合物混合时基本上对所期望的粘合剂特性没有不利影响的材料制成。与仅由粘合剂组合物制备的热熔融涂布粘合剂相比，由粘合剂组合物和封装材料的混合物制备的热熔融涂布粘合剂可具有改善的粘合剂特性。
封装材料的至少一种组分(更优选地整个封装材料)优选地在等于或低于粘合剂的加工温度(即，玻璃化转变温度Tg，在该温度下粘合剂组合物开始流动)时熔化。封装材料优选地具有200℃或更低，优选地170℃或更低的熔点。在一个优选的实施方案中，熔点在90℃至150℃的范围内。
封装材料应适用于所使用的聚合方法。例如，对于光聚合，有必要使用在进行聚合所需的波长下可充分对紫外线辐射透明的膜材料。
在本公开的另一个实施方案中，反应混合物被涂布到载体网上，然后用薄片材料覆盖，并进行聚合，其中载体网、薄片材料或这两者都可用粘合剂进行热熔融涂布。若载体网和薄片材料均为可热熔融涂布的，则所得复合物可被直接送入热熔融涂布机中，或者切割成更小的带或片然后送至热熔融涂布机中。若载体网和薄片材料中仅有一者可与粘合剂一起热熔融涂布的，则在热熔融涂布粘合剂之前将不可涂布的实体移除。为了在移除不可涂布的实体之后有利于进行处理，经聚合的粘合剂可自身折叠，使得可涂布的实体基本上包裹经涂布的粘合剂的主表面。然后，可将粘合剂网送入热熔融涂布机中，或者可将其切割成更小的带或片再进行热熔融涂布。
若载体网或薄片材料中任一者不能与粘合剂一起涂布，如果需要，应当进行处理，使得粘合剂可以从其上容易地被移除。此类处理包括有机硅剥离涂层法处理、多氟聚醚涂层法处理、以及聚氟乙烯涂层(诸如TeflonTM)法处理。
载体网应提供足够的强度，以在聚合期间支撑经涂布的反应混合物，或者其可以在聚合期间由台板支撑。载体网可以是环状传送带，或者其可以是柔性材料，该柔性材料可以与粘合剂一起卷绕成卷；载体网自身为薄片材料。环状传送带可以由下列材料制成：有机硅弹性体；诸如由聚氟乙烯、聚酯、尼龙、聚碳酸酯等制成的聚合物膜；诸如不锈钢等金属；橡胶；玻璃纤维等等。可用的柔性材料包括纸和聚合物膜(诸如那些由聚酯、尼龙、聚碳酸酯、聚烯烃、乙烯-丙烯酸、乙烯-乙酸乙烯酯、离聚物等制成的聚合物膜)。可涂布的柔性材料包括聚烯烃诸如聚丙烯、聚乙烯和聚丁二烯等；乙烯-丙烯酸；乙烯-乙酸乙烯酯；以及离聚物。
同样，薄片材料可由前述柔性材料以及由玻璃、聚合物或金属制成的可任选地涂布有隔离材料的非柔性材料制成。若反应混合物随后光聚合，则载体网、薄片材料或两者应充分透过光化辐射以实现此光聚合。
优选地，封装材料基本上对封装材料的热熔融涂布混合物以及由反应混合物聚合制得的粘合剂的粘合剂特性没有不利影响，并且粘合剂的热熔融涂布混合物和封装材料优选地具有介于约103和约107Pa之间的储能模量，该储能模量在25℃和1弧度/秒下以扭力的剪切测得。
然后对所得聚合共混物进行进一步熔融加工以制备均匀的共混物。提供分散混合、分配混合或分散和分配混合的组合的物理共混装置可用于制备均匀的共混物。可以使用间歇和连续的物理共混方法二者。间歇方法的示例包括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.,SouthHackensack,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布元件，诸如腔体转移元件(例如，可购自英格兰什鲁斯伯里的睿派技术有限公司(RAPRA Technology,Ltd.；Shrewsbury,England)的CTM)和销钉混合元件、静电混合元件；以及分散元件(例如，如Mixing in Polymer Processing(聚合物加工中的混合)中的“Mixing in Single-Screw Extruders(单螺杆挤出机中的混合)”，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)。
一般来讲，将熔融的可挤出组合物定量加入挤出模具中(例如，接触模具或降模)。挤出组合物的形状由模具出口的形状决定。尽管可制备多种形状，但已制备的挤出组合物通常为连续或不连续的薄片形式。挤出模具可以为降模、接触模具、型材模具、环形模具或浇铸模具，例如，如美国纽约州纽约的Walter Michaelis,Hanser出版社(WalterMichaelis,Hanser Publishers,New York,N.Y.)于1984年出版的“Extrusion Dies:Design&Engineering Computation”(挤出模块：设计与工程计算)中所述，该文献全文以引用方式并入本文。
如果需要，可在挤出组合物离开模具之后通过使用压料辊将挤出物压制向冷却辊，从而提高挤出物表面中的一个或两个的平滑度并减小其厚度。挤出片的厚度优选地为约0.001mm至约5mm且更优选地为0.005至0.5mm。若该为片太薄，则粘合剂片的处理容易变得困难，而若其为太厚，则厚度方向上的交联变得不均一，并且这可能降低粘合剂的可靠性。
通常将挤出的涂料沉积在基材上。因此，在另一方面，提供了一种制品。该制品包括基材以及与基材相邻定位的可交联组合物的涂层。该可交联组合物与上文所述的相同。如本文所用，术语“相邻”是指第一层靠近第二层定位。第一层和第二层可接触或可借助另一层而彼此分离。例如，若基材接触可交联组合物或通过借助另一层(诸如增加可交联组合物与基材的粘附力的底漆层或表面改性层)而与可交联组合物分离，则基材可与可交联组合物相邻定位。可交联组合物通常以涂料形式施加至基材的主表面，并且制品为涂布有可交联组合物的基材。
任意合适的基材均可用于这些制品中。例如，基材可为柔性或不可挠曲的，并可由聚合物材料、玻璃或陶瓷材料、金属、或它们的组合形成。一些基材为聚合物膜，诸如由以下物质制得的那些：聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯、或它们的共聚物)、聚氨酯、聚乙酸乙烯酯、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)丙烯酸酯(PMMA)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、以及纤维素类材料(例如乙酸纤维素、三乙酸纤维素、乙基纤维素)。其他基材为金属箔、非织造材料(例如纸、布、非织造稀松布)、泡沫(例如聚丙烯类物质、聚乙烯、聚氨酯、氯丁橡胶)等。对于一些基材，可能需要处理表面以改善与交联组合物、交联组合物、或与这两者的粘附力。此类处理包括例如施加底漆层、表面改性层(例如，电晕处理或表面磨蚀)、或施加这两者。
在一些实施方案中，基材为隔离衬件。隔离衬件通常对可交联组合物或交联组合物具有低亲和力。示例性隔离衬件可由纸(例如，牛皮纸)或其他类型聚合物材料制成。一些隔离衬件涂布有外层隔离剂，诸如含有机硅的材料或含碳氟化合物的材料。
可交联组合物涂层可具有在暴露于紫外线辐射时能有效交联的任意所需厚度。在许多实施方案中，可交联组合物涂层具有不超过20密耳(500微米)、不超过10密耳(250微米)、不超过5密耳(125微米)、不超过4密耳(100微米)、不超过3密耳(75微米)、或不超过2密耳(50微米)的厚度。该厚度通常为至少0.5密耳(12.5微米)或至少1密耳(25微米)。例如，可交联组合物涂层的厚度可在0.5密耳(2.5微米)至20密耳(500微米)的范围内，0.5密耳(5微米)至10密耳(250微米)的范围内，0.5密耳(12.5微米)至5密耳(125微米)的范围内，1密耳(25微米)至3密耳(75微米)的范围内，或1密耳(25微米)至2密耳(50微米)的范围内。
在其他方面，提供了交联组合物和含有交联组合物的制品。交联组合物为可交联组合物暴露于紫外线辐射的反应产物。制品包括基材以及与基材相邻定位的交联组合物涂层。基材以及用于形成交联组合物的可交联组合物与上文所述的相同。合适的紫外线辐射源与上文所述的相同。
挤出组合物可任选地与衬件混合在一起。用于衬件的合适的材料包括硅氧烷隔离衬件、聚酯膜(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯膜)和聚烯烃膜(例如，聚乙烯膜)。衬件和挤出组合物可在一对压料辊之间层合在一起。
光交联之前，将Z基团的羰基去保护。已发现后续熔融加工提供足以水解缩酮保护基团的温度和环境水分，故无需单独的水解步骤。还发现共聚物中的酸官能单体诸如丙烯酸为充足的酸催化剂源，故无需为水解而添加酸。缩酮可在单独步骤的水解中通过暴露于水和酸催化剂而去保护。其他保护基团可通过本领域已知的方式移除，诸如上文Wuts所述。
此方法需要第一步骤的光聚合以及第二步骤的由UV引发的光交联。UV光源可有两种类型：1)相对低强度的光源诸如背光源，其在280至400纳米的波长范围内提供通常为10mW/cm2或更低的强度(如根据美国国家标准技术研究院(United States NationalInstitute of Standards and Technology)认可的程序所测量，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UvimapTMUM 365L-S辐射计测量)，以及2)相对高强度的光源，诸如中压汞灯，其提供通常大于10mW/cm2，优选地在15和450mW/cm2之间的强度。在利用光化辐射使浆料聚合物组合物完全或部分聚合的情况下，高强度和短暴露时间是优选的。例如，可以成功地使用600mW/cm2的强度和约1秒的暴露时间。强度可在约0.1至约150mW/cm2，优选约0.5至约100mW/cm2且更优选约0.5至约50mW/cm2的范围内。
UV源可与光聚合和光交联的步骤相同或不同。
粘合剂也可含有一种或多种常规添加剂。优选的添加剂包括增粘剂、增塑剂、染料、抗氧化剂和UV稳定剂。若此类添加剂不影响压敏粘合剂的优良特性，则可以使用。
在一些实施方案中，组合物包含增粘剂。可添加固体或液体增粘剂。固体增粘剂通常具有10,000克/摩尔或更小的数均分子量(Mn)以及高于约70℃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，诸如松香酸及其衍生物(例如，松香酯)；萜烯树脂，诸如多萜(例如，α蒎烯基树脂，β蒎烯基树脂、和柠檬烯基树脂)和芳族改性的多萜树脂(例如，酚改性的多萜树脂)；香豆酮-茚树脂；以及石油基烃树脂，诸如C5基烃树脂、C9基烃树脂、C5/C9基烃树脂、和二环戊二烯基树脂。这些增粘树脂(如果添加)可被氢化以降低它们的颜色对压敏粘合剂组合物的影响。如果需要，可使用各种增粘剂的组合。在许多实施方案中，增粘剂为松香酯或者包含松香酯。
松香酯增粘剂为各种松香酸和醇的反应产物。这些包括但不限于：松香酸的甲基酯、松香酸的三乙二醇酯、松香酸的甘油酯、和松香酸的季戊四醇酯。这些松香酯可被部分或完全氢化以改善稳定性并减少它们的颜色对压敏粘合剂组合物的影响。松香树脂增粘剂可例如以商品名PERMALYN、STAYBELITE和FORAL从美国田纳西州金斯波特的伊士曼化学公司(Eastman Chemical Company(Kingsport,TN,USA))以及以商品名NUROZ和NUTAC从英国伦敦的纽波特工业(Newport Industries(London,England))商购获得。完全氢化的松香树脂可例如以商品名FORAL AX-E从伊士曼化学公司(Eastman Chemical Company)商购获得。部分氢化的松香树脂可例如以商品名STAYBELITE-E从伊士曼化学公司(Eastman ChemicalCompany)商购获得。
烃树脂增粘剂可由各种石油基原料制备。这些原料可为脂族烃(主要为C5单体，并且存在一些其他单体，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、环戊二烯和环戊烯的混合物)、芳族烃(主要为C9单体，并且存在一些其他单体，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单体的增粘剂被称为C5基烃树脂，而衍生自C9单体的那些被称为C9基烃树脂。一些增粘剂衍生自C5和C9单体的混合物，或者是C5基烃增粘剂和C9基烃增粘剂的共混物。这些增粘剂可被称为C5/C9基烃增粘剂。这些树脂中的任一种可部分或完全氢化，以改善其颜色和热稳定性。
C5基烃树脂可以商品名PICCOTAC和EASTOTAC从伊士曼化学公司(EastmanChemical Company)，以商品名WINGTACK从美国宾夕法尼亚州埃克斯顿的克雷威利公司(Cray Valley(Exton,PA,USA))，以商品名NEVTAC LX从美国宾夕法尼亚州匹兹堡的内维尔化学公司(Neville Chemical Company(Pittsburg,PA,USA))，以及以商品名HIKOREZ从南韩的科隆工业公司(Kolon Industries,Inc.(South Korea))商购获得。各种氢化程度的C5基烃树脂可以商品名EASTOTACK从伊士曼化学公司(Eastman Chemical)商购获得。
C9基烃树脂可以商品名PICCO、KRISTLEX、PLASTOLYN和PICCOTAC和ENDEX从伊士曼化学公司(Eastman Chemical Company)，以商品名NORSOLENE从美国宾夕法尼亚州埃克斯顿的克雷威利公司(Cray Valley(Exton,PA,USA))，以商品名NOVAREZ从比利时的罗格斯公司(Ruetgers N.V.(Belgium))，以及以商品名HIKOTAC从南韩的科隆工业公司(KolonIndustries,Inc.(South Korea))商购获得。这些树脂可部分或完全氢化。在氢化之前，C9基烃树脂通常具有约40百分比的芳香物，如通过质子核磁共振测得。氢化的C9基烃树脂可例如以商品名REGALITE和REGALREX从伊士曼化学公司(Eastman Chemical)商购获得，其为50至100百分比(例如，50百分比、70百分比、90百分比和100百分比)氢化的。部分氢化树脂通常具有一些芳族环。
各种C5/C9基烃增粘剂可以商品名ARKON从德国的荒川公司(Arakawa(Germany))，以商品名QUINTONE从日本的棣南公司(Zeon Corporation(Japan))，以商品名ESCOREZ从德克萨斯州休斯敦的埃克森美孚化学公司(Exxon Mobile Chemical(Houston,TX))，以及以商品名NURES和H-REZ从英国伦敦的纽波特工业公司(Newport Industries(London,England))商购获得。
任一增粘剂可以等于基于组合物中固体总重量计至少5重量百分比的量使用。如本文所用，术语“固体”包括可交联组合物中水和有机溶剂之外的所有材料。在一些实施方案中，增粘剂的量为基于可交联组合物中固体总重量计至少10重量百分比、至少20重量百分比、或至少40重量百分比。增粘剂的量可最多至且等于单体/共聚物组分的重量。通常，增粘剂可以基于可交联组合物中固体总重量计60重量百分比或甚至更高、至多55重量百分比、至多50重量百分比、至多45重量百分比、或至多40重量百分比的量添加。在一些实施方案中，增粘剂以基于可交联组合物中固体总重量计20至60重量百分比范围内、30至60重量百分比范围内、20至50重量百分比范围内、30至50重量百分比范围内、20至45重量百分比范围内、或20至40重量百分比范围内的量存在。
在一些实施方案中，诸如在组合物至少包含增粘剂时，交联组合物通常为压敏粘合剂。因此，带有交联组合物涂层的制品具有压敏粘合剂层并且可用于许多此类制品的典型应用。可依据具体应用来选择与压敏层相邻的基材。例如，基材可为压片材料，并且所得制品可提供装饰性图形或者可为反射性产品。在其他示例中，基材可为标签纸(所得制品为带有粘合剂层的标签)或带背衬(所得制品为粘合带)。在另外示例中，基材可为隔离衬件并且所得制品可为转印带。转印带可用于将压敏粘合剂层转移至另一基材或表面。其他基材和表面包括例如面板(例如，金属面板诸如机动车面板)或玻璃窗。
一些制品为粘合带。粘合带可为单面粘合带(其中可交联组合物附着至带背衬的单一侧)或者可为双面粘合带(其中压敏粘合剂层处于带背衬的两主表面上)。两个压敏粘合剂层中的至少一个为上文所述的可交联组合物。双面粘合带通常负载在隔离衬件上。
实施例
测试方法
粘合剂剪切强度的测定：
使用实施例中制得的12.7毫米(mm)宽的粘合带样本进行剪切测试。通过用丙酮擦拭并空气干燥来清洁不锈钢面板。将粘合带样本施加至面板，使得每个粘合带的25.4mm×25.4mm的部分与该面板密切接触并且每个粘合带的一个末端部分是自由的(即，未附着至面板)。将1000克砝码附连至粘合带样本的自由端并且将该面板置于架上，使得该面板与延伸的自由端和砝码形成180°角。本测试在大约70℃下进行，并且将以分钟计的每个粘合带与测试面板分离所耗时间记录为剪切强度。若所耗时间超过10000分钟，则将所耗时间记录为>10000分钟。每个粘合带样本进行两次剪切测试并将结果进行平均。
剥离粘附力的测定：
使用实施例中制得的粘合带来测量剥离粘附力。通过用丙酮擦拭并干燥来清洁不锈钢面板。通过用2kg的硬质橡胶辊滚过2次，将测量为12.7mm宽×10-12cm长的粘合带粘附至面板。将粘合带的自由端对折使得移除角为180°，并且附连至粘附力测试仪刻度尺(滑移/剥离测试器，型号3M90，可购自美国俄亥俄州斯特朗斯维尔的仪器有限公司(Instrumentors Inc.Strongsville,OH,USA))的水平臂上。将不锈钢板附连至以12英寸/分钟(30.5厘米/分钟)远离刻度尺移动的平台上。在将粘合带施加至测试面板之后即刻开始进行剥离测试。测试期间，将以盎司计的刻度读取为稳定剥离力的平均值。然后将该读数转换并报告为牛顿/分米(N/dm)。每个样本进行三次剥离测试并进行平均以得到所报告的剥离力。
凝胶含量的测定：
将聚合物样本(约0.30克)置于预先称重的矩形网片(4英寸×2.5英寸(约10cm×6.4cm))的中间上。该网片为MCNICHOLS QUALITY WIRE MESH(方形编织，不锈钢类型304，织造构造，325目，0.0014英寸(约36微米)丝，0.0017英寸(约43微米)开孔)。将网片的外悬部分向内折叠，以覆盖和固定该网片内的带。将带有包封聚合物的折叠网片于玻璃瓶内30毫升甲苯中浸泡24小时。然后将带有粘合剂的网片从瓶中取出并于120℃下烘箱中干燥30分钟，并且再次称重以计算样本质量。使用以下公式，将聚合物的胶凝不溶部分计算为凝胶重量百分比(“凝胶重量％”)。
特性粘度(IV)的测定
本文所报告的特性粘度(IV)通过本领域内的技术人员使用的常规的方法得到。使用控制在27℃下水浴中的Lauda粘度计，测量10mL聚合物溶液(聚合物在乙酸乙酯中为0.3g/分升)的流动时间来得到IV。之后的测试程序以及所用设备详细描述于Textbook ofPolymer Science(聚合物科学教科书),F.W.Billmeyer,Wiley-Interscience(威利国际科学)，第二版，1971，第84和85页。
固体百分比的测定
将测试材料样本(约0.5-2.0克)置于小型开口锡容器中并于大约105℃下对流烘箱中保持过夜。通过测量蒸发单体的重量损失，可计算出单体转化成聚合物的量并表示成重量百分比(重量％)。
表1：材料
实施例1(EX-1)：AEBP的二甲基缩酮(“KAEBP”)
AEBP通过与25当量的MeOH、1.5当量的原甲酸三甲酯和20mM的TFA反应而缩酮化以形成相应的二甲基缩酮(“KAEBP”)。将反应混合物回流24小时，然后于旋转蒸发器上脱液至干。粗产物的1H NMR显示3.01ppm处甲氧基基团峰，并且通过一系列起始材料中7.85ppm处芳族氢相对于产物中7.47ppm处峰的比率而得到93.9％的酮转化成缩酮。将一部分KAEBP粗产物于硅胶柱上纯化，以提供粘滞液体状的KAEBP。
比较例1(CE-1)：
使用表2所示量将IOA、AA、IOTG和IRG651于瓶中共混来制备溶液。向瓶中的混合物添加磁力搅拌棒，并且将该混合物置于搅拌板上混合，从而形成可固化组合物。将EVA膜热密封形成各自测量为18厘米×5厘米的末端开放的接收器。每个接收器填充大约26克的可固化组合物。排出开放端的空气，然后使用“MIDWEST PACIFIC IMPULSE SEALER”(得自美国密苏里州圣路易斯的珀金埃尔默公司(J.J.Elemer Corp.(St.Louis,MO,USA)))将该开放端热密封。将包封在EVA膜内的可固化组合物浸泡在17℃的恒温水浴中，并且在各侧上用紫外光(365nm,4mW/cm2)照射八分钟以使可固化组合物聚合。
表2：可固化组合物
*所用KAEBP为PE-1中得到的粗料(即，约94％纯度)
比较例2(CE-2)：
比较例2根据比较例2所用程序制得，不同的是材料的量如表2中CE-2所示，包括0.25pbw的AEBP。
实施例2(EX-2)：
实施例2根据比较例1所用程序制得，不同的是材料的量如表2中EX-2所示，包括0.25pbw的KAEBP。质子NMR显示3.01ppm处甲氧基信号依然存在。
实施例3(EX-3)：
实施例3根据比较例1所用程序制得，不同的是材料的量如表2中EX-3所示，包括0.35pbw的KAEBP。
对CE-1、CE-2和EX-2中的每个进行凝胶含量测量，凝胶重量％结果归结于表3。
表3
| 样本 | 凝胶重量％ |
| CE-1 | 3.00 |
| CE-2 | 91.50 |
| EX-2 | 7.50 |
将大约50克的每种聚合物(CE-1、CE-2、EX-2)单独地在160℃下以100rpm于Brabender中热熔融共混10分钟。
在热熔融共混之前和之后通过质子NMR对EX-2样本进行分析。光谱显示出热熔融共混聚合物中3.01ppm处缩酮甲氧基峰的损失。热熔融共混之后EX-2材料的凝胶重量百分比值实测为80重量％。
使用UV融合灯于23mJ UVC(以及200mJ的UVB和600mJ的UVA)辐射下使热熔融共混之后EX-2样本固化，并且连同热熔融共混之前CE-1、CE-2和EX-2材料的样本一起，分析样本的tanδ值，如下文所述。
将热熔融共混之前CE-1、CE-2、EX-2材料以及热熔融共混和UV固化之后EX-2材料的样本压成1.5mm膜以用于流变分析。将样本于DHR2(应力控制流变仪(TA仪器(TAInstruments))，其配有用于加热和冷却样本的环境室附件)上测试。在20℃至125℃下于25mm板上以1弧度/秒的振荡频率和3℃/分钟的斜坡率对样本进行温度斜坡实验。流变仪将振荡转矩记录为角位移的函数并处理数据以提供储能模量和损耗模量，从而得到样本的tanδ。所得tanδ值归结于表4。
表4
添加和未添加增粘剂的EX-3的性能均进行了检测。对于实施例4和5(EX-4和EX-5)，EX-3样本是在160℃下于挤出机与表5所示量的增粘剂(FORAL 3085)配混。使用双螺杆挤出机上的降模将所得热熔物涂布到衬件上。模具和挤出机的挤出温度保持在160℃。将挤出的样本以3密耳(约76微米)厚度涂布。而后将样本层压到Mitsubishi 3SAB PET膜上并使用UV融合灯于23mJ UVC(以及200mJ的UVB和600mJ的UVA)辐射下使其固化。所得带的粘附特性归结于表5。
表5
对于实施例6和7(EX-6和EX-7)，处理方式与EX-4和EX-5相同，不同的是在初始配混步骤之前添加水，其量示于表5中。所得带的粘附特性归结于表5。
在一个替代的预粘合剂组合物合成中，将IOA(47.5克)与AA(2.5克)混合并向该混合物中添加IRG651(0.1pbw)、IOTG(0.04pbw)和KAEBP(EX-1粗料，0.5pbw)。将该混合物转移到透明玻璃瓶中并用氮气吹扫60秒。然后将该瓶密封并暴露于居中的350nm黑光并搅拌。所发生的反应放热并且材料粘度增加，从而形成反应浆料。基于固体百分比测试和NMR分析，测得该反应混合物中大约35重量％被转化(根据丙烯酸酯单体形成聚合物的反应)。
然后向反应器内38.2克反应浆料的等分试样中添加热引发剂以及为乙酸乙酯中溶液形式(约0.9pbw；依照美国专利7,968,661的实施例中所概述的一般教导内容的热引发剂组合)的IOTG(0.016pbw)。将反应器密封并脱氧，然后保持在正氮压下。将反应混合物加热至62℃，并且在绝热下进行反应，以产生预粘合剂组合物。该预粘合剂组合物具有约0.57的本征粘度值，约95重量％的单体转化成聚合物，并且根据NMR分析得知缩酮保护基团被完全移除。
Claims (36)
1.一种由下式表示的被保护的光交联剂：
其中
R1为H或CH3；
X1和X2各自为-O-或-NR1-；
R2为二价(杂)烃基基团；
下标a为0或1，
Z为羰基被保护的光交联基团。
2.所述被保护的光交联剂，其中Z选自羰基被保护的Norrish I型裂解(α-裂解)和Norrish II型(夺氢)光交联剂基团。
3.根据权利要求1所述的被保护的光交联剂，其中Z选自羰基被保护的基团，所述羰基被保护的基团衍生自苯乙酮、二苯甲酮、蒽醌、9-芴酮、蒽酮、呫吨酮、噻吨酮、吖啶酮、二苯并环庚烯酮、苯偶酰、色酮、苯甲酰基环己烷、苯甲酰基哌啶、苯甲酰基哌嗪、苯甲酰基吗啉、苯甲酰基叔亚烷基、以及苯甲酰基-叔羟基亚烷基。
4.一种由下式表示的权利要求1所述的被保护的光交联剂：
其中
R1为H或CH3；
X1和X2各自为-O-或-NR1-；
R2为二价(杂)烃基基团；
下标a为0或1；
Prot为羰基保护基团；
R3选自：
其中每个R1为H或C1-C6烷基基团，R5独立地为羟基基团、苯基基团、C1-C6烷基基团、或C1-C6烷氧基基团。
5.根据权利要求1所述的被保护的光交联剂，其中Prot为环状或无环缩酮。
6.根据权利要求1所述的被保护的光交联剂，其中Prot选自二硫缩酮、O取代的羟腈、被取代的腙、噁唑烷、咪唑烷和噻唑烷保护基团。
7.根据权利要求1所述的被保护的光交联剂，其中R3为-C(CH3)2OH。
8.根据权利要求1所述的被保护的光交联剂，其中X1-R2-X2为-NH-C(CH3)2-CO-O-(R10-O)b-，其中R10为直链或支链亚烷基，并且下标b为0或1。
9.一种可聚合组合物，所述可聚合组合物包含至少一种(甲基)丙烯酸酯单体、光引发剂和权利要求1-8中任一项的被保护的光交联剂。
10.根据权利要求9所述的可聚合组合物，所述可聚合组合物包含：
a)50-99重量份的(甲基)丙烯酸酯酯单体；
b)1-50重量份的包括酸官能单体在内的极性单体；
其中所述单体的总和为100重量份。
11.根据权利要求10所述的可聚合组合物，其中所述(甲基)丙烯酸酯单体包括：
a)50-99.9重量份的(甲基)丙烯酸酯酯单体；
b)0.1-15重量份的酸官能单体；
c)0至<50重量份的不包括酸官能单体在内的极性单体，
其中所述单体的总和为100重量份。
12.根据权利要求10-11中任一项所述的可聚合组合物，所述可聚合组合物包含相对于100重量份的单体混合物：
a)0.01至1.0重量份的光引发剂，和
b)0.05至0.5重量份的权利要求1→8中任一项的被保护的光交联剂。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的可聚合组合物，所述可聚合组合物还包含链转移剂。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的可聚合组合物，所述可聚合组合物还包含热自由基引发剂。
15.一种制备(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物的方法，所述方法包括以下步骤：
a)使至少一种(甲基)丙烯酸酯单体的单体混合物、光引发剂和权利要求1-8中任一项的被保护的光引发剂光聚合；
b)将所述被保护的光交联剂去保护，以及
c)使所得共聚物光交联。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述步骤a)的(甲基)丙烯酸酯单体混合物包括：
a)50-99重量份的(甲基)丙烯酸酯酯单体；
b)1-50重量份的包括酸官能单体在内的极性单体；
其中所述单体的总和为100重量份。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述步骤a)的(甲基)丙烯酸酯单体混合物包括：
a)50-99.9重量份的(甲基)丙烯酸酯酯单体；
b)0.1-15重量份的酸官能单体；
c)0至<50重量份的不包括酸官能单体在内的极性单体，
其中所述单体的总和为100重量份。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的方法，所述方法包含相对于100重量份的单体混合物：
a)0.01至1.0重量份的光引发剂，和
b)0.05至0.5重量份的权利要求1-8中任一项的被保护的光交联剂。
19.根据权利要求15-18中任一项所述的方法，其中所述第一光聚合步骤的单体混合物完全转化成未交联的共聚物。
20.根据权利要求15-19中任一项所述的方法，其中所述第一光聚合步骤的单体混合物转化成至多30％未交联的共聚物。
21.根据权利要求15-20中任一项所述的方法，其中步骤a)的产物为具有被保护的悬链光交联剂基团的(甲基)丙烯酸酯共聚物。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述未交联的共聚物具有下式：
-(M酯)b-(M酸)c-(M极性)d-(MPX*)e-
其中
M酯表示衍生自(甲基)丙烯酸酯单体的聚合单体单元，
M酸表示衍生自酸官能单体的聚合单体单元，
M极性表示衍生自非酸官能极性单体的聚合单体单元，
MPX*表示衍生自所述被保护的光交联剂单体的聚合单体单元，并且
下标b、c、d和e表示所述共聚物中每种单体的重量份。
23.根据权利要求15-22中任一项所述的方法，其中所述去保护的步骤提供具有下式的未交联的共聚物：
-(M酯)b-(M酸)c-(M极性)d-(MPX)e-
M酯表示衍生自(甲基)丙烯酸酯单体的聚合单体单元，
M酸表示衍生自酸官能单体的聚合单体单元，
M极性表示衍生自非酸官能极性单体的聚合单体单元，
MPX表示衍生自所述去保护的光交联剂单体的聚合单体单元，并且
下标b、c、d和e表示所述共聚物中每种单体的重量份。
24.根据权利要求15-23中任一项所述的方法，其中所述被保护的羰基为缩酮保护的羰基，并且所述去保护的步骤包括在催化量的酸的存在下加热。
25.根据权利要求15-24中任一项所述的方法，其中所述进一步光交联的步骤使所述去保护的光交联剂基团光分解并使所述(甲基)丙烯酸酯聚合物交联。
26.根据权利要求15-25中任一项所述的方法，所述方法还包括在步骤c)中的进一步光交联之前挤出步骤b)的(甲基)丙烯酸酯共聚物的步骤。
27.根据权利要求15-26中任一项所述的方法，所述方法包括以下步骤：
1)使单体混合物光聚合以提供包含溶质共聚物的浆料聚合物组合物，所述溶质共聚物具有被保护的悬链光交联基团；
2)使所述浆料聚合物组合物热聚合以产生共聚物组合物，其中所述光交联基团是去保护的；
3)任选地涂布步骤2)的共聚物组合物，以及
4)通过暴露于UV辐射使所述共聚物组合物光交联。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述单体混合物在步骤1)中光聚合至至多50重量％的转化度。
29.根据权利要求25-28中任一项所述的方法，其中所述浆料共聚物组合物热聚合至大于95％的转化度。
30.根据权利要求25-29中任一项所述的方法，其中所述步骤2)的浆料共聚物组合物含有基于100重量份的浆料聚合物组合物计0.0005至约1重量份，优选约0.001至约0.5重量份的热引发剂。
31.根据权利要求25-30中任一项所述的方法，所述方法还包括增粘剂。
32.一种由下式表示的共聚物：
-(M酯)b-(M酸)c-(M极性)d-(MPX*)e-
其中
M酯表示衍生自(甲基)丙烯酸酯单体的聚合单体单元，
M酸表示衍生自酸官能单体的聚合单体单元，
M极性表示衍生自非酸官能极性单体的聚合单体单元，
MPX*表示衍生自权利要求1-8中任一项的被保护的光交联剂单体的聚合单体单元，并且
下标b、c、d和e表示所述共聚物中每种单体的重量份。
33.根据权利要求32所述的共聚物，所述共聚物包含相对于100重量份的单体混合物：
a)50-99.9重量份的(甲基)丙烯酸酯酯单体；
b)0.1-15重量份的酸官能单体；
c)0至<50重量份的不包括酸官能单体在内的极性单体，以及
d)0.05至0.5重量份的被保护的光交联剂。
34.一种制备粘合剂的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供权利要求32-33中任一项的共聚物，
b)将所述被保护的光交联剂去保护，以及
c)照射所述步骤b的共聚物。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述去保护的步骤提供由下式表示的未交联的共聚物：
-(M酯)b-(M酸)c-(M极性)d-(MPX)e-
M酯表示衍生自(甲基)丙烯酸酯单体的聚合单体单元，
M酸表示衍生自酸官能单体的聚合单体单元，
M极性表示衍生自非酸官能极性单体的聚合单体单元，
MPX表示衍生自所述去保护的光交联剂单体的聚合单体单元，并且
下标b、c、d和e表示所述共聚物中每种单体的重量份。
36.根据权利要求34或35中任一项所述的方法，所述方法还包括将所述共聚物涂布在基材上的步骤。
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