CN107267093B - 压敏胶粘剂 - Google Patents

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Abstract

目的在于提供强力的压敏胶粘剂,其以对具有不同表面能的表面的良好的润湿性和去湿性而显着。这是通过根据本发明的压敏胶粘剂来实现的。本发明的压敏性胶粘剂在与发泡载体组合时显示出特别好的性质。因此,本发明的另一主题是包括发泡载体和本发明的压敏胶粘剂的胶带。

Description

压敏胶粘剂
技术领域
本发明涉及用于单面和双面胶带中的压敏胶粘剂的技术领域。更具体地说,本发明涉及基于衍生自特定的单体组成的聚(甲基)丙烯酸酯的压敏胶粘剂。
背景技术
本发明的目的之一是与胶粘剂技术(技术性胶粘剂)相关的“润湿性(润湿率,润湿)”的参数。润湿性在下文理解为指的是压敏胶粘剂和待粘结的基底之间的界面的形成。因此,术语“润湿性”描述了压敏胶粘剂平衡(补偿,弄平)不平整度并且排出(移动)其与基底之间的空气的能力。润湿性越大,压敏胶粘剂和基底之间的相互作用就能更有效地形成(发生),并因此附着性和粘附性就越好。特别地,对粗糙的表面或具有生产相关的不平整度或曲率或波纹的表面,经常观察到,曾今实现的润湿性由于机械负荷而再次变弱,换言之,发生去湿。
润湿性应与随时间的剥离强度(剥离粘附力)的形成区别开。即使当初始润湿性良好时,剥离强度仍可随时间而升高,因为越来越多的存在于胶粘剂中的并且能够与表面相互作用的官能团变为朝向该表面。
对于不同的应用领域,例如在建筑领域、在技术产品的工业制造中,或出于装配目的,需要越来越厚而且强力粘结的胶带(称作“胶粘剂组装带”)。由于粘结经常在户外进行和/或粘结的产品经受外部的天气影响(风化作用),因而对这种胶带的性能的期望通常是高的。因此,粘结应当是强劲的、耐久且耐候的;在许多情况下,需要高的耐湿性、耐热性和对热湿结合的耐受性。此外,胶粘剂应当快速润湿,并且这样,弄平胶层(粘结接头)中和/或待粘结的基底上的不平整度,并且从开始就显示出高的剥离强度(初始剥离强度)。当使用未发泡的胶带时,有效润湿的另一个优点是使得透明材料能够粘结而没有光学缺陷,这甚至对厚的胶带这也是越来越期望得到的(例如在透明材料例如玻璃或透明塑料的粘结中)。
用于这些目的胶带通常装配有胶粘剂,其胶粘技术上的性质必须相互非常好地匹配。例如,必须非常细微地调节内聚性、初始粘性、流动性能和其它性质。由于影响这些性质的压敏胶粘剂的技术形式经常对单独的性质具有不同的影响,因而微调通常是困难的,或者在结果中必须接受折衷。
此外,特别是对于非常厚的胶带,常常难以实现高度均匀的胶带;作为加工的结果,非常厚的胶带常常在整个层中不是均匀的。这通常是不受期望的,因为不管其层厚度及其制造,对于具有明确限定的性质的胶带有着经常性的需求。
具有适于压敏胶粘剂应用的粘弹性性质的物质在以粘性流动和以弹性恢复力两者应对机械形变时是显著的。在它们的各自的比例方面,两个过程彼此有一定的关系,不仅取决于所讨论的物质的精确的组成、结构和交联度,而且还取决于形变的速度和持续时间,以及取决于温度。
成比例的粘性流动对于实现粘附性是必要的。只有由具有相对高的迁移性的大分子产生的粘性组分才容许对待粘结的基底的有效润湿和在其上的有效流动。高比例的粘性流动导致高的固有胶粘性(也称为压敏胶粘性或粘性)并因此通常也导致高的剥离强度。在不存在可流动的组分的情况下,高度交联的体系、结晶聚合物或呈现玻璃状固化的聚合物通常缺少固有的胶粘性。
成比例的弹性恢复力对于内聚的实现是必要的。它们例如由链非常长的且高度缠绕的大分子以及通过物理或化学的方式交联的大分子产生,并且它们容许传递作用于粘结的力。它们负责赋予粘结以承受作用在其上的、长期剪切负荷形式的持续负荷的能力,例如至足够的程度并且在相当长的时间段内。
在发泡的多层胶带中,持续的负荷可导致应力的不均匀分布,其中如果力大于压敏胶粘剂的层对表面的粘附力,则表现为压敏胶粘剂的层的部分分离。因此,被润湿的面积的比例变小
为了防止压敏胶粘剂从基底流出(向下流动),并且为了保证在粘结的组件中的压敏胶粘剂的足够的稳定性,压敏胶粘剂的足够的内聚因此是必要的。然而,对于良好的粘附性质,压敏胶粘剂另外必须能够流动到基底上(在基底上流动),充分地与边界层中的表面发生相互作用,并且保证基底表面的有效且持久的润湿。此外,为了防止胶层内(在压敏胶粘剂层内)的断裂,就压敏胶粘剂而言需要一定的弹性。
就压敏胶粘剂而言为了实现足够的内聚,它们通常是交联的,即,单独的大分子通过桥接键彼此连接。交联可以各种方式实现:例如,存在物理和化学(热)交联方法。
为了制造均匀的胶带,有利的是,使聚合物经受热交联:即使对于厚的层,均匀地供应热能也是容易可能的。相对地,通过光化辐射(例如紫外线辐射或电子束)交联的胶粘剂的层在整个交联的层内显示出交联轮廓(分布,profile)。该交联轮廓得自以下事实:由于吸收过程,辐射在其渗入层中的深度方面是受限的,其中辐射的强度也随渗入的深度而下降。因此,辐射交联的胶粘剂层的外部区域比位于更内部的区域以更大的程度交联,其中交联强度向内部整体减小。特别地,对于厚的层,该效果是非常显着的。
例如EP 2 305 389 A2和EP 2 617 789 A1描述了热交联的、具有良好的胶粘性和内聚性质的、发泡和未发泡的胶粘剂组装带。然而,这些胶带显示出相对差的润湿性能,以及另外地,显示出在对非极性的基底、尤其是对汽车面漆的粘结方面的弱点。
WO 2013/048 985 A2和WO 2013/048 945 A1描述了多层胶粘剂组装带,其特别适用于在非极性的表面上特别是汽车面漆上的粘结。WO 2013/048 985 A2的胶带的特征在于,压敏胶粘剂的外层包括具有含12至32个碳原子的2-烷基烷醇残基和任选地具有C1-12链烷醇残基的(甲基)丙烯酸酯。在WO 2013/048 945 A1中,压敏胶粘剂的外层特别地包括具有含14至25个碳原子并且异构指数至少为2至不超过4的伯醇残基的丙烯酸酯。另外,其中描述的产品的缺点是使用紫外线辐射交联,经发现,在负载下,最初良好的润湿性劣化并因此发生去湿。
WO 2014/081 623 A2同样描述了具有对汽车面漆的非常好的粘结强度的UV交联的多层胶粘剂组装带。这通过使用丙烯酸2-丙基庚酯(PHA)作为压敏胶粘剂的外层中的共聚单体来实现,其中所描述的优选的共聚单体组成包括PHA和具有烯属不饱和基团的另外的共聚单体的混合物。后者共聚单体特别地为具有支化、环状或芳族醇成分的(甲基)丙烯酸酯,例如具有丙烯酸异冰片酯(IBOA),例如具有高的玻璃化转变温度和双环状基团的丙烯酸酯。
US 2011/0244230 A1描述了基于丙烯酸酯的泡沫胶带,其特别符合并且高度适用于对不平整的基底的粘结。然而,所描述的胶带通过UV辐射进行交联,并因此,得到的交联梯度导致相对差的润湿性能。
EP 2 226 372 A1描述了热交联的压敏胶粘剂,其包括具有浓度为8至15重量%的丙烯酸的聚丙烯酸酯,并且其特征在于,线性的丙烯酸酯与支化的丙烯酸酯的比率在1:6至10:1质量分数的范围内。然而,由该胶粘剂显示出的润湿过于缓慢,以及对基底的剥离强度增加至相应的最大剥离强度也过于缓慢
发明内容
本发明的目的在于提供强力压敏胶粘剂,特别地用于强粘结的双面压敏胶带。压敏胶粘剂提供具有不同表面能的表面的快速润湿(实例为金属,塑料例如PP、PE、聚碳酸酯的表面,以及机动车辆面漆),同时形成高水平的粘附性。此外,压敏胶粘剂和用它们产生的粘结甚至在升高的温度下也显示出高的剪切强度、对热和湿度的组合的高的耐受性、以及在动态负荷下的高的粘结强度,后者特别地在低温下。最后,粘结上的持久的机械负荷不导致胶带从表面去湿。
所述目的的实现基于以下构思:使用基本上基于具有单支化和未支化的醇成分的单体的混合物的聚(甲基)丙烯酸酯作为压敏胶粘剂的主要成分。
本发明的第一和一般主题是压敏胶粘剂,其包括至少50重量%的至少一种聚合物A,基于压敏胶粘剂的总重量,所述聚合物A可衍生自下列单体组成:
a1)55-75重量%的至少一种(甲基)丙烯酸酯,其具有不大于-60℃的均聚物玻璃化转变温度和基于支化的伯醇的醇组分,所述伯醇具有1的异构指数;
a2)20-40重量%的至少一种(甲基)丙烯酸酯,其具有基于线性C1-C18醇的醇组分;
a3)5-15重量%的丙烯酸。
本发明的压敏胶粘剂特别地对于以下是显著的:低能量表面的快速润湿并且甚至在于粘结上的持久的机械负荷下的高的耐去湿性,以及良好的其它胶粘技术上的性质。
根据本发明,压敏胶粘剂(PSA),如在一般的说法中常见的,理解为特别地在室温下永久粘性以及胶粘性的材料。压敏胶粘剂的特征在于其可通过压力施加至基底并且在那里保持粘附,其中未进一步限定待施加的压力或暴露于该压力的时间。在一些情况下,取决于压敏胶粘剂的精确的性质、温度、大气湿度和基底,短暂地暴露于最小的压力(其不超过瞬间的温和接触)就足以实现粘附效果,而在其它情况下长时间地暴露于高的压力也可为必须的。
压敏胶粘剂具有特定的特征性粘弹性性质,其导致永久粘性和粘附性。这些胶粘剂的特征在于,当它们机械形变时,存在粘性流动过程,还存在弹性恢复力的形成。这两种过程在它们各自的比例方面相互具有一定的关系,不但取决于压敏胶粘剂的精确组成、结构和交联度,而且还取决于形变的速率和持续时间,以及取决于温度。
成比例的粘性流动对于实现粘附性是必要的。只有由具有相对高的迁移性的大分子所产生的粘性成分允许在待发生粘结的基底上的有效润湿和有效流动。高的粘性流动的成分导致高的粘性(也称为表面粘性),并因此通常也导致高的剥离强度。高度交联的体系、结晶聚合物、或具有玻璃状的固化的聚合物缺少可流动的成分,并因此通常至少缺乏粘性或仅略有粘性。
成比例的弹性恢复力对于内聚的实现是必要的。它们例如由链非常长的高度缠绕的大分子、以及通过以物理或化学的方式交联的大分子产生,并且它们允许传递作用于粘结的力。作为这些恢复力的结果,粘结能够充分地承受作用在其上的长期负荷相对长的时间,例如以长期剪切负荷的形式。
为了更精确地描述和量化弹性和粘性成分的程度,以及成分彼此间的比率,可使用储能模量(G')和损耗模量(G”)的变量,并且其可通过动态机械分析(DMA)测定。G'是物质的弹性成分的量度,G”是粘性成分的量度。两个变量均取决于形变频率和温度。
所述变量可借助于流变仪来测定。在该情况下,例如,使待研究的材料在板/板布置中暴露于正弦振荡剪切应力。在采用剪切应力控制的仪器操作的情况下,作为时间的函数测量形变,和测量该形变相对于引入剪切应力的时间偏移。该时间偏移称作相位角δ。
储能模量G'如下定义:G'=(τ/γ)·cos(δ)(τ=剪切应力,γ=形变,δ=相位角=剪切应力向量和形变向量之间的相位移)。损耗模量G”的定义如下:G”=(τ/γ)·sin(δ)(τ=剪切应力,γ=形变,δ=相位角=剪切应力向量和形变向量之间的相位移)。
如果在室温(此处定义为23℃)下,在100至101弧度/秒的形变频率范围内,G'至少部分位于103至107Pa的范围内,并且G"同样至少部分地位于该范围内,则成分(组合物)通常被认为是压敏胶粘剂,并且被定义为本发明意义上的压敏胶粘剂。“部分地”意为G'曲线的至少一个部分位于由从100弧度/秒(包含端点)至101孤独/秒(包含端点)的形变频率范围(横坐标)以及由从103Pa(包含端点)至107Pa(包含端点)的G'值的范围(纵坐标)所描述的窗口内。对于G”这相应地适用。
根据一般观点,术语“(甲基)丙烯酸酯”理解为包含丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯两者。类似的注释适于关于“(甲基)丙烯酸酯”的名称。
异构指数是对(甲基)丙烯酸酯共聚单体中的醇基团的支化的量度,或在异构体混合物的情况下的平均值,并且被定义为伯醇中甲基基团(-CH3)的数量减去1(参见WO 2013/048945 A1)。为了测定异构指数,使(甲基)丙烯酸酯的游离醇与三氯乙酰基异氰酸酯反应以形成氨基甲酸酯,并且根据以下等式1进行计算:
Figure BDA0001264977220000061
支化的程度可通过醇或醇混合物的1H-NMR光谱分析测定。等式1中的I(CH3)表示甲基质子的绝对峰面积(通过积分确定)(δ在0.70和0.95ppm之间的范围内),并且I(CH2-OR)表示衍生的醇的在相对于氨基甲酸酯的α-位上的亚甲基质子的绝对峰面积(δ在3.9和4.5ppm之间的范围内)。异构指数为1意味着醇残基具有恰好一个支化点。
具有不大于-60℃的均聚物玻璃化转变温度和基于异构指数为1的支化的伯醇的醇成分的优选的(甲基)丙烯酸酯为例如丙烯酸2-丙基庚酯(PHA)和丙烯酸异癸酯。
优选地,本发明的PSA在不存在质子受体、电子对供体和电子对受体的情况下使用至少一种环氧环己基衍生物进行热交联。热交联在整个胶粘剂的层的范围内产生有利的、均匀的交联,而使用辐射交联的胶粘剂,例如,观察到如下交联轮廓,其中交联密度朝向胶粘剂的内部减小。均匀地交联的PSA层容许当粘结受到负荷时可发生均匀的应力分布。对于整个层,胶粘性和内聚性质可被非常精确地平衡,从而容许获得具有可精确预测的性质轮廓的稳健的粘结。特别优选地,本发明的PSA在不存在任何交联促进剂的情况下使用至少一种环氧环己基衍生物进行热交联。
优选地,本发明的PSA不包括剥离强度增强树脂。通常被添加以增加PSA的剥离强度的树脂包括例如脂族烃树脂、芳族烃树脂、烷基芳族烃树脂;萜烯树脂、萜烯-酚醛树脂;松香,尤其是氢化、未氢化和歧化的松香;官能化的烃树脂、和天然树脂。不存在剥离强度增强树脂有利于本发明的PSA的内聚性质,其本质上(固有地)是非常软和一致的(conforming)并且显示出高的粘性。
优选地,聚合物A具有至少500 000g/mol、更优选地至少700 000g/mol的重均分子量Mw。同样优选地,聚合物A具有不大于1 700 000g/mol的重均分子量Mw。对于聚合物A,多分散性PD(即摩尔质量分布的宽度)优选地为10≤PD≤100、更优选地20≤PD≤80,所述多分散性PD作为重均分子量Mw与数均分子量Mn的比率测量。
在一项实施方式中,本发明的PSA包括一种或多种聚合物A和一种或多种合成橡胶的共混物。合成橡胶优选地选自由以下组成的组:苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡胶、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯橡胶和上述橡胶的氢化的衍生物。
本发明的另一主题是胶带,其包括发泡载体和本发明的PSA。发泡载体优选地包括复合聚合物泡沫体。术语“复合泡沫体”描述了特殊形式的闭孔泡沫体,其空隙由中空的玻璃珠、中空的陶瓷珠和/或中空的聚合物珠形成。
在复合聚合物泡沫体层的反面(背面)上,为了稳定和/或为了加衬,可存在例如提供的衬垫或常规的膜材料,由此得到至少一种三层体系,其包括至少两层的本发明的胶带。
由于聚合物泡沫体层足够厚,背离PSA层以及在双层体系中暴露的聚合物泡沫体层的一侧也可通过如下来稳定化:通过交联操作以低的渗入深度被高度交联,使得仅部分的泡沫体载体层是高度交联的,而在载体面向PSA层的另一侧上,如果可能,保留了最初存在的粘弹性性质。
特别优选地,将PSA布置在发泡载体的两侧上,其中PSA之一为本发明的PSA。更特别地,将本发明的PSA设置在发泡载体的两侧上。这是有利的,因为在该情况下,胶带的两侧具有本发明的PSA的有利的胶粘技术上的性质。
在一个特定的实施方案中,存在设置在发泡载体两侧上的PSA,并且两种PSA以相同的浓度包含相同的添加剂,更特别地功能性添加剂和/或填料。类似地,两种PSA也可不含功能性添加剂和/或填料。在一个具体的实施方案中,存在设置在发泡载体的两侧上的PSA、更具体地本发明的PSA,并且所述PSA在化学上、在物理上和/或在其程度上是相同的。更特别地,两种PSA是完全相同的,不考虑非实质性的不匹配,其种类可得自例如普遍存在的浓度范围内的杂质、得自与生产相关的误差、以及得自类似的其它来源。
发泡载体优选地包括至少50重量%的至少一种选自由以下组成的组的聚合物,基于泡沫体的总重量:橡胶、更特别地天然橡胶,聚氨酯,聚(甲基)丙烯酸酯和苯乙烯嵌段共聚物,以及所述聚合物的共混物。更优选地,发泡载体包含至少50重量%的一种或多种聚(甲基)丙烯酸酯,基于泡沫体的总重量。
特别地,发泡载体包括至少50重量%的至少一种聚(甲基)丙烯酸酯B,基于泡沫体的总重量,所述聚(甲基)丙烯酸酯B可追溯至下列单体组成:
b1)65-97重量%的丙烯酸乙基己酯和/或丙烯酸丁酯,
b2)0-30重量%的丙烯酸甲酯,
b3)3-15重量%的丙烯酸。
发泡载体中存在的聚合物、更优选地聚合物B具有至少500 000g/mol、更优选地至少700 000g/mol的重均分子量Mw。同样优选地,发泡载体中的聚合物具有不大于1 700000g/mol的重均分子量Mw。对于存在于发泡载体中的聚合物,被测定作为重均分子量Mw与数均分子量Mn的比率的多分散性PD(即摩尔质量分布的宽度)优选地为10≤PD≤100、更优选地20≤PD≤80。
根据现有技术,包含在本发明的PSA中的聚合物和那些包含在发泡载体中的聚合物二者可优选地通过自由基聚合来制备,优选地在溶液中。在任选的随后从熔体处理的情况下,在聚合之后将溶剂汽提掉。
优选地,将发泡载体从熔体成形为层。在该情况下,优选地进行发泡层的热交联。本发明的PSA同样可从熔体成形。然而,由于所述层通常仅以最高达100μm的层厚度制造,因而它们也可有利地从溶液涂布并且之后进行干燥。
在工艺流程方面,从熔体(所谓的热熔体)可比从聚合物溶液更加有效地制造出非常厚的聚合物层例如发泡载体层。关于无定形聚合物(例如聚丙烯酸酯)的熔体的定义,本发明使用在F.R.Schwarzl,Polymermechanik:Struktur und mechanisches Verhaltenvon Polymeren[Polymer mechanics:Structure and mechanical behaviour ofpolymers],Springer Verlag,Berlin,1990中给出的标准,根据其,粘度具有约n≈104Pa·s的数量级并且内部阻尼达到≥1的tanδ值。
如果本发明的PSA的聚合物层和本发明的胶带的发泡载体的聚合物层通过从熔体涂布产生,则会由优选的热交联产生问题。一方面,为了引发随后的热交联,必须在涂覆之前添加热交联剂;另一方面,在这种情况下,交联剂暴露于用于产生和维持聚合物熔体的高温。甚至在受控的交联开始之前,这也可导致聚合物的不受控的交联(称作胶凝)。为了尽可能抑制这种胶凝,热熔体方法通常使用反应速度非常缓慢的交联剂,并且只在涂布前不久才使用它们。然而,为了在涂布之后实现令人满意的交联结果,此外,通常混合所谓的“促进剂”。
对于从溶液涂布并且同样将被热交联的聚合物体系,促进剂的使用可为有意义的并且经常被付诸实践。热引发的交联操作通常与从施加层的溶剂的热移除(即组成层的干燥)相关。在这种情况下,例如,由于例如过于彻底的干燥操作而导致起泡的事实,过快地除去溶剂产生不良形式的、不平整的(凹凸的)和不均匀的层。为此,干燥在适中的温度下进行。然而,为了保证以足够的速度进行有效的交联,也可将促进剂添加至溶剂体系。
当得到的层的厚度不是很大时,此时通常优选地从溶液进行涂布,意味着不存在显著的与待施加的聚合物溶液的粘度增加相关的问题(与大部分不含溶剂的熔体相比)。
根据本发明,发泡载体层优选地借助于促进剂交联。作为促进剂或具有促进作用的物质,特别地使用光子受体、电子对供体(路易斯碱)和/或电子对受体(路易斯酸)。根据本发明,促进剂是通过确保足够的反应速率来支持交联反应的化合物或化学品。特别地,这是以催化的方式(通过交联反应的活化)和/或通过使交联剂物质中或待交联的大分子中的官能团转化成如下的官能团来实现的:其能够以这样的方式进行反应,使得大分子彼此连接(桥接、网络形成)或连接至其它官能团。
促进剂自身不参与这种连接反应(即,它们自身不交联),但是能够以反应产物或片段的形式结合进网络或附着于其中。因此,促进剂确保交联反应的动力学的显著改善。
相对地,交联剂是能够通过其自身的官能团参与反应、更特别地加成或取代反应的物质,这导致桥接以形成网络。另外地,可存在如下的官能团,例如在促进剂的所提及的影响下或通过其它过程,其在交联反应的过程中被转化成最终导致待交联的聚合物的大分子之间的桥接的官能团。
在不存在促进剂的情况下,由于所选择的反应参数,根据本发明特别是在低于发泡载体层的聚合物的加工温度的温度下,交联反应将不会进行、或仅以不足的速度进行。例如,作为用于聚丙烯酸酯的交联剂的许多环氧化物固有地相对慢地反应,并因此在没有促进剂的情况下不会产生令人满意的交联结果。
质子供体,尤其是羧酸和/或羧酸基团和/或其质子化的衍生物,在本发明的意义上不被认为是促进剂。
在本发明的PSA中存在促进剂的确具有缺点。例如,含氮的促进剂特别地例如胺由于氧化过程而随时间的推移变黄,意味着这种促进剂体系不太适用于或尤其完全不适用于应特别地用于光学目的的透明的PSA或多层压敏性胶带。
盐类或形成盐的促进剂(尤其是碱性促进剂)例如上述的胺或氯化锌可例如导致水分容量增加的产物,因为盐通常具有吸湿性质。尤其是对于对热和湿度的组合具有非常高的耐性的PSA,考虑到预期的使用领域,这种促进剂是不太合适的。
因此,根据本发明,目的在于实现特别地与环氧环己基衍生物空气接触的本发明的PSA的热交联,而不混合促进剂。此处,不存在特别地涉及外部添加的促进剂(即,不是共聚的和/或未结合进聚合物骨架的促进剂);然而,特别优选地,本发明的PSA既不包含在外部添加的促进剂也不包含共聚的促进剂,特别地根本没有促进剂。
此处,聚合物层的性质、特别地本发明的PSA的性质,以及它们的物理性质(例如粘弹性、内聚、弹性成分)可受其性质和交联度的影响。
因此,本发明的PSA优选地通过至少一种环氧环己基衍生物来热交联,更优选地,通过至少一种环氧环己基羧酸酯、特别地至少通过(3,4-环氧环己烷)甲基3,4-环氧环己基羧酸酯(CAS 2386-87-0)来热交联。
环氧环己基衍生物优选地以最高达0.4重量%、非常优选地最高达0.3重量%的总量存在于待交联的PSA中,在各自的情况下基于待交联的聚合物的总量。当交联剂的量大于0.3重量份/100重量份聚合物时,剥离强度的降低是愈加可能的,并且在润湿性上存在显著的恶化。特别优选的交联剂的量位于例如0.12至0.30重量%的范围内、更特别地在0.15至0.25重量%的范围内,在各自的情况下基于待交联的聚合物的总量。
发泡载体同样优选地为热交联的,导致形成非常均匀的所述层。特别优选地,发泡载体通过一种或多种缩水甘油醚、更特别地通过至少一种多缩水甘油醚、更优选地至少通过季戊四醇四缩水甘油醚(CAS 3126-63-4)热交联。交联更特别地与作为促进剂的胺、更优选地与异佛尔酮二胺(CAS 2855-13-2)一起进行。在发泡载体层中用于交联的交联剂的总含量优选地最高达1.0重量%、更优选地最高达0.8重量%,在各自的情况下基于待交联的聚合物的总量。优选的交联剂的量位于例如0.05至0.6、更特别地0.10至0.5重量%的范围内,在各自的情况下基于待交联的聚合物的总量
促进剂优选地以0.1-1.5重量%、更优选地0.15-1.2重量%的量存在,在各自的情况下基于待交联的聚合物的总量。
特别地,在三层或多层构造的情况下,发泡载体层中的胺促进剂的存在不是重要的,因为在这些情况下,载体层在很大程度上被外部胶粘剂和/或PSA层屏蔽而不受氧化物质例如大气氧的影响。
如果例如将PSA涂布到尚未交联的发泡载体上或如果所述层在特定的过程中一起成形,则发泡载体和PSA层或两个层的热交联可同时进行。
然而,如果例如将PSA涂布到已经热交联之后的载体层上并且之后使其热交联,或如果使PSA在不同位置处成形并且热交联(如在临时载体例如剥离材料上)并且之后将其层压到已经热交联的发泡载体层上,则单独的层也可在独立的过程中热交联。为此,特别地,可为有利的是,进行发泡载体和/或PSA的化学和/或物理预处理利用例如电晕处理和/或等离子体处理和/或反应性电晕处理和/或反应性等离子体处理(使用气体例如氮气、氧气、氟气和/或其它)和/或利用火焰处理。
本发明的双面的、更特别地三层胶带也可如EP 05 792 143 A1中所记载的三层和多层体系那样制造。其中描述的制造和涂布方法也可类似地用于本说明书的胶带;因此,EP05 792 143 A1的公开内容明确地纳入本公开内容中。EP 05 792 143 A1中的产品结构的描述同样适用。
为了生产发泡载体层,特别有利地根据EP 2 414 143 A1和DE 10 2009 015 233A1中所描述的方法用微球进行发泡。
优选地,发泡载体被认为是粘度非常高的液体,其在压缩负荷下显示出流动性能(还称作“蠕变”)。在这个意义上,粘弹性成分优选地具有如下的能力:仅凭借重力(换言之,在其本身重量的负荷下)或多或少缓慢地流动,特别地流动到基底上(在基底上流动)或润湿基底。然而,至少这种效应在暴露于外部压力的情况下发生。压力方面的任何增加(例如,通过将胶粘带压在基底上)可显著地加速这种性能。
在上述意义上的粘弹性材料、优选地发泡载体进一步具有在缓慢地暴露于力的情况下使作用于其上的力松弛的能力。因此,它们能够将力消散成振动和/或形变,其又可(至少部分地)为可逆的,并因此能够“缓冲”作用力和优选地能够避免由作用力造成的机械破坏,但至少能够减少这种破坏或至少延迟破坏发生的时间。在非常快的作用力的情况下,粘弹性材料通常呈现弹性性能,换言之,完全可逆的形变的性能,并且超过材料弹性的力可导致断裂。
与这些相对的是,即使在缓慢地暴露于力的情况下也呈现所述的弹性性能的弹性材料。从根本上说,弹性性能对润湿产生不利的影响。因此,对于本发明的PSA同样有利的是,尽管有明显的弹性性能,但是在快速的力的负荷下倾向于整体呈现粘弹性性能,特别地在长的时间尺度内像流体一样表现得更加粘稠,并因此实现最佳、并且特别地快速的润湿。
发泡载体优选地包括至少一种发泡剂,其选自由以下组成的组:中空聚合物珠、实心聚合物珠、中空玻璃珠、实心玻璃珠、中空陶瓷珠、实心陶瓷珠、和实心碳珠(碳微球)。特别优选地,发泡载体包括至少部分膨胀的中空聚合物微结构体、更特别地能够在热量和/或其它能量的供应下从它们的基态膨胀的那些聚合物中空微结构体,例如填充气体的和/或填充液体的聚合物珠,其壳由例如热塑性材料例如聚甲基丙烯酸甲酯、PVDC或聚苯乙烯制成。本发明的PSA同样可包括这些种类的发泡剂。
发泡载体优选地包括二氧化硅、更优选地用二甲基二氯硅烷表面改性的沉淀二氧化硅。这是有利的,因为其可用于调节载体层的热剪切强度,并且更特别地用于使其增加。此外,二氧化硅可非常好地用于透明的载体。基于发泡载体中存在的全部聚合物,二氧化硅优选地以最高达15重量%存在于发泡载体中。本发明的PSA同样可包括二氧化硅。
本发明的发泡载体和/或PSA,更特别地本发明的PSA优选地包括至少一种增塑剂。增塑剂优选地选自由以下组成的组:(甲基)丙烯酸酯低聚物、酞酸酯、环己烷二羧酸酯(例如
Figure BDA0001264977220000131
DINCH,BASF,CAS 166412-78-8)、水溶性增塑剂、增塑树脂、磷酸酯(例如
Figure BDA0001264977220000132
DMPP,Lanxess,CAS18755-43-6)和多磷酸酯。
本发明的胶带(尤其是双面的带)通常并且在上述实施方案中具有一系列优点:
作为优选的热交联的结果,胶带在其整个层的范围内不具有交联轮廓。通过光化辐射(紫外线辐射、电子束)交联的粘弹性层以及PSA层在各自的整个交联的层的范围内具有交联轮廓。热交联的胶粘剂层不显示该特征,因为热量能够均匀地穿透到层中。
通过环氧环己基衍生物热交联的本发明的PSA具有比通过其它交联剂交联的体系更高的剥离强度。该发现对于本发明的胶带是非常重要的。如果使用了基于聚丙烯酸酯的发泡载体,并且如果在至少一侧上装配有本发明的PSA,其为热交联的,特别地用环氧环己基衍生物,则不仅该胶带侧上的剥离强度而且润湿性能优于如下的体系:
-其在弹性聚合物载体上具有相应的PSA或
-其具有相同的、优选地粘弹性载体,但不同的PSA,甚至其本身是显著更粘的。
胶带的剥离强度不仅受到外部PSA的影响,而且同样受到发泡载体的影响,意味着整个体系对于出色的胶粘性质是重要的。因此,本发明的胶带所基于的构思包括优选粘弹性的、相对软的泡沫体层与其自身(换而言之,例如具有作为载体的弹性膜基底)不是强力压敏胶粘性的PSA层的组合。这导致PSA层的一侧上的胶粘性能通过两个层的相互作用得以改善,由此实现如下的剥离强度和润湿性能,对于它们自身或对弹性载体,其通常比自身具有高的压敏胶粘性的PSA的情况好得多。
根据本发明,通过提供与该内聚性聚合物层邻接的泡沫体层,在将固有地具有相对低的粘性的内聚性PSA定性为(qualify)用于具有非常高水平的剥离强度的快速润湿胶带的PSA方面取得了成功。
在其中剥离强度仅由外部PSA确定的胶带的情况下,通常在粘附性和内聚性之间存在不可避免的折衷(参见本说明书的介绍部分)。根据本发明,已经成功地实现了通过控制可被单独优化的两个不同的层的性质来获得优异的整体性质。本发明的胶带对钢以及对非极性的汽车面漆的剥离强度优选地在12小时后、更优选地在8小时后特别地在本发明的PSA侧上为至少为40N/cm或更大。特别优选地,该剥离强度实际上是不可测量的,因为超过50N/cm的力导致复合聚合物泡沫体所需的内聚分裂。此外,本发明的胶带在高温(例如约70℃)下具有长的保持力时间。
为了改善本发明的胶带的处理或存储,它们可在一侧或两侧上设有剥离材料,其包括例如硅酮、膜、硅化的膜或纸、经表面处理的膜或纸等,换言之,所谓的衬垫。
除了到目前为止所描述的层之外,本发明的胶带还可包括另外的层,因此为具有大于三的层序列。在这种情况下,特别优选的是,发泡载体层至少间接地、优选地直接装配有本发明的PSA层,因为在这种情况下才实现上述的胶粘技术上的优点。
本发明的胶带的特征在于它们可被制备为非常厚的产品,其还具有非常高的粘结强度。这样的产品可应用于例如建筑领域、汽车工业,或必须补偿不平整或空腔的粘结。
由于发泡载体层的良好的松弛性能,本发明的胶带适用于吸收力例如机械应力、冲击等并使其能量消散。因此,无论在电子应用等中粘结例如易碎品时需要冲击-阻尼和/或振动-阻尼效果的情况下,本发明的胶带亦是高度适合的。如果使具有不同热膨胀系数的材料彼此粘结,则可特别有利地配置本发明的胶带,因为本发明的胶带通过其松弛性质能够消散由相互粘结的(interbonded)物品或表面的不同膨胀性能所产生的应力。另一方面,如果相互粘结的物品的膨胀性能差异非常大,则常规的胶带往往会失效,即存在粘结位点的弱化或甚至断裂。
本发明的胶带可以几微米至几百微米的胶带的常规厚度来制造,或特别有利地以大于300μm,例如500μm或更大、1000μm或更大、1500μm或更大、2000μm或更大或3000μm或更大的厚度来制造。甚至更厚的产品也可实现。
在本发明的胶带的情况下,发泡载体优选地具有300-2500μm、更优选地400-2400μm的层厚度,并且至少一种PSA具有40-150μm、优选地50-100μm的层厚度。
本发明的胶带尤其适用于粘结和紧固在非极性的汽车面漆上的装饰件、标志和保险杠。如果需要,这些面漆也可在粘结之前用底漆来处理,以实现在粘结强度方面的甚至进一步的提高。
理想地适于本发明的胶带的其它应用领域为:例如建筑物的建造、建筑物的装备和建筑学领域(内部和/或外部两者);DIY领域、模型构造、家具制造、造船和飞机制造;电子和电气工业(例如针对消费电子产品,例如白色商品和棕色商品,以及考虑到高的热稳定性的红色商品);以及还针对交通(路标等)。
附图说明
图1至图2b示出了用于方法M3的测试结构。
图3示出了用于发泡的实验设备。
具体实施方式
实验部分
测量方法:
固含量(方法A1):
固含量是聚合物溶液中的不可蒸发的成分的含量的量度。它是以重量分析的方式测定的,其中对溶液进行称重,然后将可蒸发的成分在干燥箱中于120℃蒸发2小时,并且再次对残留物进行称重。
K值(根据Fikentscher)(方法A2):
K值是高聚物化合物的平均分子大小的量度。为了进行测量,制备了百分之一浓度(1g/100mL)的甲苯聚合物溶液,并且使用Vogel-Ossag粘度计测定它们的动力学粘度。在对甲苯的粘度进行标准化之后,获得了相对粘度,并且使用其根据Fikentscher可计算出K值(Polymer 1967,8,第381页及其后)。
凝胶渗透色谱法GPC(方法A3):
在本说明书中,重均分子量Mw和多分散性PD的数值涉及通过凝胶渗透色谱法的测定。对经过澄清过滤的100μl样品进行测定(样品浓度4g/l)。使用的洗脱剂为具有0.1体积%的三氟乙酸的四氢呋喃。测量在25℃进行。使用的预备柱为:PSS-SDV柱,5μ,ID8.0mm×50mm。分离使用这样的柱进行:PSS-SDV,5μ,
Figure BDA0001264977220000162
以及
Figure BDA0001264977220000163
Figure BDA0001264977220000164
各自ID8.0mm×300mm(柱来自Polymer Standards Service;使用Shodex RI71差示折光计进行检测)。流速为1.0ml/分钟。相对于PMMA标准物进行校准(聚甲基丙烯酸甲酯校准)。
从涂布重量和层厚度测定密度(方法A4):
涂布的自胶粘组合物的每单位体积的重量或密度ρ经由每单位面积的重量与相应的层厚度的比率确定:
Figure BDA0001264977220000165
MA=涂布重量/每单位面积的重量(排除衬垫重量),以[kg/m2]计
d=层厚度(排除衬垫厚度),以[m]计
该方法得出未经调整的密度。
该密度测定特别适用于测定最终的产物(包括多层产品)的总密度。
180°剥离强度测试(方法H1):
将作为层施加至聚酯的PSA的20mm宽的条施加到事先已用丙酮清洗过两次和用异丙醇清洗过一次的钢板上。用对应于2kg重量的施加压力将所述压敏胶粘剂的带条基底上挤压两次。然后,立即以300mm/分钟的速度和180°的角度将胶带从基底除去。所有测量均在室温下进行。
结果以N/cm报告并且由三个测量取平均值。
保持力(方法H2):
将13mm宽和超过20mm(例如30mm)长的胶带的条施加到已用丙酮清洗过三次和用异丙醇清洗过一次的光滑的钢表面上。粘结面积为20mm×13mm(长×宽),其中胶带被悬挂在测试板上(例如根据上述的30mm的长度以10mm)。然后,用对应于2kg的重量的施加压力将所述胶带在钢载体上挤压四次。垂直悬挂该样品,使得胶带的凸出端朝下。
在室温下,将例如1kg的重量(10N)固定至胶带的突出端;在实施例中给出各自的重量。测量在标准条件(23℃、55%的环境湿度)且在70℃下于加热箱中进行。
测量的保持力(胶带从基底完全分离前经过的时间;在10000分钟之后不继续测量)以分钟报告并且对应于三次测量的平均值。
微剪切测试(方法H3):
该测试用于胶带在温度负荷下的剪切强度的加速测试。
用于微剪切测试的测量样品的制备:
将从各个样品试样切割的胶带(长度约50mm,宽度10mm)以如下方式粘附到已用丙酮清洁过的钢测试板上:使得钢板在左侧和右侧突出超过胶带,并且胶带在上边缘处突出超过测试板2mm。样品的粘结面积为高度×宽度=13mm×10mm。随后,使用2kg的钢辊和10m/分钟的速度滚压粘结位置六次。用作为行程传感器的支撑件的稳定的胶粘剂条齐平地加强胶带。通过测试板将样品垂直悬挂。
微剪切测试:
用于测量的样品试样在底端负荷有1000g的重量。测试温度为40℃,测试持续30分钟(15分钟装载和15分钟卸载)。在恒定温度下于预定测试时间后的剪切行程作为结果报告(以μm计),并且作为最大值[“max”;15分钟装载的最大剪切行程]和作为最小值[“min”;卸载后15分钟的剪切行程(“剩余挠度”);卸载时存在由于松弛而向后的移动]。同样报告的是弹性组分(分量),以百分数计[“elast”;弹性分量=(max-min)×100/max]。
对钢的90°剥离强度-开放侧和加衬侧(方法M1):
对钢的剥离强度在23℃+/-1℃的温度和50%+/-5%的相对大气湿度的测试条件下测定。将试样切割成20mm的宽度并将粘附到钢板上。在测试之前,对钢板进行清洁和调节。这是通过如下来完成的:首先用丙酮擦拭所述钢板,并且之后将其在空气中放置5分钟以使溶剂能够蒸发。
三层组装件:
然后用50μm的铝箔对三层组装件的背离测试基底的那侧进行加衬,以防止在测量过程中的试样拉伸。在那之后,将所述测试试样滚压到钢基底上。出于该目的,将2kg的辊以10m/分钟的滚动速度在带上来回压5次。在滚压后立即将钢板插入特殊的底座中,其容许以90°的角度垂直向上地剥离所述试样。剥离强度测量使用得自Zwick的拉伸测试机来进行。当将加衬侧施加至所述钢板时,首先将三层组装件的开放侧层压到50μm的铝箔上,除去剥离材料并且将组装件粘附到所述钢板上,以类似方式进行滚压,并使其经受测量。
对两侧(开放和加衬)的测量的结果以N/cm报告并且由三个测量取平均值。
在23μm PET膜上的试样:
将单侧的测试试样施加到钢基底上并且之后用2kg的辊以10m/分钟的滚动速度向下按压5次。在滚压之后立即将钢板插入到特殊的底座中,其容许以90°的角度垂直向上地剥离所述试样。使用得自Zwick的拉伸测试机测量剥离强度。结果以N/cm报告并且从三次测量取平均值。
保持力-开放侧和加衬侧(方法M2):
在23℃+/-1℃温度和50%+/-5%的相对大气湿度的测试条件下进行试样的制备。将测试试样切割成13mm并且粘附到钢板上。粘结面积为20mm×13mm(长×宽)。在测量之前,对钢板进行清洁和调节。这通过如下完成:,首先用丙酮擦拭该板,并且之后在空气中放置5分钟以使溶剂蒸发。在进行粘结之后,用50μm铝箔增强开放侧,并且将2kg的辊在组装件上来回地压2次。然后,将带环放置在三层组装件的突出端上。然后,从合适的装置悬挂所述体系并使其负载例如1kg的重量(10N);在各实施例中报告所述重量。悬挂装置是使得重量以179°+/-1°的角度加载于样品上的类型。这确保了三层组装件不能从板的底部边缘剥离。测量的保持力(即试样悬挂和坠落之间的时间)以分钟报告,并且对应于来自三次测量的平均值。为了测量加衬侧,首先用50μm铝箔增强开放侧,除去剥离材料,并且与上述相类似地将试样粘附至测试板。测量在标准条件(23℃,55%的湿度)下进行。
用刚性基底进行台阶润湿测试/刚性刚性浸湿测试(方法M3,图1、2a(从上方观察)和图2b(从下方观察)):
在23℃+/-1℃的温度和50%+/-5%的相对大气湿度的测试条件下进行试样的制备。在测量之前,对聚碳酸酯板(1,图1)进行清洁和调节。这通过如下来完成:首先用异丙醇擦拭所述板,并且之后将其放置在空气中5分钟以使溶剂蒸发。将测试试样(2,图1和2a)切割成20mm的宽度,在中央粘附到聚碳酸酯板上并且用辊来回滚压5次。辊的重量适合于测试试样的宽度,使得以2kg/cm加于测试试样上;因此,对于20mm的宽度,使用4kg的辊。注意确保测试试样良好地润湿所述板。之后,在23℃+/-1℃的温度和50%+/-5%的相对大气湿度的测试条件下储存粘结的样品24小时,以确保在进一步加工之前使胶带松弛。
将另外的聚碳酸酯板(3,图1和2a)胶粘性地施加在限定的间距(5,图2a)为20mm的具有限定高度的台阶(4,图1)上,并且之后根据以上所述的方法进行清洁和调节。使用了具有20和100μm的高度的台阶,并且作为参考,测量了没有台阶的试样。将粘结有台阶的基底(3,下部层)放置在固体基底上(台阶朝上),并且将设有测试试样的基底(1)缓慢且均匀地(尽可能无压力地)放置在台阶上(刚性-刚性施加),使得胶带不被积极地(主动地)挤压进台阶之间的空腔(6,图1和2b)中。随后,用具有限定重量的辊均匀地滚压组装的板一次。辊的按压速度恒定为约2.4m/分钟。
为了测定初始润湿性,不使用台阶(台阶高度0cm)且使用1kg的辊。对于台阶测试,使用了100μm的台阶高度和4kg的辊。在两种情况下,进行三次(一式三份)的测定。当比较不同的胶带时,确保它们具有相同的厚度。
对于两种测试,在各自的情况下在施加辊之后,用相片框中的高分辨率和规定的照明拍摄台阶(4)之间的所有面积的照片,以随后通过图像处理软件经由灰阶分析进行经润湿的面积的量化。这是通过使用Otsu分析的图像分析,更具体地经由自动阈值来完成的。传送的数据是作为时间的函数的润湿面积的比例,以[%]计。由差值计算去湿,同样以[%]计。
使用的可商购得到的化学品
Figure BDA0001264977220000201
I.压敏胶粘剂PA1-PA7的制备
以下描述了起始聚合物的制备。常规地,在溶液中经由自由基聚合制备所研究的聚合物。
聚丙烯酸酯PSA1(PA1):
常规用于自由基聚合的300L的反应器中被投入11.0kg的丙烯酸、27.0kg的丙烯酸丁酯(BA)、62.0kg的丙烯酸2-丙基庚酯(EHA)和72.4kg的丙酮/异丙醇(94:6)。在伴随着搅拌且反应器通氮气45分钟之后,将所述反应器加热至58℃并且添加50g的
Figure BDA0001264977220000202
67。随后,将外部加热浴加热至75℃并且反应在该外部温度下恒定地进行。在1小时的反应时间后,添加另外的50g的
Figure BDA0001264977220000211
67。在3小时后用20kg的丙酮/异丙醇(94:6)进行稀释以及在6小时后用10.0kg的丙酮/异丙醇(94:6)进行稀释。为了减少残留的引发剂,在5.5小时和再次在7小时后添加0.15kg份量的16。在24小时的时间后中断反应并且将批料冷却至室温。随后,使聚丙烯酸酯与交联剂
Figure BDA0001264977220000213
1500共混,并且用丙酮稀释至30%的固含量,并且之后从溶液将其涂布在硅化的剥离膜(50μm聚酯)上或经蚀刻的23μm厚的PET膜上(涂布速度2.5m/分钟,干燥隧道15m,温度区1:40℃,区2:70℃,区3:95℃,区4:105℃)。涂布重量为50g/m2。通过GPC(方法A3)测量的摩尔质量:Mn=25000g/mol;Mw=1010000g/mol。K值:50.3。
聚丙烯酸酯PSA2(PA2):
常规用于自由基聚合的300L的反应器中被投入11.0kg的丙烯酸、27.0kg的BA、62.0kg的丙烯酸异癸酯(IDA)和72.4kg的丙酮/异丙醇(94:6)。在伴随着搅拌且反应器通氮气45分钟之后,将所述反应器加热至58℃并且添加50g的
Figure BDA0001264977220000214
67。随后,将外部加热浴加热至75℃并且反应在该外部温度下恒定地进行。在1小时的反应时间后,添加另外的50g的
Figure BDA0001264977220000215
67。在3小时后用20kg的丙酮/异丙醇(94:6)进行稀释以及在6小时后用10.0kg的丙酮/异丙醇(94:6)进行稀释。为了减少残留的引发剂,在5.5小时和再次在7小时后添加0.15kg份量的16。在24小时的时间后中断反应并且将批料冷却至室温。随后,使聚丙烯酸酯与交联剂
Figure BDA0001264977220000217
1500共混,用丙酮稀释至30%的固含量,并且之后类似于PA1进行涂布和干燥。涂布重量为50g/m2。通过GPC(方法A3)测量的摩尔质量:Mn=31400g/mol;Mw=961000g/mol。K值:49.4。
聚丙烯酸酯PSA3(PA3)
常规用于自由基聚合的100L的玻璃反应器中被投入4.0kg的丙烯酸、12.0kg的BA、24.0kg的PHA和26.7kg的丙酮/汽油60/95(1:1)。在伴随着搅拌且反应器通氮气45分钟之后,将所述反应器加热至58℃并且添加30g的AIBN。随后,将外部加热浴加热至75℃并且反应在该外部温度下恒定地进行。在1小时的反应时间后,添加另外的30g的AIBN。在4小时后和在8小时后,在各自的情况下用10.0kg的丙酮/汽油60/95(1:1)混合物进行稀释。为了减少残留的引发剂,在8小时和再次在10小时后添加90g份量的
Figure BDA0001264977220000221
16。在24小时的时间后中断反应并且将批料冷却至室温。随后,使聚丙烯酸酯与交联剂1500共混,用丙酮稀释至30%的固含量,并且之后类似于PA1进行涂布和干燥。涂布重量为50g/m2。通过GPC(方法A3)测量的摩尔质量:Mn=24500g/mol;Mw=871000g/mol。K值:48.2。
聚丙烯酸酯PSA4(PA4)
常规用于自由基聚合的100L的玻璃反应器中被投入3.2kg的丙烯酸、8.0kg的BA、28.8kg的IDA和26.7kg的丙酮/异丙醇(94:6)。在伴随着搅拌且反应器通氮气45分钟之后,将所述反应器加热至58℃并且添加30g的
Figure BDA0001264977220000223
67。随后,将外部加热浴加热至75℃并且反应在该外部温度下恒定地进行。在1小时的反应时间后,添加另外的30g的67。在4小时后和在8小时后,在各自的情况下用10.0kg的丙酮/异丙醇(94:6)混合物进行稀释。为了减少残留的引发剂,在8小时和再次在10小时后添加90g份量的
Figure BDA0001264977220000225
16。在24小时的时间后中断反应并且将批料冷却至室温。随后,使聚丙烯酸酯与交联剂
Figure BDA0001264977220000226
1500共混,用丙酮稀释至30%的固含量,并且之后类似于PA1进行涂布和干燥。涂布重量为50g/m2。通过GPC(方法A3)测量的摩尔质量:Mn=35000g/mol;Mw=1020000g/mol。K值:52.9。
对比例-聚丙烯酸酯PSA5(PA5,具有1的异构指数和Tg>-60℃的单体EHA)
常规用于自由基聚合的100L的玻璃反应器中被投入4.0kg的丙烯酸、12.0kg的BA、24.0kg的EHA和26.7kg的丙酮/汽油60/95(1:1)。在伴随着搅拌且反应器通氮气45分钟之后,将所述反应器加热至58℃并且添加30g的AIBN。随后,将外部加热浴加热至75℃并且反应在该外部温度下恒定地进行。在1小时的反应时间后,添加另外的30g的AIBN。在4小时后和在8小时后,在各自的情况下用10.0kg的丙酮/汽油60/95(1:1)混合物进行稀释。为了减少残留的引发剂,在8小时和再次在10小时后添加90g份量的
Figure BDA0001264977220000227
16。在24小时的时间后中断反应并且将批料冷却至室温。随后,使聚丙烯酸酯与交联剂
Figure BDA0001264977220000228
1500共混,用丙酮稀释至30%的固含量,并且之后类似于PA1进行涂布和干燥。涂布重量为50g/m2。通过GPC(方法A3)测量的摩尔质量:Mn=26800g/mol;Mw=809000g/mol。K值:46.3。
对比例-聚丙烯酸酯PSA6(PA6,单体PHA和IBOA(环状单体))
常规用于自由基聚合的100L的玻璃反应器中被投入2.4kg的丙烯酸、12.0kg的丙烯酸异冰片酯(IBOA)、25.6kg的PHA和26.7kg的丙酮/汽油60/95(1:1)。在伴随着搅拌且反应器通氮气45分钟之后,将所述反应器加热至58℃并且添加30g的AIBN。随后,将外部加热浴加热至75℃并且反应在该外部温度下恒定地进行。在1小时的反应时间后,添加另外的30g的AIBN。在4小时后和在8小时后,在各自的情况下用10.0kg的丙酮/汽油60/95(1:1)混合物进行稀释。为了减少残留的引发剂,在8小时和再次在10小时后添加90g份量的双(4-叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯。在24小时的时间后中断反应并且将批料冷却至室温。随后,使聚丙烯酸酯与交联剂
Figure BDA0001264977220000231
1500共混,用丙酮稀释至30%的固含量,并且之后类似于PA1进行涂布和干燥。涂布重量为50g/m2。通过GPC(方法A3)测量的摩尔质量:Mn=24800g/mol;Mw=980000g/mol。K值:50.1。
对比例-聚丙烯酸酯PSA7(PA7,具有3.1的异构指数和Tg<-60℃的单体iC17A,)
常规用于自由基聚合的100L的玻璃反应器中被投入11.0kg的丙烯酸、27.0kg的BA、62.0kg的丙烯酸十七烷基酯(iC17A)和72.4kg的丙酮/异丙醇(94:6)。在伴随着搅拌且反应器通氮气45分钟之后,将所述反应器加热至58℃并且添加50g的
Figure BDA0001264977220000232
67。随后,将外部加热浴加热至75℃并且反应在该外部温度下恒定地进行。在1小时的反应时间后,添加另外的50g的
Figure BDA0001264977220000233
67。在3小时后用20kg的丙酮/异丙醇(94:6)进行稀释以及在6小时后用10.0kg的丙酮/异丙醇(94:6)进行稀释。为了减少残留的引发剂,在5.5小时和再次在7小时后添加0.15kg份量的
Figure BDA0001264977220000234
16。在24小时的时间后中断反应并且将批料冷却至室温。随后,使聚丙烯酸酯与交联剂
Figure BDA0001264977220000235
1500共混,并且用丙酮稀释至30%的固含量,并且之后类似于PA1进行涂布和干燥。涂布重量为50g/m2(涂布速度2.5m/分钟,干燥隧道15m,温度区1:40℃,区2:70℃,区3:95℃,区4:105℃)。通过GPC(方法A3)测量的摩尔质量:Mn=27 000g/mol;Mw=990 000g/mol。K值:50.1。
对于PSA的胶粘技术上的性能的测量,首先在没有聚丙烯酸酯泡沫体载体且使用交联剂
Figure BDA0001264977220000241
1500的情况下测试实施例中具体说明的胶粘剂PA1至PA7,并且在一个对比例中,使用缩水甘油基-官能化的交联剂(ErisysGA-240)。从表1中的结果可看出,在本发明的PSA PA1至PA4的实施例B1至B5和对比例-PSA PA5至PA7的对比例VB6至VB9二者中,胶粘剂是非常内聚的并且具有合适的对钢的剥离强度。利用缩水甘油胺的PSAPA1(实施例5)的交联同样显示出良好的结果。
表1:实施例B1至B5和对比例VB6至VB10-PSA的胶粘技术上的数据
Figure BDA0001264977220000242
对钢和PE的剥离强度=方法H1,HP=23°和70℃的保持力时间=方法H2,MST=微剪切测试=方法H3,Elast.分量=弹性分量
II用于聚丙烯酸酯泡沫体VT和用于PSA带实施例MT1至MT15的起始聚合物的制备
以下描述起始聚合物的制备,其在溶液中经由自由基聚合进行常规地制备。
基础聚合物P
常规用于自由基聚合的反应器中被投入30kg的EHA、67kg的BA、3kg的丙烯酸和66kg的丙酮/异丙醇(96:4)。在伴随着搅拌且反应器通氮气45分钟之后,将所述反应器加热至58℃并且添加50g的67。之后,将外部加热浴加热至75℃并且反应在该外部温度下恒定地进行。在1小时后,添加另外的50g的
Figure BDA0001264977220000252
67并且在4小时后用20kg的丙酮/异丙醇混合物(96:4)稀释批料。在5小时后和再次在7小时后,每次用150g的
Figure BDA0001264977220000253
16进行再引发,随后用23kg的丙酮/异丙醇混合物(96:4)进行稀释。在22小时的反应时间后,中断聚合并且将批料冷却至室温。聚丙烯酸酯具有:75.1的K值,50.2%的固含量以及平均分子量Mn=91 900g/mol和Mw=1 480 000g/mol。
过程1:热熔体PSA的浓缩/制备:
利用单螺杆挤出机(浓缩挤出机1,Berstorff GmbH,德国)使基础聚合物P在很大程度上不含溶剂(残留溶剂含量≤0.3重量%)。基础聚合物的浓缩的参数如下:
螺杆速度为150rpm,电动机电流15A,并且实现了58.0kg液体/h的通量。对于浓缩,在三个不同的圆顶处施加真空。减压分别在20毫巴和300毫巴之间。浓缩的热熔体P的出口温度为约115℃。在该浓缩步骤后的固含量为99.8%。
过程2:本发明的胶带的制备,与用于热交联的交联剂-促进剂体系共混,并且涂布
发泡在对应于图3中的说明的实验设备中进行。
通过过程1在进料器挤出机1中使基础聚合物P熔化并且以聚合物熔体的形式经由可加热的软管11将其传送进得自ENTEX(Bochum)的行星式辊筒挤出机2(PRE)中。使用的PRE特别地具有彼此可独立加热的四个模块T1、T2、T3、T4。经由计量孔22,可供应另外的添加剂或填料例如色浆。在点23处,添加交联剂。将所有的组分混合以形成均匀的聚合物熔体。
利用熔体泵24a和可加热的软管24b,将聚合物熔体转移至双螺杆挤出机3(得自BERSTORFF)(进料位置33)。在位置34处,添加促进剂组分。随后,将混合物作为整体在真空圆顶V中于175毫巴的压力下除去所有气体夹杂物。在真空区的下游,在螺杆上存在起泡B,其容许在随后的区段S中的压力的积聚。通过挤出机速度和熔体泵37a的合适的控制,在起泡B和熔体泵37a之间的区段S中积聚了大于8巴的压力,并且在计量点35处添加微球混合物(根据实验系列给出的细节嵌入分散助剂中的微球),并利用混合元件将其均匀地引入预混合物中。将生成的熔体混合物转移到模头5中。
在离开模头5后,换而言之在压力下降后,引入的微球经历膨胀,其中压力下降导致聚合物组成(组合物)的低剪切冷却。这产生了发泡载体材料。该载体材料随后在两侧上涂布有如下所示的PSA,其各自被提供在剥离材料上,其在被移除后可再次使用(过程衬垫)。利用滚压延机4将得到的三层组装件成形成卷筒(幅面,web)。
为了改善得自实施例B1-10的PSA对成形的聚丙烯酸酯泡沫体VT的锚定,不仅PSA而且泡沫体均通过电晕(得自VITAPHONE的电晕单元,Denmark,70W min/m2)来预处理。在制造三层组装件之后,所述处理产生了对聚丙烯酸酯泡沫载体层的改善的化学附着。
通过涂布单元的带速为30m/分钟。
在辊隙的下游,除去剥离材料并且完成的三层产物与剩余的第二剥离材料一起卷绕。
表2:聚丙烯酸酯泡沫体VT
Figure BDA0001264977220000261
Figure BDA0001264977220000271
密度:方法A4,剥离强度:方法H2,HP(保持力):方法M2
以下呈现的是:本发明的胶带的具体的实施例B1至B6,包括具有以50g/m2的双侧涂布重量的本发明的PSA的聚丙烯酸酯泡沫体载体VT;和对比例VB7至VB10,包括具有同样以50g/m2的双侧涂布重量的非本发明的PSA的聚丙烯酸酯泡沫体载体VT。
表3:对钢和PE的剥离强度,以及总厚度为1000μm的包括聚丙烯酸酯泡沫体载体VT的三层PSA带MT1至MT10的剥离提高
PSA=压敏胶粘剂,对钢的剥离强度=方法M1(f.s.=泡沫体分裂)保持力=方法M2
从表3中的剥离强度测量可看出,本发明的PSA带MT1至MT6要快得多粘附至钢并且保持其最大的剥离强度和/或用它们更快地发生聚丙烯酸酯泡沫体载体的分裂。例如,实施例MT9中的PSA VB9是引人注目的,其除了根据本发明使用的单体PHA之外还使用了具有高的Tg的环状丙烯酸酯而不是线性单体。此处,经发现,聚合物需要更长的时间才能粘附到基底上。另外,PSA VB10是引人注目的,其与聚丙烯酸酯泡沫体载体组合的对钢的剥离强度甚至在3天后也要低很多。除了后者的实施例之外,所有的PSA带具有相当的对PE的剥离强度。此外,在实施例MT5中,交联剂的效果是显而易见的。缩水甘油基官能化而非环氧环己基官能化的交联剂的使用导致较慢的剥离提高。
表4列出了对不同的低能汽车面漆UreGloss、CeramiClear5(CC5)和VW2K在3天的附着时间之后的剥离强度。
表4:总厚度为1000μm的包括聚丙烯酸酯泡沫体载体VT的三层PSA带MT1至MT10对低能面漆的剥离强度
Figure BDA0001264977220000281
这里同样显而易见的是,相比而言,包括本发明PSA的PSA带提供了更好的结果。
表5:总厚度为1000μm的包括聚丙烯酸酯泡沫体载体VT的三层PSA带MT1至MT10的刚性刚性浸湿测试
Figure BDA0001264977220000282
Figure BDA0001264977220000291
在刚性刚性浸湿测试中,本发明的PSA带和对比例之间的差异是最明显的。然而,在无台阶的粘结的情况下,所有实施例中的润湿都非常好,明显的是,当使用100μm的台阶高度时,只有当利用本发明的PSA MT1至MT6时瞬间的润湿性才是好的。这里清楚地证明了单体、特别地实施例MT9中的环丙烯酸酯以及交联剂(MT5)的作用。此外,显而易见的是,在本发明实施例的情况下,此处作为3天后的润湿性和瞬间之间的差值报告的去湿性(差值越小,去湿性越少)同样是最小的。

Claims (65)

1.压敏胶粘剂,其包括至少50重量%的至少一种聚合物A,基于压敏胶粘剂的总重量,所述聚合物A可衍生自下列单体组成:
a1)55-75重量%的至少一种(甲基)丙烯酸酯,其具有不大于-60℃的均聚物玻璃化转变温度和基于支化的伯醇的醇组分,所述伯醇具有1的异构指数;
a2)20-40重量%的至少一种(甲基)丙烯酸酯,其具有基于线性C1-C18醇的醇组分;
a3)5-15重量%的丙烯酸,
其中排除衍生自11重量%的丙烯酸、27重量%的丙烯酸丁酯和62重量%的丙烯酸2-丙基庚酯的单体组成的聚合物。
2.根据权利要求1所述的压敏胶粘剂,其特征在于,所述压敏胶粘剂通过至少一种环氧环己基衍生物热交联。
3.根据前述权利要求中任一项所述的压敏胶粘剂,其特征在于,所述压敏胶粘剂不包括剥离强度增强树脂。
4.根据权利要求1或2所述的压敏胶粘剂,其特征在于,所述聚合物A具有至少500000g/mol的重均分子量Mw
5.根据权利要求1或2所述的压敏胶粘剂,其特征在于,所述聚合物A具有不大于1 700000g/mol的重均分子量Mw
6.根据权利要求1或2所述的压敏胶粘剂,其特征在于,具有不大于-60℃的均聚物玻璃化转变温度和基于异构指数为1的支化的伯醇的醇组分的(甲基)丙烯酸酯为丙烯酸2-丙基庚酯(PHA)和丙烯酸异癸酯。
7.根据权利要求3所述的压敏胶粘剂,其特征在于,所述剥离强度增强树脂包括脂族烃树脂、芳族烃树脂、烷基芳族烃树脂、萜烯树脂、萜烯-酚醛树脂、松香、官能化的烃树脂、和天然树脂。
8.根据权利要求4所述的压敏胶粘剂,其特征在于,所述聚合物A具有至少700 000g/mol的重均分子量Mw
9.根据权利要求1或2所述的压敏胶粘剂,其特征在于,对于聚合物A,多分散性PD,即摩尔质量分布的宽度,为10≤PD≤100。
10.根据权利要求9所述的压敏胶粘剂,其特征在于,所述多分散性PD为20≤PD≤80。
11.根据权利要求1或2所述的压敏胶粘剂,其特征在于,该压敏胶粘剂包括一种或多种聚合物A和一种或多种合成橡胶的共混物。
12.根据权利要求11所述的压敏胶粘剂,其特征在于,所述合成橡胶选自由以下组成的组:苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡胶、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯橡胶和上述橡胶的氢化的衍生物。
13.根据权利要求2所述的压敏胶粘剂,其特征在于,所述压敏胶粘剂通过至少一种环氧环己基羧酸酯热交联。
14.根据权利要求13所述的压敏胶粘剂,其特征在于,所述压敏胶粘剂至少通过(3,4-环氧环己烷)甲基3,4-环氧环己基羧酸酯热交联。
15.根据权利要求2所述的压敏胶粘剂,其特征在于,所述环氧环己基衍生物以最高达0.4重量%的总量存在于待交联的压敏胶粘剂中,基于待交联的聚合物的总量。
16.根据权利要求15所述的压敏胶粘剂,其特征在于,所述环氧环己基衍生物以最高达0.3重量%的总量存在于待交联的压敏胶粘剂中,基于待交联的聚合物的总量。
17.根据权利要求16所述的压敏胶粘剂,其特征在于,所述环氧环己基衍生物的量位于0.12至0.30重量%的范围内,基于待交联的聚合物的总量。
18.根据权利要求17所述的压敏胶粘剂,其特征在于,所述环氧环己基衍生物的量位于0.15至0.25重量%的范围内,基于待交联的聚合物的总量。
19.胶带,其包括发泡载体和根据前述权利要求中任一项所述的压敏胶粘剂。
20.根据权利要求19所述的胶带,其特征在于,所述发泡载体包括复合聚合物泡沫体。
21.根据权利要求20所述的胶带,其特征在于,所述复合聚合物泡沫体包括至少50重量%的一种或多种聚(甲基)丙烯酸酯,基于泡沫体的总重量。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的胶带,其特征在于,所述压敏胶粘剂被层压在所述发泡载体的至少一侧上。
23.根据权利要求19至21中任一项所述的胶带,其特征在于,所述发泡载体包括至少50重量%的至少一种聚(甲基)丙烯酸酯B,基于泡沫体的总重量,所述聚(甲基)丙烯酸酯B可追溯至下列单体组成:
b1)65-97重量%的丙烯酸乙基己酯和/或丙烯酸丁酯,
b2)0-30重量%的丙烯酸甲酯,
b3)3-15重量%的丙烯酸。
24.根据权利要求19至21中任一项所述的胶带,其特征在于,所述发泡载体是热交联的。
25.根据权利要求19至21中任一项所述的胶带,其特征在于,在所述发泡载体的两侧上存在根据权利要求1-18中任一项所述的压敏胶粘剂。
26.根据权利要求25所述的胶带,其特征在于,在所述发泡载体的两侧上的压敏胶粘剂以相同的浓度包含相同的添加剂。
27.根据权利要求25所述的胶带,其特征在于,在所述发泡载体的两侧上的压敏胶粘剂在化学上、在物理上和/或在其程度上是相同的。
28.根据权利要求23所述的胶带,其特征在于,聚(甲基)丙烯酸酯B具有至少500 000g/mol的重均分子量Mw
29.根据权利要求28所述的胶带,其特征在于,聚(甲基)丙烯酸酯B具有至少700 000g/mol的重均分子量Mw
30.根据权利要求23所述的胶带,其特征在于,聚(甲基)丙烯酸酯B具有不大于1 700000g/mol的重均分子量Mw
31.根据权利要求23所述的胶带,其特征在于,对于聚(甲基)丙烯酸酯B,被测定作为重均分子量Mw与数均分子量Mn的比率的多分散性PD,即摩尔质量分布的宽度,为10≤PD≤100。
32.根据权利要求31所述的胶带,其特征在于,所述多分散性PD为20≤PD≤80。
33.根据权利要求24所述的胶带,其特征在于,所述发泡载体通过一种或多种缩水甘油醚热交联。
34.根据权利要求33所述的胶带,其特征在于,所述发泡载体通过至少一种多缩水甘油醚热交联。
35.根据权利要求33所述的胶带,其特征在于,所述发泡载体至少通过季戊四醇四缩水甘油醚热交联。
36.根据权利要求24所述的胶带,其特征在于,在发泡载体中用于交联的交联剂的总含量最高达1.0重量%,基于待交联的聚合物的总量。
37.根据权利要求36所述的胶带,其特征在于,在发泡载体中用于交联的交联剂的总含量最高达0.8重量%,基于待交联的聚合物的总量。
38.根据权利要求37所述的胶带,其特征在于,交联剂的量位于0.05至0.6重量%的范围内,基于待交联的聚合物的总量。
39.根据权利要求38所述的胶带,其特征在于,交联剂的量位于0.10至0.5重量%的范围内,基于待交联的聚合物的总量。
40.根据权利要求24所述的胶带,其特征在于,发泡载体的交联与作为促进剂的胺一起进行。
41.根据权利要求40所述的胶带,其特征在于,所述促进剂为异佛尔酮二胺。
42.根据权利要求40所述的胶带,其特征在于,所述促进剂以0.1-1.5重量%的量存在,基于待交联的聚合物的总量。
43.根据权利要求42所述的胶带,其特征在于,所述促进剂以0.15-1.2重量%的量存在,基于待交联的聚合物的总量。
44.根据权利要求19至21中任一项所述的胶带,其特征在于,所述发泡载体和/或压敏胶粘剂经化学和/或物理预处理。
45.根据权利要求44所述的胶带,其特征在于,利用电晕处理和/或等离子体处理和/或利用火焰处理来进行化学和/或物理预处理。
46.根据权利要求45所述的胶带,其特征在于,所述电晕处理为反应性电晕处理。
47.根据权利要求45所述的胶带,其特征在于,所述等离子体处理为反应性等离子体处理。
48.根据权利要求19至21中任一项所述的胶带,其特征在于,所述发泡载体和/或压敏胶粘剂包括至少一种发泡剂,其选自由以下组成的组:中空聚合物珠、实心聚合物珠、中空玻璃珠、实心玻璃珠、中空陶瓷珠、实心陶瓷珠、和实心碳珠。
49.根据权利要求19至21中任一项所述的胶带,其特征在于,所述发泡载体和/或压敏胶粘剂包括至少部分膨胀的中空聚合物微结构体。
50.根据权利要求49所述的胶带,其特征在于,所述至少部分膨胀的中空聚合物微结构体为填充气体的和/或填充液体的聚合物珠,其壳由热塑性材料制成。
51.根据权利要求50所述的胶带,其特征在于,所述热塑性材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、PVDC或聚苯乙烯。
52.根据权利要求19至21中任一项所述的胶带,其特征在于,所述发泡载体和/或压敏胶粘剂包括二氧化硅。
53.根据权利要求52所述的胶带,其特征在于,所述二氧化硅为用二甲基二氯硅烷表面改性的沉淀二氧化硅。
54.根据权利要求52所述的胶带,其特征在于,所述二氧化硅以最高达15重量%存在于所述发泡载体中,基于发泡载体中存在的全部聚合物。
55.根据权利要求19至21中任一项所述的胶带,其特征在于,所述发泡载体和/或压敏胶粘剂包括至少一种增塑剂,所述增塑剂选自由以下组成的组:酞酸酯、环己烷二羧酸酯、水溶性增塑剂、增塑树脂、磷酸酯和多磷酸酯。
56.根据权利要求19至21中任一项所述的胶带,其特征在于,所述发泡载体和/或压敏胶粘剂包括至少一种增塑剂,所述增塑剂选自(甲基)丙烯酸酯低聚物。
57.根据权利要求19至21中任一项所述的胶带,其特征在于,所述胶带对钢以及对非极性的汽车面漆的剥离强度在12小时后在压敏胶粘剂侧上为至少为40N/cm或更大。
58.根据权利要求19至21中任一项所述的胶带,其特征在于,所述胶带在一侧或两侧上设有剥离材料。
59.根据权利要求58所述的胶带,其特征在于,所述剥离材料包括经表面处理的膜或纸。
60.根据权利要求58所述的胶带,其特征在于,所述剥离材料包括硅化的膜或纸。
61.根据权利要求58所述的胶带,其特征在于,所述剥离材料包括硅酮。
62.根据权利要求19至21中任一项所述的胶带,其特征在于,所述发泡载体具有300-2500μm的层厚度,并且至少一种压敏胶粘剂具有40-150μm的层厚度。
63.根据权利要求62所述的胶带,其特征在于,所述发泡载体具有400-2400μm的层厚度。
64.根据权利要求62所述的胶带,其特征在于,所述压敏胶粘剂具有50-100μm的层厚度。
65.根据权利要求19至64中任一项所述的胶带在用于粘结和紧固在非极性的汽车面漆上的装饰件、标志和保险杠中的用途。
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