CN1074923A - 具有控制剥离性能的硅氧烷压敏粘合剂 - Google Patents

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Abstract

通过在可固化压敏粘合剂组合物中添加少量化 学上相容的高分子量硅氧烷聚合物防粘改性剂，可最 大限度减少压敏带剥离时的失真和混浊度。使用下 式所示的有机聚硅氧烷作为这种防粘改性剂：
RR2 1SiO(R2 1SiO)x(RR2SiO)ySiR2 1R 式中R、R1、R2、x、y等各符号的定义如说明书中所 述。
当与无防粘改性剂的类似组合物比较时，得到一 种在剥离或分配时失真小得多、表面更平滑、光学上 更透明的固化硅氧烷压敏粘合剂。

Description

本申请与1991年3月26日提交的美国申请序号07/675，232，07/675，380和07/675，396有关。
无溶剂和高固体硅氧烷压敏粘合剂在聚酯、聚酰亚胺和聚四氟乙烯带上提供优异的固化性能、剥离性能和粘着粘合力性能。然而，一些固化的压敏粘合带对粘合带背面有高亲合力。这种亲合力是所不希望的，因为它导致解开操作和切割操作及分配时粘合带外观的不一致性。这种现象对于有聚酯背材的粘合剂最为明显。
一些可固化产生压敏粘合剂的特定组合物对粘合带背面显示出这种高亲合力，具体地说，这些组合物包括最近开发的、不含溶剂或含少量溶剂的有机聚硅氧烷组合物，该组合物按重量计包含：（A）约50%至约75%（重量）的一种甲苯和苯可溶的含R3SiO1/2单元和SiO4/2单元树脂状共聚物，其中R是一个有1～6个碳原子的一价烃基;（B）一种链烯基封端的聚二有机硅氧烷;（C）一种可与（A）和（B）的混合物相容的有机氢聚硅氧烷;（D）催化量的硅氢化作用催化剂;和（E）0至约40%（重量）的一种有机溶剂。
其它具有这一类高背面亲合力的特定组合物包括进一步包含一种含氢聚二有机硅氧烷的上述类型组合物，所述硅氧烷每条链含有2个以上硅键合的氢原子且其存在量使得（D）的硅键合氢含量占（C）和（D）的总硅键合氢含量的约10%至约100%（摩尔）。
当分配有这些类型的组合物的带时，分配角影响剥离带的表面平滑度和光学质量。当以180°角分配一种聚酯背材的硅氧烷粘合剂时，可以得到一种基本上透明的、平滑而不失真的粘合带。然而，当以90°即一个更常用的分配角分配时，则得到一种相对混浊、粗糙的带。对于粘合带制造商和用户来说，理想的是硅氧烷压敏粘合剂可利用已有的设备和装置稍加小心地进行分配并仍能得到平滑表面和失真程序极小的光学特征。
因此，理想的是开发可固化形成硅氧烷粘合剂的方法和组合物，使之在无论以何种分配角从成品带卷剥离时都具有改善的抗失真和混浊的性能。
按照本发明，通过在上述讨论的可固化压敏粘合剂组合物中掺入少量化学上相容的高分子量硅氧烷聚合物防粘改性剂，可最大限度减少剥离时的失真和混浊。
当与无防粘改性剂的类似组合物比较时，得到一种固化硅氧烷压敏粘合剂，它在剥离或分配时失真程度小得多、表面更平滑、光学上更透明。
按照本发明的一个实施方案，通过选择可固化硅氧烷压敏组合物中防粘改性剂的类型和数量，可调整固化硅氧烷压敏粘合带的清洁和平滑剥离性能。
按照本发明的另一个实施方案，一种有用的控制剥离添加剂
a）在化学上可与MQ树脂/氢化物系统和乙烯基流体和/或交联剂的可固化组合物混溶，
b）室温下最小粘度为1500厘泊或近似分子量为30，000，
c）不干扰Pt催化的加成固化反应化学，和
d）在固化的压敏粘合剂组合物中是稳定的。
本发明的有机聚硅氧烷可用作防粘改性剂而且在适合于形成压敏粘合剂的组合物中是有效的。以可固化的压敏粘合剂组合物数量为基准，约0.5～15%（重量）、较好2～10%（重量）改性剂可添加到这些高固体和无溶剂的可固化组合物中，以利于容易和平滑地从粘合带背面剥离。这种防粘改性剂最大限度减少了固化硅氧烷压敏粘合剂表面在剥离（解开）或分配时的失真和粗糙程度。
本发明可用的有机聚硅氧烷有如下通式：
RR1 2SiO（R1 2SiO）x（RR2SiO）ySiR1 2R
式中每个R1和R2都独立地是一个有1至约10个碳原子的烷基或芳基，每个R都独立地选自下列基团：R1，R2，有1至约10个碳原子的链烯基，氢，烷氧基（如甲氧基、乙氧基、丙氧基等），羟基，环氧基，氨基，和具有可多达10个碳原子的氟化学品，例如，直接连接到主链硅原子上或通过一个含有1至约10个硅原子的有机硅氧烷链段间接连接到主链硅原子上的、含1至约8个碳原子的部分或全部氟代烷基、链烯基、醚基或酯基;x和y各是一个整数，使得（x+y）的数值足以产生一种在室温下具有至少1500厘泊的粘度至高达硅氧烷胶的粘度、较好10，000厘泊或以上的粘度的组合物。因R的类型或其在链中的存在而异，用上式表达的组合物在结构上可识别为均聚物，或由这些重复单元组成的无规、交替或嵌段链结构的共聚物。这些组合物在化学上应能与先有技术中所公开的MQ楷脂、硅氧烷流体和聚合物的混合物混溶。一个具体实例是一种被证明也是合理有效的、约860万厘泊粘度的、硅烷醇封端的聚二甲基硅氧烷胶。
这种控制剥离添加剂有机聚硅氧烷已发现在“发明背景”中所述的组合物、尤其那些具有约50至约75份苯可溶硅氧烷树脂和约25至约50份含乙烯基和氢化物的有机聚硅氧烷的组合物中是有效的。控制剥离添加剂有机聚硅氧烷的重量百分率是以100份（重量）树脂和含乙烯基或氢化物的有机聚硅氧烷混合物为基准计算的。这些组合物进一步包括Pt催化剂和0-40%（重量）有机溶剂。
也发现这些有机聚硅氧烷在“发明背景”所述的组合物、尤其那些在高固体或无溶剂状态下有相对低粘度，例如在25℃94%固体粘度为200，000厘泊的可固化组合物中是有效的。
有机聚硅氧烷作为防粘改性剂的有效性不取决于导致有用的粘合剂基体的固化反应或机理的具体类型，也不取决于具体固化条件如固化温度或固化时间，只要达到满意的固化即可。无论固化反应是硅烷与硅氧烷链烯基之间的加成反应还是硅烷醇基与硅烷之间或其中所含的各硅烷醇基之间的缩合反应，都不是决定性的。
为了更好地描述“控制剥离”性质及其对固化的压敏粘合剂性质外观的影响，发展了一种描述粘合带的光学和平滑性的方法。把以下的组合物涂布在1密耳聚酯薄膜上，并固化形成一个1.5～2密耳硅氧烷粘合剂层。然后用一个4.5磅橡皮辊把固化的粘合薄膜压到一块清洁的不锈钢板上。20分钟后，以相对于该板分别为90°和180°角将粘合带剥离。用Gardener比色计对剥离的粘合带进行%混浊度测量。也测量未经试验的粘合剂的%混浊度值，并用它作为标准。报告的%混浊度是试验值和标准值之间的差，这反映由于机械分配或剥离引起的%混浊度的净变化。数值越低，失真程度越小，固化粘合剂的剥离性质就越好。
实例1    组分混合物的制备
制备了可固化形成硅氧烷压敏粘合剂的高固体（如95%）混合物，使之包含R3SiO1/2（或M）单元和SiO2（或Q）单元比例约0.7的MQ树脂，和约2%（重量）硅键合羟基。成分A含有58%（重量）MQ树脂和42%（重量）流体，是通过使279克MQ树脂（40%甲苯中的60%固体（重量））和121克乙烯基封端的二甲基硅氧烷（M″D105M″）流体及0.40克Kardstadt Pt-催化剂（5%Pt）混合制成的。然后，对混合物进行真空汽提，以除去甲苯溶剂，得到95%固体或无溶剂混合物。
类似地，成分B是通过混合193克60%固体的MQ树脂和84克氢化物封端的硅氧烷流体，制成一种重量比为58%（重量）MQ树脂比42%（重量）氢化物封端的MHD121MH硅氧烷流体。然后，在70℃或更低的温度，用真空汽提器除去挥发性溶剂。然后，添加1.77克马来酸二甲酯抑制剂和2.77克氢化物当量（HEW）为625、近似结构为MHD20DH 3MH的甲基氢硅氧烷流体。最终的成分B的平均HEW为3796。
实例2    无改性剂组合物
一种无任何改性剂的组合物是通过混合10.0克实例1中所示的成分A，和14.25克实例1中所示的成分B，以及0.60克MHD121MH氢化物流体和0.6克M″D105M″乙烯基流体制备的。由此得到的重量比是55.1MQ比44.9流体，SiH与Si乙烯基之比为1.498。
在充分混合之后，用一支绕线棒把组合物涂到一种1密耳聚酯膜上，然后在150℃固化3分钟。固化的硅氧烷粘合剂是2.0密耳厚，Polyken粘着粘合力为616克/厘米2，对钢板的剥离粘合力为33盎司/英寸。90°剥离后的混浊度为24.2%，180°剥离角的混浊度为3%。对于需要良好光学性质机表面状况的粘合用途来说，这些数值被认为是高的。
实例3～5
使用一种在室温下约85，000厘泊粘度的二甲基乙烯基封端聚二甲基硅氧烷聚合物作为实例1中说明的基本组合物的改性剂。对于实例3和4来说，基本组合物混合是通过把10.0克成分A与14.25克成分B（两者均为实例1中所示）混合制备的。向这种基本组合物的总固体（作为100份）中分别添加5.2份和9.7份（重量）改性剂。最终混合物的SiH（硅键合氢化物）与SiV（也称为硅键合的乙烯基）之比为约1.498。实例5中的基本混合物由10.0克成分A和12.38克成分B组成。在实例5中，添加3.75克高粘度聚合物，以产生每100份（重量）成分A和B的混合物有17.7份（重量）添加剂。用这些混合物在1密耳聚酯膜上制成固化的硅氧烷粘合带。对应的剥离、粘着粘合力和剥离性能，用90°和180°角的%混浊度读数表示，列于以下表1中。这些固化的粘合带的%混浊度显著降低。
表Ⅰ
实验号    改性剂粘度    添加剂份额    SiH/SiV比值    MQ重量%
2    85M厘泊    0    1.498    55.1
3    85M厘泊    5.2    1.498    55.1
4    85M厘泊    9.7    1.498    52.9
5    85M厘泊    17.7    1.3    49.3
实验号    探针粘着    剥离(钢)    90°剥离    180°剥离
克/厘米2盎司/英寸 %混浊度 %混浊度
2    616    33    24.2    3
3    656    29    0.9    0.7
4    622    22    1.2    0.8
5    638    19    7.7    1
实例6～10
为了优化可用控制剥离添加剂的粘度范围，添加室温粘度为7600厘泊至高达8.6×106厘泊的一系列二甲基羟基封端的聚二甲基硅氧烷作为改性剂。在实例6中，通过混合10克成分A和12.38克成分B（两者均为实例1中所示），制作一种无改性剂的组合物。实例7至10是基于100份（重量）实例6中的基本组合物和5.6份（重量）改性剂的组合物。这些组合物每一种都按照实例2中的步骤制作固化的硅氧烷压敏粘合剂。所有粘合剂都表现出完全固化，测试时无残留。试验结果列于表Ⅱ中。含改性剂的粘合剂（实例7～10）有合理的剥离和粘着粘合力、90°剥离角的混浊度显著小于实例6中所观察到的结果。180°剥离角的%混浊度读数表明一种特定聚酯膜和固化粘合剂本体的固有贡献。
表Ⅱ
实验号    改性剂粘度    添加剂份额    SiH/SiV比值    MQ重量%
6    0    1.3    58
7    7600厘泊    5.6    1.3    54.9
8    30M厘泊    5.6    1.3    54.9
9    130M厘泊    5.6    1.3    54.9
10    8.59MM厘泊    5.6    1.3    54.9
实验号    探针粘着    剥离(钢)    90°剥离    180°剥离
克/厘米2盎司/英寸 %混浊度 %混浊度
6    704    40    8.5    1.9
7    632    26    3.2    2.1
8    676    26    3.5    1.8
9    684    25    4.6    2.5
10    770    32    5.9    2.6
实例11    含环氧的硅氧烷聚合物
粘度为1680厘泊的含环氧硅氧烷聚合物（从乙烯基环己烯氧化物与硅烷的反应产物衍生的环己烯氧化物）以5.6份（重量）对100份（重量）实例6基本组合物的固体的比例使用。得到1.8密耳厚的完全固化压敏粘合带。剥离粘合力是23盎司/英寸，Polyken粘着是690克/厘米2，90°剥离角的混浊度值为7.3%。与实例6的8.5%读数相比，1600厘泊的硅氧烷政性剂就最大限度减少表面与光学失真而言比无任何改性剂者有一定改善。
实例12～14    烷基封端的硅氧烷聚合物
为了说明使用烷基封端的硅氧烷聚合物（可多达18个碳原子）作为防粘改性剂这一方案，每100份（重量）实例6基本组合物固体使用0.99份、2.8份和5.6份（重量）100，000厘泊粘度的聚二甲基硅氧烷聚合物。使所有组合物固化，得到具有改进剥离性能的无残留硅氧烷粘合剂。在每100份（重量）实例6基本组合物固体低达1份（重量）添加剂时，观察到%混浊度降低的效应。以下表Ⅲ列出这些组合物的性质。
表Ⅲ
实验号    改性剂粘度    添加剂份额    SiH/SiV比值    MQ重量%
12    100M厘泊    0.99    1.3    57.4
13    100M厘泊    2.8    1.3    56.4
14    100M厘泊    5.6    1.3    54.9
实验号    探针粘着    剥离(钢)    90°剥离    180°剥离
克/厘米    盎司/英寸    %混浊度    %混浊度
12    686    37    6.1    2.2
13    638    26    1.8    1
14    644    22    4.4    0.2
实例15～16    氟硅氧烷聚合物
在15和16这两个实例中，说明防粘改性剂与MQ树脂、硅氧烷流体和/或聚合物及Pt催化剂的基本组合物的部分混溶性的影响。改性剂在降低与剥离或分配有关的%混浊度或表面失真方面的有效性，在无起码部分混溶性的情况下大大降低。在实例15中，100，000厘泊粘度的二甲基羟基封端氟硅氧烷聚合物的用量为每100份（重量）基本组合物用5.6份（重量）。在实例16中，每100份（重量）基本组合物使用5.6份（重量）29，000厘泊的二甲基硅氧烷与三氟丙基甲基硅氧烷的乙烯基封端共聚物。90°角剥离带的%混浊度读数分别为9.4和12.5。实例16中较高的%混浊度是固化前与基本材料的化学混溶性较低的结果。
尽管本发明已利用较好实施方案做了描述，但熟悉本门技术的人员能够理解的是，在不违背所附权利要求书中定义的本发明的精神和范围的情况下，可以做出没有具体描述的一些增加、改变、替代和删除。

Claims (10)

1、一种具有改进控制剥离性能的压敏粘合剂，所述粘合剂包含一种可固化产生压敏粘合剂的树脂/有机聚硅氧烷组合物，和以该树脂/有机聚硅氧烷组合物为基准约0.5%至约15%(重量)的一种化学上相容的高分子量有机聚硅氧烷，其通式为：
式中每个R1都独立地是一个有1至约10个碳原子的烷基或芳基，每个R2都独立地是一个有1至约10个碳原子的烷基或芳基，每个R都独立地选自R1，R2，一个有1至约10个碳原子的链烯基，氢，一个烷氧基，一个羟基，一个环氧基，一个氨基，或一个有1至约10个碳原子的氟化学品基团，包括直接连接到主链硅原子上或通过一个含有1至约10个硅原子有机硅氧烷链段间接连接到主链硅原子上的、包含1至约8个碳原子的部分氟化或全氟化烷基、链烯基、醚基或酯基，X是一个整数，Y也是一个整数，x和y的数值使得这种化学上相容的高分子量聚有机硅氧烷的、依赖于链长的粘度在25℃至少为1500厘泊。
2、一种如权利要求1的压敏粘合剂，其中所述可固化产生压敏粘合剂的有机聚硅氧烷组合物包含约50至约75份（重量）苯和甲苯可溶硅氧烷树脂，约25至约50份（重量）含乙烯基和氢化物的有机聚硅氧烷，一种Pt催化剂，和0至约40%（重量）有机溶剂。
3、一种如权利要求1的压敏粘合剂，其中所述化学上相容的高分子量有机聚硅氧烷的存在量为2～10%（重量）。
4、一种如权利要求1的压敏粘合剂，其中所述化学上相容的高分子量有机聚硅氧烷包含一种含有环氧的硅氧烷聚合物。
5、一种如权利要求1的压敏粘合剂，其中所述化学上相容的高分子量有机聚硅氧烷包含一种烷基封端的硅氧烷聚合物。
6、一种如权利要求1的压敏粘合剂，其中所述化学上相容的高分子量有机聚硅氧烷包含一种含有硅烷醇的硅氧烷聚合物。
7、一种如权利要求1的压敏粘合剂，其中所述化学上相容的高分子量有机聚硅氧烷包含一种含有氟化学品的硅氧烷聚合物。
8、一种如权利要求1的压敏粘合剂，其中所述化学上相容的高分子量有机聚硅氧烷包含一种含有乙烯基的硅氧烷聚合物。
9、一种如权利要求1的压敏粘合剂，其中所述烷基封端的聚硅氧烷的存在量，以100份（重量）可固化产生压敏粘合剂的有机聚硅氧烷组合物为基准，在小于1份（重量）和15份（重量）之间。
10、一种如权利要求2的压敏粘合剂，其中所述化学上相容的高分子量有机聚硅氧烷包含一种含有氟化学品的硅氧烷聚合物，所述含有氟化学品的硅氧烷聚合物包含选自如下一组中的至少一个成员：直接连接到主链硅原子上或通过一个含有1至约10个硅原子的有机硅氧烷链段间接连接到主链硅原子上的、包含1至约8个碳原子的部分氟化或全氟化烷基、链烯基、醚基或酯基。
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