CN108699285B - 特别地用于弯曲表面的胶粘剂物质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可交联的胶粘剂物质,其包括至少一种具有适合于共价交联和配位交联的官能团的第一基础聚合物组分、以及至少一种共价交联剂和至少一种配位交联剂,其特征在于,配位交联剂以相对于共价交联剂摩尔过量的方式而存在。
Description
本发明涉及可交联的胶粘剂,其包括至少一种具有适合于共价交联和配位交联的官能团的第一基础聚合物组分、以及至少一种共价交联剂和至少一种配位交联剂;本发明还涉及通过使可交联的胶粘剂交联而可获得的交联的压敏胶粘剂。
根据目的和应用,压敏胶粘剂(PSA)需要各种性质。这些性质之一是保持弹性变形的柔性制品(通常为膜、塑料板或金属板或泡沫膜/或者泡沫材料膜板的形式)抵抗返回其原始形状时施加的反弹力的能力,即,当制品弹性变形以符合粘合区域的表面轮廓(其可以是弯曲的、粗糙的等)时,抵抗制品的反弹力的能力—在下文中称为“抗回弹性(repulsionresistance)”)。在例如用于将制品固定到弯曲的粘合区域的双面PSA膜中,抗回弹性特别重要。
如今在电子工业中,主要通过双面胶带来实现将组件或光学透镜固定在电子装置、尤其是小型便携式装置(如手机等)的壳体(其通常由塑料或金属构成)中。由于创新的设计趋势和技术可能性,出现了越来越多的弯曲或圆形装置。因此,技术人员对于用于这类具有弯曲设计的组件的圆形粘合的双面胶带的合适且更好的胶粘剂感兴趣。用于这些应用的胶粘剂的要求类型包括高抗回弹性,因为这些组件通常以张力粘合。还需要无残留地除去胶粘剂,以便允许在缺陷的情况下快速且干净地修复装置。
在印刷工业中,存在已知的各种工艺,其通过借助于印刷模板将图案(Motive)转移到例如纸上。一种可能性被称为柔性版印刷。在柔性版印刷工艺中,将柔性印刷版粘合到印刷滚筒或印刷套筒上。这类板(Klischees)由例如聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(PET膜)组成,其上施加有光聚合物层,通过暴露于光可以向其中引入适当的印刷浮雕(Druckrelief)。然后通过PET膜将板粘合到印刷滚筒或印刷套筒上。对于粘合,一般而言,使用双面压敏胶带,对其提出了非常严格的要求。对于印刷操作,要求压敏胶带具有高的抗回弹性,以便在整个印刷操作中将板固定在圆筒或套筒上。即使在最高达50℃的高温和相对较高的印刷速度下也必须如此。然而,除了该性质之外,PSA还必须具有可逆的粘附性质,以允许印刷板在印刷操作之后再次分离(在这种情况下,压敏胶带与印刷滚筒或印刷套筒的胶粘粘合以及与板的胶粘剂粘合必须能够无残留地分离,以确保两个组件都可以再次使用)。
因此,有意义的是,提供一种提高抗回弹性的技术而不对其他性质产生任何相当大的影响,例如粘附性(压敏粘附性)、内聚强度等;或者提供应用该技术的PSA膜。
在已知的现有技术中,仅单独使用一种共价交联剂,或者备选地单独使用一种配位交联剂将PSA调节至必要的内聚强度。在任何情况下,为了建立胶粘剂的期望性质而以彼此的限定的比例组合使用这些交联剂都是未知的。
本发明的一个目的是提供如下的胶粘剂,其特别地为胶粘剂层或胶粘剂膜的形式,该胶粘剂在其抗回弹性方面得到改进。本发明的另一个目的是提供如下的胶粘剂,其特别地为胶粘剂层或胶粘剂膜的形式,该胶粘剂除了抗回弹性之外,还具有与高度的其他性质如粘附性(压敏粘附性)、内聚强度等的良好平衡。
本发明涉及可交联的胶粘剂,其包括基础聚合物以及至少一种共价交联剂和至少一种配位交联剂。尤其有利地,根据本发明,可交联的胶粘剂是丙烯酸酯胶粘剂,更特别是丙烯酸酯压敏胶粘剂。对于交联,共同使用至少一种配位交联剂和至少一种共价交联剂。相应地,本发明还涉及交联剂体系,其包括至少一种共价交联剂和至少一种配位交联剂,更特别地以彼此的限定的摩尔比。
本发明还涉及通过使本发明的可交联的胶粘剂交联而获得的交联的胶粘剂。
压敏胶粘剂(PSA)特别地为如下的聚合物组合物,其—在适当情况下通过合适地添加其他组分,例如增粘剂树脂—在使用温度下(除非另外定义,否则在室温下)是永久粘性的和可胶粘的并且在接触时粘附至多种表面,更特别地立即粘附(具有所谓的“粘性”[胶粘性或接触粘性])。它们即使在使用温度下,没有通过溶剂或加热活化—但通常通过或多或少的压力的影响—能够充分润湿待粘合的基底,从而能够在组合物和基底之间形成足以粘附的相互作用。对此关键的影响参数尤其包括压力和接触时间。除其他因素外,压敏胶粘剂的具体性质特别地可归因于其粘弹性。因此,例如,可以制备弱粘附或强粘附的胶粘剂;也可以制备仅可粘合一次和可永久粘合的胶粘剂,使得粘合不能在不破坏粘合剂和/或基底的情况下分离,或者粘合容易再分离并且任选地可重复粘合。
压敏胶粘剂原则上可以基于各种化学性质的聚合物来制备。压敏胶粘性质尤其受以下因素影响:在形成压敏胶粘剂的基础的聚合物的聚合中使用的单体的性质和比例,这些聚合物的平均摩尔质量和摩尔质量分布,以及添加到压敏胶粘剂中的添加剂如增粘剂树脂、增塑剂等的性质和量。
为了实现粘弹性能,特别地选择压敏胶粘剂的母体聚合物所基于的单体以及可能存在的压敏胶粘剂的任何其他组分,使得压敏胶粘剂的玻璃化转变温度(根据DIN 53765)低于使用温度(即,通常低于室温)。
通过合适的内聚促进措施,例如交联反应(在大分子之间形成桥接连接),可以扩展和/或改变聚合物组合物表现出压敏胶粘性质的温度范围。因此,可以通过调节组合物的流动性和内聚力来优化PSA的应用范围。
为了实现PSA的期望性质,例如为了获得PSA的足够内聚力,通常使胶粘剂交联,这意味着各个大分子通过桥接键相互连接。交联可以多种方式进行—有物理、化学或热交联方法。
聚合物的交联特别是指通过在各个大分子之间形成桥接以形成或多或少的支化网络而使多个最初的线性直链或支化的支链大分子连接的反应。此处特别地通过使合适的化学分子——所谓的称为交联剂或交联剂物质——与大分子反应来完成桥接,例如与特别容易被相应的交联剂分子攻击的大分子的某些官能团反应。交联剂分子攻击大分子的位置通常称为“反应中心”。交联剂分子可以通过与两种不同的大分子反应的单个(同一个)交联剂分子将两个大分子彼此连接,因此特别地具有至少两个反应中心,或者交联剂分子也可以具有多于两个反应中心,因此在这种情况下单个交联剂分子能够将三个或更多个大分子彼此连接。当单个交联剂分子在同一个大分子上攻击其至少两个反应中心时,可能的二级反应(副反应)包括分子内反应。在聚合物的有效交联的意义上,这类二次反应通常是不希望的。
可以在两种不同类型的交联剂之间进行区分,即
1.)共价交联剂,即共价攻击待连接的大分子并因此在其相应的反应中心和大分子上的攻击位置(更特别地官能团)之间形成共价化学键的交联剂。原则上适合于此目的的是所有可想到的形成共价键的化学反应。
2.)配位交联剂,即以配位的方式攻击待连接的大分子并因此在其相应的反应中心和大分子上的攻击位置(更特别地官能团)之间形成配位键的交联剂。原则上适合于此目的的是所有可想到的形成配位键的化学反应。
本发明的可交联的胶粘剂特别地由以下组成:
(a)至少一种第一基础组分,其具有
(a1)作为第一聚合物组分的由均聚物、共聚物、或者两种或更多种均聚物、两种或更多种共聚物的均质混合物或者一种或多种均聚物与一种或多种共聚物的均质混合物组成的基础聚合物组分(以下也简称为基础聚合物),
其中基础聚合物组分的至少一种均聚物或至少一种共聚物、更特别地所有聚合物具有用于交联的官能团,
(a2)任选地另外的能与所述基础聚合物组分均匀混溶(混合)或能溶于所述基础聚合物组分的成分,如树脂或添加剂、单体残余物、短链的聚合产物(副产物)、杂质等;
(b)任选地第二组分,其具有
(b1)作为另外的聚合物组分的基本上不能与基础聚合物能均匀混溶的聚合物,更特别地没有可交联的基团的那些,
(b2)任选地,另外的基本上不能与基础聚合物均匀混溶且不能溶于基础聚合物的组分,如特定的树脂或添加剂,其中组分(f)特别地能与任选存在的另外的聚合物组分(b)完全或部分地均匀混溶;
(c)交联剂,即
(c1)至少一种共价交联剂,
(c2)至少一种配位交联剂,
以及
(d)任选地溶剂或溶剂残余物。
适合于本发明的基础聚合物组分(a1)的聚合物特别地包括那些可以通过共价交联剂和通过配位交联剂交联的聚合物和聚合物混合物。这类聚合物特别地为具有用于交联的游离酸基团的聚合物。
在此,可以使用的优选的基础聚合物是丙烯酸酯共聚物,更特别是那些在至少50重量%的程度上衍生自丙烯酸单体的聚合物(共聚物、聚合物混合物)。作为用于引入可交联的基团的共聚单体,在此选择具有游离酸基团的可共聚的单体,特别优选地使用丙烯酸。含有酸基团的单体,例如丙烯酸,具有影响PSA的压敏胶粘性质的性质。如果使用丙烯酸,则优选以最高达12.5重量%的分数使用,基于基础聚合物组分的全部单体。在这种情况下—取决于所使用的交联剂的具体量—共聚的丙烯酸的量优选至少使得存在足够的酸基团以引起交联剂的基本上完全的反应。
本发明的有利的PSA包括作为基础组分(a)(用于本发明的有利的PSA,以下也称为聚丙烯酸酯组分)的60至100重量%、优选65重量%至80重量%的任选地共混的丙烯酸酯共聚物(在组分(a1)和(a2)的意义上),和任选地作为第二组分(b)(对于本发明的有利的PSA,以下也称为弹性体组分)的0至40重量%、优选15重量%至30重量%的弹性体,其基本上不能与丙烯酸酯共聚物均匀混溶,但任选地又可以共混(在其他聚合物组分(b1)和(b2)的意义上),其中弹性体更特别地选择为一种或多种合成橡胶的形式。组合物的数字基于组分(a)和(b)的总和计。
已经确定这种胶粘剂在对敏感的精密机械、光学和/或电子装置至关重要的负荷下表现出优异的强度和耐受性质。特别地,迄今采用的胶粘剂通常在对高推出强度和冲击韧性的要求的结合方面失败,并且难以找到同时使这两个方面达到高水平的胶粘剂体系。尤其还难以将这些性质与可再工作(操作)性和/或耐热性进一步结合。
特别地,对有效的可再工作性的要求通常与对永久粘合——即,对于至少在配备有粘合组合件的产品的使用期间不会失效的粘合——的要求背道而驰。意图仅产生临时粘合的胶粘剂(如在灰尘和刮擦保护膜的临时粘合的情况下,其为了实际使用而再次移除)需要满足完全不同类型的要求。
均相混合物是在分子水平上混合的物质,因此均相体系是单相体系。其所基于的物质在本说明书的上下文中被同义地称为彼此“可(能)均匀混溶(的)”、“相溶(的)”和“相容(的)”。因此,当它们在紧密混合后不形成均相体系而是形成至少两相时,两种或更多种组分同义地“不可(能)均匀混溶(的)”、“不相溶(的)”和“不相容(的)”。如果在彼此紧密混合(例如通过剪切、在熔体中或在溶液中,并且随后除去溶剂)时形成至少两相,则组分被认为同义地“可(能)部分均匀混溶(的)”、“部分相容(的)”和“部分地相容(的)”和“部分相溶(的)”,所述组分各自富含其中一个组分,然而其中单相或两相在各自的情况下可以均匀混合的方式具有或多或少部分的其他组份。
本发明的有利的PSA的聚丙烯酸酯组分(a)本身优选是均相。弹性体组分(b)本身可以是均相,或者本身可以是多相体系,如从微相分离的嵌段共聚物已知的那种。本文中选择聚丙烯酸酯组分和弹性体组分,使得—在紧密混合后—其在23℃(即胶粘剂的常规使用温度)下基本上不能混溶。“基本上不能混溶”意指组分不能均匀地彼此混合,因此没有相含有均匀混合的第二组分的一部分,或者组分仅具有如此小的部分相容性(即意指一种或两种组分可以均匀地容纳仅如此低的份数的相应的另外的组分)以致于部分相容性对于本发明是不重要的,换句话说,对本发明的教导无害。在本说明书的意义上,相应的组分则被认为是与相应的另外的组分“基本上自由(游离)”的。
因此,本发明的有利的胶粘剂至少在室温(23℃)下以至少两相形态存在。非常优选地,聚丙烯酸酯组分和弹性体组分在0℃至50℃的温度范围内,甚至更优选在-30℃至80℃的温度范围内是基本上不能均匀混溶的。
然后,当以物理和/或化学的方式可检测到形成至少两个稳定相时,在本说明书的意义上特别地将组分定义为“基本上彼此不能混溶”,其中一相富含一种组分—聚丙烯酸酯组分—而第二相富含另一组分—弹性体组分。用于相分离的合适的分析系统是例如扫描电子显微镜。然而,例如,通过动态扫描量热法(DDK)中不同相具有两个彼此独立的玻璃化转变温度的事实,可检测相分离。根据本发明,当至少通过一种分析方法可以明确地显示时,则存在相分离。
根据本发明使用的胶粘剂的相分离的发生特别地使得弹性体组分以分散体形式存在于聚丙烯酸酯组分的连续基质中。由弹性体组分形成的区域(c畴)优选基本上是球形的。由弹性体组分形成的区域(畴)也可以偏离球形形式,特别地具有变形,例如在涂布方向上的取向和伸长。在其最大程度(尺寸)上,弹性体畴的尺寸通常(但不是必须)在0.5μm和20μm之间,更特别地在1μm和10μm之间。其他畴形式同样是可能的,例如层或小棒形式,其中这些形式在其形状方面也可以与理想结构不同,并且可以例如是弯曲或变形的。
聚丙烯酸酯组分和/或弹性体组分可以各自采用100%体系的形式,换句话说,仅基于其相应的聚合物组分(分别为(a1)或(b1))并且不进一步混合树脂、添加剂等。在另一个优选的方式中,除了基础聚合物组分之外,这两种组分中的一种或两种可以与另外的组分(例如树脂)混合。
在本发明的一个有利方案中,聚丙烯酸酯组分和弹性体组分仅由其相应的聚合物组分(分别为(a1)或(b1))组成,因此不存在另外的聚合物组分,特别地不存在树脂。在进一步扩展中,整个胶粘剂不包括除两种聚合物组分(a1)和(b1)之外的另外的成分。
本发明的有利的胶粘剂可以特别是不含树脂的,因为通常聚丙烯酸酯组分本身通常已具有粘性,并且即使在存在弹性体组分时也保持粘性特性。然而,可能有兴趣进一步改进技术胶粘剂性质或针对具体应用将其优化,因此,在本发明的有利的进一步发展中,可以将增粘剂树脂混合到胶粘剂中。
因此,在另一个有利的方法中,将树脂添加到本发明的有利的胶粘剂中。在本说明书的意义上的树脂或增粘剂树脂被认为包括数均摩尔质量Mn(GPC,测试F)通常不大于5000g/mol的低聚和聚合化合物。还可以使用树脂混合物。特别地,树脂的主要部分(基于树脂总量中的重量分数)且优选地所有树脂的软化点(按照DIN 1427:2007的环&球方法;见下文)为至少80℃且最高150℃。
在另一个有利的方法中,本发明的有利的胶粘剂与一种或多种增粘剂树脂混合,所述增粘剂树脂可以仅与聚丙烯酸酯基础聚合物(a1)混合或仅与弹性体聚合物(b1)混合,或者可以混合到两种聚合物组分((a1)和(b1))中,换句话说,与两种聚合物组分相容或部分相容。当使用至少两种树脂时,可以对一部分树脂(即,树脂中的至少一种)进行选择,使得其能与聚丙烯酸酯基础聚合物(a1)高度混溶(相容),但是与弹性体聚合物组分(b1)难以混溶或不混溶(基本上不相容),并且可以对第二部分树脂(即,至少一种第二树脂)进行选择,使得其与弹性体聚合物组分(b1)高度混溶(相容),但与聚丙烯酸酯基础聚合物(a1)难以混溶或不混溶(基本上不相容)。
聚合物/树脂相容性尤其取决于聚合物和树脂的摩尔质量。如果摩尔质量较低,则相容性通常更好。对于给定的聚合物,树脂摩尔质量分布的低分子量成分可与聚合物相容,而更高分子量成分则不相容。例如,这种情况可能产生部分相容性。
本发明的有利的胶粘剂的一个有利实施方案的特征在于,包括聚丙烯酸酯组分和弹性体组分的胶粘剂包含一种或多种树脂、更特别地增粘剂树脂,其与聚丙烯酸酯基础聚合物(a1)相容,即良好地与聚丙烯酸酯基础聚合物(a1)混溶(以下称为聚丙烯酸酯相容性(增粘剂)树脂)。可以对聚丙烯酸酯相容性(增粘剂)树脂进行选择,使得它们与弹性体聚合物组分(b1)不相容,或者使得它们与其部分相容;在两种或更多种聚丙烯酸酯相容性(增粘剂)树脂的情况下,代表物可以仅从这两个类别中的一个或从两个类别中选择。
聚丙烯酸酯相容性(增粘剂)树脂非常优选地这样的量使用,使得聚丙烯酸酯基础聚合物(a1)与聚丙烯酸酯相容性树脂的比例为100∶0(限制范围100∶0表示不存在聚丙烯酸酯相容性树脂)至50∶50、更优选地80∶20至60∶40。
本发明的有利的胶粘剂的另一个有利实施方案的特征在于,包括聚丙烯酸酯组分(a)和弹性体组分(b)的胶粘剂包含一种或多种树脂、更特别地增粘剂树脂,其与弹性体聚合物组分(b1)相容,即良好地与弹性体聚合物组分(b1)混溶(在下文中称为弹性体相容性(增粘剂)树脂)。可以对弹性体相容性(增粘剂)树脂进行选择,使得它们与聚丙烯酸酯基础聚合物(a1)不相容,或者使得它们与其部分相容。在两种或更多种弹性体相容性(增粘剂)树脂的情况下,代表物可以仅从这两个类别中的一个或从两个类别中选择。在一个非常优选的方法中,弹性体相容性增粘剂树脂与聚丙烯酸酯基础聚合物(a1)基本上不相容。
弹性体相容性(增粘剂)树脂特别优选地以这样的量使用,使得弹性体聚合物组分(a1)与弹性体相容性(增粘剂)树脂的比例为100∶0(限制范围100∶0表示不存在弹性体相容性树脂)至50∶50、优选地70∶30。
除非以上变型实施方案有任何相反的规定,否则在上述实施方案中,除了所述聚合物组分之外,在各自的情况下还可以存在非聚合物添加剂,尽管在各自的情况下也可在不存在这类添加剂的情况下操作。
本发明的有利的胶粘剂的聚丙烯酸酯组分(a)特别地包括一种或多种基于聚丙烯酸酯的聚合物,其构成基础聚合物组分(a1)。
基于聚丙烯酸酯的聚合物更特别为那些至少主要—更特别地在大于60重量%的程度上—衍生自丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸以及任选地相关的游离酸作为单体(下文称为“丙烯酸类单体”)的聚合物。聚丙烯酸酯优选地可通过自由基聚合获得。聚丙烯酸酯可以任选地包括基于其他非丙烯酸类可共聚单体的其他结构嵌段。
聚丙烯酸酯可以是均聚物和/或特别地共聚物。在本发明的意义上,术语“共聚物”不仅包括那些其中在聚合时使用的共聚单体以纯地统计的方式并入的共聚物,还包括那些其中共聚单体组成具有梯度和/或具有单独的共聚单体类型的局部累积以及在聚合物链中具有一种单体的整个嵌段的共聚物。还可以想到交替的共聚单体序列。
聚丙烯酸酯可以是例如是线性、支化、星形或接枝的结构(结构体),并且其可以是均聚物或共聚物。聚丙烯酸酯基础聚合物中的至少一种聚丙烯酸酯(在存在两种或更多种聚丙烯酸酯的情况下,有利地主要重量分数的聚丙烯酸酯、更特别地所有存在的聚丙烯酸酯)的平均摩尔质量(重均MW)在250 000g/mol至10 000 000g/mol的范围内、优选地在500000g/mol至5 000 000g/mol的范围内。
特别优选对聚丙烯酸酯组分的组成进行选择,使得聚丙烯酸酯组分的玻璃化转变温度(DDK,见下文)不大于0℃、优选地不大于-20℃、非常优选地不大于-40℃。
共聚物的玻璃化转变温度可以有利地通过所使用的组分的选择和定量组成来选择,使得按照根据等式G1的Fox方程
得到聚合物的合适的玻璃化转变点TG;其中
n=所使用的单体的序列号,wn=相应单体n的质量分数(重量%),并且TG,n=相应单体n的均聚物的相应的玻璃化转变温度(以K计)。直至特定的上限摩尔质量,均聚物的玻璃化转变温度均可以取决于均聚物的摩尔质量;在本说明书中对均聚物的玻璃化转变温度的提及是关于那些摩尔质量高于该极限摩尔质量的聚合物,换句话说,在玻璃化转变温度-恒定范围内。在除去溶剂后,在非交联状态(不存在交联剂)下测定TG。
类似地,等式E1还可以用于确定和预测聚合物混合物的玻璃化转变温度。在这种情况下,当所讨论的混合物是均匀的时,
n=所使用的聚合物的序列号,Wn=相应聚合物n的质量分数(重量%)以及TG,n=聚合物n的相应的玻璃化转变温度(K)。
通过与增粘剂树脂共混通常会提高静态玻璃化转变温度。
在本发明的意义上,特别的优点在于,可以采用无规共聚物。至少一种聚合物种类的聚丙烯酸酯组分有利地基于未官能化的α,β-不饱和酯。当这些酯用于具有共聚物特性的聚丙烯酸酯组分中的至少一种聚合物时,原则上,作为制备所述至少一种聚合物种类的单体,可以使用本领域技术人员熟悉的适合用于合成(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物的所有化合物。优选使用的是以下通式结构的α,β-不饱和烷基酯
CH2=C(R1)(COOR2) (I)
其中R1为H或CH3并且R2为H或具有1至30个、更特别地具有4至18个碳原子的线性、支化或环状的饱和或不饱和烷基。
用于本发明的有利的胶粘剂的聚丙烯酸酯组分的聚丙烯酸酯的至少一种单体是其均聚物的玻璃化转变温度TG不大于0℃、非常优选地至多-20℃的那些。其特别地为丙烯酸与具有最高达10个碳原子的直链醇或与具有至少四个碳原子的支链醇的酯,以及甲基丙烯酸与具有8至10个碳原子的直链醇或与具有至少10个碳原子的支链醇的酯。此外,还可以采用其均聚物的玻璃化转变温度TG大于0℃的单体。根据本发明的具体实例优选为选自以下的一种或多种成员:丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸正庚酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸正辛酯、丙烯酸正壬酯、甲基丙烯酸正壬酯,丙烯酸正癸酯、甲基丙烯酸正癸酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯,上述化合物的支化异构体,例如丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-丙基庚酯。
还可以选择具有在聚合物中形成半结晶区域的倾向的单体。对于包括在醇残基中具有至少12个碳原子、优选地在醇残基中具有至少14个碳原子的直链烷基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯,发现了这种行为。此处,根据本发明,可以使用例如丙烯酸硬脂酯和/或甲基丙烯酸硬脂酯,其具有特别的优点。
可以有利地采用的其他单体是在环烷基醇残基中具有至少六个碳原子的桥接环烷基醇的单官能丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯。环烷基醇还可以被例如C1至C6烷基、卤素原子或氰基取代。具体实例是甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯和3,5-二甲基金刚烷基丙烯酸酯。
为了改变玻璃化转变温度,还可以部分地使用其均聚物具有高静态玻璃化转变温度的共聚单体来制备聚丙烯酸酯。合适的组分是芳族乙烯基化合物,例如苯乙烯,其中优选地芳族核包括C4至C18结构单元并且还可以含有杂原子。特别优选的实例是4-乙烯基吡啶、N-乙烯基邻苯二甲酰亚胺、甲基苯乙烯、3,4-二甲氧基苯乙烯、4-乙烯基苯甲酸、丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯酯、丙烯酸叔丁基苯酯、甲基丙烯酸叔丁基苯酯、丙烯酸4-联苯酯和甲基丙烯酸酯4-联苯酯、丙烯酸2-萘酯和甲基丙烯酸2-萘酯酯,以及这些单体的混合物,该列举不是穷举。
作为丙烯酸类单体的共聚单体,还可以使用可与丙烯酸类单体共聚的其他单体,例如以最高达40重量%的含量。这类共聚单体原则上可以是与丙烯酸酯相容并且具有可共聚双键的所有化合物,例如乙烯基化合物。这类乙烯基化合物可以全部或部分地选自乙烯基酯、乙烯基醚、乙烯基卤化物、偏二卤乙烯、具有芳族环和杂环的乙烯基化合物(特别地在双键的α-位上)。特别优选的合适的共聚单体的实例是乙酸乙烯酯、乙烯基甲酰胺、乙烯基吡啶、乙基乙烯基醚、氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯腈。
然而,此处还可以采用可与丙烯酸类单体共聚的其他化合物。
对于有效交联,尤其有利的是至少一部分聚丙烯酸酯具有特定官能团,根据本发明使用的交联剂可与该官能团反应。优选用于此目的的是具有酸基团的单体,例如丙烯酸、磺酸或膦酸基团,或具有酸酐结构单元的单体。
用于聚丙烯酸酯的单体的特别优选的实例是丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸、巴豆酸、乌头酸、二甲基丙烯酸、β-丙烯酰氧基丙酸、三氯丙烯酸、乙烯基乙酸、乙烯基膦酸、马来酸酐。
在本发明的一个有利的实施方案中,将与聚丙烯酸酯基本上相容的一种或多种聚丙烯酸酯相容性增粘剂树脂混合到聚丙烯酸酯组分中。在这种情况下,原则上可以使用已知适用于此目的的增粘剂树脂。特别优选地采用萜烯-酚醛树脂。然而,例如,还可以使用松香衍生物、特别地松香酯。
聚丙烯酸酯相容性树脂的DACP值优选地小于0℃、非常优选地至多-20℃,和/或优选地MMAP值小于40℃、非常优选地至多20℃。关于MMAP和DACP值的测定,参考C.Donker,PSTC Annual Technical Seminar,Proceedings,第149-164页,2001年五月。
在本发明的有利的胶粘剂中,弹性体组分(b)(其与聚丙烯酸酯组分基本上不相容)优选地包括一种合成橡胶或多种彼此独立选择的合成橡胶,以及任选地树脂和/或其他添加剂。
对于弹性体组分,嵌段共聚物是优选的。根据本发明有利的是,合成橡胶特别地为热塑性嵌段共聚物形式的合成橡胶,其结构可由下式之一表示:
(II)A-B
(III)A-B-X(A'-B')n
其中
-A或A'是通过乙烯基芳族化合物的聚合形成的聚合物,例如苯乙烯或α-甲基苯乙烯,
-B或B'是由异戊二烯、丁二烯、法呢烯(Farnesen)异构体或丁二烯和异戊二烯的混合物或丁二烯和苯乙烯的混合物形成的聚合物,或者全部或部分地包含乙烯、丙烯、丁烯和/或异丁烯的聚合物,
-X是任选的连接基团(例如,偶联剂或引发剂的残基(基团)),
-n是1至4的整数,
-(A'-B')n可以通过A'(结构IIIa)或B'(结构IIIb)与X或与(A-B)连接,优选通过B'连接,
-就组成和/或摩尔质量而言,A可以=A',并且就组成和/或摩尔质量而言,B可以=B'。
合适的乙烯基芳族嵌段共聚物包括一个或多个橡胶状(橡胶态)嵌段B或B'(软嵌段,弹性体嵌段)以及一个或多个玻璃状(剥离态)嵌段A或A'。在一些实施方案中,嵌段共聚物包括至少一个玻璃态嵌段。在根据本发明的一些其他实施方案中,嵌段共聚物包括一至五个玻璃状嵌段。
在一些有利的实施方案中,除结构II、IIIa和/或IIIb之外还使用或仅使用作为多臂嵌段共聚物的嵌段共聚物。其由以下通式描述
(IV)Qm-Y
其中Q代表多臂嵌段共聚物的臂,并且m继而代表臂的数目,其中m是至少3的整数。Y为多官能连接试剂的基团,其源自例如偶联试剂或源自多官能引发剂。特别地,每个臂Q独立地具有式A*-B*,其中A*和B*各自独立于根据对于A或A'以及B或B'的以上定义的其他臂进行选择,因此,类似于结构II、IIIa和IIIb,A*在各自的情况下代表玻璃状嵌段,并且B*代表软嵌段。当然,还可以对于多个臂Q或所有臂Q选择相同的A*和/或相同的B*。
嵌段A、A'和A*在下文中一起称为A嵌段。相应地,嵌段B、B'和B*在下文中一起称为B嵌段。
A嵌段通常是玻璃状嵌段,其玻璃化转变温度(DDK,见下文)在各自的情况下高于室温(室温在本发明的上下文中理解为23℃)。在一些有利的实施方案中,玻璃状嵌段的Tg为至少40℃、优选地至少60℃、更优选地至少80℃或非常优选地至少100℃。
乙烯基芳族嵌段共聚物通常还具有一种或多种Tg低于室温的橡胶状(橡胶态)B嵌段或[软嵌段或弹性体嵌段]。在一些实施方案中,软嵌段的Tg低于-30℃或甚至低于-60℃。
除了根据本发明和特别优选地对于式II和IIIa/IIIb和IV所提及的、用于B嵌段的单体之外,进一步有利的实施方案包括聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物或其组合。在一些实施方案中,共轭二烯包括4至18个碳原子。用于橡胶状B嵌段的其他有利的共轭二烯的实例还有乙基丁二烯、苯基丁二烯、戊间二烯、戊二烯、己二烯、乙基己二烯和二甲基丁二烯,其中聚合的共轭二烯可以作为均聚物或共聚物存在。
A嵌段的含量平均优选地为10至40重量%、更优选地15至33重量%,基于总的嵌段共聚物。
聚苯乙烯优选地作为用于A嵌段的聚合物。用于B嵌段的优选聚合物是聚丁二烯、聚异戊二烯、聚法呢烯及其部分或完全氢化的衍生物,如聚乙烯丁烯、聚乙烯丙烯、聚乙烯乙烯丙烯或聚丁烯丁二烯或聚异丁烯。聚丁二烯是非常优选的。
可以使用不同嵌段共聚物的混合物。优选地使用三嵌段共聚物ABA和/或二嵌段共聚物AB。
嵌段共聚物可以是线性的、放射状的或星形的(多臂),其也独立于结构II和III。
烃树脂可以特别有利地用作弹性体相容性树脂。适合于这类树脂的增粘剂树脂尤其优选为二环戊二烯的氢化聚合物,基于C5、C5/C9或C9单体流的未氢化、部分氢化、选择性氢化或完全氢化的烃树脂,或特别优选基于α-蒎烯和/或β-蒎烯和/或δ-柠檬烯的多萜烯(聚萜烯)树脂。以上提及的增粘剂树脂可以单独使用,也可以混合使用。理想地,其与丙烯酸酯聚合物基本上不相容。因此,芳族部分(分数)不应选择得太高。这类树脂的合适增粘剂树脂特别地与弹性体组分的一个软嵌段或多个软嵌段相容。根据本发明的压敏胶粘剂的与合成橡胶相容的烃树脂优选地具有至少0℃、非常优选地至少20℃的DACP值和/或优选地至少40℃、非常优选地至少60℃的MMAP值。关于MMAP和DACP值的测定,参考C.Donker,PSTCAnnual Technical Seminar,Proceedings,第149-164页,2001年五月。
可以任选地在本说明书的含义内使用的烃树脂还为数均摩尔质量Mn通常不大于5000g/mol的低聚和聚合化合物。还可以使用烃树脂混合物。特别地,烃树脂的主要部分(基于烃树脂总量中的重量份)、优选地所有烃树脂的软化点为至少80℃且不大于150℃(按照DIN EN 1427:2007的环&球方法;见下文)。
胶粘剂制剂还可另外包含在室温下为液体的增粘剂树脂,也就是说树脂的软化点低于80℃或甚至低于25℃。
还可以想到使用与A嵌段相容的芳族烃树脂。特别地,这类增粘剂树脂2还可以(部分地)与聚丙烯酸酯组分相容。
在本发明的有利变型中,除了聚丙烯酸酯相容性增粘剂树脂之外和/或除了弹性体相容性增粘剂树脂之外或者替代那些增粘剂树脂,还使用一种或多种与两种组分均相容或与一种组分相容而与另一种组分部分相容的增粘剂树脂。
例如,可以使用一种或多种聚丙烯酸酯相容性胶粘剂树脂,其与弹性体组分至少部分相容或完全混溶。如果使用热塑性嵌段共聚物作为弹性体组分,如上所述,所使用的聚丙烯酸酯相容性增粘剂树脂可与弹性体组分的A嵌段和/或B嵌段至少部分相容或完全混溶。例如,还可以使用一种或多种与弹性体组分相容而与聚丙烯酸酯组分至少部分相容的增粘剂树脂。如果使用热塑性嵌段共聚物作为弹性体组分,如上所述,所使用的聚丙烯酸酯相容性增粘剂树脂可与弹性体组分的A嵌段和/或B嵌段混溶。
在一种非常优选的方法中,任选地在预先溶解在合适的溶剂中之后,可将组分(c)的交联剂均匀地混合到基础组分中。
在本发明的一个优选方案中用作本发明的共价交联剂(组分(c1))的是缩水甘油胺。根据本发明特别优选的代表物的实例包括N,N,N’,N’-四(2,3-环氧丙基)环己烷-1,3-二甲胺和N,N,N’,N’-四(2,3-环氧丙基)-间二甲苯a,a’-二胺。
作为共价交联剂,有利地,还可以使用多官能环氧化物,尤其是环氧环己基羧酸酯(盐)。此处特别的实例包括2,2-双(羟甲基)-1,3-丙二醇或(3,4-环氧环己烷)甲基3,4-环氧环己基羧酸酯。
此外,根据本发明,可以使用多官能氮丙啶。为此,实例包括三羟甲基丙烷三(2-甲基-1-氮丙啶丙酸酯)。
在本发明的另一个优选方案中使用的共价交联剂是异氰酸酯,更特别地多官能异氰酸酯化合物。作为多官能异氰酸酯化合物,例如可以使用甲苯二异氰酸酯(TDI)、2,4-甲苯二异氰酸酯、亚萘基1,5-二异氰酸酯(NDI)、邻甲苯二异氰酸酯(TODI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、三苯甲烷三异氰酸酯、三(对异氰酸基苯基)硫代亚磷酸酯和多亚甲基多苯基异氰酸酯。其可以单独使用,也可以以其两种或更多种组合使用。
根据本发明,使用至少一种共价交联剂,但也可以使用两种或更多种共价交联剂,例如,两种上述二胺化合物彼此组合。
用于本发明的合适的配位交联剂(组分(c2))特别地包括螯合化合物、更特别地多价金属螯合化合物。术语“多价金属螯合化合物”是指那些其中多价金属与一种或多种有机化合物配位键合的化合物。可以使用的多价金属原子是Al(III)、Zr(IV)、Co(II)、Cu(I)、Cu(II)、Fe(II)、Fe(III)、Ni(II)、V(II)、V(III)、V(IV)、V(V)、Zn(II)、In(III)、Ca(II)、Mg(II)、Mn(II)、Y(III)、Ce(II)、Ce(IV)、St(II)、Ba(II)、Mo(II)、Mo(IV)、Mo(VI)、La(III)、Sn(II)、Sn(IV)、Ti(IV)等。其中,优选Al(III)、Zr(IV)和Ti(IV)。
配位交联剂的配体原则上可以是其所有已知的配体。然而,用于有机化合物的配位键合的原子特别地可以是那些具有自由电子对的原子,例如氧原子、硫原子、氮原子等。可以使用的有机化合物的实例是烷基酯、醇化合物、羧酸化合物、醚化合物、酮化合物等。说明性列举更具体地包括钛螯合物化合物,如二丙氧基双(乙酰丙酮)钛(Titandipropoxidbis(acetylacetonat))、二丁氧基双(亚辛基乙醇酸)钛(Titandibutoxidbis(octylenglycholat))、二丙氧基双(乙酰乙酸乙酯)钛(Titandipropoxidbis(ethylacetoacetat))、二丙氧基双(乳酸)钛(Titandipropoxidbis(lactat))、二丙氧基双(三乙醇胺)钛(Titandipropoxidbis(triethanolaminat))、二正丁氧基双(三乙醇胺)钛(Titandi-n-butoxidbis(triethanolaminat))、三正丁氧基单硬脂酸钛(Titantri-n-butoxidmonostearat)、钛酸丁酯二聚体、聚(乙酰丙酮钛)等;铝螯合物化合物,如二异丙氧基单乙酸乙酯铝(二异丙氧基单乙基乙酸铝Aluminiumdiisopropoxidmonoethylacetat)、二正丁氧基单乙酰乙酸甲酯铝(Aluminiumdi-n-butoxidmonomethylacetoacetat)、二异丁氧基单乙酰乙酸甲酯铝(Aluminiumdi-i-butoxidmonomethylacetoacetat)、二正丁氧基单乙酰乙酸乙酯铝(Aluminiumdi-n-butoxidmonoethylacetoacetat)、二仲丁氧基单乙酰乙酸乙酯(AIuminiumdisec-butoxidmonoethylacetoacetat)、三乙酰丙酮铝、三乙基乙酰丙酮铝、单乙酰丙酮双(乙基乙酰丙酮)铝(Aluminiummonoacetylacetonatbis(ethylacetoacetonat))等;以及锆螯合物化合物,如四乙酰丙酮锆等。其中,优选三乙酰丙酮铝和二丙氧基铝。其可以单独使用,也可以其两种或更多种组合使用。
优选地,以0.015至0.04重量份、优选0.02至0.035重量份的总量使用共价交联剂,基于100重量份的基础聚合物组分(a1),非常优选地以0.03重量%的量使用共价交联剂。优选地,以0.03至0.15重量份、优选0.04至0.1重量份的量使用配位交联剂,基于100重量份的基础聚合物组分(a1)。
进一步优选地,如此使用对共价交联剂和配位交联剂,使得配位交联剂以摩尔过量存在,基于共价交联剂。交联剂优选以上述量的范围使用,并且具体地使得共价交联剂与配位交联剂的摩尔比(即,所使用的共价交联剂的物质量n共价与所使用的配位交联剂的物质量n配位的比例)为1∶1.3至1∶4.5,相应地1.3≤n配位/n共价≤4.5。非常优选的是共价交联剂与配位交联剂的摩尔比为1∶2至1∶4。
胶粘剂,更特别地PSA,可以限于上述成分(基础聚合物和交联剂);然而,除了基础聚合物和交联剂之外,其还可以包括其他成分,更特别地本领域技术人员原则上已知的混合物。特别地,通过这些成分可有针对性地影响和调节所得胶粘剂、更特别地PSA的所需性质。在各自的情况下,另外的组分和/或添加剂可以单独添加到胶粘剂中或与一种、两种或更多种其他添加剂或组分组合添加到胶粘剂中。
在一种优选的方法中,将胶粘剂与树脂混合,如增粘剂树脂和/或热塑性树脂。可添加的树脂的最大量受到与(任选地与其他原料共混的)聚合物的混溶性的限制;优选地,应在树脂和聚合物之间形成均匀的混合物。
可以使用的增粘剂树脂是本领域技术人员原则上已知的增粘剂树脂。实例包括蒎烯树脂,茚树脂,以及松香,其歧化、氢化、聚合、酯化的衍生物和盐,脂族和芳族烃树脂,萜烯树脂和萜烯-酚醛树脂,以及C5、C9和其他烃树脂,每种情况下单独地或彼此结合。特别有利地,可以采用与聚合物组合物相容(可溶于聚合物组合物)的所有树脂,特别地所有的脂族、芳族、烷基芳族烃树脂,基于纯单体的烃树脂,氢化烃树脂,功能性烃树脂和天然树脂。
此外,可以任选地
·增塑剂(增塑试剂),例如低分子量聚丙烯酸酯、邻苯二甲酸酯、水溶性增塑剂、增塑树脂、磷酸酯(盐)或多磷酸酯(盐),
·功能性添加剂,如引发剂、促进剂,
·导电材料,如共轭聚合物、掺杂的共轭聚合物、金属颜料、金属颗粒、金属盐、金属涂覆的颗粒例如银涂覆的珠、石墨、导电炭黑、碳纤维、铁磁性添加剂等,
·发泡剂、起泡剂、可膨胀中空珠,
·低可燃性填料例如多磷酸铵
·配合剂、成核剂
·老化抑制剂例如主抗氧化剂和次(辅)抗氧化剂、光稳定剂、臭氧保护剂,
·粉状和粒状填料、染料和颜料例如纤维、炭黑、氧化锌、二氧化钛、白垩(CaCO3)、二氧化硅、硅酸盐、固体或中空玻璃珠、固体或中空聚合物珠、固体或中空陶瓷珠、由其他材料制成的微珠,
·有机填料
单独或以两种或更多种添加剂的任何期望的组合添加。
聚合物特别地通过自由基聚合制备,优选在溶液中制备。聚合后,优选的方法需要从聚合产物中除去溶剂。交联剂和/或其他助剂可以在除去溶剂之前或之后添加,其添加优选地仍在溶液相(阶段)中进行。
将残余溶剂分数降低至不大于5重量%、更特别地不大于2重量%、非常特别地不大于0.5重量%的比例,基于在除去溶剂后残余的混合物。优选的目标是无溶剂体系。
将除去的溶剂优选地供应到再循环操作。用于制备反应溶液的溶剂可以全部或部分地从再循环操作中获得。特别有利地,将溶剂全部或部分地引入循环,这意味着在聚合后除去的溶剂全部或部分地用于制备进一步聚合用的反应溶液。
本发明还涉及通过使如上所述的本发明的可交联的胶粘剂交联而可获得的交联的压敏胶粘剂。在此,优选地对形成为层或膜的压敏胶粘剂进行交联。
在此,交联反应可以特别地如下进行:
在一个有利的方法中,将作为纯物质或在合适溶剂中的预溶解形式的两种物质添加到存在于溶液中的聚合物中,然后将聚合物与交联剂充分混合,并且将混合物通过常规的涂覆技术涂覆在临时或永久性载体上,并且之后在合适的条件下干燥(除去溶剂),在此期间发生交联。在特别适合于高反应性体系的任选方法中,首先将一种交联剂以纯形式或预先溶解的形式添加到聚合物溶液中。直到涂覆发生前不久才供应第二交联剂,例如通过具有下游活性(有源)或静态混合器的在线计量系统供应,并随后涂覆和干燥。
通过将上述配体添加到聚合物-交联剂溶液中,可以延长配位交联剂的适用期(工作时间)。然后在干燥过程中除去配体过量;只有这样(直到那时)配位交联剂才是(完全)反应性的。
非常优选地对干燥条件(温度和停留时间)进行选择,使得不仅除去溶剂而且交联也在很大程度上完成,从而实现稳定的交联水平,特别地在较高的温度下。特别地,胶粘剂完全交联。
根据本发明,胶粘剂的完全交联应理解为意指,当胶粘剂在室温(23℃)下在其他方面标准的条件下储存时,在微剪切行程测试(方法D;参见本说明书的实验部分)中的胶粘剂的最大剪切行程“max”在其中指定的条件下、在重复(例如,每日)的微剪切行程测量下、在48小时的时间段内仅在测量方法精度的范围内变化(大约最高达5%)。
根据胶粘剂的应用领域,也可以对其他温度(例如40℃,更特别地那些对应于相应的应用温度的温度)完成完全交联的验证。
本发明还涉及胶带和胶粘剂膜,其包括至少一层本发明的压敏胶粘剂、更特别地根据本发明的交联的压敏胶粘剂。合适的胶带包括单面胶带,其中本发明的PSA层特别地设置在载体层的一侧上(直接接触或间接接触);以及双面胶带,其中在载体的两侧上分别设有直接接触或间接接触的本发明的PSA层。在这种情况下,本发明的双面胶带的至少一个胶粘剂层是本发明的PSA,并且本发明的双面胶带的两个胶粘剂层还可以都为本发明的胶粘剂,就其厚度或具体的化学组成而言,其又可以是相同或不同的。单面或双面胶带可以具有其他层,其原则上为现有技术中已知的。
本发明还包括无载体的胶带,其仅由本发明的PSA层和任选地临时施加的衬垫材料组成,所述衬垫材料为了应用而再次移除。
本发明的胶粘剂产品具有多种应用,例如在建筑业、电子工业、家庭和业余爱好领域、汽车工业、船舶、船和铁路建筑中,用于家用电器、家具等。有利应用的实例是前述领域中的装饰条和标志(Emblemen)的粘合、电梯中的加强型材的粘合、太阳能工业中的组件和产品的粘合、电子消费品(如电视机等)中的框架粘合、与标牌生产相关的粘合。
本发明的胶粘剂和本发明的胶带非常适合于将柔性印刷板粘合到弯曲表面上。在柔性版印刷工艺中,将柔性印刷版(亦称为刻板(Klischees))粘合到印刷滚筒或印刷套筒上。这类板由例如聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(PET膜)组成,其上施加有光聚合物层,通过暴露于光可以向其中引入相应的的浮雕。然后通过PET膜将板粘合到印刷滚筒或印刷套筒上。
本发明的压敏胶带非常好地符合该领域中的非常严格的要求。对于印刷操作,要求压敏胶带具有一定的硬度,但也要具有一定的弹性。此外,剥离粘附力(粘合力)应足以确保印刷版不会与双面压敏胶带或压敏胶带、与滚筒或套筒分离。例如,即使在40至60℃的高温和相对较高的印刷速度下也是如此。然而,除了该性质之外,PSA还具有可逆的粘附性质,以允许印刷版在印刷操作之后再次分离(其中不仅压敏胶带与印刷滚筒或印刷套筒的胶粘粘合而且还有与板的胶粘剂粘合都必须能够无残留地分离,以确保两个组件都可以再次使用)。在相对较长时间(最高达六个月)的粘合之后,这种可分离性也应该如此。此外,期望压敏胶带,且特别地印刷版可以在不被破坏的情况下再次移除,即基本上不施加力,因为通常印刷版会多次使用。此外,印刷板上或圆筒或套筒上不应留有残留物。因此,总之,对适合于该用途的双面压敏胶带提出了非常严格的要求,并且本发明的PSA非常好地满足了这些要求。
胶粘剂可以有利地用于粘合精密机械、光学、电气和/或电子装置的组件,例如在所述装置的生产、修理、装饰等期间。此处,例如,可以粘合诸如塑料、玻璃、金属等材料。
特别地,胶粘剂还适合于柔性材料的永久胶粘粘合,特别地在柔性显示器的生产中。这类显示器变得越来越重要。
有利地,胶粘剂可以在精密机械、光学和/或电子装置的外壳中用于窗或透镜的胶粘粘合(所谓的“透镜安装”)。此处刚性或柔性基底中的至少一个是透明或半透明的。透明或半透明基底可以是例如窗或光学透镜,其用于保护布置在其下方的敏感部件(这类部件可以是例如显示器的液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)或有机发光二极管(OLED),以及印刷电路或其他敏感的电子组件;这是非常重要的,例如,在用于触敏显示器的情况下)和/或用于为装置的功能带来光学效果例如光折射、光聚焦、光衰减、光放大等。
非常有利地,对透明基底进行选择,使得其雾度值不大于50%、优选地不大于10%、非常优选地不大于5%(根据ASTM D 1003测量)。
第二基底优选地同样是精密机械、光学和/或电子装置的组件。特别地,此处考虑如上所述的这类装置的外壳或用于窗户或透镜的安装件。
在一个优选的方法中,透明或半透明基底是玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚碳酸酯的基底。
特别地,第二基底可以由塑料材料制成,如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺或聚碳酸酯,其特别地也可以是玻璃纤维增强的;或由金属制成,如铝(还有阳极氧化铝)或镁和金属合金。
还可以向基底材料添加添加剂,例如染料、光稳定剂、抗老化剂、增塑剂等,只要其对于预期用途是有利的;特别地在透明或半透明材料的情况下,只要其不干扰或仅以可忽略的程度干扰那些光学性质。
根据本发明,根据本发明的复合材料因此是电子、光学或精密机械装置的组件。
本申请含义内的电子、光学和精密机械装置特别是归类于用于商标注册的商品和服务的国际分类的第9类中的装置(尼斯分类);第10版(NCL(10-2013)),只要其是电子、光学或精密机械装置,以及根据第14类(NCL(10-2013))的钟表和计时工具,
如特别地
·科学、航海、计量、照相、电影、光学、称重、测量、发信号、控制、救生以及教学器械和仪器;
·用于传导、开关、转换、存储、调节和控制电的器械和仪器;
·图像记录、加工、传送、和复制设备,例如电视等
·声学记录、加工、传送、和复制设备,例如无线电设备等
·计算机、计算器和数据处理设备、数学设备和仪器、计算机配件、办公仪器(例如打印机、传真机、复印机、文字处理器)、数据存储设备
·远程通讯设备和具有远程通讯功能的多功能设备,例如电话和应答机
·化学和物理测量设备、控制设备和仪器,例如电池充电器、万用表、灯、和转速表
·航海设备和仪器
·光学设备和仪器
·医学设备和仪器以及运动人士用的那些
·钟表和计时器
·太阳能电池模块,例如电化学染料太阳能电池、有机太阳能电池、薄膜电池,
·灭火装置。
技术发展正日益在如下的设备的方向上进行:其在设计上越来越小和越来越轻,由此它们被其拥有者随时携带并且典型地经常(定期)携带。这种发展典型地通过实现这样的设备的低重量和/或合适的尺寸来完成。出于本说明书的目的,这种设备被称为可移动设备或便携式设备。在这种发展趋势内,精密机械和光学设备(也)正越来越多地设有电子部件,由此提高小型化的可能性。因为可移动设备被携带,故而它们暴露于增加的负荷(尤其是机械负荷),例如通过边缘碰撞、通过掉落、通过在口袋或包中与其它硬的物品接触、而且甚至通过涉及被携带本身的持久移动。然而,与典型地安装在内部空间中且很少移动或根本不移动的那些“非移动(固定)”设备相比,由于水分作用、温度影响等,可移动设备还暴露于更强的负荷。
作为实例,以下列出了一些便携式装置。
·相机、数码相机、摄影配件(如曝光表、闪光灯、光圈、相机外壳、镜头等)、胶卷相机、摄像机
·微型计算机(便携式计算机、手持式计算机、手持式计算器)、笔记本电脑、笔记本计算机、上网本、超极本、平板电脑、手持设备、电子日记和组织者(所谓的“电子组织者”或“个人数字助理”、PDA、掌上电脑)、调制解调器
·电子装置的计算机配件和操作单元,如鼠标、绘图板、图形输入板、麦克风、扬声器、游戏机、游戏手柄、遥控器、远程操作装置、触摸板(“触控板”)
·监视器、显示器、屏幕、触摸屏(传感器屏幕、“触摸屏装置”)、投影仪
·电子书阅读设备(“电子书”)
·迷你TV、袖珍TV、电影播放装置、视频播放器
·收音机(包括迷你和袖珍收音机)、随身听、光碟随身听(Discmen)、音乐播放器(例如,用于CD、DVD、蓝光、磁带、USB、MP3的音乐播放器)、耳机
·)无绳电话、可移动电话、智能电话、对讲机(双向无线电)、免提电话、用于呼叫人的设备(寻呼机、传呼机)
·可移动除颤器、血糖仪、血压计、计步器、脉搏计
·手电筒、激光指示器
·可移动检测器、光学放大器、远程观测设备、夜视设备
·GPS设备、导航设备、用于卫星通讯的便携式接口(界面)设备
·数据存储设备(USB棒、外置硬盘驱动器、记忆卡)
·手表、电子表、怀表、链表、秒表。
此外,配备有本发明的胶粘剂的胶带有利地适合于包裹细长物品,例如特别是机动车辆中的线缆束,其中胶带可以围绕细长物品的呈螺旋线地引导,或细长物品可以被胶带轴向包覆。由于其突出的适用性,胶带可以用在由覆盖物组成的护套中,其中至少在覆盖物的边缘区域中存在自粘胶带,胶带粘合到覆盖物上,使得胶带在覆盖物的一个纵向边缘上延伸,并且优选地在与覆盖物的宽度相比较窄的边缘区域中延伸。这种类型的产品以及其优化的实施方案公开于EP 1 312 097 A1。EP 1 300 452 A2、DE 102 29 527 A1和WO2006 108 871 A1提出了进一步的改进,其中本发明的胶带同样尤其适合于此。本发明的胶带可以类似地用于EP 1 367 608 A2公开的方法中。最后,EP 1 315 781 A1以及DE 103 29994 A1描述了一种也可以用于本发明的胶带的胶带实施方案。
进一步优选地,当胶带粘合到具有PVC护套的缆线和具有聚烯烃护套的缆线时,当由缆线和胶带组成的组合件根据LV 312在高于100℃的温度下储存最高达3000h后并且电缆随后围绕心轴弯曲时,胶带不会破坏。本发明的胶带非常适合于缠绕缆线,并且易于展开以便于加工,以及即使在高温等级T3和T4超过3000h的情况下也不会出现或仅出现轻微的卷翘并且不显示任何缆线脆化。
实验部分
测试方法
所使用的胶带试样是双面胶粘剂原型,其包括12μm聚酯膜,其两侧分别配备有50μm厚的压敏胶粘剂层。
凝胶渗透色谱GPC(方法A):
本文中的数均分子量和重均分子量Mn和Mw以及多分散性PD的数字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(样品浓度4g/L)进行测定。所使用的洗脱液是含有0.1体积%三氟乙酸的四氢呋喃。测量在25℃下进行。所使用的预柱是PSS-SDV型,5μm,ID 8.0mm·50mm的色谱柱。使用PSS-SDV型柱,5μm,和和进行分离,每个ID为8.0mm×300mm(来自Polymer Standards Service的柱;使用Shodex RI71差示折射计检测)。流速为每分钟1.0mL。在梳形聚合物的情况下针对PMMA标准物进行校准(聚甲基丙烯酸甲酯校准)而在烃树脂的情况下针对PS标准物进行校准(聚苯乙烯校准)。
180°剥离粘附力试验(方法B):
在23℃+/-1℃温度和50%+/-5%相对空气湿度的测试条件下测定对钢的剥离粘附力。
将20mm宽的胶带试样条带施加到钢板上,钢板预先用丙酮洗涤两次,并且用异丙醇洗涤一次,随后在空气中静置5分钟以使溶剂蒸发。将压敏胶粘剂条带以相当于2kg重量的施加压力压在基底上两次。然后立即以180°的角度和300mm/min的速度将胶带从基底上剥离。所有测量均在室温下进行。
测量结果以N/cm记录,并且从三次测量中取平均值。
可再工作性(方法C)
待测试的胶带为20mm×150mm的条带,在其一个胶粘剂侧面上覆盖36μm厚的经蚀刻PET膜。通过另一胶粘剂侧面将条带胶粘粘合到经调节的聚碳酸酯板上,并且使用4kg辊使粘合来回辊压一次。将组合件在40℃下储存3天。
3天后,取出试样,在室温(RT)下调节至少2小时,并且手动剥离。该测试在90°的剥离角下进行,并且在0.1mm/min的缓慢剥离速度下评价胶带失效。使用的缩写如下:
A:胶粘性失效(有利;本发明的正面测试结果)
C:内聚失效(不利,本发明的负面测试结果)
MF:混合断裂(不利;本发明的负面测试结果)
微剪切测试(方法D)
该测试用于在温度负荷下加速胶带的剪切强度的测试。
用于微剪切测试的样品制备:
将从各个样品试样上切下的胶带(长度约50mm,宽度10mm)粘附到用丙酮清洗过的钢测试板上,使得钢板向左右突出超过胶带,并且使得胶带悬在测试板顶部上2mm。样品的粘合面积为高度·宽度=13mm·10mm。随后用2kg钢辊以10m/min的速度将粘合面辊压六次。胶带用稳定的胶粘条带齐平地加强,所述胶粘条带用作行程传感器的支撑。通过测试板垂直悬挂样品。
微剪切测试:
待测量的样品试样在低端负载300g的重量。测试温度为40℃,测试持续时间为30分钟(负载15分钟和卸载15分钟)。在恒定温度下在规定的测试持续时间之后的剪切行程是以μm为单位报告的结果,并且作为最大值[“max”:由于15分钟负载产生的最大剪切行程]和作为最小值[“min”;卸载后15分钟的剪切行程(“残余挠度(偏移)”);在卸载时,由于松弛而产生向后运动]的形式。同样报告的是弹性组分分数(百分比)[“弹性”;弹性组分=(max-min)·100/max]。
铭牌测试(Nameplatetest)(NPT)(方法E)
将2cm宽、15cm长且0.5mm厚的铝测试条带用丙酮洗涤,并在23℃+/-1℃温度和50%+/-5%相对湿度的条件下放置5分钟。随后将铝条带纵向施加到胶带试样上。然后切掉突出的胶带,使得胶带与铝板齐平。将20cm长、2.5cm宽且3mm厚的聚碳酸酯板(PC板)用乙醇洗涤,并在23℃+/-1℃温度和50%+/-5%相对湿度的条件下放置120分钟。将由铝板和胶带组成的组合件在PC板上居中粘合,以便产生测试试样。通过4kg辊来回辊压五次并且随后静置72h,确保确定的胶粘粘合。将PC板夹在33°NPT框架中(图1和图2),使得PC板的端部与框架上的固定轨齐平地固定,并且粘合的铝板明显朝向上方而不固定。将框架放入到50℃的烘箱中。48h后,在与PC板成90°角的情况下测量两个2cm宽的铝测试条带端部之间的相应距离。测量结果是两个测量距离的总和,并且以mm为单位报告。进行重复测定并计算平均值。
测量结果解释如下:
≤5mm:有利
<10mm:仍然令人满意
≥10mm:不利
实施例
所使用的市售化学品的表征:
交联:
Erisys GA 240:N,N,N',N'-四(2,3-环氧丙基)-间二甲苯-a,a'-二胺EmeraldPerformance Materials公司
S-610:N,N,N',N'-四(2,3-环氧丙基)环己烷-1,3-二甲胺Synasia Industry&Trade Co
铝螯合物:乙酰丙酮铝(III)Sigma Aldrich
橡胶:Kraton D 1118:二嵌段/三嵌段78/22;聚苯乙烯含量约33%;Brookfield粘度(25℃,25%于甲苯中)~0.6Pa s;三嵌段线性SBS Kraton Polymers
树脂:
Dertophene T:萜烯-酚醛树脂,软化点约95℃;MW~500-800g/mol;羟值20-50mgKOH/g DRT公司
Dertophene T 110:萜烯-酚树脂,软化点约110℃;MW~500-800g/mol;羟值40-60mg KOH/g DRT公司
除非另有明确说明,否则以下所有百分比均为重量百分比。
与由聚丙烯酸酯组分、任选的橡胶组分和/或任选的树脂组成的胶粘剂的组成有关的指示量基于100重量%的由这些组分总共组成的胶粘剂。
与交联剂有关的指示量以重量份(pbw)报告,在每种情况下均基于100重量份的纯聚丙烯酸酯组分。
实施例1
聚丙烯酸酯I的制备
向常规用于自由基聚合的300L反应器中装入2.0kg丙烯酸、30.0kg丙烯酸异冰片酯(BA)、68.0kg丙烯酸2-乙基己酯(EHA)和72.4kg汽油/丙酮(70∶30)。在搅拌下使氮气通过反应物45分钟后,将反应器加热至58℃并添加50g67。然后将夹套温度升至75℃并在该外部温度下恒定地进行反应。在1h的反应时间后,再添加50g67。在3h后用20kg汽油/丙酮(70∶30)稀释,并且在6h后用10.0kg汽油/丙酮(70∶30)稀释。为了减少残余的引发剂,在5.5h后和7h后分别添加0.15kg份16。在24h后停止反应,并且将批料冷却至室温。通过GPC测定的摩尔质量(测量方法A):Mn=62 800g/mol;MW=852 600g/mol。K值:62.5。
最后,添加交联剂溶液(3重量%于丙酮中),并且使用涂覆棒在实验室涂覆台上在硅化防粘纸上进行涂覆。随后将涂层在120℃下干燥15min。将层厚度为50μm的胶粘剂层层压到12μm的PET膜上,得到双面胶带试样。在标准条件(23℃,50%相对湿度)下将样品调节一周。
丙烯酸酯分数为100%(纯(直链)聚丙烯酸酯体系),并且使用Erisys GA 240(0.02pbw,基于100pbw聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例2
过程类似于实施例1。丙烯酸酯分数为100%并且使用Erisys GA 240(0.03pbw,基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例3
过程类似于实施例1。丙烯酸酯分数为100%并且使用Erisys GA 240(0.04pbw,基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例4
过程类似于实施例1。丙烯酸酯分数为100%并且使用Erisys GA 240(0.05pbw,基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例5
过程类似于实施例1。丙烯酸酯分数为100%并且使用Al螯合物(0.1pbw,基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例6
过程类似于实施例1。丙烯酸酯分数为100%并且使用Al螯合物(0.2pbw,基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进0行交联。
实施例7
过程类似于实施例1。丙烯酸酯分数为100%并且使用Al螯合物(0.3pbw,基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例8
过程类似于实施例1。丙烯酸酯分数为100%并且使用Al螯合物(0.4pbw,基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例9
过程类似于实施例1。丙烯酸酯分数为100%并且使用0.04pbw的Erisys GA 240和0.15pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例10
过程类似于实施例1。丙烯酸酯分数为100%并且使用0.03pbw的Erisys GA 240和0.02pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例11
过程类似于实施例1。丙烯酸酯分数为100%并且使用0.03pbw的Erisys GA 240和0.055pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例12
过程类似于实施例1。丙烯酸酯分数为100%并且使用0.025pbw的Erisys GA 240和0.05pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例13
过程类似于实施例1。丙烯酸酯分数为100%并且使用0.03pbw的Erisys GA 240和0.075pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例14
过程类似于实施例1。丙烯酸酯分数为100%并且使用0.02pbw的Erisys GA 240和0.075pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例15
聚丙烯酸酯II的制备
向具有蒸发冷却的适合于自由基聚合的常规2L玻璃反应器中装入300g含有142.5g丙烯酸丁酯、142.5g丙烯酸乙基己酯和15g丙烯酸的单体混合物,以及200g丙酮∶特殊沸点汽油60/95(1∶1)。在搅拌下使氮气通过反应器45分钟后,将反应器加热至58℃并添加溶解在6g丙酮中的0.15g 2,2'-偶氮二(2-甲基丁腈)(67,来自DuPont)。然后将外部加热浴加热至75℃并在该外部温度下恒定地进行反应。在1h的反应时间后,再添加溶解在6g丙酮中的0.15g67。在3h后,用90g特殊沸点汽油60/95稀释。
在5:30小时的反应时间后,添加溶解在9g丙酮中的0.45g双(4-叔丁基环己基)过氧化碳酸酯(16,来自Akzo Nobel)。在7h的反应时间后,再添加溶解在9g丙酮中的0.45g双(4-叔丁基环己基)过氧化碳酸酯(16,来自Akzo Nobel)。在10h的反应时间后,用90g特殊沸点汽油60/95进行稀释。在24h的反应时间后停止反应,并且将批料冷却至室温。
通过GPC测定的摩尔质量(测量方法A):Mn=98 000g/mol;MW=1 100 000g/mol)
将如上所述获得的聚丙烯酸酯溶液(聚丙烯酸酯:47.5%丙烯酸2-乙基己酯,47.5%丙烯酸正丁酯,5%丙烯酸,Mn=98 000g/mol;MW=1 100 000g/mol)与所需量的树脂混合并用70∶30的汽油∶丙酮溶剂混合物稀释,以使最终固体含量为35重量%,并且在辊床上溶解12h。最后添加交联剂溶液(3重量%于丙酮中),并且使用涂覆棒在实验室涂覆台上在硅化防粘纸上进行涂覆。随后将涂层在120℃下干燥15min。将层厚度为50μm的胶粘剂层层压到12μm的PET膜上,得到双面胶带样品。在标准条件(23℃,50%相对湿度)下将样品调节一周。
丙烯酸酯分数为60%(基于胶粘剂组分的组成计;参见上文),并且用Erisys GA240(0.03pbw,基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。所使用的树脂组分是40%的Dertophene T(基于胶粘剂组分的组成计;参见上文)。
实施例16
过程类似于实施例15。丙烯酸酯分数为60%,并且树脂组分为40%。用0.04pbw的Erisys GA 240(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例17
过程类似于实施例15。丙烯酸酯分数为60%,并且树脂组分为40%。用0.05pbw的Erisys GA 240(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例18
过程类似于实施例15。丙烯酸酯分数为60%,并且树脂组分为40%。用0.2pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例19
过程类似于实施例15。丙烯酸酯分数为60%,并且树脂组分为40%。用0.3pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例20
过程类似于实施例15。丙烯酸酯分数为60%,并且树脂组分为40%。用0.04pbw的Erisys GA 240和0.05pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例21
过程类似于实施例15。丙烯酸酯分数为60%,并且树脂组分为40%。用0.035pbw的Erisys GA 240和0.075pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例22
过程类似于实施例15。丙烯酸酯分数为60%,并且树脂组分为40%。用0.035pbw的Erisys GA 240和0.01pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例23
过程类似于实施例15。丙烯酸酯分数为60%,并且树脂组分为40%。用0.02pbw的Erisys GA 240和0.15pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例24
聚丙烯酸酯II的制备
向具有蒸发冷却的适合于自由基聚合的常规2L玻璃反应器中装入300g含有142.5g丙烯酸丁酯、142.5g丙烯酸乙基己酯和15g丙烯酸的单体混合物,以及200g丙酮∶特殊沸点汽油60/95(1∶1)。在搅拌下使氮气通过反应器45分钟后,将反应器加热至58℃并添加溶解在6g丙酮中的0.15g 2,2'-偶氮二(2-甲基丁腈)(67,来自DuPont)。然后将外部加热浴加热至75℃并在该外部温度下恒定地进行反应。在1h的反应时间后,再添加溶解在6g丙酮中的0.15g67。在3h后,用90g特殊沸点汽油60/95稀释。
在5:30小时的反应时间后,添加溶解在9g丙酮中的0.45g双(4-叔丁基环己基)过氧化碳酸酯(16,来自Akzo Nobel)。在7h的反应时间后,再添加溶解在9g丙酮中的0.45g双(4-叔丁基环己基)过氧化碳酸酯(16,来自Akzo Nobel)。在10h的反应时间后,用90g特殊沸点汽油60/95进行稀释。在24h的反应时间后停止反应,并且将批料冷却至室温。
通过GPC测定的摩尔质量(测量方法A):Mn=98 000g/mol;MW=1 100 000g/mol)
如下制备至少两相胶粘剂:首先制备合成橡胶的储备溶液。固体含量为35重量%,并且所使用的溶剂混合物为70∶30的特殊沸点汽油60/95∶丙酮(特殊沸点汽油60/95,以下简称为“汽油”)。将聚丙烯酸酯溶液添加到所需分数的储备溶液部分中。将如上所述获得的聚丙烯酸酯溶液(聚丙烯酸酯:47.5%丙烯酸2-乙基己酯,47.5%丙烯酸正丁酯,5%丙烯酸,Mn=98 000g/mol;MW=1 100 000g/mol)与所需量的树脂混合并用70∶30的汽油∶丙酮溶剂混合物稀释,以使最终固体含量为35重量%,并且在辊床上溶解12h。最后添加交联剂溶液(3重量%于丙酮中),并且使用涂覆棒在实验室涂覆台上在硅化防粘纸上进行涂覆。随后将涂层在120℃下干燥15min。将层厚度为46μm的胶粘剂层层压到12μm的PET膜上,得到双面胶带样品。在标准条件(23℃,50%相对湿度)下将样品调节一周。
丙烯酸酯分数为42.5%(基于胶粘剂组分的组成计:参见上文),并且用Al螯合物(0.1pbw,基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。作为第二聚合物组分,Kraton D1118以20%使用(基于胶粘剂组分的组成计;参见上文)。所使用的树脂组分是37.5%的Dertophene T(基于胶粘剂组分的组成计;参见上文)。
实施例25
过程类似于实施例24。丙烯酸酯分数为42.5%,树脂组分为37.5%,并且第二聚合物组分Kraton D1118为20%。用0.02%的Al螯合物(基于聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例26
过程类似于实施例24。丙烯酸酯分数为42.5%,树脂组分为37.5%,并且第二聚合物组分Kraton D1118为20%。用0.03pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例27
过程类似于实施例24。丙烯酸酯分数为42.5%,树脂组分为37.5%,并且第二聚合物组分Kraton D1118为20%。用0.04pbw的Erisys GA 240和0.05pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例28
过程类似于实施例24。丙烯酸酯分数为42.5%,树脂组分为37.5%,并且第二聚合物组分Kraton D1118为20%。用0.035pbw的Erisys GA 240和0.075pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例29
过程类似于实施例24。丙烯酸酯分数为42.5%,树脂组分为37.5%,并且第二聚合物组分Kraton D1118为20%。用0.035pbw的Erisys GA 240和0.1pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例30
过程类似于实施例24。丙烯酸酯分数为42.5%,树脂组分为37.5%,并且第二聚合物组分Kraton D1118为20%。用0.02pbw的Erisys GA 240和0.15pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例31
过程类似于实施例24。丙烯酸酯分数为42.5%,树脂组分为37.5%,并且第二聚合物组分Kraton D1118为20%。用0.02pbw的Erisys GA 240和0.2pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例32
过程类似于实施例24。丙烯酸酯分数为42.5%,树脂组分为37.5%,并且第二聚合物组分Kraton D1118为20%。用0.01pbw的Erisys GA 240和0.02pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例33
聚丙烯酸酯III的制备
向具有蒸发冷却的适合于自由基聚合的常规2L玻璃反应器中装入300g含有148.5g丙烯酸丁酯、148.5g丙烯酸乙基己酯和3g丙烯酸的单体混合物,以及165g丙酮∶特殊沸点汽油60/95(1∶1)。在搅拌下使氮气通过反应器45分钟后,将反应器加热至58℃并添加溶解在6g丙酮中的0.15g 2,2'-偶氮二(2-甲基丁腈)(67,来自DuPont)。然后将外部加热浴加热至75℃并在该外部温度下恒定地进行反应。在1h的反应时间后,再添加溶解在6g丙酮中的0.15g67。在3h后,用90g特殊沸点汽油60/95稀释。
在5:30小时的反应时间后,添加溶解在9g丙酮中的0.45g双(4-叔丁基环己基)过氧化碳酸酯(16,来自Akzo Nobel)。在7h的反应时间后,再添加溶解在9g丙酮中的0.45g双(4-叔丁基环己基)过氧化碳酸酯(16,来自Akzo Nobel)。在10h的反应时间后,用90g特殊沸点汽油60/95进行稀释。在24h的反应时间后停止反应,并且将批料冷却至室温。
通过GPC测定的摩尔质量:Mn=90 000g/mol;MW=1 200 000g/mol)
将如上所述获得的聚丙烯酸酯溶液(聚丙烯酸酯:49.5%丙烯酸2-乙基己酯,49.5%丙烯酸正丁酯,1%丙烯酸,Mn=90 000g/mol;MW=1 200 000g/mol)与所需量的树脂混合并用70∶30的汽油∶丙酮溶剂混合物稀释,以使最终固体含量为35重量%,并且在辊床上溶解12h。最后添加交联剂溶液(3重量%于丙酮中),并且使用涂覆棒在实验室涂覆台上在硅化防粘纸上进行涂覆。随后将涂层在120℃下干燥15min。将层厚度为50μm的胶粘剂层层压到12μm的PET膜上,得到双面胶带样品。在标准条件(23℃,50%相对湿度)下将样品调节一周。
丙烯酸酯分数为70%(基于胶粘剂组分的组成计;参见上文),并且用S-610(0.04pbw,基于聚丙烯酸酯计)进行交联。所使用的树脂组分是30%的Dertophene T 110(基于胶粘剂组分的组成计;参见上文)。
实施例34
过程类似于实施例33。丙烯酸酯分数为70%,并且树脂组分为30%。用0.025pbw的S-610和0.055pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例35
过程类似于实施例33。丙烯酸酯分数为70%,并且树脂组分为30%。用0.055pbw的S-610和0.095pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例36
过程类似于实施例33。丙烯酸酯分数为70%,并且树脂组分为30%。用0.02pbw的S-610和0.075pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯计)进行交联。
实施例37
过程类似于实施例33。丙烯酸酯分数为70%,并且树脂组分为30%。用0.02pbw的S-610和0.045pbw的Al螯合物(基于100pbw的聚丙烯酸酯)进行交联。
结果
根据本发明良好的实施例(以粗体标记):
11、12、13、21、22、28、29、34、37
根据本发明令人满意的实施例(以斜体/下划线标记):
9、14、20、27、36
对比(不符合根据本发明所提出的要求):
1至8、10、15至19、23至26、30至33、35
将已知现有技术中的压敏胶粘剂调节至所需的内聚强度,其中仅在每种情况下单独使用一种共价交联剂,或者单独使用一种配位交联剂。然而,通过这些方法,不能完全实现必要的要求类型。
通过所使用的交联剂的量,可以调节PSA的抗回弹性(根据方法E)。如实施例1-4所示,使用共价交联剂(实施例2和3)可以对100%丙烯酸酯组合物部分地优化抗回弹性。然而,微剪切测试(方法D)中的“elast.”分数对于所述实施例2和3分别仅为48%和49%(参见表中左起第三列),这导致混合断裂,伴随可再工作性测试(方法C)中的胶粘剂残留物。然而,此处根据本发明要求的是胶粘性断裂(破裂),其在表的右侧栏中标有“A”。因此,这些实施例的内聚强度不足以确保在使用后无残留地除去胶带。因此,微剪切测试中所需的弹性分数“elast”至少为50%。
从实施例5至8的结果进一步显而易见的是,使用单独的配位交联剂不能获得足够的抗回弹性。
从实施例15-19、24至26和33的结果可以看出,即使在树脂改性的聚丙烯酸酯的情况下,或者甚至另外通过与其他弹性体混合,也可看到基本相当的行为。通过改变唯一存在的共价交联剂,或者替代地,唯一存在的的配位交联剂,只有当内聚强度降低到不利水平(在该水平下可再工作性测试中存在残留物)时才能实现抗回弹性的改进。
在没有这种可预见的情况下,根据本发明提出的目的通过如下的胶粘剂实现,所述胶粘剂包括包含至少一种共价交联剂和至少一种配位交联剂的交联剂体系。对两种交联剂彼此之间的比例优选有利地进行选择。
如实施例11至13、21至22、28至29、34和37所示,具有共价和配位交联剂的组合的胶粘剂能够实现抗回弹性的改进,并且同时可实现用于良好的可再工作性的内聚强度。
在根据本发明至少令人满意的试样的情况下,共价交联剂的分数为0.015至0.04重量%的交联剂/100重量份的相应胶粘剂的聚丙烯酸酯组分,而配位交联剂的分数为0.03至0.15重量份。为了特别良好的结果,共价交联剂的分数为0.02至0.035%;配位交联剂的分数为0.04至0.1重量份。
出人意料地,对于技术人员而言,在共价交联剂与配位交联剂的摩尔比中发现了最优值——即,所使用的共价交联剂的物质量n共价与所使用的配位交联剂的金属原子的物质量n配位的比例。该比例在1∶1.3至1∶1.45的范围内;最优地在1∶2至1∶4的范围内。
偏离上述量或偏离所描述的最优比例要么导致铭牌测试结果大于10mm(特别良好的实施例应理解为具有5mm或更小的值的那些)并且因此导致不足够理想的抗回弹性,要么导致胶粘剂的内聚强度不足。这通过实施例10、23、30至32和35得以证明。
Claims (73)
1.可交联的胶粘剂,包括
至少一种第一基础聚合物组分,其具有适合于共价交联和配位交联的官能团,
以及至少一种共价交联剂,
和至少一种配位交联剂,
其特征在于
配位交联剂以相对于共价交联剂摩尔过量存在,
共价交联剂以0.015至0.04重量份的总量存在,基于100重量份的基础聚合物组分,
配位交联剂以0.03至0.15重量份的总量存在,基于100重量份的基础聚合物组分,且
共价交联剂与配位交联剂的摩尔比在1:1.3至1:4.5的范围内。
2.如权利要求1所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
其为压敏胶粘剂。
3.如前述权利要求之一所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
共价交联剂以0.02至0.035重量份的总量存在,基于100重量份的基础聚合物组分。
4.如权利要求1或2所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
配位交联剂以0.04至0.1重量份的总量存在,基于100重量份的基础聚合物组分。
5.如权利要求1或2所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
共价交联剂与配位交联剂的摩尔比在1:2至1:4的范围内。
6.如权利要求1或2所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
所使用的共价交联剂是多官能环氧化物、多官能氮丙啶和/或多官能异氰酸酯。
7.如权利要求1或2所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
共价交联剂选自:
N,N,N’,N’-四(2,3-环氧丙基)环己烷-1,3-二甲胺、N,N,N’,N’-四(2,3-环氧丙基)-间二甲苯-a,a’-二胺、2,2-双(羟甲基)-1,3-丙二醇、(3,4-环氧环己烷)甲基3,4-环氧环己基羧酸酯、三羟甲基丙烷三(2-甲基-1-氮丙啶丙酸酯)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、2,4-甲苯二异氰酸酯二聚体、亚萘基-1,5-二异氰酸酯(NDI)、邻甲苯二异氰酸酯(TODI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、三苯基甲烷三异氰酸酯、三(对异氰酸基苯基)硫代亚磷酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯。
8.如权利要求1或2所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
所使用的配位交联剂是多价金属螯合物。
9.如权利要求8所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
选择Al(III)、Zr(IV)和/或Ti(IV)螯合物作为配位交联剂。
10.如权利要求9所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
选择乙酰丙酮铝(III)作为配位交联剂。
11.如权利要求1或2所述的可交联的胶粘剂,其由以下组分组成:
(a)至少一种第一基础组分,其具有
(a1)作为第一聚合物组分的由均聚物、共聚物、或者两种或更多种均聚物、两种或更多种共聚物、或一种或多种均聚物与一种或多种共聚物的均质混合物组成的基础聚合物组分,以下也简称为基础聚合物,
其中基础聚合物组分中的至少一种均聚物或至少一种共聚物具有用于交联的官能团,
(a2)任选地另外的能与所述基础聚合物组分均匀混溶或能溶于所述基础聚合物组分的成分;
(b)任选地第二组分,其具有
(b1)作为另外的聚合物组分的基本上不能与基础聚合物均匀混溶的聚合物,
(b2)任选地另外的基本上不能与基础聚合物均匀混溶且不能溶于基础聚合物的组分;
(c)交联剂,即
(c1)至少一种共价交联剂,
(c2)至少一种配位交联剂,
以及
(d)任选地溶剂或溶剂残余物。
12.如权利要求11所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
基础聚合物组分中的所有聚合物具有用于交联的官能团。
13.如权利要求11所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
(a2)任选地另外的能与所述基础聚合物组分均匀混溶或能溶于所述基础聚合物组分的成分为树脂或添加剂、单体残余物、副产物短链聚合产物、杂质。
14.如权利要求11所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
(b1)作为另外的聚合物组分的基本上不能与基础聚合物均匀混溶的聚合物为没有可交联基团的聚合物。
15.如权利要求11所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
(b2)任选地另外的基本上不能与基础聚合物均匀混溶且不能溶于基础聚合物的组分为特定的树脂或添加剂。
16.如权利要求1或2所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
作为适合用于共价交联和配位交联的官能团,使用酸基团。
17.如权利要求16所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
使用酸基团是通过使用丙烯酸作为基础聚合物组分的至少一种聚合物的共聚单体。
18.如权利要求11所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
所述基础聚合物为丙烯酸酯共聚物。
19.如权利要求11所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
所述基础聚合物为那些在至少50重量%的程度上衍生自丙烯酸类单体的聚合物。
20.如权利要求17所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
以最高达12.5重量%的分数使用丙烯酸,基于基础聚合物组分的全部单体。
21.如权利要求11所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
所述胶粘剂包括作为基础组分(a)的60至100重量%的任选地共混的聚丙烯酸酯组分,在组分(a1)和(a2)的意义上;和任选地作为第二组分(b)的0至40重量%的弹性体,在组分(b1)和(b2)的意义上,其中弹性体选择为一种或多种合成橡胶的形式。
22.如权利要求21所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
所述胶粘剂包括作为基础组分(a)的65至80重量%的任选地共混的聚丙烯酸酯组分。
23.如权利要求21所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
所述胶粘剂包括任选地作为第二组分(b)的15至30重量%的弹性体。
24.如权利要求21所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
作为基础组分(a)的聚丙烯酸酯组分本身为均相。
25.如权利要求21所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
作为第二组分(b)的弹性体本身为均相或者本身为多相体系。
26.如权利要求11所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
所述胶粘剂至少在室温,即23℃下以至少两相形态存在。
27.如权利要求21所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
聚丙烯酸酯组分和弹性体组分在0℃至50℃的温度范围内是基本上不能均匀混溶的。
28.如权利要求21所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
聚丙烯酸酯组分和弹性体组分在-30℃至80℃的温度范围内是基本上不能均匀混溶的。
29.如权利要求21所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
发生胶粘剂的相分离使得弹性体组分以分散体形式存在于聚丙烯酸酯组分的连续基质中。
30.如权利要求29所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
由弹性体组分形成的区域,即弹性体畴为球形的、偏离球形的形式、层或小棒的形式。
31.如权利要求30所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
在其最大尺寸上,弹性体畴的尺寸在0.5μm和20μm之间。
32.如权利要求31所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
在其最大尺寸上,弹性体畴的尺寸在1μm和10μm之间。
33.如权利要求21所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
所述胶粘剂与一种或多种增粘剂树脂混合,所述增粘剂树脂仅与聚丙烯酸酯基础聚合物(a1)混合或仅与弹性体聚合物(b1)混合,或者混合到两种聚合物组分(a1)和(b1)中,即,与两种聚合物组分相容或部分相容。
34.如权利要求33所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
当使用至少两种树脂时,对一部分树脂,即树脂中的至少一种进行选择,使得其能与聚丙烯酸酯基础聚合物(a1)相容,但与弹性体聚合物组分(b1)基本上不相容,并且对第二部分树脂,即至少一种第二树脂进行选择,使得其与弹性体聚合物组分(b1)相容,但与聚丙烯酸酯基础聚合物(a1)基本上不相容。
35.如权利要求34所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
聚丙烯酸酯相容性增粘剂树脂以这样的量使用,使得聚丙烯酸酯基础聚合物(a1)与聚丙烯酸酯相容性树脂的比例为100:0至50:50。
36.如权利要求35所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
聚丙烯酸酯相容性增粘剂树脂以这样的量使用,使得聚丙烯酸酯基础聚合物(a1)与聚丙烯酸酯相容性树脂的比例为80:20至60:40。
37.如权利要求34所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
弹性体相容性增粘剂树脂以这样的量使用,使得弹性体聚合物组分(b1)与弹性体相容性增粘剂树脂的比例为100:0至50:50。
38.如权利要求37所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
弹性体相容性增粘剂树脂以这样的量使用,使得弹性体聚合物组分(b1)与弹性体相容性增粘剂树脂的比例为70:30。
39.如权利要求21所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
聚丙烯酸酯组分(a)包括一种或多种基于聚丙烯酸酯的聚合物,其构成基础聚合物组分(a1)。
40.如权利要求39所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
基于聚丙烯酸酯的聚合物为那些在大于60重量%的程度上衍生自丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸以及任选地相关的游离酸作为单体的聚合物。
41.如权利要求21所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
至少一种聚合物种类的聚丙烯酸酯组分基于未官能化的α,β-不饱和酯。
42.如权利要求41所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
所述α,β-不饱和酯是以下通式结构的α,β-不饱和烷基酯
CH2=C(R1)(COOR2) (I)
其中R1为H或CH3并且R2为H或具有1至30个碳原子的线性、支化或环状的饱和或不饱和烷基。
43.如权利要求35所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
聚丙烯酸酯相容性树脂的DACP值小于0℃。
44.如权利要求43所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
聚丙烯酸酯相容性树脂的DACP值为至多-20℃。
45.如权利要求35所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
聚丙烯酸酯相容性树脂的MMAP值小于40℃。
46.如权利要求35所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
聚丙烯酸酯相容性树脂的MMAP值为至多20℃。
47.如权利要求21所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
所述合成橡胶为热塑性嵌段共聚物形式的合成橡胶,其结构由下式之一表示:
(II)A-B
(III)A-B-X(A'-B')n
其中
-A或A'是通过乙烯基芳族化合物的聚合形成的聚合物,
-B或B'是由异戊二烯、丁二烯、法呢烯异构体、或丁二烯和异戊二烯的混合物、或丁二烯和苯乙烯的混合物形成的聚合物,或者全部或部分地包含乙烯、丙烯、丁烯和/或异丁烯的聚合物,
-X是任选的连接基团,
-n是1至4的整数,
-当(A'-B')n通过A'与X或与(A-B)连接时的式(III)称作结构IIIa,和当(A'-B')n通过B'与X或与(A-B)连接时的式(III)称作结构IIIb,
-就组成和/或摩尔质量而言,A=A',并且就组成和/或摩尔质量而言,B=B'。
48.如权利要求47所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
所述乙烯基芳族化合物包括苯乙烯或α-甲基苯乙烯。
49.如权利要求47所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
所述连接基团为偶联剂或引发剂的基团。
50.如权利要求47所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
乙烯基芳族嵌段共聚物包括一个或多个橡胶状嵌段B或B'以及一个或多个玻璃状嵌段A或A'。
51.如权利要求50所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
乙烯基芳族嵌段共聚物包括一至五个玻璃状嵌段。
52.如权利要求47所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
除结构II、IIIa和/或IIIb之外还使用或仅使用作为多臂嵌段共聚物的嵌段共聚物,其由以下通式描述
(IV)Qm-Y
其中Q代表多臂嵌段共聚物的臂,并且m代表臂的数目,其中m是至少3的整数,Y为多官能连接试剂的基团,其源自偶联剂或源自多官能引发剂,其中每个臂Q独立地具有式A*-B*,其中A*和B*各自独立于根据对于A或A'以及B或B'的定义的其他臂进行选择。
53.如权利要求52所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
嵌段A、A'和A*的玻璃化转变温度在各自的情况下高于23℃。
54.如权利要求53所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
嵌段A、A'和A*的玻璃化转变温度在各自的情况下为至少40℃。
55.如权利要求54所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
嵌段A、A'和A*的玻璃化转变温度在各自的情况下为至少60℃。
56.如权利要求55所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
嵌段A、A'和A*的玻璃化转变温度在各自的情况下为至少80℃。
57.如权利要求56所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
嵌段A、A'和A*的玻璃化转变温度在各自的情况下为至少100℃。
58.如权利要求52所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
嵌段B、B'和B*的玻璃化转变温度在各自的情况下低于23℃。
59.如权利要求58所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
嵌段B、B'和B*的玻璃化转变温度在各自的情况下低于-30℃。
60.如权利要求59所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
嵌段B、B'和B*的玻璃化转变温度在各自的情况下低于-60℃。
61.如权利要求52所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
嵌段A、A'和A*的含量平均为10至40重量%,基于总的嵌段共聚物。
62.如权利要求61所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
嵌段A、A'和A*的含量平均为15至33重量%,基于总的嵌段共聚物。
63.如权利要求37所述的可交联的胶粘剂,其特征在于烃树脂用作弹性体相容性增粘剂树脂。
64.如权利要求63所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
所述烃树脂包括二环戊二烯的氢化聚合物,基于C5、C5/C9或C9单体流的未氢化、部分氢化、选择性氢化或完全氢化的烃树脂,或基于α-蒎烯和/或β-蒎烯和/或δ-柠檬烯的聚萜烯树脂。
65.如权利要求63所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
所述烃树脂具有至少0℃的DACP值。
66.如权利要求65所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
所述烃树脂具有至少20℃的DACP值。
67.如权利要求63所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
所述烃树脂具有至少40℃的MMAP值。
68.如权利要求67所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
所述烃树脂具有至少60℃的MMAP值。
69.如权利要求8所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
多价金属原子包括Al(III)、Zr(IV)、Co(II)、Cu(I)、Cu(II)、Fe(II)、Fe(III)、Ni(II)、V(II)、V(III)、V(IV)、V(V)、Zn(II)、In(III)、Ca(II)、Mg(II)、Mn(II)、Y(III)、Ce(II)、Ce(IV)、St(II)、Ba(II)、Mo(II)、Mo(IV)、Mo(VI)、La(III)、Sn(II)、Sn(IV)和Ti(IV)。
70.如权利要求6所述的可交联的胶粘剂,其特征在于
所述多官能环氧化物为多官能缩水甘油胺。
71.交联的胶粘剂,其是通过使如前述权利要求之一所述的可交联的胶粘剂交联而获得的。
72.如权利要求71所述的交联的胶粘剂,其特征在于,当该胶粘剂在室温23℃下在其他方面标准的条件下储存时,在微剪切行程测试中的最大剪切行程“max”在其中指定的测量条件下、在重复的微剪切行程测量下、在48小时的时间段内仅变化不超过5%。
73.如权利要求72所述的交联的胶粘剂,其特征在于,当该胶粘剂在室温23℃下在其他方面标准的条件下储存时,在微剪切行程测试中的最大剪切行程“max”在其中指定的测量条件下、在每日重复的微剪切行程测量下、在48小时的时间段内仅变化不超过5%。
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