CN110121539A - 具有低voc特征的多层压敏粘合剂组件 - Google Patents

具有低voc特征的多层压敏粘合剂组件 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种多层压敏粘合剂组件,其包括聚合物泡沫层和与聚合物泡沫层相邻的第一压敏粘合剂层。聚合物泡沫包含多个分布在其中的活性炭颗粒,并且第一压敏粘合剂包含:具有式M‑(G)p的线型嵌段共聚物,其中M为橡胶态嵌段;每个G为包含聚合的单乙烯基芳族单体的玻璃态嵌段;并且p为1或2;至少一种烃增粘剂;以及(甲基)丙烯酸酯共聚物,其具有高于25℃的Tg和1000道尔顿至100,000道尔顿的重均分子量(Mw),并且包含:当均聚时Tg高于25℃的(甲基)丙烯酸酯单体单元。

Description

具有低VOC特征的多层压敏粘合剂组件
技术领域
本公开整体涉及压敏粘合剂(PSA)领域,更具体地涉及多层橡胶基压敏粘合剂组件领域。本公开还涉及制造此类压敏粘合剂组件的方法及其用途。
背景技术
粘合剂已用于多种标记、固定、保护、密封和掩蔽用途。粘合带通常包括背衬或基底以及粘合剂。对于许多应用而言特别优选的一种类型的粘合剂由压敏粘合剂表示。
事实上,压敏带在家庭和工作场所中随处可见。在压敏带的最简单构造中,其包括粘合剂和背衬,并且整体构造在使用温度下是发粘的,并且仅使用适度压力来附着到多种基底以形成粘结。以此方式,压敏带构成了完整的、独立成套的粘结体系。
压敏粘合剂(PSA)是本领域的普通技术人员所熟知的,并且根据压敏带协会,已知PSA具有包括如下的特性:(1)干粘性和永久粘性,(2)在不超过手指压力下具有粘附性,(3)足以保持在粘附体上的能力;以及(4)足够的内聚强度。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,这些粘弹特性实现所需的粘性、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能够粘附到表面而包含这些组合物。
这些要求通常使用经设计以单独地测量粘性、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在由俄亥俄州辛辛那提汉瑟加德纳出版社(Hanser Gardner Publication,Cincinnati,OH)于2002年出版的粘附和粘合剂技术:概论(Adhesion andAdhesives Technology:An Introduction)(第2版)中所指明的那样这些测量合在一起构成了通常用于表征PSA的特性的平衡。
随着多年来压敏带使用的扩展,性能要求已变得更加苛刻。例如就操作温度和负载而言,对于许多应用来说,原来预期应用于在室温下支撑适度负载的剪切保持能力现已大幅度提高。许多应用需要压敏粘合剂支持升高的温度下的负载,这些升高的温度通常在70℃至120℃的范围内,对于该高温需要高的内聚强度。类似地,已产生对具有改善的和通用的粘附特征的压敏粘合剂的增加的需要;特别是就各种类型的难以粘附的表面,诸如尤其是所谓的低表面能(LSE)和中等表面能(MSE)基底而言,在剥离力和抗剪切性方面尤其如此。
除关于压敏粘合剂的增加性能要求之外,挥发性有机化合物(VOC)减少法规特别对于各种内部应用(职业卫生和职业安全)变得日益重要,诸如在建筑市场或者在机动车或电子工业中。已知的丙烯酸酯类压敏粘合剂通常包含大量的低分子量有机残余物,诸如由其聚合过程产生的未反应单体、聚合引发剂残余物、来自原材料的污染或在制造过程中形成的降解产物。有资格作为VOC的这些低分子量残余物可扩散出粘合带并且可能潜在有害。如果没有交联,则已知的丙烯酸酯类压敏粘合剂通常还存在缺乏内聚强度和过度的流动倾向的问题。该方面可使得非交联丙烯酸酯类压敏粘合剂的应用和可加工性特别成问题,尤其是当通过热熔工艺制造时。
压敏粘合剂制造过程中有机溶剂用量的减少已快速形成为减少总体VOC水平的一种直接方法。针对有机污染物使用特定清除剂,如WO 01/44400(Yang)中所述,是实现减少的VOC水平的另一种替代方式。然而,现有技术中已知的用于减少总体VOC水平的解决方案通常与增加的制造复杂性和制备成本相关联。
现有技术已知的压敏粘合剂材料不常向各种类型的基底(包括所谓的LSE和MSE基底)提供足够的稳健性和/或粘性,同时降低VOC水平特征。具体地,所观察到的总体VOC水平往往不满足各种内部应用的要求,例如在建筑市场或在机动车或电子工业中。部分解决方案已描述于例如US 2003/0082362 A1(Khandpur等人)、US 2004/0082700 A1(Khandpur等人)、US 2014/0057091 A1(Krawinkel等人)和美国专利5,990,229(Hille等人)中。
在不挑战与本领域中已知的压敏粘合剂相关联的技术优势的情况下,仍然需要一种稳健且高性价比的多层压敏粘合剂组件,其提供降低的总体VOC水平,同时提供优异且通用的粘附特征,特别是相对于各种类型的基底,包括LSE和MSE基底而言。根据以下说明书,本公开的压敏粘合剂组件和方法的其它优点将显而易见。
发明内容
根据一个方面,本公开涉及一种多层压敏粘合剂组件,其包括聚合物泡沫层和与所述聚合物泡沫层相邻的第一压敏粘合剂层,其中所述聚合物泡沫包含多个分布在其中的活性炭颗粒,并且其中所述第一压敏粘合剂包含:
a)具有式M-(G)p的线型嵌段共聚物,其中M为包含聚合的烯烃、聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物、或它们的任何组合的橡胶态嵌段;其中每个G为包含聚合的单乙烯基芳族单体的玻璃态嵌段;并且其中p为1或2;
b)至少一种烃增粘剂;
c)(甲基)丙烯酸酯共聚物,所述(甲基)丙烯酸酯共聚物具有高于25℃的Tg和1000道尔顿至100,000道尔顿的重均分子量(Mw),并且包含:
(i)当均聚时Tg高于25℃的(甲基)丙烯酸酯单体单元;和
(ii)任选地,单官能烯键式不饱和共聚单体单元;
d)任选地,具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物,其中:
(i)S表示所述多臂嵌段共聚物的臂,并且每个臂独立地具有式G-N,
(ii)q表示臂的数量并且为至少3的整数;并且
(iii)Z为多官能偶联剂的残基,
其中每个N为包含聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物、或它们的组合的橡胶态嵌段;和
e)任选地,具有式T-(G)的两嵌段共聚物,其中T为包含聚合的烯烃、聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物、或它们的任何组合的橡胶态嵌段。
在另一方面,本公开涉及一种制造如上所述的多层压敏粘合剂组件的方法,其包括熔融共挤出,具体地热熔共挤出所述聚合物泡沫层和所述第一压敏粘合剂层的步骤。
根据另一个方面,本公开涉及如上所述的多层压敏粘合剂组件的用途,其用于工业应用,优选地用于内部应用,更优选地用于建筑市场应用、机动车应用或电子应用。
具体实施方式
根据第一方面,本公开涉及一种多层压敏粘合剂组件,其包括聚合物泡沫层和与所述聚合物泡沫层相邻的第一压敏粘合剂层,其中所述聚合物泡沫包含多个分布在其中的活性炭颗粒,并且其中所述第一压敏粘合剂包含:
a)具有式M-(G)p的线型嵌段共聚物,其中M为包含聚合的烯烃、聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物、或它们的任何组合的橡胶态嵌段;其中每个G为包含聚合的单乙烯基芳族单体的玻璃态嵌段;并且其中p为1或2;
b)至少一种烃增粘剂;
c)(甲基)丙烯酸酯共聚物,所述(甲基)丙烯酸酯共聚物具有高于25℃的Tg和1000道尔顿至100,000道尔顿的重均分子量(Mw),并且包含:
(i)当均聚时Tg高于25℃的(甲基)丙烯酸酯单体单元;和
(ii)任选地,单官能烯键式不饱和共聚单体单元;
d)任选地,具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物,其中:
(i)S表示所述多臂嵌段共聚物的臂,并且每个臂独立地具有式G-N,
(ii)q表示臂的数量并且为至少3的整数;并且
(iii)Z为多官能偶联剂的残基,
其中每个N为包含聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物、或它们的组合的橡胶态嵌段;和
e)任选地,具有式T-(G)的两嵌段共聚物,其中T为包含聚合的烯烃、聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物、或它们的任何组合的橡胶态嵌段。
在本公开的上下文中,已令人惊奇地发现一种多层压敏粘合剂组件提供了突出的稳健性和关于总体VOC水平降低的优异特征和性能,所述多层压敏粘合剂组件包括聚合物泡沫层和与聚合物泡沫层相邻的第一压敏粘合剂层;其中所述聚合物泡沫包含多个分布在其中的活性炭颗粒;并且其中所述第一压敏粘合剂包含:具有如上所述的式M-(G)p的线型嵌段共聚物、至少一种烃增粘剂,和如上所述的Tg高于25℃且重均分子量(Mw)为1000道尔顿至100,000道尔顿的(甲基)丙烯酸酯共聚物。这些突出的特征被认为具体地是由于如下的特定组合:如上所述的第一压敏粘合剂层组合物,和多个活性炭颗粒的存在,所述多个活性炭颗粒分布在聚合物泡沫层中并且用作从压敏粘合剂组件中的挥发性有机化合物的有效吸附剂材料。
在一些有利方面,如本文所述的多层压敏粘合剂组件的特征在于极低的或甚至基本上不存在明显气味。在一些方面,根据本公开的多层压敏粘合剂组件的特征在于还提供关于总体雾化水平降低的优异特征和性能。低雾化特征通常转化成脱气组分对冷凝的抗性改善以及对应的压敏粘合剂组件的热稳定性改善。
此外,如本文所述的多层压敏粘合剂组件就各种类型的基底(包括LSE和MSE基底),具体地就机动车透明涂料,就机动车工业中常用的TPO、PP或PP/EPDM等塑料基底、就机动车清漆或机动车油漆而言,提供了粘合特性和内聚特征(具体地相对于剥离力和抗静剪切力)的令人惊奇的良好总体平衡。
在本公开的一些有利方面,其中多层压敏粘合剂组件优选地通过聚合物泡沫层和第一压敏粘合剂层的熔融共挤出、具体地热熔共挤出获得,所得的如本文所述的多层压敏粘合剂组件提供优异的分层抗性,甚至在高温下(例如70℃或更高温度)亦如此。根据相同的有利方面,本公开的多层压敏粘合剂组件有利地提供优异的表面和界面特性,这在聚合物泡沫层用可膨胀微球体发泡的那些执行方式中尤其令人惊奇。不受理论的束缚,据信这些突出的特性是由于用来形成聚合物泡沫层和第一压敏层的这些化合物在进行共挤出工艺步骤时处于熔融状态。这导致形成第一压敏层外表面的更光滑表面和聚合物泡沫层与第一压敏层之间的更光滑界面(无空隙界面)。根据本公开的多层压敏粘合剂组件的优异的表面和界面特性导致产生在将要附着到的基底上的更好润湿,并因此产生改善的粘附特性。
因而,根据本公开的多层压敏粘合剂组件特别适用于(工业)内部应用,更具体地适用于建筑市场应用、机动车应用或电子应用。在机动车应用的情况下,如本文所述的多层压敏粘合剂组件可发现特别用于粘附例如机动车车身侧模塑件、挡风雨条或后视镜。在一些方面,根据本公开的多层压敏粘合剂组件具有有利的低雾化特征,该特性特别适用于电子应用。
在本公开的上下文中,表述“低表面能基底”是指那些具有小于34达因/厘米的表面能的基底。此类材料中包括有聚丙烯、聚乙烯(例如,高密度聚乙烯或HDPE、低密度聚乙烯或LDPE、LLDPE)和聚丙烯的共混物(例如PP/EPDM、TPO)。
在本公开的上下文中,表述“中表面能基底”是指那些具有34达因/厘米至70达因/厘米,典型地34达因/厘米至60达因/厘米,并且更典型地34达因/厘米至50达因/厘米的表面能的基底。此类材料中包含有聚酰胺6(PA6)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、PC/ABS共混物、PC、PVC、PA、聚氨酯、PUR、TPE、POM、聚苯乙烯聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、透明涂料表面,具体地用于类似车辆的交通工具的透明涂料或用于工业应用的经涂覆表面,以及类似纤维强化塑料的复合材料。表面能通常由例如ASTM D7490-08中所描述的接触角测量来测定。
在一个典型方面,用于本文的橡胶态嵌段表现出具有低于室温的玻璃化转变温度(Tg)。在一些方面,橡胶态嵌段的Tg小于约0℃、或甚至小于约-10℃。在一些方面,橡胶态嵌段的Tg小于约-40℃、或甚至小于约-60℃。
在一个典型方面,用于本文的玻璃态嵌段表现出具有高于室温的Tg。在一些实施方案中,玻璃态嵌段的Tg为至少约40℃、至少约60℃、至少约80℃、或甚至至少约100℃。
术语“玻璃化转变温度”和“Tg”可互换使用并且是指材料或混合物的玻璃化转变温度。除非另外指明,否则玻璃化转变温度值通过差示扫描量热法(DSC)测定。
本公开的多层压敏粘合剂组件包括与第一压敏粘合剂层相邻的聚合物泡沫层。任何通常已知的聚合物泡沫和用于形成聚合物泡沫的材料都可用于本公开的情境。按照本公开,本领域的技术人员可容易识别用于本文的合适的聚合物泡沫和用于形成聚合物泡沫的材料。
在本公开的情境中,术语“聚合物泡沫”意指基于聚合物的材料,并且该材料通常包含按体积计至少5%,通常按体积计10%至80%或按体积计10%至65%的量的空隙。可通过已知方法中的任一种来获得空隙,诸如气体成孔法。另选地,空隙可起因于中空填料,诸如中空聚合物粒子、中空玻璃微球体、中空陶瓷微球体的掺入。根据另一个替代方面,空隙可起因于热膨胀性微球体,优选戊烷填充的可膨胀微球体的掺入。当聚合物熔体通过挤出模头时,用于本文的热膨胀性微球体可膨胀。含有可膨胀微球体的聚合物混合物也可在低于其膨胀温度的温度下挤出,并且在随后的步骤中通过将带暴露于高于微球体的膨胀温度的温度而膨胀。另选地,空隙可起因于化学发泡剂的分解。
聚合物泡沫层通常具有0.30g/cm3至1.5g/cm3、0.35g/cm3至1.10g/cm3、或甚至0.40g/cm3至0.95g/cm3的密度。该密度通过包括空隙或孔来实现。通常,聚合物泡沫层将包括按体积计至少5%并且例如按体积计在介于15%和45%之间或按体积计在介于20%和45%之间的空隙。
聚合物泡沫层中的空隙或孔可以本领域中描述的任何已知的方式来产生,并且包括使用气体或发泡剂和/或将中空填料,诸如中空聚合物颗粒、中空玻璃微球体、中空陶瓷微球体或可膨胀微球体,优选戊烷填充的可膨胀微球体包括到用于聚合物泡沫层的组合物中。
在一些方面,聚合物泡沫层在室温下具有粘弹性。在一些其它方面,泡沫可包括热塑性泡沫。在一些其它方面,泡沫可包括热固性泡沫。示例性泡沫还描述于(例如)“Handbook of Polymer Foams(聚合物泡沫手册)”(编辑者:David Eaves,由英国什罗普郡什鲁斯伯里肖伯里(Shawbury,Shrewsbury,Shropshire,UK)的Rapra Technology(Rapra科技)(2004年))出版。
根据多层压敏粘合剂组件的一个典型方面,聚合物泡沫层包含选自以下的聚合物基体材料:聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚烯烃、聚胺、聚酰胺、聚酯、聚醚、聚异丁烯、聚苯乙烯、天然橡胶、橡胶基弹性体材料、聚乙烯类化合物、聚乙烯吡咯烷酮,以及它们的任何组合、共聚物或混合物。
在一个有利方面,聚合物泡沫层包含选自以下的聚合物基体材料:聚丙烯酸酯、聚氨酯以及它们的任何组合、共聚物或混合物。
在一个优选方面,聚合物泡沫层包含选自以下的聚合物基体材料:聚丙烯酸酯,以及它们的任何组合或混合物。
根据多层压敏粘合剂组件的一个更优选方面,用于本文的聚合物泡沫包含选自以下聚丙烯酸酯的聚合物基体材料,这些聚丙烯酸酯的主要单体组分优选地包含直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯,优选具有包含优选地1至32个、1至20个、或甚至1至15个碳原子的直链或支链烷基基团的非极性直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯。
在另一个优选方面,用于本文的聚合物泡沫层包含选自以下聚丙烯酸酯的聚合物基体材料,这些聚丙烯酸酯的主要单体组分包括选自以下的直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸异己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-辛基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸2-丙基庚酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸苯甲酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸异佛尔酯(isophoryl(meth)acrylate)以及它们的任何组合或混合物。
在另一个优选方面,用于本文的聚合物泡沫包含选自以下的直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯:(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-丙基庚酯、丙烯酸丁酯,以及它们的任何组合或混合物。更优选地,用于本文的直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯选自丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯和(甲基)丙烯酸2-丙基庚酯,以及它们的任何组合或混合物。甚至更优选地,用于本文的直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯选自丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸异辛酯,以及它们的任何组合或混合物。
根据多层压敏粘合剂组件的一个有利方面,聚合物泡沫层包含聚合物基体材料,所述聚合物基体材料还包含共聚单体,所述共聚单体优选地选自:丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、衣康酸、甲基丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯腈、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸氰基乙酯、N-乙烯基己内酰胺、马来酸酐、羟基烷基丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、N,N-二乙基丙烯酰胺、丙烯酸β-羧基乙酯;新癸酸、新壬酸、新戊酸、2-乙基己酸或丙酸的乙烯基酯;偏二氯乙烯、苯乙烯、乙烯基甲苯、烷基乙烯基醚,以及它们的任何组合或混合物。
根据多层压敏粘合剂组件的另一个有利方面,聚合物泡沫层包含聚合物基体材料,所述聚合物基体材料还包含极性共聚单体,优选极性丙烯酸酯。更优选地,用于本文的极性共聚单体选自:丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸羟烷基酯、丙烯酰胺和取代的丙烯酰胺、丙烯胺和取代的丙烯胺,以及它们的任何组合或混合物。
根据多层压敏粘合剂组件的一个优选方面,聚合物泡沫层包含聚合物基体材料,所述聚合物基体材料还包含被选择为丙烯酸的极性共聚单体。
根据本公开,用于多层压敏粘合剂组件中的聚合物泡沫包含多个分布在其中的活性炭颗粒。任何通常已知的活性炭颗粒都可用于本公开的情境。按照本公开,本领域的技术人员可容易识别用于本文的合适的活性炭颗粒。
在本公开的情境中,已令人惊奇地发现,分布在聚合物泡沫层中的多个活性碳颗粒的存在强效地促成从压敏粘合剂组件中的挥发性有机化合物排放的总体减少。据信,所述多个活性炭颗粒用作从压敏粘合剂组件排放的挥发性有机化合物的有效吸附剂材料。这些挥发性有机化合物通常为低分子量有机残余物(诸如由聚合物泡沫的聚合过程产生的未反应单体)、聚合引发剂残余物、来自原材料的污染,或压敏粘合剂组件的制造或后处理期间形成的降解产物。用于本文的多个活性炭颗粒能够通过化学吸附和/或物理吸附来吸附挥发性有机化合物。
已足够令人惊奇地发现,所述多个活性炭颗粒用作聚合物泡沫层的加固材料。此外,活性炭颗粒可用作聚合物泡沫层的流变改性剂,其允许微调所得的多层压敏粘合剂组件的最终期望特性,具体地为其机械性能。还发现,活性炭颗粒对聚合物泡沫层的模量特性(具体地为杨氏模量)仅具有很小的(如果不是没有)影响,这具体地是由于颗粒表面的基本上中性性质、颗粒的相对柔软性(和易碎性质),以及颗粒与周围聚合物的有限相互作用。相比之下,炭黑颗粒强烈地改变聚合物泡沫层的模量特性,这具体地是由于颗粒表面的基本上酸性性质、炭黑颗粒的相对硬度,以及颗粒与周围聚合物的强相互作用。
仍与炭黑颗粒进行比较,当以相对较高的量使用时,活性炭颗粒允许形成真正黑色的聚合物泡沫层,而这不会对聚合物泡沫层和所得的多层压敏粘合剂组件(具体地为其机械性能)产生不利影响。相比之下,当以相对较高的量使用时,炭黑颗粒对聚合物泡沫层和所得的多层压敏粘合剂组件产生不利影响。此外,活性炭颗粒的使用允许消除(或至少减少)利用真空脱气操作的步骤,同时尝试获得具有降低的VOC水平特征的多层压敏粘合剂组件。
活性炭是经处理以使其高度多孔(即每单位体积具有大量的孔)而赋予高表面积的碳。活性炭可由多种材料生成,但是大多数市售活性炭由泥煤、煤、褐煤、木材和椰子壳制成。根据来源,碳可具有不同孔径、灰分含量、表面秩序和/或杂质概况。椰子壳基碳主要具有微孔孔径,而木基活性炭主要具有介孔或大孔孔径。椰子壳基碳和木基碳通常具有小于约3重量%的灰分含量,而煤基碳通常具有4-10重量%或甚至更高的灰分含量。
可商购获得的活性炭颗粒包括:活性木基碳,可以商品名“NUCHAR RGC”从美国弗吉尼亚州里士满的美德维实伟克公司(Mead Westvaco Corp,Richmond,VA)获得;木基碳,可以商品名“AQUAGUARD”从美德维实伟克公司获得;活性椰子壳基碳,可以商品名“KURARAYPGW”从日本冈山的可乐丽化学品有限公司(Kuraray Chemical Co.,LTD,Okayama,Japan)获得;和煤基碳,可以商品名“CARBSORB”和“FILTRASORB”从美国宾夕法尼亚州匹兹堡的卡尔冈炭素公司(Calgon Carbon Corp.,Pittsburgh,PA)获得。
根据一个有利方面,活性炭颗粒分布在整个聚合物泡沫层中。在另一个有利方面,活性炭颗粒基本上均匀地分布于聚合物泡沫层的横截面,这意味着活性碳颗粒以大致相同的浓度(例如,10%以内)贯穿聚合物泡沫层的横截面存在。
在一个有利方面,用于本文的活性炭颗粒是多孔的并且当根据例如测试方法ISO9277:2010中所述的BET(布-埃-特方法(Brunauer Emmet Teller))氮气吸附测试方法进行测量时,具有100m2/g至2000m2/g、200m2/g至1500m2/g、500m2/g至1400m2/g、600m2/g至1200m2/g、或甚至700m2/g至1000m2/g的单个比表面积。
根据一个示例性方面,活性炭颗粒主要为微孔的,并且通常具有不大于2纳米的孔宽度。因此,在多层压敏粘合剂组件的一个有利方面,活性炭颗粒的至少75%、至少80%、至少85%、至少90%或甚至至少95%的孔具有不大于2纳米的孔宽度。
根据本公开的多层压敏粘合剂组件的一个典型方面,基于聚合物泡沫的重量计,聚合物泡沫中活性炭颗粒的量为至少1重量%、至少3重量%、至少5重量%或甚至至少10重量%。
根据另一个典型方面,基于聚合物泡沫的重量计,聚合物泡沫中活性炭颗粒的量为不大于25重量%、不大于20重量%或甚至不大于15重量%。
在一个优选方面,基于聚合物泡沫的重量计,聚合物泡沫中活性炭颗粒的量为1重量%至25重量%、2重量%至20重量%、2重量%至15重量%、或甚至3重量%至10重量%。
在一些方面,本公开的聚合物泡沫还可包含作为任选成分的填充材料。此类填料可有利地用于例如增加聚合物泡沫的机械稳定性并且还可增加它的抗剪切力和抗剥离力。
可在本公开的情境中使用本领域技术人员通常已知的任何填充材料。可用于本文的填充材料的典型示例包括但不限于选自以下的那些:膨胀珠光体、微球体、可膨胀微球体、陶瓷球体、沸石、粘土填料、玻璃珠、中空无机珠、二氧化硅类填料、疏水性二氧化硅类填料、亲水性二氧化硅类填料、热解法二氧化硅、纤维(特别是玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、二氧化硅纤维、陶瓷纤维)、导电和/或导热粒子、纳米粒子(特别是二氧化硅纳米粒子)、以及它们的任意组合。
在本公开的一个典型方面,聚合物泡沫还包含选自以下的材料:微球体、可膨胀微球体、优选戊烷填充的可膨胀微球体、气体腔、玻璃珠、玻璃微球体、玻璃泡,以及它们的任何组合或混合物。
如果存在,用于本文的填充材料可以任何合适的量用于聚合物泡沫中。在一些示例性方面,填充材料以下述量存在:至多30重量份、至多25重量份或甚至至多20重量份的聚合物泡沫。在一些其它示例性方面,该量通常为至少1重量份或至少3重量份的聚合物泡沫。
因此,在一些示例性方面,填充材料以下述范围内的量存在:1重量份至20重量份、3重量份至15重量份或甚至5重量份至13重量份的聚合物泡沫。在一些其它示例性方面,填充材料以下述范围内的量存在:1重量份至20重量份、2重量份至15重量份、或甚至2重量份至10重量份的聚合物泡沫。
用于本公开的聚合物泡沫还可包含作为任选成分的交联添加剂(也称为交联剂)。交联剂可被用来提高聚合物材料的内聚强度和拉伸强度。按照本公开,本领域的技术人员可容易识别用于本文的合适的交联添加剂。示例性交联方法包括但不限于热、湿气、光敏、光化或电离辐射交联。
用于本文的示例性交联添加剂包括具有多个(甲基)丙烯酰基团的交联剂。具有多个(甲基)丙烯酰基基团的交联剂可为二(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸酯、四(甲基)丙烯酸酯、五(甲基)丙烯酸酯等。
在其他交联方法中,可使用热交联剂,其任选与合适的促进剂和阻滞剂组合。用于本文的合适的热交联剂包括但不限于异氰酸酯,更具体为三聚的异氰酸酯和/或不含封闭剂的空间位阻的异氰酸酯或其他环氧化物化合物,诸如环氧化物-胺交联剂系统。有利的交联剂体系和方法例如在DE 202009013255 U1、EP 2 305 389 A1、EP 2 414 143 A1、EP 2192 148 A1、EP 2 186 869、EP 0 752 435 A1、EP 1 802 722 A1、EP 1 791 921 A1、EP 1791 922 A1、EP 1 978 069 A1和DE 10 2008 059 050 A1的说明书中有所描述,其相关内容以引用方式并入。特别有利的交联剂体系和方法在EP 0 752 435 A1和EP 1 978 069 A1中有所描述。适用于本文的促进剂和阻滞剂体系如在US-A1-2011/0281964的说明书中有所描述,其相关内容以引用方式明确地并入本文。用于本文的合适的热交联剂包括环氧环己基衍生物,特别是环氧环己基羧酸酯衍生物,特别优选为(3,4-环氧环己烷)甲基3,4-环氧环己基羧酸酯,其可以商品名UVACURE 1500从氰特工业公司商购获得。根据一个特定方面,用于本文的橡胶基弹性体材料可包含能够与环氧化物基团交联的(共)聚合物或共聚物。对应地,所用单体或共聚单体的至少一部分可有利地为能够与环氧化物基团交联的官能单体。可适宜地使用具有酸性基团(尤其是羧酸基团、磺酸基团或膦酸基团)和/或羟基基团和/或酸酐基团和/或环氧化物基团和/或胺基团的单体,具体地为包含羧酸基团的单体。合适的官能单体描述于例如US 2005/0288436 A1中。
除了热、湿气或光敏交联添加剂之外,还可使用高能电磁辐射(诸如γ或电子束辐射)实现交联。
在本公开的一个有利方面,用于本文的交联添加剂已用/能够用光化辐射活化,更优选地用电子束辐射。在一个示例性方面,交联添加剂选自多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。示例性多官能(甲基)丙烯酸酯化合物优选地包含至少两个(甲基)丙烯酰基团,具体地为三个或四个(甲基)丙烯酰基团,更具体地为三个(甲基)丙烯酰基团。
在另一示例性方面,多官能(甲基)丙烯酸酯化合物具有下式:
H2C=C(R1)-(CO)-O-R2-[O-(CO)-(R1)C=CH2]n
其中R1为氢或甲基;n为1、2、3或4;并且R2为亚烷基、亚芳基、亚杂烷基,或它们的任意组合。
根据另一个有利方面,用于本文的交联添加剂是多官能(甲基)丙烯酸酯化合物,其选自二(甲基)丙烯酸1,6-己二醇酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯,以及它们的任何组合或混合物。
根据本公开的另一方面,该交联由紫外线辐射或电离辐射诸如γ辐射或电子束辐射(就电离辐射来说,使用单独的交联剂是任选的)引发。用于本文的示例性交联添加剂包括多官能丙烯酸酯(诸如1,6-己二醇二丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)和取代的三嗪(诸如2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯基)-s-三嗪和2,4-双(三氯甲基)-6-(3,4-二甲氧基苯基)-s-三嗪),如美国专利4,329,384(Vesley等人)和4,330,590(Vesley)中所述。另一类示例性交联添加剂为不含邻位芳羟基基团的可共聚的单烯键式不饱和芳酮共聚单体,诸如美国专利4,737,559(Kellen等人)中所公开的那些。具体示例包括对丙烯酰氧基二苯甲酮、对丙烯酰氧基乙氧基二苯甲酮、对-N-(甲基丙烯酰氧基乙基)-氨基甲酰基乙氧基二苯甲酮、对丙烯酰氧基苯乙酮、邻丙烯酰胺基苯乙酮、丙烯酸酯化的蒽醌等等。另一种合适的交联添加剂是1,5-双(4-苯甲酰基苯甲酰氧基)戊烷。同样合适的还有夺氢型羰基类化合物(诸如蒽醌、二苯甲酮以及它们的衍生物),如美国专利4,181,752(Martens等人)中所公开的那些,该专利以引用方式并入本文。
基于聚合物泡沫的重量计,交联添加剂,当存在时,用量可例如为至多40重量%。在一些方面,基于聚合物泡沫的重量计,交联添加剂的用量可为至多20重量%、至多15重量%、至多10重量%或至多5重量%。基于聚合物泡沫的重量计,交联添加剂的量可例如在0.1重量%至10重量%、0.5重量%至8重量%、1重量%至6重量%、或甚至2重量%至5重量%的范围内。
根据多层压敏粘合剂组件的一个优选方面,用于本文的聚合物泡沫包含:
a)基于聚合物泡沫的重量计,60重量%至100重量%、70重量%至95重量%、80重量%至95重量%或甚至85重量%至95重量%的可自由基聚合的单体,具体地为(甲基)丙烯酸酯单体;
b)任选地,基于聚合物泡沫的重量计,0重量%至40重量%、5重量%至30重量%、5重量%至20重量%或甚至5重量%至15重量%的具有烯键式不饱和基团的共聚单体,具体地为丙烯酸单体;和
c)任选地,基于聚合物泡沫的重量计,0重量%至20重量%、1重量%至15重量%、2重量%至13重量%或甚至2重量%至10重量%的中空填料颗粒,具体地为选自以下的中空填料颗粒:可膨胀微球体、优选戊烷填充的可膨胀微球体、玻璃珠、玻璃微球体和玻璃泡。
根据多层压敏粘合剂组件的该优选执行方式,其中用于本文的聚合物泡沫包含选自聚丙烯酸酯的聚合物基体材料,所述聚合物泡沫优选地包含:
a)基于聚合物泡沫的重量计,60重量%至100重量%、70重量%至95重量%、80重量%至95重量%或甚至85重量%至95重量%的(甲基)丙烯酸酯单体,所述(甲基)丙烯酸酯单体具有优选地包含1至32个、1至20个或甚至1至15个碳原子的直链或支链烷基基团;
b)任选地,基于聚合物泡沫的重量计,0重量%至40重量%、5重量%至30重量%、5重量%至20重量%或甚至5重量%至15重量%的丙烯酸单体;和
c)任选地,基于聚合物泡沫的重量计,0重量%至20重量%、1重量%至15重量%、2重量%至13重量%或甚至2重量%至10重量%的可膨胀微球体、优选戊烷填充的可膨胀微球体。
用于本文的聚合物泡沫和相关的聚合物基体材料可通过本领域技术人员通常已知的任何常规自由基聚合方法制备。示例性方法包括溶液、辐射、本体、分散液、乳液、无溶剂和悬浮方法。
在一个优选方面,用于本文的聚合物泡沫和相关的聚合物基体材料通过无溶剂方法制备。无溶剂聚合方法,诸如美国专利4,619,979和4,843,134(Kotnour等人)(其内容以引用方式完整并入本文)中所述的连续自由基聚合方法,和美国专利7,879,441(Gehlsen等人)(其内容同样以引用方式完整并入本文)中所述的用于制造泡沫PSA的方法,也可以被用来制备聚合物泡沫和相关的聚合物基体材料。
根据本公开,用于本文的第一压敏粘合剂包含:
a)具有式M-(G)p的线型嵌段共聚物,其中M为包含聚合的烯烃、聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物、或它们的任何组合的橡胶态嵌段;并且其中p为1或2;
b)至少一种第二烃增粘剂;
c)(甲基)丙烯酸酯共聚物,所述(甲基)丙烯酸酯共聚物具有高于25℃的Tg和1000道尔顿至100,000道尔顿的重均分子量(Mw),并且包含:
(i)当均聚时Tg高于25℃的(甲基)丙烯酸酯单体单元;和
(ii)任选地,单官能烯键式不饱和共聚单体单元;
d)任选地,具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物,其中:
(i)S表示所述多臂嵌段共聚物的臂,并且每个臂独立地具有式G-N,
(ii)q表示臂的数量并且为至少3的整数;并且
(iii)Z为多官能偶联剂的残基,
其中每个N为包含聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物、或它们的组合的橡胶态嵌段;和
e)任选地,具有式T-(G)的两嵌段共聚物,其中T为包含聚合的烯烃、聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物、或它们的任何组合的橡胶态嵌段。
根据本公开,用于本文的第一压敏粘合剂包含式M-(G)p的线型嵌段共聚物,其中M表示橡胶态嵌段,G表示玻璃态嵌段,并且p(玻璃态嵌段的数量)为1或2。用于本文的合适的橡胶态嵌段M包含聚合的烯烃、聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物、或它们的任何组合;并且其中p为1或2。
在一些方面,p为一,并且式M-(G)p的线型嵌段共聚物为包含一个橡胶态嵌段M和一个玻璃态嵌段G的两嵌段共聚物。在一些方面,p为二,并且线型嵌段共聚物包含两个玻璃态末端嵌段和一个橡胶态中间嵌段,即,式M-(G)p的线型嵌段共聚物为三嵌段共聚物。
在一些方面,橡胶态嵌段M包含聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物或它们的任何组合。在一些方面,共轭二烯包含4至12个碳原子。示例性共轭二烯包括但不限于丁二烯、异戊二烯、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。聚合共轭二烯可单独使用或作为与彼此的共聚物使用。优选地,式M-(G)p的线型嵌段共聚物的橡胶态嵌段M包含共轭二烯,所述共轭二烯选自异戊二烯、丁二烯、以及它们的任何组合。在一些其它方面,橡胶态嵌段M包含聚合的烯烃,诸如异丁烯。
在一些方面,至少一个玻璃态嵌段G包含聚合的单乙烯基芳族单体。在一些其它方面,三嵌段共聚物的两个玻璃态嵌段包含聚合的单乙烯基芳族单体。在一些其它方面,式M-(G)p的线型嵌段共聚物包含两个玻璃态嵌段。根据另一方面,单乙烯基芳族单体包含8至18个碳原子。示例性单乙烯基芳族单体包括但不限于苯乙烯、乙烯基吡啶、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、二乙基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、二正丁基苯乙烯、异丙基苯乙烯、其它烷基化苯乙烯、苯乙烯类似物和苯乙烯同系物。在一些方面,单乙烯基芳族单体选自:苯乙烯、苯乙烯相容单体或单体共混物、以及它们的任何组合。
在一些其它方面,式M-(G)p的线型嵌段共聚物为两嵌段共聚物。在一些方面,二嵌段共聚物选自苯乙烯-异戊二烯和苯乙烯-丁二烯。在一些方面,式M-(G)p的线型嵌段共聚物为三嵌段共聚物。在一些方面,三嵌段共聚物选自:苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯、苯乙烯-异丁烯-苯乙烯,以及它们的任何组合。二嵌段共聚物和三嵌段共聚物可商购获得,例如可由德克萨斯州休斯敦的Dexco Polymer LP(Dexco Polymer LP,Houston,Texas)以商品名VECTOR购得的那些;以及可由德克萨斯州休斯顿的Kraton Polymers U.S.LLC(Kraton PolymersU.S.LLC,Houston,Texas)以商品名KRATON购得的那些。当制造和/或购买时,三嵌段共聚物也可含有一部分二嵌段共聚物。
根据用于本文的聚合物泡沫的一个典型方面,基于第一压敏粘合剂的重量计,聚合物泡沫中具有式M-(G)p的线型嵌段共聚物的量为20重量%至80重量%、20重量%至70重量%、25重量%至60重量%、或甚至25重量%至50重量%。
根据本公开,用于本文的第一压敏粘合剂还包含至少一种烃增粘剂。
在本公开的情境中可使用常规压敏粘合剂组合物中通常包括的任何烃增粘剂。可用的烃增粘剂通常被选择为可与(共)聚合物材料混溶。按照本公开,本领域的技术人员可容易识别用于本文的合适的烃增粘剂。
可加入固体或液体烃增粘剂,但固体烃增粘剂是优选的。固体增粘剂一般具有10,000克/摩尔或更小的数均分子量(Mw)和高于约70℃的软化点。液体增粘剂为具有约0℃至约20℃的软化点的粘性材料。
合适的增粘树脂可包括萜烯树脂诸如多萜(例如,基于α-蒎烯的树脂,基于β-蒎烯的树脂,和基于苎烯的树脂)和芳族改性的多萜树脂(例如,苯酚改性的多萜树脂);苯并呋喃-茚树脂;以及基于石油的烃树脂,诸如基于C5的烃树脂、基于C9的烃树脂、基于C5/C9的烃树脂、和基于二环戊二烯的树脂。如果加入,则可将这些增粘树脂氢化以降低它们对特定压敏粘合剂组合物的颜色贡献。如果需要,可采用多种增粘剂的组合。
烃树脂增粘剂可以由各种基于石油的原料制备。这些原料可以为脂族烃类(主要是C5单体与存在的一些其他单体,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,以及环戊烯的混合物)、芳族烃类(主要是C9单体与存在的一些其他单体,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基于C5的烃树脂,而衍生自C9单体的那些被称为基于C9的烃树脂。一些增粘剂衍生自C5和C9单体的混合物,或者是基于C5的烃增粘剂和基于C9的烃增粘剂的共混物。这些增粘剂可被称为基于C5/C9的烃增粘剂。这些树脂中的任一种可部分或完全氢化以改善它们的颜色、它们的热稳定性或它们的工艺兼容性。
基于C5的烃树脂可以商品名PICCOTAC和EASTOTAC从伊士曼化工公司(EastmanChemical Company)商购获得,以商品名WINGTACK从克雷威利公司(Cray Valley)商购获得,以商品名NEVTAC LX从内维尔化工公司(Neville Chemical Company)商购获得,以及以商品名HIKOREZ从可隆工业公司(Kolon Industries,Inc.)商购获得。各种氢化程度的基于C5的烃树脂可以商品名EASTOTACK从伊士曼化工公司(Eastman Chemical)商购获得。
基于C9的烃树脂可以商品名PICCO、KRISTLEX、PLASTOLYN、PICCOTAC和ENDEX从伊士曼化工公司(Eastman Chemical Company)商购获得,以商品名NORSOLENE从克雷威利公司(Cray Valley)商购获得,以商品名NOVAREZ从吕特格斯公司(Ruetgers N.V.)商购获得,以及以商品名HIKOTAC从可隆工业公司(Kolon Industries,Inc.)商购获得。这些树脂可被部分地或完全地氢化。在氢化之前,基于C9的烃树脂通常具有约40百分比的芳香物,如通过质子核磁共振测得。氢化的基于C9的烃树脂可例如以商品名REGALITE和REGALREZ从伊士曼化学(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。部分地氢化的树脂通常具有一些芳族环。
各种基于C5/C9的烃增粘剂可以商品名ARKON从荒川株式会社(Arakawa)商购获得,以商品名QUINTONE从吉翁株式会社(Zeon)商购获得,以商品名ESCOREZ从埃克森美孚化工公司(Exxon Mobil Chemical)商购获得,以及以商品名NURES和H-REZ从新港工业公司(Newport Industries)商购获得。在本公开的情境中,用于本文的合适的烃增粘剂可有利地在可以商品名ESCOREZ从埃克森美孚化工公司(Exxon Mobil Chemical)商购获得的那些基于C5/C9的烃增粘剂中选择。
根据本公开的多层压敏粘合剂组件的一个优选方面,用于本文的烃增粘剂选自脂族烃树脂、脂环族烃树脂、芳族改性的脂族树脂和脂环族树脂、芳族树脂、氢化烃树脂、萜烯树脂和改性的萜烯树脂、萜烯-苯酚树脂、松香脂,以及它们的任何组合或混合物。
在本公开的有利方面,增粘树脂选自基于C5的烃树脂、基于C9的烃树脂、C5/基于C9的烃树脂、以及它们的任何组合或混合物。在另一个有利方面,增粘剂选自氢化萜烯树脂、氢化松香树脂、氢化的基于C5的烃树脂、氢化的基于C9的烃树脂、氢化的C5/基于C9的烃树脂、以及它们的任何组合或混合物。
在另一个有利方面,烃增粘剂与橡胶态嵌段M以及任选的橡胶态嵌段N和T中的至少某者主要相容。在一些方面,烃增粘剂与具有式M-(G)p的线型嵌段共聚物的橡胶态嵌段M、与具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的每个橡胶态嵌段N以及与具有式T-(G)的两嵌段共聚物的橡胶态嵌段T主要相容。
如本文所用,如果增粘剂可与嵌段混溶,则增粘剂与所述嵌段“相容”。一般来讲,增粘剂与嵌段的可混溶性可通过测量增粘剂对所述嵌段的Tg的影响来确定。如果增粘剂可与嵌段混溶,则它将改变(例如增加)所述嵌段的Tg。如果增粘剂至少可与嵌段混溶,则增粘剂与所述嵌段“主要相容”,但它也可与其它嵌段混溶。例如,与橡胶态嵌段主要相容的增粘剂将可与橡胶态嵌段混溶,但也可与玻璃态嵌段混溶。
与橡胶态嵌段M以及任选的橡胶态嵌段N和T主要相容的示例性烃增粘剂有利地选自:聚合物型萜烯、异官能(hetero-functional)萜烯、香豆酮-茚树脂、松香酸、松香酸的酯、歧化松香酸酯、氢化松香酸、C5脂族树脂、C9氢化芳族树脂、C5/C9脂族/芳族树脂、二环戊二烯树脂、由C5/C9和二环戊二烯前体产生的氢化烃树脂、氢化苯乙烯单体树脂,以及它们的任何共混物。
在本公开的情境中,已发现加入优选与橡胶态嵌段主要相容的烃增粘剂有利地影响具体地在临界基底上的粘附性能(特别是剥离性能),所述临界基底诸如临界油漆基底和临界透明涂料体系,具体地为机动车临界透明涂料体系或临界机动车清漆。
根据一个有利方面,用于第一压敏粘合剂中的烃增粘剂具有至少60℃、至少65℃或甚至至少70℃的Tg。
根据另一个有利方面,当根据实验部分中所述重量损失测试方法通过热重量分析进行测量时,用于第一压敏粘合剂中的烃增粘剂具有小于1000ppm、小于800ppm、小于600ppm、小于400ppm或甚至小于200ppm的挥发性有机化合物(VOC)值。
根据另一个有利方面,当根据实验部分中所述重量损失测试方法通过热重量分析进行测量时,用于第一压敏粘合剂中的烃增粘剂具有小于1500ppm、小于1000ppm、小于800ppm、小于600ppm或甚至小于500ppm的挥发性雾化化合物(FOG)值。
根据另一个有利方面,当根据实验部分中所述的烘箱脱气测试方法通过重量损失分析进行测量时,用于第一压敏粘合剂中的烃增粘剂具有小于1重量%、小于0.8重量%、小于0.6重量%、小于0.5重量%、小于0.4重量%、小于0.3重量%、小于0.2重量%或甚至小于0.1重量%的脱气值。
在一个优选方面,用于本文的烃增粘剂有利地选自:香豆酮-茚树脂、松香酸、松香酸的酯、歧化松香酸酯、C9芳族化合物、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、纯单体树脂和C9/C5芳族改性脂族烃,以及它们的共混物。
在用于本文的第一压敏粘合剂的一些方面,烃增粘剂具有至少约115℃或甚至至少约120℃的软化点。
根据用于本公开的第一压敏粘合剂的一个典型方面,所有嵌段共聚物的总重量与所有烃增粘剂的总重量的比率在2.4:1至1:2.4、2:1至1:2、1.5:1至1:1.5、1.2:1至1:1.2、1.15:1至1:1.15、或甚至1.1:1至1:1.1的范围内。
根据第一压敏粘合剂的一个典型方面,基于第一压敏粘合剂的重量计,烃增粘剂用量可例如为至多80重量%。在一些方面,基于第一压敏粘合剂的重量计,烃增粘剂的用量可为至多70重量%、至多60重量%、至多55重量%、至多50重量%或甚至至多45重量%。基于第一压敏粘合剂的重量计,烃增粘剂的量可例如在20重量%至70重量%、20重量%至60重量%、20重量%至55重量%、25重量%至50重量%、或甚至25重量%至45重量%的范围内。
根据本公开,用于本文的第一压敏粘合剂还包含(甲基)丙烯酸酯共聚物,其具有高于25℃的Tg和1000道尔顿至100,000道尔顿的重均分子量(Mw),并且包含:
(i)(甲基)丙烯酸酯单体单元,其在均聚时Tg高于25℃;和
(ii)任选地,单官能烯键式不饱和共聚单体单元。
在本公开的情境中,已令人惊奇地发现,在第一压敏粘合剂的组合物中加入如上所述的(甲基)丙烯酸酯共聚物有利地改善了多层压敏粘合剂组件具体地在临界基底(诸如临界油漆基底和临界透明涂料体系,具体地为机动车临界透明涂料体系或临界机动车清漆)上以及在低表面能塑料基底(诸如机动车工业中常用的TPO、PP或PP/EPDM)上的粘附性能。
更具体地,已令人惊奇地发现,在第一压敏粘合剂的组合物中加入如上所述的(甲基)丙烯酸酯共聚物有利地改善了多层压敏粘合剂组件在临界油漆基底和临界透明涂料体系、具体地机动车临界透明涂料体系或临界机动车清漆上的剥离粘附力性能。已足够令人惊奇地发现,在第一压敏粘合剂的组合物中加入如上所述的(甲基)丙烯酸酯共聚物有利地改善了多层压敏粘合剂组件对于LSE塑料基底(诸如TPO、PP或PP/EPDM)的剪切粘附力性能。
根据多层压敏粘合剂组件的一个有利方面,用于本文的(甲基)丙烯酸酯共聚物具有高于25℃、高于40℃、高于50℃、高于60℃或甚至高于70℃的Tg。
在本公开的情境中,并且为了测定用于本文的(甲基)丙烯酸酯共聚物的Tg,可通过利用Fox公式:1/Tg=ΣWi/Tg i来计算各种单体的特定组合的互聚物Tg的可用预测因子。在该公式中,Tg为混合物的玻璃化转变温度,Wi为混合物中组分i的重量分数,并且Tgi为组分i的玻璃化转变温度,并且所有的玻璃化转变温度都以开尔文(K)为单位。
在根据本公开的多层压敏粘合剂组件的一个示例性方面,用于第一压敏粘合剂的组合物中的(甲基)丙烯酸酯共聚物具有5000道尔顿至80,000、10,000道尔顿至70,000道尔顿、5,000道尔顿至60,000道尔顿、20,000道尔顿至50,000道尔顿、或甚至25,000道尔顿至45,000道尔顿的重均分子量(Mw)。在本公开的情境中,使用常规的凝胶渗透色谱法(GPC)测定聚合物的重均分子量。
在一些有利方面,用于本文的(甲基)丙烯酸酯共聚物包含(甲基)丙烯酸酯单体单元,当均聚时其Tg高于30℃、高于40℃、高于50℃、高于60℃或甚至高于70℃。
根据另一个有利方面,用于本文的(甲基)丙烯酸酯共聚物包含Tg高于25℃的(甲基)丙烯酸酯单体单元,其选自:C1-C32(甲基)丙烯酸酯单体单元、C2-C24(甲基)丙烯酸酯单体单元、或甚至C4-C18(甲基)丙烯酸酯单体单元。
根据另一个有利方面,用于本文的(甲基)丙烯酸酯共聚物包含Tg高于25℃的(甲基)丙烯酸酯单体单元,其选自:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸3,3,5-三甲基环己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、N-辛基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸丙酯,以及它们的任何组合或混合物。
在另一个有利方面,用于本文的(甲基)丙烯酸酯共聚物包含Tg高于25℃的(甲基)丙烯酸酯单体单元,其选自:(甲基)丙烯酸异冰片酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸3,3,5-三甲基环己酯、N-辛基(甲基)丙烯酰胺、以及它们的任何组合或混合物。
在另一个有利方面,用于本文的(甲基)丙烯酸酯共聚物包含Tg高于25℃的(甲基)丙烯酸酯单体单元,其被选择为丙烯酸异冰片酯。
根据一个典型方面,用于本文的(甲基)丙烯酸酯共聚物包含任选的单官能烯键式不饱和共聚单体单元,其选自:丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸羟烷基酯、丙烯酰胺和取代的丙烯酰胺、丙烯胺和取代的丙烯胺,以及它们的任何组合或混合物。
根据另一个典型方面,用于本文的(甲基)丙烯酸酯共聚物包含任选的单官能烯键式不饱和共聚单体单元,其选自:丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸2-羧基乙酯、N,N’-二甲基丙烯酰胺、N,N’-二乙基丙烯酰胺、丙烯酸丁基氨基甲酰基乙酯,以及它们的任何组合或混合物。
根据另一个典型方面,用于本文的(甲基)丙烯酸酯共聚物包含任选的单官能烯键式不饱和共聚单体单元,其选自:酸官能烯键式不饱和共聚单体单元。优选地,用于本文的(甲基)丙烯酸酯共聚物包含任选的单官能烯键式不饱和共聚单体单元,其被选择为丙烯酸。
根据本公开的多层压敏粘合剂组件的一个优选执行方式,用于本文的(甲基)丙烯酸酯共聚物包含:
a)85重量%至99.9重量%、90重量%至99.5重量%、92重量%至99重量%、94重量%至98重量%或甚至95重量%至98重量%的Tg高于25℃的(甲基)丙烯酸酯单体单元,其中(甲基)丙烯酸酯单体单元优选地选自:(甲基)丙烯酸异冰片酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸3,3,5-三甲基环己酯、N-辛基(甲基)丙烯酰胺、以及它们的任何组合或混合物;
b)任选地,0.1重量%至15重量%、0.5重量%至10重量%、1.0重量%至8重量%、2.0重量%至6.0重量%或甚至2.0重量%至5.0重量%的单官能烯键式不饱和共聚单体单元,优选酸官能单体烯键式不饱和共聚单体单元,更优选丙烯酸单体单元;
其中重量百分比基于(甲基)丙烯酸酯共聚物的总重量计。
根据第一压敏粘合剂的一个典型方面,基于第一压敏粘合剂的重量计,第一压敏粘合剂中(甲基)丙烯酸酯共聚物的量为3重量%至25重量%、4重量%至20重量%、5重量%至18重量%、或甚至6重量%至15重量%。
第一压敏粘合剂中用于本文的(甲基)丙烯酸酯共聚物可通过本领域技术人员通常已知的任何常规自由基聚合方法制备。示例性方法包括溶液、辐射、本体、分散液、乳液、无溶剂和悬浮方法。所得(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物可为无规(共)聚合物或嵌段(共)聚合物。
在一个优选方面,通过无溶剂方法制备用于本文的(甲基)丙烯酸酯共聚物。无溶剂聚合方法,诸如美国专利4,619,979和4,843,134(Kotnour等人)(其内容以引用方式完整并入本文)中所述的连续自由基聚合方法;美国专利5,637,646(Ellis)(其内容以引用方式完整并入本文)中所述的使用间歇式反应器的基本绝热的聚合方法;以及美国专利5,804,610和6,928,794(Hamer等人)(其内容以引用方式完整并入本文)中所述的用于聚合包装起来的预粘合剂组合物的方法,也可以被用来制备所述聚合物。另选地,用于本文的(甲基)丙烯酸酯共聚物可通过如EP-A1-1484342(Husemann等人)(其内容以引用方式完整并入本文)中所述的涉及溶剂回收的聚合方法制备。
在一些有利方面,本公开的第一压敏粘合剂可任选地包含具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物,其中S代表多臂嵌段共聚物的臂并且每个臂独立地具有式G-N,q代表臂的数量并且为至少3的整数,并且Y为多官能偶联剂的残基;并且其中每个N为包含聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物或它们的组合的橡胶态嵌段。
在本公开的情境中,已令人惊奇地发现,在第一压敏粘合剂的组合物中加入如上所述的多臂嵌段共聚物有利地改善了多层压敏粘合剂组件在临界基底上的粘附性能,尤其是多层压敏粘合剂组件的高温剪切粘附性能。
在本公开的一个特定方面,用于本文的具有式Sq-Z的多臂苯乙烯嵌段共聚物满足q在3至10或甚至3至5的范围内。在一些其它方面,q为4,而在一些其它执行方式中,q等于6或更大。
用于本文的合适的橡胶态嵌段N包含聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物,或它们的组合。在一些典型方面,至少一个臂的橡胶态嵌段N包含选自以下的聚合的共轭二烯:异戊二烯、丁二烯、乙烯-丁二烯共聚物、聚异戊二烯或聚丁二烯的氢化衍生物,以及它们的任何组合或混合物。根据一个有利方面,每个臂的橡胶态嵌段N包含选自以下的聚合的共轭二烯:异戊二烯、丁二烯、乙烯-丁二烯共聚物、聚异戊二烯或聚丁二烯的氢化衍生物,以及它们的组合或混合物。
根据本公开的多层压敏粘合剂组件的一个优选方面,具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的橡胶态嵌段N中的至少一个包含选自以下的共轭二烯:异戊二烯、丁二烯,以及它们的任何组合。更优选地,具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的橡胶态嵌段N中的每一个包含选自以下的共轭二烯:异戊二烯、丁二烯,以及它们的任何组合。
根据本公开的多层压敏粘合剂组件的一个特别有利方面,具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的至少一个臂选自:苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯,以及它们的组合。更优选地,具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的每个臂选自:苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯,以及它们的任何组合。甚至更优选地,具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的每个臂选自:苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯,以及它们的任何组合。
用于本文具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的合适的玻璃态嵌段G包含聚合的单乙烯基芳族单体。在一些典型方面,至少一个臂的玻璃态嵌段G包含选自以下的单乙烯基芳族单体:苯乙烯、苯乙烯相容的共混物、以及它们的任何组合。根据一个有利方面,每个臂的玻璃态嵌段G包含选自以下的单乙烯基芳族单体:苯乙烯、苯乙烯相容的共混物、以及它们的任何组合。
根据本公开的一个有利执行方式,用于本文的具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物为(多臂)星形嵌段共聚物。在根据本公开的多层压敏粘合剂组件的一个更有利方面,具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物为多模嵌段共聚物。如本文所用,术语“多模”意指共聚物包含具有至少两个不同分子量的末端嵌段。此类嵌段共聚物还可被表征为具有至少一个“高”分子量末端嵌段,和至少一个“低”分子量末端嵌段,其中术语高和低是相对于彼此使用的。在一些特定方面,高分子量末端嵌段的数均分子量(Mn)H相对于低分子量末端嵌段的数均分子量(Mn)L的比率为至少约1.25。
在一些特定方面,(Mn)H在约5000至约50000的范围内。在一些实施方案中,(Mn)H为至少约8000,并且在一些方面,为至少约10000。在一些方面,(Mn)H不大于约35000。在一些方面,(Mn)L在约1000至约10000的范围内。在一些方面,(Mn)L为至少约2000,并且在一些方面,为至少约4000。在一些方面,(Mn)L小于约9000,并且在一些方面,小于约8000。
根据另一个有利方面,具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物为非对称嵌段共聚物。在一些方面,本公开的多臂嵌段共聚物是多模非对称嵌段共聚物。
一般来讲,用于本文的多官能偶联剂Z可为任何聚烯基偶联剂或已知具有可与活性聚合物的碳负离子反应以形成连接的聚合物的官能团的其它材料。聚烯基偶联剂可为脂族的、芳族的或杂环的。示例性脂族聚烯基偶联剂包括但不限于聚乙烯基乙炔和聚烷基乙炔、二乙炔、磷酸酯、亚磷酸酯和二甲基丙烯酸酯(例如二甲基丙烯酸乙二酯)。示例性芳族聚烯基偶联剂包括但不限于聚乙烯基苯、聚乙烯基甲苯、聚乙烯基二甲苯、聚乙烯基蒽、聚乙烯基萘和二乙烯均四甲苯。示例性聚乙烯基基团包括但不限于二乙烯基、三乙烯基和四乙烯基基团。在一些方面中,可使用二乙烯基苯(DVB),并且可包括邻二乙烯基苯、间二乙烯基苯、对二乙烯基苯、以及它们的混合物。示例性杂环聚烯基偶联剂包括但不限于二乙烯基吡啶和二乙烯基噻吩。其它示例性多官能偶联剂包括但不限于卤化硅、聚环氧化合物、多异氰酸酯、聚酮、聚酐和二羧酸酯。
根据一个典型方面,基于第一压敏粘合剂的重量计,具有如上所述的式Sq-Z的多臂嵌段共聚物用量可例如为至多20重量%。在一些示例性方面,基于第一压敏粘合剂的重量计,具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的量可例如在1重量%至15重量%、2重量%至13重量%、2重量%至10重量%、或甚至3重量%至10重量%的范围内。
在一些有利方面,本公开的第一压敏粘合剂可任选地包含具有式T-(G)的两嵌段共聚物,其中T为包含聚合的烯烃、聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物、或它们的任何组合的橡胶态嵌段。
在本公开的情境中,已令人惊奇地发现,加入如上所述的两嵌段共聚物可向第一压敏粘合剂的(共)聚合物前体和所得的多层压敏粘合剂组件提供各种有益效果。具体地,加入如上所述的两嵌段共聚物可由于该化合物的粘度降低效应(流变改性剂)而有利地影响第一压敏粘合剂的(共)聚合物前体的可加工性,这继而导致第一压敏粘合剂具有改善的视觉和美观外观。此外,已令人惊奇地发现,当存在于第一压敏粘合剂中时,如上所述的两嵌段共聚物不会不希望地迁移到根据本公开的多层压敏粘合剂组件的其他层中,而同时仍对第一压敏粘合剂的(共)聚合物前体提供增塑效应。
根据一个特定方面,具有式T-(G)的两嵌段共聚物的橡胶态嵌段T包含烯烃或共轭二烯,所述烯烃被选择为异丁烯,所述共轭二烯选自异戊二烯、丁二烯、以及它们的任何组合。
根据另一个特定方面,具有式T-(G)的两嵌段共聚物的橡胶态嵌段T包含选自异戊二烯、丁二烯、以及它们的任何组合的共轭二烯。
在另一个方面,具有式T-(G)的两嵌段共聚物选自苯乙烯-异戊二烯、苯乙烯-丁二烯,以及它们的任何组合。优选地,具有式T-(G)的两嵌段共聚物被选择为苯乙烯-丁二烯。
根据一个典型方面,基于第一压敏粘合剂的重量计,第一压敏粘合剂中任选的具有式T-(G)的两嵌段共聚物的量为1重量%至20重量%、2重量%至15重量%、4重量%至12重量%、或甚至5重量%至10重量%。
在一些方面,本公开的第一压敏粘合剂还可包含作为任选成分的填充材料。用于第一压敏粘合剂中的填充材料如上所述用于聚合物泡沫中。
在本公开的一个典型方面,第一压敏粘合剂不含选自以下的任何填充材料:微球体、可膨胀微球体、优选戊烷填充的可膨胀微球体、气体腔、玻璃珠、玻璃微球体、玻璃泡,以及它们的任何组合或混合物。更典型地,第一压敏粘合剂不含选自以下的任何填充材料:可膨胀微球体、玻璃泡,以及它们的任何组合或混合物。
根据本公开的多层压敏粘合剂组件的一个优选执行方式,第一压敏粘合剂包含:
a)基于第一压敏粘合剂的重量计,20重量%至80重量%、20重量%至70重量%、25重量%至60重量%、或甚至25重量%至50重量%的线型嵌段共聚物;和
b)基于第一压敏粘合剂的重量计,20重量%至70重量%、20重量%至60重量%、20重量%至55重量%、25重量%至50重量%、或甚至25重量%至45重量%的第二烃增粘剂;
c)基于第一压敏粘合剂的重量计,3重量%至25重量%、4重量%至20重量%、5重量%至18重量%、或甚至6重量%至15重量%的(甲基)丙烯酸酯共聚物;
d)基于第一压敏粘合剂的重量计,1重量%至15重量%、2重量%至13重量%、2重量%至10重量%、或甚至3重量%至10重量%的任选的具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物;
e)基于第一压敏粘合剂的重量计,1重量%至20重量%、2重量%至15重量%、4重量%至12重量%、或甚至5重量%至10重量%的任选的具有式T-(G)的两嵌段共聚物;和
f)任选地,基于第一压敏粘合剂泡沫的重量计,0.1重量%至10重量%、0.5重量%至8重量%、1重量%至6重量%、或甚至2重量%至5重量%的交联添加剂,并且其中交联添加剂优选地选自多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
在一个特别有利方面,根据本公开的多层压敏粘合剂组件通过聚合物泡沫层和第一压敏粘合剂层的熔融共挤出、具体地热熔共挤出获得。
在本公开的情境中,已令人惊奇地发现,如上所述的并通过聚合物泡沫层和第一压敏粘合剂层的熔融共挤出、具体地热熔共挤出获得的多层压敏粘合剂组件提供了突出的稳健性,以及优异的分层抗性,甚至在高温下(例如70℃或更高温度)亦如此。此外,已令人惊奇地发现,如上所述的并通过聚合物泡沫层和第一压敏粘合剂层的熔融共挤出、具体地热熔共挤出获得的多层压敏粘合剂组件很少会发生化合物(具体地为加工助剂或增塑剂)不希望地迁移穿过根据本公开的多层压敏粘合剂组件,这主要是因为在进行熔融共挤出工艺时,加工助剂的使用本身是不必要的。
熔融共挤出,具体地热熔共挤出,是本领域技术人员熟知的技术。示例性热熔共挤出工艺描述于例如US 2003/0082362 A1(Khandpur等人)、US 2004/0082700 A1(Khandpur等人)中,其内容全文以引用方式完整并入本文。
热熔共挤出工艺通常包括形成热熔组合物,其一般为聚合物或共混聚合物材料,具有熔融粘度曲线,使得其可在明显高于正常室温的工艺温度下以薄层挤出涂覆在基底或载体上,但在室温下保持有用的压敏粘合剂特征。
本公开的多层压敏粘合剂组件优选地可通过聚合物泡沫层、第一压敏粘合剂层和任选地第二压敏粘合剂层的热熔共挤出来制造。示例性工艺通常包括将每个层的各种成分配混成热熔化合物(例如嵌段共聚物、聚合物增塑剂、(甲基)丙烯酸酯共聚物和烃增粘剂)。如本领域所熟知的,配混通常在辊磨或挤出机(例如,单螺杆、双螺杆、行星挤出机、环形挤出机、碟形螺杆(disk screw)、往复式单螺杆、销钉机筒单螺杆等(pin barrel singlescrew))中进行。可商购获得的设备诸如捏合机或混合器也可用来对粘合剂组合物的批料进行配混。配混之后,将各种制备的组合物通过共挤出模头共挤出为期望的多层组件。继续通过压延机或其它类型的涂覆设备对多层挤出物进行加工。由于粘合剂的发粘性能,将其涂覆在衬垫上,并且将辊上涂覆不粘着到所挤出的粘合剂上的材料。
在另一个特别有利方面,根据本公开的多层压敏粘合剂组件优选地用光化辐射、更优选地用电子束辐射进行交联。根据一个优选方面,多层压敏粘合剂组件用电子束辐射进行交联,其中电子束辐射剂量优选地为50kGy至150kGy。在另一个特定方面,电子束辐射从两侧进行,以便在多层压敏粘合剂组件内实现对称的辐射分布。
具体地用光化辐射、优选地用电子束辐射交联如上所述的多层压敏粘合剂组件的步骤提供了特征为在室温和高温(例如70℃)两种情况下具有优异的静剪切性能的多层压敏粘合剂组件。
在进行基于电子束辐射的交联时,结合选择合适的电子束加速张力来找到合适的电子束辐射剂量,将完全处在本领域技术人员的技术范围内。通常选择合适的加速张力,使其适于对应的多层压敏粘合剂组件的涂覆量。对于涂覆量为25g/m2至1200g/m2的压敏粘合剂层,示例性电子束加速电压通常为140kV至300kV。当从两侧辐射时,压敏粘合剂层可具有至多1800g/m2的涂覆量。
有利地,本公开的多层压敏粘合剂组件可使用50kGy至150kGy的电子束辐射剂量进行交联。
本公开的多层压敏粘合剂组件包括聚合物泡沫层和与聚合物泡沫层相邻的如上所述的第一压敏粘合剂层。然而,根据本公开的多层压敏粘合剂组件可具有任何合适类型的设计或配置,这取决于其最终应用和期望特性,前提条件是其包括如上所述的第一压敏粘合剂层和聚合物泡沫层。
根据一个示例性方面,本公开的多层压敏粘合剂组件可采取包括两个或更多个叠加层,即第一压敏粘合剂层、聚合物泡沫层和任选地相邻层(例如,另外的压敏粘合剂层和/或背衬层)的多层构造的形式。此类粘合剂多层构造或带材可被有利地用作双层粘合剂带材,以将两个物体粘附至彼此。在此情境中,用于本文的合适的聚合物泡沫层或背衬层可以或可以不表现出至少部分的压敏粘合剂特征。
因此,在一个特定方面,根据本公开的多层压敏粘合剂组件包括具有第一主表面和第二主表面的聚合物泡沫;和粘结到聚合物泡沫层的第一主表面的如上所述的第一压敏粘合剂层。
根据多层压敏粘合剂组件的一个有利方面,用于本文的第一压敏粘合剂层具有小于1500μm、小于1000μm、小于800μm、小于600μm、小于400μm、小于200μm、小于150μm或甚至小于100μm的厚度。有利地,用于本文的第一压敏粘合剂层具有20μm至1500μm、20μm至1000μm、20μm至500μm、30μm至400μm、30μm至250μm、40μm至200μm、或甚至50μm至150μm的厚度。
根据多层压敏粘合剂组件的一个典型方面,用于本文的聚合物泡沫层具有例如100μm至6000μm、200μm至4000μm、400μm至3000μm、500μm至2000μm、或甚至800μm至1500μm的厚度。对于本领域技术人员将显而易见的是,按照本具体实施方式,聚合物泡沫层的优选厚度将取决于预期应用。
压敏粘合剂组件中包括的各种压敏粘合剂层和其它任选的层的厚度可根据所期望的执行方式和相关特性而在宽范围内变化。例如,每个层的厚度可独立地选择为25μm至6000μm、40μm至3000μm、50μm至3000μm、50μm至2000μm、或甚至50μm至1500μm。
根据特定的执行方式,其中多层压敏粘合剂组件采取表层/芯型多层压敏粘合剂组件的形式,其中聚合物泡沫层为多层压敏粘合剂组件的芯层,并且第一压敏粘合剂层为多层压敏粘合剂组件的表层,优选的是第一压敏粘合剂层具有与聚合物泡沫/芯层相比更小的厚度。
例如,压敏粘合剂层的厚度可通常在20μm至250μm、或甚至40μm至200μm的范围内,而聚合物泡沫层的厚度可通常在100μm至6000μm、400μm至3000μm、或甚至800μm至2000μm的范围内。此类多层压敏粘合剂组件通常显示出高剥离粘附力。不受理论的束缚,据信此类高剥离粘附力起因于与第一压敏粘合剂层相比相对厚的聚合物泡沫层的稳定作用。
在一些其它执行方式中,多层压敏粘合剂组件还包括粘结到聚合物泡沫层的第二主表面的第二压敏粘合剂表层,并且其中多层压敏粘合剂组件优选地通过聚合物泡沫层、第一压敏粘合剂层和第二压敏粘合剂层的热熔共挤出获得。这种多层压敏粘合剂组件反映出三层设计,其中聚合物泡沫层被夹在例如两个压敏粘合剂层之间。在多层压敏粘合剂组件的一些方面,第一压敏粘合剂层和第二压敏粘合剂层是相同的粘合剂,并且包含如上所述的压敏粘合剂组合物。在一些另选的方面,第一压敏粘合剂层和第二压敏粘合剂层各自独立地包含如上所述的压敏粘合剂组合物。
在一些执行方式中,根据本公开的多层压敏粘合剂组件可有利地呈表层/芯/表层多层组件的形式,其中聚合物泡沫层是多层压敏粘合剂组件的芯层,并且表层是第一压敏粘合剂层和第二压敏粘合剂层。
本公开的多层压敏粘合剂组件包括与第一压敏粘合剂层相邻的聚合物泡沫层。
与单层压敏粘合剂相比,包含聚合物泡沫层的多层压敏粘合剂组件特别有利,因为粘附性(快速粘附力)可通过压敏粘合剂层(通常也称为表层)的配制来调节,而整体组件的其它特性/要求,诸如施加问题、变形问题和能量分布,可通过聚合物泡沫层(通常也称为芯层)的适当配制来解决。
在根据本公开的多层压敏粘合剂组件的一个特定方面,第二压敏粘合剂层具有与如上所述的第一压敏粘合剂相同的组成。
在根据本公开的多层压敏粘合剂组件的一些特定方面,底漆层可插置在压敏粘合剂层与聚合物泡沫(或芯)层之间。在本公开的情境中,可使用本领域的技术人员通常已知的任何底漆组合物。按照本公开,找到适当的底漆组合物完全处在本领域技术人员的技术能力内。可用于本文的底漆例如描述于美国专利5,677,376(Groves)和美国专利5,605,964(Groves),两个专利的内容以引用方式并入本文。
根据一个特别有利方面,当根据徳国汽车工业协会VDA的测试方法VDA278(Thermal Desorption Analysis of Organic Emissions for the Characterization ofNon-Metallic Materials for Automobiles(机动车用非金属材料有机排放物的热解吸分析表征标准))通过热解吸分析进行测量时,如上所述的多层压敏粘合剂组件具有小于1500ppm、小于1200ppm、小于1000ppm、小于800ppm、小于600ppm、小于500ppm或甚至小于400ppm的挥发性有机化合物(VOC)值。
有利地,当根据测试方法VDA278通过热解吸分析进行测量时,多层压敏粘合剂组件具有小于4000ppm、小于3000ppm、小于2500ppm、小于2000ppm、小于1500ppm、小于1000ppm、小于800ppm或甚至小于600ppm的挥发性雾化化合物(FOG)值。
根据另一个有利的执行方式,当根据实验部分中所述的静剪切测试方法在70℃下(PP/EPDM上500g)测量时,多层压敏粘合剂组件具有超过300min、超过500min、超过1000min、超过2000min、超过4000min、超过5000min、超过6000min、超过8000min或甚至超过10000min的静剪切强度值。
根据另一个有利的执行方式,当根据实验部分中所述的静剪切测试方法在90℃下(Clearcoat CC5上500g)测量时,多层压敏粘合剂组件具有超过300min、超过500min、超过1000min、超过2000min、超过4000min、超过5000min、超过6000min、超过8000min或甚至超过10000min的静剪切强度值。
根据另一个有利的执行方式,当根据实验部分中所述的剥离测试方法在23℃下(Clearcoat CC5上)测量时,多层压敏粘合剂组件具有超过30N/10mm、超过35N/10mm、超过40N/10mm、超过45N/10mm或甚至超过50N/10mm的剥离强度值。
在另一个有利的执行方式中,当根据实验部分中所述的剥离测试方法在23℃下(PP/EPDM上)测量时,多层压敏粘合剂组件具有超过30N/10mm、超过35N/10mm、超过40N/10mm或甚至超过45N/10mm的剥离强度值。
在本公开的另一方面,提供了一种制造如上所述的多层压敏粘合剂组件的方法,其包括熔融共挤出、具体地热熔共挤出聚合物泡沫层、第一压敏粘合剂层和任选地第二压敏粘合剂层的步骤。
在一个更有利方面,本公开涉及一种制造如上所述的多层压敏粘合剂组件的方法,其包括以下步骤:
a)配混具有式M-(G)p的线型嵌段共聚物、至少一种第二烃增粘剂、Tg高于25℃且重均分子量(Mw)为1000道尔顿至100,000道尔顿的(甲基)丙烯酸酯共聚物;任选地,具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物;任选地,具有式T-(G)的两嵌段共聚物;从而形成第一压敏粘合剂层的热熔化合物;
b)提供聚合物泡沫层的热熔化合物,所述聚合物泡沫层包括多个分布在其中的活性炭颗粒;
c)任选地,提供第二压敏粘合剂层的热熔化合物;
d)热熔共挤出聚合物泡沫层、第一压敏粘合剂层和任选地第二压敏粘合剂层,从而形成热熔共挤出的多层压敏粘合剂组件;和
e)任选地,优选用光化辐射、更优选用电子束辐射交联所述热熔共挤出的多层压敏粘合剂组件。
根据制造多层压敏粘合剂组件的方法的一个示例性方面,聚合物泡沫层的热熔体包含选自以下的填充材料:可膨胀微球体、膨胀微球体、玻璃泡、它们的任何组合或混合物。根据该特定执行方式,制造多层压敏粘合剂组件的方法可任选地包括允许可膨胀微球体膨胀或进一步膨胀的步骤。
在一个特定方面,制造多层压敏粘合剂组件的方法包括选自以下的挤出加工步骤:多螺杆挤出加工步骤、行星挤出加工步骤,以及它们的任何组合。根据一个有利方面,制造多层压敏粘合剂组件的方法包括双螺杆热熔挤出加工步骤。
根据制造多层压敏粘合剂组件的方法的一个有利方面,烃增粘剂在其进料到配混介质中之前暴露于最少的热应力。在本公开的情境中,已确实发现,长期施加到烃增粘剂的高温下热应力可导致这些成分加速的热降解和/或氧化降解以及VOC的产生。
因此,在制造多层压敏粘合剂组件的方法的一个优选方面,用滚筒式卸载机作为进料设备将烃增粘剂加入到配混介质中。
另选地,使用单螺杆进料挤出机将烃增粘剂进料到配混介质中。另选地,使用具有出料螺杆的捏合设备将烃增粘剂进料到配混介质中。
根据制造多层压敏粘合剂组件的方法的另一个优选方面,利用定体积或定重量进料器将烃增粘剂以固态加入到配混介质中。
在一些特定方面,制造多层压敏粘合剂组件的方法包括对热熔化合物中的至少一者施加真空除气操作、优选地多级真空脱气操作的步骤。通常可在挤出过程中将真空施加到配混的粘合剂熔体。可在加入发泡剂之前将真空无差别地施加到表层化合物熔体和/或芯化合物熔体。
根据另一个示例性方面,制造多层压敏粘合剂组件的方法包括以下步骤:掺入挥发性有机化合物(VOC)夹带添加剂、优选地掺入到热熔化合物中的至少一种中,其中夹带添加剂有利地选自水、二氧化碳、氮气,以及它们的任何组合。
根据制造多层压敏粘合剂组件的方法的一个示例性方面,将化学夹带剂加入到配混的粘合剂熔体中,并且稍后在挤出过程中去除。适用于本文的夹带剂是在热的作用下释放挥发性化学物质的液体、气体或化合物。有利地,所使用的夹带剂能够夹带更多的挥发物或最后痕量的挥发物。合适的夹带剂可加入到表层PSA熔体和/或芯熔体中,并且稍后在挤出过程中去除。在将夹带剂加入到芯化合物中的情况下,优选在加入发泡剂之前将其去除。一种特别适合用于本文的夹带添加剂描述于EP2808371-A1(Buettner等人)中,其内容以引用方式并入本文。
在另一个特定方面,制造多层压敏粘合剂组件的方法包括以下步骤:用光化辐射、优选用电子束辐射交联步骤d)中所获得的热熔共挤出的多层压敏粘合剂组件。在一个特定方面,光化辐射交联步骤在任何封闭面(CF)或开放面(OF)条件下施加。
根据“封闭面”辐射方法,步骤d)中获得的热熔共挤出的多层压敏粘合剂组件的一个或两个面用衬垫覆盖,并且通过衬垫施加辐射剂量。
根据“开放面”辐射方法,步骤d)中获得的热熔共挤出的多层压敏粘合剂组件的一个或两个面被暴露(即,未用衬垫覆盖),并且直接在暴露的粘合剂表面上施加辐射剂量。
通常,将热熔共挤出的多层压敏粘合剂组件沉积在基底上,然后进行后固化,后固化优选使用光化辐射、更优选地使用电子束辐射。
在制造多层压敏粘合剂组件的情境中,多层压敏粘合剂组件的各个层作为单个工艺步骤的一部分来制备。
可将本公开的多层压敏粘合剂组件涂覆/施用到多种基底上以制备粘合剂涂覆的制品。基底可以为柔性或不可挠曲的,并由聚合物材料、纸、玻璃或陶瓷材料、金属、或它们的组合形成。合适的聚合物基底包括但不限于聚合物膜诸如由如下材料制备的那些:聚丙烯、聚乙烯、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、聚氨酯、聚(甲基)丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氨酯丙烯酸酯、乙酸纤维素、三乙酸纤维素、乙基纤维素、非织造织物(例如,纸、布、非织造稀松布)和金属箔。可使用泡沫背衬。其他基底的示例包括但不限于金属诸如不锈钢、金属或金属氧化物涂覆的聚合物材料、金属或金属氧化物涂覆的玻璃等。
本公开的多层压敏粘合剂组件可用于任何常规已知的制品中,诸如标签、带材、指示牌、封面、标记标志、显示部件、触控面板等。也可设想到具有微复制表面的柔性背衬材料。根据具体应用来选择可施用多层压敏粘合剂组件的基底。例如,可将多层压敏粘合剂组件施用至片材产品(例如装饰性图形和反光产品)、标签纸(label stock)和胶带背衬。另外,可将多层压敏粘合剂组件直接施加到其他基底诸如金属面板(例如机动车面板)或玻璃窗上,使得另一基底或物体可附接到面板或窗上。因此,本公开的多层压敏粘合剂组件可具体用于机动车制造工业(例如用于外部装饰件的附接或用于密封条)、建筑工业、太阳能板建筑工业或电子工业(例如,用于可移动手持装置中显示器的固定)。
因而,根据本公开的多层压敏粘合剂组件特别适用于(工业)内部应用,更特别地适用于建筑市场应用、机动车应用或电子应用。在机动车应用的情境中,如本文所述的多层压敏粘合剂组件可发现特别用于粘附例如机动车车身侧模塑件、挡风雨条或后视镜。根据本公开的多层压敏粘合剂组件特别适用于粘附到涂有包括底电泳涂层或着色底漆的机动车油漆系统的基底/面板,具体地讲粘附到透明涂料表面,特别是机动车的透明涂料。根据本公开的多层压敏粘合剂组件特别适于粘附到低能量表面,诸如聚丙烯、聚乙烯或它们的共聚物。
因此,本公开还涉及如上所述的多层压敏粘合剂组件的用途,所述用途是用于工业应用,优选用于内部(工业)应用,更优选用于建筑市场应用、机动车应用或电子应用。
在另一方面,本公开还涉及如上所述的多层压敏粘合剂组件的用途,所述用途是用于机动车应用,具体地用于机动车工业中车身上的胶带式密封(taped seal)、车门上的胶带式密封、外部和内部部件附接以及挡风雨条胶带应用。
在一些方面,根据本公开的多层压敏粘合剂组件可特别适用于形成对低表面能(LSE)基底的强粘结。
然而,这些多层压敏粘合剂组件的使用不限于低表面能基底。在一些方面,多层压敏粘合剂组件可令人惊奇地良好粘结到中等表面能(MSE)基底上。此类材料中包括有聚酰胺6(PA6)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、PC/ABS共混物、PC、PVC、PA、聚氨酯、PUR、TPE、POM、聚苯乙烯聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、透明涂料表面,具体地用于类似车辆的交通工具的透明涂料或用于工业应用的经涂覆表面,以及类似纤维强化塑料的复合材料。
因此,本公开还涉及如上所述的多层压敏粘合剂组件的用途,所述用途是用于粘结到低表面能基底和/或中等表面能基底。
多层压敏粘合剂组件还可以单面涂覆条带或双面涂覆条带的形式提供,其中多层压敏粘合剂组件设置在永久性背衬上。背衬可以由塑料(例如,聚丙烯,包括双轴取向的聚丙烯、乙烯基塑料(vinyl)、聚烯烃诸如聚乙烯、聚氨酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯)、非织造织物(例如,纸、布、非织造稀松布)、金属箔、泡沫(例如,聚丙烯酸类、聚乙烯、聚氨酯、氯丁橡胶)等制成。聚合物泡沫可购自各种供应商,如Voltek,Sekisui的3M公司(3M Co.,Voltek,Sekisui)和其他供应商。
项目1是一种多层压敏粘合剂组件,其包括聚合物泡沫层和与所述聚合物泡沫层相邻的第一压敏粘合剂层,其中所述聚合物泡沫包含多个分布在其中的活性炭颗粒,并且其中所述第一压敏粘合剂包含:
a)具有式M-(G)p的线型嵌段共聚物,其中M为包含聚合的烯烃、聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物、或它们的任何组合的橡胶态嵌段;其中每个G为包含聚合的单乙烯基芳族单体的玻璃态嵌段;并且其中p为1或2;
b)至少一种烃增粘剂;
c)(甲基)丙烯酸酯共聚物,所述(甲基)丙烯酸酯共聚物具有高于25℃的Tg和1000道尔顿至100,000道尔顿的重均分子量(Mw),并且包含:
(i)当均聚时Tg高于25℃的(甲基)丙烯酸酯单体单元;和
(ii)任选地,单官能烯键式不饱和共聚单体单元;
d)任选地,具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物,其中:
(i)S表示所述多臂嵌段共聚物的臂,并且每个臂独立地具有式G-N,
(ii)q表示臂的数量并且为至少3的整数;并且
(iii)Z为多官能偶联剂的残基,
其中每个N为包含聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物、或它们的组合的橡胶态嵌段;和
e)任选地,具有式T-(G)的两嵌段共聚物,其中T为包含聚合的烯烃、聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物、或它们的任何组合的橡胶态嵌段。
项目2是根据项目1或2中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中当根据实验部分中所述的BET氮气吸附测试方法进行测量时,所述活性炭颗粒具有100m2/g至2000m2/g、200m2/g至1500m2/g、500m2/g至1400m2/g、600m2/g至1200m2/g、或甚至700m2/g至1000m2/g的单个比表面积。
项目3是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中所述活性炭颗粒的至少75%、至少80%、至少85%、至少90%或甚至至少95%的孔具有不大于2纳米的孔宽度。
项目4是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中基于聚合物泡沫的重量计,聚合物泡沫中活性炭颗粒的量为至少1重量%、至少3重量%、至少5重量%或甚至至少10重量%。
项目5是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中基于聚合物泡沫的重量计,聚合物泡沫中活性炭颗粒的量为不大于25重量%、不大于20重量%或甚至不大于15重量%。
项目6是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中基于聚合物泡沫的重量计,聚合物泡沫中活性炭颗粒的量为1重量%至25重量%、2重量%至20重量%、2重量%至15重量%、或甚至3重量%至10重量%。
项目7是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中聚合物泡沫包含选自以下的聚合物基体材料:聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚烯烃、聚胺、聚酰胺、聚酯、聚醚、聚异丁烯、聚苯乙烯、天然橡胶、橡胶基弹性体材料、聚乙烯类化合物、聚乙烯吡咯烷酮,以及它们的任何组合、共聚物或混合物。
项目8是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中聚合物泡沫包含选自以下的聚合物基体材料:聚丙烯酸酯,以及它们的任何组合或混合物。
项目9是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中聚合物泡沫包含选自以下聚丙烯酸酯的聚合物基体材料,这些聚丙烯酸酯的主要单体组分优选地包含直链或支链的(甲基)丙烯酸烷基酯,优选具有优选地包含1至32个、1至20个、或甚至1至15个碳原子的直链或支链的烷基基团的非极性直链或支链的(甲基)丙烯酸烷基酯。
项目10是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中聚合物泡沫包含选自以下聚丙烯酸酯的聚合物基体材料,这些聚丙烯酸酯的主要单体组分包含选自以下的直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸异己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-辛基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸2-丙基庚酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸苯甲酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸壬基酯、丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸异佛尔酯以及它们的任何组合或混合物。
项目11是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中直链或支链(甲基)丙烯酸烷基酯选自:(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-丙基庚酯、丙烯酸丁酯,以及它们的任何组合或混合物;优选地选自丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯和(甲基)丙烯酸2-丙基庚酯,以及它们的任何组合或混合物;更优选地选自丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸异辛酯,以及它们的任何组合或混合物。
项目12是根据项目8至11中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中聚合物基体材料还包含共聚单体,所述共聚单体优选地选自:丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、衣康酸、甲基丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯腈、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸氰基乙酯、N-乙烯基己内酰胺、马来酸酐、羟基烷基丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、N,N-二乙基丙烯酰胺、丙烯酸β-羧基乙酯;新癸酸、新壬酸、新戊酸、2-乙基己酸或丙酸的乙烯基酯;偏二氯乙烯、苯乙烯、乙烯基甲苯、烷基乙烯基醚,以及它们的任何组合或混合物。
项目13是根据项目8至12中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中聚合物基体材料还包含极性共聚单体,优选极性丙烯酸酯,更优选选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸羟烷基酯、丙烯酰胺和取代的丙烯酰胺、丙烯胺和取代的丙烯胺,以及它们的任何组合或混合物。
项目14是根据项目13所述的多层压敏粘合剂组件,其中极性共聚单体被选择为丙烯酸。
项目15是根据项目8至14中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中聚合物泡沫包含:
a)基于聚合物泡沫的重量计,60重量%至100重量%、70重量%至95重量%、80重量%至95重量%或甚至85重量%至95重量%的(甲基)丙烯酸酯单体,所述(甲基)丙烯酸酯单体具有优选地包含1至32个、1至20个或甚至1至15个碳原子的直链或支链烷基基团;
b)任选地,基于聚合物泡沫的重量计,0重量%至40重量%、5至30重量%、5重量%至20重量%或甚至5重量%至15重量%的丙烯酸单体;和
c)任选地,基于聚合物泡沫的重量计,0重量%至20重量%、1重量%至15重量%、2重量%至13重量%或甚至2重量%至10重量%的可膨胀微球体、优选戊烷填充的可膨胀微球体。
项目16是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中具有式M-(G)p的线型嵌段共聚物的橡胶态嵌段M包含烯烃或共轭二烯,所述烯烃被选择为异丁烯,所述共轭二烯选自异戊二烯、丁二烯、以及它们的任何组合。
项目17是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中具有式M-(G)p的线型嵌段共聚物的橡胶态嵌段M包含选自以下的共轭二烯:异戊二烯、丁二烯,以及它们的任何组合。
项目18是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中具有式M-(G)p的线型嵌段共聚物的至少一个玻璃态嵌段G为选自以下的单乙烯基芳族单体:苯乙烯、苯乙烯相容的共混物、以及它们的任何组合。
项目19是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中具有式M-(G)p的线型嵌段共聚物包含两个玻璃态嵌段。
项目20是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中具有式M-(G)p的线型嵌段共聚物选自:苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯、苯乙烯-异丁烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯,以及它们的任何组合。
项目21是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中基于第一压敏粘合剂的重量计,第一压敏粘合剂中具有式M-(G)p的线型嵌段共聚物的量为20重量%至80重量%、20重量%至70重量%、25重量%至60重量%、或甚至25重量%至50重量%。
项目22是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中烃增粘剂具有至少60℃的Tg、优选至少65℃的Tg,并且其中优选地,烃增粘剂与橡胶态嵌段M以及任选地橡胶态嵌段N和橡胶态嵌段T主要相容。
项目23是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中烃增粘剂具有至少约115℃、优选至少约120℃的软化点。
项目24是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中烃增粘剂选自:香豆酮-茚树脂、松香酸、松香酸的酯、歧化松香酸酯、C9芳族化合物、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、纯单体树脂和C9/C5芳族改性脂族烃,以及它们的共混物。
项目25是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中当根据实验部分中所述重量损失测试方法通过热重量分析进行测量时,烃增粘剂具有小于800ppm、小于600ppm、小于400ppm、或甚至小于200ppm的挥发性有机化合物(VOC)值。
项目26是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中当根据实验部分中所述重量损失测试方法通过热重量分析进行测量时,烃增粘剂具有小于1500ppm、小于1000ppm、小于800ppm、小于600ppm、或甚至小于500ppm的挥发性雾化化合物(FOG)值。
项目27是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中当根据实验部分中所述的烘箱脱气测试方法通过重量损失分析进行测量时,烃增粘剂具有小于1重量%、小于0.8重量%、小于0.6重量%、小于0.5重量%、小于0.4重量%、小于0.3重量%、小于0.2重量%或甚至小于0.1重量%的脱气值。
项目28是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中第一压敏粘合剂中所有嵌段共聚物的总重量与所有烃增粘剂的总重量的比率在2.4:1至1:2.4、2:1至1:2、1.5:1至1:1.5、1.2:1至1:1.2、1.15:1至1:1.15、或甚至1.1:1至1:1.1的范围内。
项目29是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中基于第一压敏粘合剂的重量计,第一压敏粘合剂中烃增粘剂的总量为20重量%至70重量%、20重量%至60重量%、20重量%至55重量%、25重量%至50重量%、或甚至25重量%至45重量%。
项目30是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中(甲基)丙烯酸酯共聚物具有高于25℃、高于40℃、高于50℃、高于60℃或甚至高于70℃的Tg。
项目31是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中(甲基)丙烯酸酯共聚物具有5000道尔顿至80,000、10,000道尔顿至70,000道尔顿、15,000道尔顿至60,000道尔顿、20,000道尔顿至50,000道尔顿、或甚至25,000道尔顿至45,000道尔顿的重均分子量(Mw)。
项目32是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中(甲基)丙烯酸酯共聚物包含(甲基)丙烯酸酯单体单元,当均聚时其Tg高于30℃、高于40℃、高于50℃、高于60℃或甚至高于70℃。
项目33是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中(甲基)丙烯酸酯共聚物包含Tg高于25℃的(甲基)丙烯酸酯单体单元,其选自:C1-C32(甲基)丙烯酸酯单体单元、C2-C24(甲基)丙烯酸酯单体单元、或甚至C4-C18(甲基)丙烯酸酯单体单元。
项目34是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中(甲基)丙烯酸酯共聚物包含Tg高于25℃的(甲基)丙烯酸酯单体单元,其选自:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸3,3,5-三甲基环己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、N-辛基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸丙酯,以及它们的任何组合或混合物。
项目35是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中(甲基)丙烯酸酯共聚物包含Tg高于25℃的(甲基)丙烯酸酯单体单元,其选自:(甲基)丙烯酸异冰片酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸3,3,5-三甲基环己酯、N-辛基(甲基)丙烯酰胺、以及它们的任何组合或混合物。
项目36是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中(甲基)丙烯酸酯共聚物包含Tg高于25℃的(甲基)丙烯酸酯单体单元,其被选择为丙烯酸异冰片酯。
项目37是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中(甲基)丙烯酸酯共聚物包含任选的单官能烯键式不饱和共聚单体单元,其选自:丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸羟烷基酯、丙烯酰胺和取代的丙烯酰胺、丙烯胺和取代的丙烯胺,以及它们的任何组合或混合物。
项目38是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中(甲基)丙烯酸酯共聚物包含任选的单官能烯键式不饱和共聚单体单元,其选自:丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸2-羧基乙酯、N,N’-二甲基丙烯酰胺、N,N’-二乙基丙烯酰胺、丙烯酸丁基氨基甲酰基乙酯,以及它们的任何组合或混合物。
项目39是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中(甲基)丙烯酸酯共聚物包含任选的单官能烯键式不饱和共聚单体单元,其选自:酸官能烯键式不饱和共聚单体单元。
项目40是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中(甲基)丙烯酸酯共聚物包含任选的单官能烯键式不饱和共聚单体单元,其被选择为丙烯酸。
项目41是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中(甲基)丙烯酸酯共聚物包含:
a)85至99.9重量%、90至99.5重量%、92至99重量%、94至98重量%或甚至95至98重量%的Tg高于25℃的(甲基)丙烯酸酯单体单元,其中(甲基)丙烯酸酯单体单元优选地选自:(甲基)丙烯酸异冰片酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸3,3,5-三甲基环己酯、N-辛基(甲基)丙烯酰胺、以及它们的任何组合或混合物;和
b)任选地,0.1至15重量%、0.5至10重量%、1.0至8重量%、2.0至6.0重量%或甚至2.0至5.0重量%的单官能烯键式不饱和共聚单体单元,优选酸官能单体烯键式不饱和共聚单体单元,更优选丙烯酸单体单元;
其中重量百分比基于(甲基)丙烯酸酯共聚物的总重量计。
项目42是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中基于第一压敏粘合剂的重量计,第一压敏粘合剂中(甲基)丙烯酸酯共聚物的量为3重量%至25重量%、4重量%至20重量%、5重量%至18重量%、或甚至6重量%至15重量%。
项目43是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中式Sq-Z的多臂嵌段共聚物为星形嵌段共聚物。
项目44是根据项目43所述的多层压敏粘合剂组件,其中具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物为多模非对称星形嵌段共聚物。
项目45是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的橡胶态嵌段N包含烯烃或共轭二烯,所述烯烃被选择为异丁烯,所述共轭二烯选自异戊二烯、丁二烯、以及它们的任何组合。
项目46是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的橡胶态嵌段N中的至少一个包含选自以下的共轭二烯:异戊二烯、丁二烯,以及它们的任何组合;优选地,其中具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的橡胶态嵌段N中的每一个包含选自以下的共轭二烯:异戊二烯、丁二烯,以及它们的任何组合。
项目47是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的玻璃态嵌段中的至少一个为选自以下的单乙烯基芳族单体:苯乙烯、苯乙烯相容的共混物、以及它们的任何组合;优选地,其中具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的玻璃态嵌段中的每一个为选自以下的单乙烯基芳族单体:苯乙烯、苯乙烯相容的共混物、以及它们的任何组合。
项目48是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的至少一个臂选自:苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯,以及它们的组合;优选地,其中具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的每个臂选自:苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯,以及它们的任何组合。
项目49是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的臂数量q为3至5的整数,优选地其中q为4。
项目50是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中基于第一压敏粘合剂的重量计,第一压敏粘合剂中任选的具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的量为1重量%至15重量%、2重量%至13重量%、2重量%至10重量%、或甚至3重量%至10重量%。
项目51是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中具有式T-(G)的两嵌段共聚物的橡胶态嵌段T包含烯烃或共轭二烯,所述烯烃被选择为异丁烯,所述共轭二烯选自异戊二烯、丁二烯、以及它们的任何组合。
项目52是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中具有式T-(G)的两嵌段共聚物选自苯乙烯-异戊二烯、苯乙烯-丁二烯,以及它们的任何组合;优选地,具有式T-(G)的两嵌段共聚物被选择为苯乙烯-丁二烯。
项目53是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中基于第一压敏粘合剂的重量计,第一压敏粘合剂中任选的具有式T-(G)的两嵌段共聚物的量为1重量%至20重量%、2重量%至15重量%、4重量%至12重量%、或甚至5重量%至10重量%。
项目54是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中第一压敏粘合剂包含:
a)基于第一压敏粘合剂的重量计,20重量%至80重量%、20重量%至70重量%、25重量%至60重量%、或甚至25重量%至50重量%的线型嵌段共聚物;和
b)基于第一压敏粘合剂的重量计,20重量%至70重量%、20重量%至60重量%、20重量%至55重量%、25重量%至50重量%、或甚至25重量%至45重量%的所述烃增粘剂;
c)基于第一压敏粘合剂的重量计,3重量%至25重量%、4重量%至20重量%、5重量%至18重量%、或甚至6重量%至15重量%的(甲基)丙烯酸酯共聚物;
d)基于第一压敏粘合剂的重量计,1重量%至15重量%、2重量%至13重量%、2重量%至10重量%、或甚至3重量%至10重量%的任选的具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物;
e)基于第一压敏粘合剂的重量计,1重量%至20重量%、2重量%至15重量%、4重量%至12重量%、或甚至5重量%至10重量%的任选的具有式T-(G)的两嵌段共聚物;和
f)任选地,基于第一压敏粘合剂泡沫的重量计,0.1重量%至10重量%、0.5重量%至8重量%、1重量%至6重量%、或甚至2重量%至5重量%的交联添加剂,并且其中交联添加剂优选地选自多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
项目55是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其通过聚合物泡沫层和第一压敏粘合剂层的熔融共挤出、具体地热熔共挤出获得。
项目56是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其优选地用光化辐射、更优选地用电子束辐射进行交联。
项目57是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中第一压敏粘合剂层具有小于1500μm、小于1000μm、小于800μm、小于600μm、小于400μm、小于200μm、小于150μm或甚至小于100μm的厚度。
项目58是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中第一压敏粘合剂层具有20μm至1500μm、20μm至1000μm、20μm至500μm、30μm至400μm、30μm至250μm、40μm至200μm、或甚至50μm至150μm的厚度。
项目59是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中聚合物泡沫层具有100μm至6000μm、400μm至3000μm、或甚至800μm至2000μm的厚度。
项目60是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中聚合物泡沫层具有第一主表面和第二主表面,其中第一压敏粘合剂层粘结到聚合物泡沫层的第一主表面,其中多层压敏粘合剂组件还包括粘结到聚合物泡沫层的第二主表面的第二压敏粘合剂层,并且其中多层压敏粘合剂组件通过聚合物泡沫层、第一压敏粘合剂层和第二压敏粘合剂层的熔融共挤出、具体地热熔共挤出获得。
项目61是根据项目60所述的多层压敏粘合剂组件,其中第一压敏粘合剂层和第二压敏粘合剂层具有相同的压敏粘合剂组合物。
项目62是根据项目60所述的多层压敏粘合剂组件,其中第一压敏粘合剂层和第二压敏粘合剂层各自独立地包含项目1至54中任一项所述的压敏粘合剂组合物。
项目63是根据项目60至62中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其呈表层/芯/表层多层压敏粘合剂组件的形式,其中聚合物泡沫层是芯层,并且第一压敏粘合剂层和第二压敏粘合剂层是表层。
项目64是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中聚合物泡沫层还包含至少一种填充材料,所述至少一种填充材料优选地选自:微球体;可膨胀微球体,优选戊烷填充的可膨胀微球体;膨胀微球体;气体腔;玻璃珠;玻璃微球体;玻璃泡,以及它们的任何组合或混合物。
项目65是根据项目64所述的多层压敏粘合剂组件,其中至少一种填充材料选自可膨胀微球体、玻璃泡,以及它们的任何组合或混合物。
项目66是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,当根据测试方法VDA278通过热解吸分析进行测量时,所述多层压敏粘合剂组件具有小于1500ppm、小于1200ppm、小于1000ppm、小于800ppm、小于600ppm、小于500ppm或甚至小于400ppm的挥发性有机化合物(VOC)值。
项目67是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,当根据测试方法VDA278通过热解吸分析进行测量时,所述多层压敏粘合剂组件具有小于4000ppm、小于3000ppm、小于2500ppm、小于2000ppm、小于1500ppm、小于1000ppm、小于800ppm或甚至小于600ppm的挥发性雾化化合物(FOG)值。
项目68是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,当根据实验部分中所述的静剪切测试方法在70℃下(PP/EPDM上500g)测量时,所述多层压敏粘合剂组件具有超过300min、超过500min、超过1000min、超过2000min、超过4000min、超过5000min、超过6000min、超过8000min或甚至超过10000min的静剪切强度值。
项目69是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,当根据实验部分中所述的静剪切测试方法在90℃下(Clearcoat CC5上500g)测量时,所述多层压敏粘合剂组件具有超过300min、超过500min、超过1000min、超过2000min、超过4000min、超过5000min、超过6000min、超过8000min或甚至超过10000min的静剪切强度值。
项目70是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,当根据实验部分中所述的剥离测试方法在23℃下(Clearcoat CC5上)测量时,所述多层压敏粘合剂组件具有超过30N/10mm、超过35N/10mm、超过40N/10mm、超过45N/10mm或甚至超过50N/10mm的剥离强度值。
项目71是根据前述项目中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,当根据实验部分中所述的剥离测试方法在23℃下(PP/EPDM上)测量时,所述多层压敏粘合剂组件具有超过30N/10mm、超过35N/10mm、超过40N/10mm或甚至超过45N/10mm的剥离强度值。
项目72是一种制造根据项目1至71中任一项所述的多层压敏粘合剂组件的方法,其包括熔融共挤出、具体地热熔共挤出聚合物泡沫层、第一压敏粘合剂层和任选地第二压敏粘合剂层的步骤。
项目73是根据项目72所述的方法,其包括以下步骤:
a)配混具有式M-(G)p的线型嵌段共聚物、至少一种第二烃增粘剂、Tg高于25℃且重均分子量(Mw)为1000道尔顿至100,000道尔顿的(甲基)丙烯酸酯共聚物;任选地,具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物;任选地,具有式T-(G)的两嵌段共聚物;从而形成第一压敏粘合剂层的热熔化合物;
b)提供聚合物泡沫层的热熔化合物,所述聚合物泡沫层包含多个分布在其中的活性炭颗粒;
c)任选地,提供第二压敏粘合剂层的热熔化合物;
d)热熔共挤出聚合物泡沫层、第一压敏粘合剂层和任选地第二压敏粘合剂层,从而形成热熔共挤出的多层压敏粘合剂组件;和
e)任选地,优选用光化辐射、更优选用电子束辐射交联所述热熔共挤出的多层压敏粘合剂组件。
项目74是根据项目72或73中任一项所述的方法,其包括选自以下的挤出加工步骤:多螺杆挤出加工步骤、行星挤出加工步骤,以及它们的任何组合。
项目75是根据项目72至74中任一项所述的方法,其包括双螺杆热熔挤出加工步骤。
项目76是根据项目72至75中任一项所述的方法,其包括对热熔化合物中的至少一者施加真空除气操作、优选多级真空脱气操作的步骤。
项目77是根据项目72至76中任一项所述的方法,其包括以下步骤:掺入挥发性有机化合物(VOC)夹带添加剂、优选掺入到热熔化合物中的至少一者中,其中夹带添加剂有利地选自水、二氧化碳、氮气,以及它们的任何组合。
项目78是根据项目72至77中任一项所述的方法,其包括以下步骤:优选地用光化辐射、更优选地用电子束辐射交联步骤d)中所获得的热熔共挤出的多层压敏粘合剂组件。
项目79是根据项目1至71中任一项所述的多层压敏粘合剂组件的用途,所述用途是用于工业应用,优选用于内部应用,更优选用于建筑市场应用、机动车应用或电子应用。
项目80是根据项目79所述的用途,其是用于机动车应用,具体地用于机动车工业中车身上的胶带式密封、车门上的胶带式密封、外部和内部部件附接以及挡风雨条胶带应用。
项目81是根据项目1至71中任一项所述的多层压敏粘合剂组件的用途,所述用途是用于粘结到低表面能基底和/或中等表面能基底。
实施例
本公开通过以下实施例进一步说明。这些实施例仅为了进行示意性的说明,并非意在限制所附权利要求书的范围。
所用测试方法
TGA测试方法
用得自德州仪器公司(Texas Instruments)的Q5000IR设备进行TGA(热重量分析)测量。将样本在铂盘中称重并利用自动进样器置入设备的烘箱中。通过烘箱的氮气流为25mL/min,通过剩余部分的氮气流为10mL/min。将温度平衡在30℃并保持15分钟。然后以60℃/min的梯度将温度增加至90℃。然后将90℃温度保持30分钟。在下一步骤中,以60℃/min的梯度将温度增加至120℃。将120℃温度保持60分钟。记录在90℃下30分钟(VOC分析)期间和在120℃下60分钟(FOG分析)期间的重量损失。然后通过以10℃/min的梯度将温度增加至800℃来完成测试。然后,将温度平衡在600℃,用空气吹扫烘箱并且以10℃/min的梯度将温度增加至900℃。
烘箱脱气测试方法
通过以0.1mg的精度称量10g所选择的原材料到铝杯中来完成原料样品的脱气的测量。在该步骤之前,已经以0.1mg范围内的精度对铝杯称重。然后将称重加入的测试样品置于鼓风烘箱中,在120℃下2小时或在160℃下2小时。一旦样品从烘箱中移出,就使其在环境温度(23℃+/-2℃)冷却达30分钟,之后再次称量经装料的铝杯。以%为单位计算和记录烘箱干燥前后样本的重量损失。
根据VDA测试方法278的有机排放物的热解吸分析
VDA方法278是用于测定从制造机动车辆的内部所用的非金属装饰部件中的有机排放物的测试方法(VDA表示“Verband der Automobilindustrie”,即德国汽车工业协会)。该方法将排放的有机化合物分类成两组:
VOC值-至多n-C25的挥发性和半挥发性化合物的总和,以及
FOG值-从n-C14到n-C32的半挥发性和重化合物的总和
为了测量VOC和FOG值,将30mg+/-5mg的粘合剂样品直接称重到空玻璃样品管中。将挥发性和半挥发性有机化合物从样品中提取到气体流中,然后重新集中到次级捕集器上,之后注入GC进行分析。在此将自动化热解吸器(Markes International Ultra-UNITYsystem)用于VDA 278测试。
测试方法包括两个提取阶段:
-VOC分析,其包括在90℃下解吸样品30分钟以提取至多n-C25的VOC。在这之后是以μg甲苯当量/g样品为单位对每种化合物的半定量分析。
-FOG分析,其包括在120℃下解吸样品60分钟以提取在n-C14到n-C32范围内的半挥发性化合物。在这之后是以μg十六烷当量/g样品为单位对每种化合物的半定量分析。
所表达的VOC值为每个样品两次测量的平均值。如VDA278测试方法中所述,将测量值中更大的值指定为结果。为了测定FOG值,VOC分析后将第二样品保留在解吸管中,并且在120℃下再加热60分钟。
300mm/min下的90°剥离测试(根据FINAT测试方法No.2,2009第8版)
从样品材料中沿纵向切割根据本公开的并且具有10mm的宽度和>120mm的长度的多层压敏粘合剂组件条。
就测试样品制备而言,首先将衬件从一个粘合剂面中除去,并置于具有以下尺寸22×1.6cm、0.13mm厚度的铝条上。然后,在除去衬垫之后,使用轻微的指压将每个PSA组件条带的粘合剂涂覆面以它的粘合剂面向下放置在干净的测试板上。接着,以大约10mm/秒的速度用标准FINAT测试辊(重6.8kg)将试验样品轧制两次,以使粘合剂物质和表面之间紧密接触。在将压敏粘合剂组件条施用到测试面板之后,在测试前,使试验样品在环境室温(23℃+/-2℃,50%相对湿度+/-5%)下保持72小时。
对于剥离测试而言,在第一步中将测试样品夹持在Zwick张力检验器(型号Z020,可从德国乌尔姆的兹维克/罗尔有限公司(Zwick/Roell GmbH,Ulm,Germany)商购获得)的下部活动夹具中。将多层压敏粘结剂膜条以90°的角度折回,并将其自由端以常用于90°测量的构型在张力检验器的上夹具中抓紧。将张力检验器设定成300mm/分钟的夹具分离速率。测试结果以牛顿/10mm(N/10mm)表示。引述的剥离值为两次90°-剥离测量的平均值。
250g、70℃或90℃下的静剪切测试(FINAT测试方法No.8,2009第8版)
该测试在70℃或90℃的温度下进行。切出尺寸为12.7mm×25.4mm的试样。然后将衬垫从试样的一侧移除,并且将粘合剂粘附到铝板上,该铝板具有以下尺寸25.4×50×1mm厚度并且包括用于砝码的孔。然后,将第二衬垫从试样移除,并且将具有试样的小板施加至具有以下尺寸的相应的测试板上:在短边缘处为50mm×50mm×2mm。
接着,以大约5mm/秒的速度用标准FINAT测试辊(重6.8kg)将试验样品轧制两次,以使粘合剂物质和表面之间紧密接触。在将压敏粘合剂组件条施用到测试面板之后,在测试前,使试验样品在环境室温(23℃+/-2℃,50%相对湿度+/-5%)下保持24小时。然后将每个样品置于70℃或90℃下的竖直剪切台(+2°配置)中,同时进行自动时间记录。在烘箱中保持10分钟后,将500g砝码悬挂到铝板的孔中。以分钟为单位测量并记录失效时间。每个试样测量两个样品。
分子量测量
聚合物的重均分子量使用常规的凝胶渗透色谱法(GPC)来测定。得自沃特世公司(Waters)的GPC设备包括高压液相色谱泵(型号600E)、自动进样器(型号712WISP)和折射率检测器(型号2414)。色谱仪配备有来自安捷伦公司(Agilent)的三个混合床(Mixed Bed)型B(10μm颗粒)柱300×7.5mm。用于测试的聚合物溶液是通过将聚合物以0.3重量%聚合物的浓度溶解到1ml的四氢呋喃中来制备的。加入300μl醚醇重氮甲烷溶液(0.4mol/l)并且将样品在室温下保持60分钟。然后将样品在室温下在氮流下吹干。将干燥的样品溶解到含0.1%甲苯的THF中,以产生0.1%w/v溶液。然后通过0.45微米聚四氟乙烯过滤器过滤溶液。将100μl所得的溶液注入GPC中并以1.00毫升/分钟的速率洗脱通过保持在40℃的柱。甲苯被用作流速标记。使用三次回归分析利用聚苯乙烯标准物(10个标准物,470Da至7300000Da的范围内分到3个溶液中)校准系统,以建立校准曲线。由校准曲线计算每个样品的重均分子量(Mw)。
用于测试的测试基底
测试根据本公开的多层压敏粘合剂和组件在以下基底上的粘合性能:
-PP/EPDM:基于Exxtral BMU 130树脂的注塑聚丙烯/EPDM板(“Kunststoffplatte,spritzgegossen”;150mm×105mm×2mm),可得自德国阿格拉斯特劳森的罗霍尔公司(Rocholl GmbH,Aglatershausen,Germany)。
在测试之前,如下对PP/EPDM基底进行清洁:
-PP/EPDM板先用干燥薄纸轻轻地除去表面上的任何残余物/蜡质化合物,并且然后用异丙醇:蒸馏水(1:1)的混合物清洁,并且用薄纸干燥。
粘合剂测试还在以下机动车透明涂料面板上进行:CeramiClear5(“CC5”)涂覆面板,购自PPG Industries。
上文所述的机动车透明涂料包括丙烯酸类树脂和聚酯,所述丙烯酸类树脂和聚酯单独地使用或与包含羟基或缩水甘油基官能团或氨基甲酸残基(基团)的共聚物;或与具有羟基基团、游离酸基团的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯和另外的共聚单体(例如,苯乙烯)的共聚物的混合物一起使用。在90°剥离和剪切测试之前,将面板切割至要求的尺寸。在测试之前,用异丙醇和蒸馏水的1:1混合物清洁机动车透明涂料涂覆的面板。然后用纸巾将测试面板擦干。
使用的原料
所用的原材料和商业粘合带汇总于下表1中。
表1:原材料列表。
有关低VOC的原材料筛选
为了预先就脱气性能和热稳定性筛选原材料,在120℃和160℃下进行如先前测试方法部分中所述的烘箱脱气测试。结果提供于下表2中。
原料 120℃下2h的重量损失(%) 160℃下2h的重量损失(%)
Regalite 9100 0,15 2,53
Regalite 1090 0,25 4,99
Escorez 5615 0,04 0,21
Escorez 1304 0,06 0,52
表2
在表2中,增粘烃树脂Escorez 5615和Escorez 1304显示出120℃下的极低脱气和160℃下的极好热稳定性。相比之下,Regalite R9100和R1090显示出120℃下的更高脱气性能和160℃下的显著重量损失。160℃下的重量损失很好地指示了原材料的热稳定性和其在热熔型工艺中高温下加工时的性能。
就改善的低VOC性能预筛选原材料的另一种方法是通过TGA(热重量分析)测量,如先前在测试方法部分中所述。TGA测量结果示于下表3中,值为2次测量的平均值。这些还包括与现有的和可商购获得的基于丙烯酸系粘合剂的泡沫胶带的比较。
表3
当用TGA测试方法分析时,当前可商购获得的丙烯酸类PSA泡沫胶带表现出高水平的VOC和Fog值。丙烯酸类PSA泡沫胶带ACX 7065在90℃下30分钟后的重量损失为1974ppm,而进一步在120℃下60分钟后的重量损失为5732ppm。
烘箱脱气测试结果与TGA测试结果的组合清楚地表明了用于低VOC多层压敏粘合剂组件的原材料的有利选择。
实施例制备(3层共挤出的PSA组件)
(甲基)丙烯酸酯共聚物,其具有高于25℃的Tg和1000道尔顿至100,000道尔顿的 重均分子量(Mw)
用于本文的(甲基)丙烯酸酯共聚物根据美国专利4,619,979(Kotnour等人)和5,804,610(Hamer等人)中所述的一般聚合方法制备。使用以下一般工序:在琥珀色瓶中制备预聚合的组合物。将这些组合物在氮气下吹扫5分钟,并且将26克组合物置于(18cm×5cm)透明可热密封的聚(乙烯-乙酸乙烯酯)包装中。从包装中去除空气,并且使用热密封器将其密封。将密封的包装浸入16℃的恒温浴中,并用紫外光(365nm)在受控的紫外光强度下辐射12分钟。形成包装和固化的方法描述于美国专利5,804,610的实施例1中。(甲基)丙烯酸酯共聚物配制物描述于下表4中。
丙烯酸异冰片酯 97
丙烯酸 3
Irgacure 651 1
IOTG 0.75
表4
第一压敏粘合剂层和/或第二压敏粘合剂层的制备(“表层”)
将具有如表5中所述的组合物的压敏表层粘合剂配制物在25mm共旋转双螺杆挤出机(ZSK25,得自徳国斯图加特Coperion GmbH)中配混,该共旋转双螺杆挤出机具有11个热区,L/D(长度/直径)比率为46。压敏表层粘合剂配制物C1和C2为不包含任何(甲基)丙烯酸酯共聚物的比较配制物。
表5
聚合物泡沫层
聚合物泡沫层配制物如下表6中所述并且在25mm共旋转双螺杆挤出机(ZSK25,得自德国斯图加特Coperion GmbH)中配混,该共旋转双螺杆挤出机具有11个热区,L/D(长度/直径)比率为60。
表6
用于本文的聚丙烯酸酯聚合物P1和P2根据美国专利4,619,979(Kotnour等人)和5,804,610(Hamer等人)中所述的一般聚合方法制备。使用以下一般工序:在琥珀色瓶中制备预聚合的组合物1(90份2EHA、10份AA、0.15份IRGACURE 651和0.04phr的IOTG)和预聚合的组合物2(85份2EHA、15份AA、0.15份IRGACURE 651和0.04phr的IOTG)。将这些组合物在氮气下吹扫5分钟,并且将26克组合物置于(18cm×5cm)透明可热密封的聚(乙烯-乙酸乙烯酯)包装中。从包装中去除空气,并且使用热密封器将其密封。将密封的包装浸入16℃的恒温浴中,并用紫外光(365nm)在受控的紫外光强度下辐射12分钟。形成包装和固化的方法描述于美国专利5,804,610的实施例1中。
实施例制备
作为根据本公开的多层压敏粘合剂组件,通过将第一压敏粘合剂层和第二压敏粘合剂层经3层多歧管膜模头共挤出到聚合物泡沫层的相对两侧上来制备3层共挤出带。将3层共挤出的压敏粘合剂组件浇铸在涂覆有机硅的浇铸辊和由第二冷却辊夹带的硅化纸衬垫之间。冷却辊用温度约13℃的水冷却。一旦冷却下来,共挤出的压敏粘合剂组件就离开涂覆有机硅防粘层的辊,由此粘附到涂覆有机硅的纸衬垫,然后在卷绕工位中卷起。3层共挤出的压敏粘合剂组件在卷绕时已具有足够的尺寸稳定性,从而使附加的在线电子束交联成为任选的。
用于机械测试以及VDA 278测试的多层压敏粘合剂组件实施例稍后描述于表7中。由此,3层共挤出的压敏粘合剂组件被暴露于封闭面电子束照射(CF)和开放面电子束照射(OF)条件。在封闭面(CF)加工中,每个3层共挤出多层压敏粘合剂组件的两个相对侧覆盖有有机硅涂覆的聚乙烯防粘衬垫,并且PSA组件从两侧经衬垫被电子束照射。电子束照射以250kV的加速张力和100kGy的辐射剂量从两侧进行。
表7
一些多层PSA组件实施例的机械测试结果:
室温下(RT)90°剥离的测试结果
所述实施例在RT下的90°剥离测试结果示于下表8中。
表8:RT下90°剥离的测试结果。
70℃下静剪切(SS)的测试结果
所述实施例在70℃下的静剪切测试结果示于下表9中。
表9:70℃下静剪切(SS)的测试结果。
多层压敏粘合剂组件实施例的VDA 278分析
表10提供了根据VDA278测试方法测量的根据本公开的一些多层敏感粘合剂组件的VOC和FOG含量的概览。
表10

Claims (15)

1.一种多层压敏粘合剂组件,其包括聚合物泡沫层和与所述聚合物泡沫层相邻的第一压敏粘合剂层,其中所述聚合物泡沫包含多个分布在其中的活性炭颗粒,并且其中所述第一压敏粘合剂包含:
a)具有式M-(G)p的线型嵌段共聚物,其中M为包含聚合的烯烃、聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物、或它们的任何组合的橡胶态嵌段;其中每个G为包含聚合的单乙烯基芳族单体的玻璃态嵌段;并且其中p为1或2;
b)至少一种烃增粘剂;
c)(甲基)丙烯酸酯共聚物,所述(甲基)丙烯酸酯共聚物具有高于25℃的Tg和1000道尔顿至100,000道尔顿的重均分子量(Mw),并且包含:
(i)当均聚时Tg高于25℃的(甲基)丙烯酸酯单体单元;和
(ii)任选地,单官能烯键式不饱和共聚单体单元;
d)任选地,具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物,其中:
(i)S表示所述多臂嵌段共聚物的臂,并且每个臂独立地具有式G-N,
(ii)q表示臂的数量并且为至少3的整数;并且
(iii)Z为多官能偶联剂的残基,
其中每个N为包含聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物、或它们的组合的橡胶态嵌段;和
e)任选地,具有式T-(G)的两嵌段共聚物,其中T为包含聚合的烯烃、聚合的共轭二烯、聚合的共轭二烯的氢化衍生物、或它们的任何组合的橡胶态嵌段。
2.根据权利要求1所述的多层压敏粘合剂组件,其中当根据实验部分中所述的BET氮气吸附测试方法进行测量时,所述活性炭颗粒具有100m2/g至2000m2/g、200m2/g至1500m2/g、500m2/g至1400m2/g、600m2/g至1200m2/g、或甚至700m2/g至1000m2/g的单个比表面积。
3.根据前述权利要求中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中基于所述聚合物泡沫的重量计,所述聚合物泡沫中活性炭颗粒的量为1重量%至25重量%、2重量%至20重量%、2重量%至15重量%、或甚至3重量%至10重量%。
4.根据前述权利要求中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中所述聚合物泡沫包含选自以下的聚合物基体材料:聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚烯烃、聚胺、聚酰胺、聚酯、聚醚、聚异丁烯、聚苯乙烯、天然橡胶、橡胶基弹性体材料、聚乙烯类化合物、聚乙烯吡咯烷酮,以及它们的任何组合、共聚物或混合物。
5.根据前述权利要求中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中所述聚合物泡沫包含选自以下的聚合物基体材料:聚丙烯酸酯,以及它们的任何组合或混合物。
6.根据权利要求4或5中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中所述聚合物泡沫包含:
a)基于所述聚合物泡沫的重量计,60重量%至100重量%、70重量%至95重量%、80重量%至95重量%或甚至85重量%至95重量%的(甲基)丙烯酸酯单体,所述(甲基)丙烯酸酯单体具有优选地包含1至32个、1至20个或甚至1至15个碳原子的直链或支链烷基基团;
b)任选地,基于所述聚合物泡沫的重量计,0重量%至40重量%、5重量%至30重量%、5重量%至20重量%或甚至5重量%至15重量%的一种或多种丙烯酸单体;和
c)任选地,基于所述聚合物泡沫的重量计,0重量%至20重量%、1重量%至15重量%、2重量%至13重量%或甚至2重量%至10重量%的可膨胀微球体、优选戊烷填充的可膨胀微球体。
7.根据前述权利要求中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中所述具有式M-(G)p的线型嵌段共聚物的橡胶态嵌段M包含烯烃或共轭二烯,所述烯烃被选择为异丁烯,所述共轭二烯选自异戊二烯、丁二烯、以及它们的任何组合。
8.根据前述权利要求中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中所述具有式M-(G)p的线型嵌段共聚物的至少一个玻璃态嵌段G为选自以下的单乙烯基芳族单体:苯乙烯、苯乙烯相容的共混物、以及它们的任何组合。
9.根据前述权利要求中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中所述(甲基)丙烯酸酯共聚物包含:
a)85重量%至99.9重量%、90重量%至99.5重量%、92重量%至99重量%、94重量%至98重量%或甚至95重量%至98重量%的Tg高于25℃的(甲基)丙烯酸酯单体单元,其中所述(甲基)丙烯酸酯单体单元优选地选自:(甲基)丙烯酸异冰片酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸3,3,5-三甲基环己酯、N-辛基(甲基)丙烯酰胺、以及它们的任何组合或混合物;和
b)任选地,0.1重量%至15重量%、0.5重量%至10重量%、1.0重量%至8重量%、2.0重量%至6.0重量%、或甚至2.0重量%至5.0重量%的单官能烯键式不饱和共聚单体单元,优选酸官能单体烯键式不饱和共聚单体单元,更优选丙烯酸单体单元;
其中所述重量百分比基于所述(甲基)丙烯酸酯共聚物的总重量计。
10.根据前述权利要求中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中所述具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的橡胶态嵌段N包含烯烃或共轭二烯,所述烯烃被选择为异丁烯,所述共轭二烯选自异戊二烯、丁二烯、以及它们的任何组合。
11.根据前述权利要求中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中所述具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的玻璃态嵌段中的至少一个为选自以下的单乙烯基芳族单体:苯乙烯、苯乙烯相容的共混物、以及它们的任何组合;优选地,其中所述具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物的玻璃态嵌段中的每一个为选自以下的单乙烯基芳族单体:苯乙烯、苯乙烯相容的共混物、以及它们的任何组合。
12.根据前述权利要求中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其中所述第一压敏粘合剂包含:
a)基于所述第一压敏粘合剂的重量计,20重量%至80重量%、20重量%至70重量%、25重量%至60重量%、或甚至25重量%至50重量%的所述具有式M-(G)p的线型嵌段共聚物;和
b)基于所述第一压敏粘合剂的重量计,20重量%至70重量%、20重量%至60重量%、20重量%至55重量%、25重量%至50重量%、或甚至25重量%至45重量%的一种或多种所述烃增粘剂;
c)基于所述第一压敏粘合剂的重量计,3重量%至25重量%、4重量%至20重量%、5重量%至18重量%、或甚至6重量%至15重量%的所述(甲基)丙烯酸酯共聚物;
d)基于所述第一压敏粘合剂的重量计,1重量%至15重量%、2重量%至13重量%、2重量%至10重量%、或甚至3重量%至10重量%的任选的所述具有式Sq-Z的多臂嵌段共聚物;
e)基于所述第一压敏粘合剂的重量计,1重量%至20重量%、2重量%至15重量%、4重量%至12重量%、或甚至5重量%至10重量%的任选的所述具有式T-(G)的两嵌段共聚物;和
f)任选地,基于所述第一压敏粘合剂泡沫的重量计,0.1重量%至10重量%、0.5重量%至8重量%、1重量%至6重量%、或甚至2重量%至5重量%的交联添加剂,并且其中所述交联添加剂优选地选自多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
13.根据前述权利要求中任一项所述的多层压敏粘合剂组件,其通过所述聚合物泡沫层和所述第一压敏粘合剂层的熔融共挤出、具体地热熔共挤出获得。
14.一种制造根据权利要求1至13中任一项所述的多层压敏粘合剂组件的方法,其包括熔融共挤出、具体地热熔共挤出所述聚合物泡沫层、所述第一压敏粘合剂层和任选地所述第二压敏粘合剂层的步骤。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的多层压敏粘合剂组件的用途,其用于工业应用,优选用于内部应用,更优选用于建筑市场应用、机动车应用或电子应用。
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