CN117580924A - 水性气溶胶乙酸乙烯酯-乙烯粘合剂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种使用乙酸乙烯酯‑乙烯(VAE)共聚物作为粘合剂的水性气溶胶粘合剂组合物，更具体地，涉及一种环保的水性气溶胶粘合剂组合物，其能够表现出基本上等于或高于常规挥发性溶剂基粘合剂的粘合和喷涂特性，同时基本上抑制诸如火灾风险、储存量的法律限制、对人类的毒性以及由于臭氧层的破坏而引起的环境负荷等问题，并且在预定距离处也实现了优异的喷涂能力从而提高了工作便利性和生产率。

Description

水性气溶胶乙酸乙烯酯-乙烯粘合剂组合物
[技术领域]
本发明涉及一种使用乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)共聚物作为粘合剂的水性气溶胶粘合剂组合物，更具体地，涉及一种不包括挥发性溶剂和推进剂的水性气溶胶VAE粘合剂组合物，因此其是环境友好的，并且可以表现出基本上等于或高于常规挥发性溶剂基粘合剂的粘合性和喷涂特性。
[背景技术]
目前，大多数粘合剂是固体或液体产品。然而，为了将这种常规的固体和液体粘合剂均匀地施加到待施加的粘合体的表面上，需要大量的工作过程，并且也需要相对长的工作时间。此外，当使用粘合剂时，在操作和安全方面可能存在问题，例如外来物质粘合到操作者的手上。
最近，为了增加工作便利性和生产率，市场上已经引入了以气溶胶形式喷涂的喷涂型粘合剂。由于这些喷涂型粘合剂必须使用挥发性有机溶剂(VOC)以便于喷涂，因此可能出现诸如火灾风险、储存量的法律限制、对人类的毒性、以及由于臭氧层的破坏而造成的环境的问题。
同时，美国专利号7,713,365公开了一种由丙烯酸类聚合物和水组成的水性丙烯酸类气溶胶粘合剂。虽然这些水性丙烯酸类气溶胶粘合剂不含挥发性溶剂，因此是环境友好的，但必须使用表面活性剂或推进剂以维持丙烯酸类聚合物粘合剂的稳定性，并且还必须使用另外的推进剂或喷射气体以展现适当的喷涂能力。
[发明内容]
[技术目标]
本发明的实施方案的各方面涉及一种水性气溶胶粘合剂组合物，其能够解决传统的基于挥发性溶剂的喷涂粘合剂和水性气溶胶丙烯酸粘合剂的问题。
具体地，本发明的实施方案的各方面涉及一种水性气溶胶粘合剂组合物，其不需要单独的推进剂或喷射气体而对生态环境友好，并且通过包括作为粘合剂的乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)共聚物而表现出基本上等于或高于常规挥发性溶剂基粘合剂的粘合性和喷涂特性，所述乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)共聚物以优异的粘合性能和生态友好性应用于各种领域，并且将包括这种VAE乳液和水的粘合剂的组成调节至预定比例。
通过下面的详细说明和权利要求书可以更清楚地描述本发明的其它目的和优点。
[解决问题的技术方案]
根据一个实施方案，一种水性气溶胶粘合剂组合物包括：乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)乳液；表面活性剂；以及含有水的非挥发性(非VOC)溶剂，其中乙酸乙烯酯-乙烯乳液的固体含量为5重量％(重量％)或更高，在25℃下的粘度在10至10000cp的范围内；且pH在2.0至10.0的范围内，并且不包含挥发性推进剂。
在一些实施方案中，乙酸乙烯酯-乙烯乳液中所含的乙酸乙烯酯/乙烯(VAE)共聚物可以具有相对于共聚物总重量大于50重量％的乙酸乙烯酯(VA)含量；并且乙烯含量小于50重量％。
在一些实施方案中，乙酸乙烯酯-乙烯乳液中所含的乙酸乙烯酯/乙烯(VAE)共聚物可包括玻璃化转变温度(Tg)在-40℃至35℃范围内的至少一种VAE共聚物。
在一些实施方案中，乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)共聚物可包括：玻璃化转变温度(Tg)为-40℃或更高且小于0℃的第一VAE共聚物；和玻璃化转变温度在0℃至35℃范围内的第二VAE共聚物。
在一些实施方案中，第一VAE共聚物和第二VAE共聚物的混合比可以在1∶1至50∶1重量的范围内。
在一些实施方案中，表面活性剂可以包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的至少一种。
在一些实施方案中，水性气溶胶粘合剂组合物可以包括：相对于组合物的总重量，在10至90重量％范围内的乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)乳液；在0.1至10重量％的范围内的表面活性剂；以及剩余量的非挥发性溶剂以满足100重量％。
在一些实施方案中，非挥发性溶剂可包括水；或水和醇的混合物。
在一些实施方案中，混合物中的水和醇的混合比可以在1∶0.1至1∶50.0重量的范围内。
在一些实施方案中，水性气溶胶粘合剂组合物可进一步包括相对于组合物总重量在0.1至10重量％范围内的丙烯酸类聚合物。
在一些实施方案中，丙烯酸类聚合物可以包括丙烯酸乙酯、丙烯酸2-羟基乙酯和丙烯酸丁酯中的至少一种。
在一些实施方案中，水性气溶胶粘合剂组合物可进一步包括相对于组合物总重量在0.1至10重量％范围内的增粘剂。
在一些实施方案中，增粘剂可包括松香及其衍生物、萜烯和改性萜烯、脂族、脂环族和芳族树脂、氢化烃树脂及其混合物、萜烯-酚树脂、聚乙烯亚胺、酚醛树脂或其混合物。
在一些实施方案中，水性气溶胶粘合剂组合物可以进一步包括消泡剂、增塑剂、稳定剂、分散剂、腐蚀抑制剂、颜料、染料、稀释剂、粘度改性剂和增稠剂中的至少一种添加剂。
在一些实施方案中，水性气溶胶粘合剂组合物可以通过手动泵送、机械或压缩空气来喷涂。
在一些实施方案中，水性气溶胶粘合剂组合物可以施用于至少一种基材，所述基材选自由以下组成的组：纸、木材、金属、钢板、薄膜、瓷砖、塑料、玻璃、树脂、陶瓷、混凝土、碳材料、纤维及其复合材料。
根据一个实施方案，一种制备水性气溶胶粘合剂组合物的方法包括：共混然后混合乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)乳液；表面活性剂；和含有水的非挥发性溶剂，以1000rpm或更低的转速，在10至90℃范围内的温度下持续1至3小时；以及将所制备的混合物转移到待密封的储罐或喷涂容器中，然后密封所制备的混合物。
在一些实施方案中，在混合中可以使用混合混合器或均化器。
[本发明的效果]
根据本发明的一个或多个实施方案，水性气溶胶粘合剂组合物可以通过包括乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)共聚物作为粘合剂，使用包括VAE共聚物的乳液与水的混合物，实现优异的粘合性和喷涂能力，同时表现出环保性能，以及将所述粘合剂组合物的组成调节至预定比例。
此外，根据本发明的一个或多个实施方案，水性气溶胶粘合剂组合物可以实现基本上等于或高于常规市售的基于挥发性溶剂的粘合剂的性能，并且它不包含挥发性溶剂或单独的推进剂(例如，喷射气体)，因此火灾风险、储存量的法律限制、对人类的毒性以及臭氧层破坏造成的环境负荷等问题可能不会从根本上发生。
此外，根据本发明的一个或多个实施方案，水性气溶胶粘合剂组合物可以通过提高工作和处理的便利性来提高生产率，因为它可以在没有单独的挥发性推进剂或喷射气体的情况下以预定距离喷射。因此，它不仅可用于喷涂粘合剂应用，而且可用于各种领域。
根据本发明的效果不受上述示例性描述的限制，并且更多的各种效果包括在本说明书中。
[附图说明]
图1是示出根据本发明实施方案的设置有气溶胶粘合剂的喷涂容器和从喷涂容器喷射气溶胶粘合剂的过程的示意图。
图2是说明使用实施例1-7和对比例2和3的气溶胶粘合剂的初始喷涂能力和再喷涂能力的图；以及
图3是说明使用实施例1-7和对比例2和3的气溶胶粘合剂的纸粘合性和木材粘合性的图。
[具体实施方式]
在下文中，将详细描述本发明。然而，本发明不仅限于下面的描述，并且每个要素可以根据需要进行各种修改或选择性地使用。因此，应当理解，所有的改变、等价物和替代物都包括在本发明的精神和范围内。
如本文所用，术语“组合物”包括包含组合物的材料的混合物，以及由组合物的材料形成的反应产物和分解产物。如本文所用，术语“聚合物”是指通过聚合相同种类或不同种类的单体制备的聚合化合物。因此，本文所用的术语“聚合物”包括均聚物(用于指仅由一种单体制成的聚合物，理解为痕量杂质可掺入聚合物结构中)和下文定义的共聚物。在一个实例中，聚合物可任选地包括由一种或多种不同单体制成的聚合物，例如共聚物、三元聚合物、四元聚合物、五元聚合物等，并且可指无规、嵌段、接枝、连续或梯度聚合物中的任何一种。
此外，在整个本说明书中，当某一部分“包括(或包括)”某一要素时，这可能意味着可以进一步包括其他要素，而不是排除其他要素，除非另有说明。另外，本说明书中的“约”，“实质上”等程度的用语，在表示含义的制造公差和材料公差时，仅表示数值或接近该数值的值，本发明并不限定于该数值。
除非另有说明，否则本说明书中使用的所有术语(包括技术和科学术语)可用作本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义。此外，在通常使用的字典中定义的术语不被理想地或过度地解释，除非明确地具体说明。
在本说明书中，挥发性推进剂是指气溶胶领域中使用的常规推进剂和/或喷射气体的术语。其实例可包括氟利昂气体、液化天然气(LNG)、基于氟碳化合物(CFC、HCFC、HFC)和基于氢氟烷烃(HFA)的推进剂，更具体地，丙烷、正丁烷、异丁烯化合物、氯氟碳化合物、二甲醚、甲基乙基醚、氢氟烷烃(HFA)、氢氟烯烃、氮气、二氧化碳等。
<水性气溶胶粘合剂组合物>
根据本发明的一个实施方案的水性气溶胶粘合剂组合物包括基于乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)的乳液；表面活性剂；和含有水的非挥发性(非VOC)溶剂。
具体而言，传统的基于挥发性溶剂的喷涂粘合剂具有诸如火灾风险、储存量的法律限制、对人类的毒性以及由于臭氧层破坏而引起的环境负荷问题的缺点，并且在水性丙烯酸喷涂粘合剂的情况下，存在必须需要喷射气体以确保适当的喷涂能力的问题。
另一方面，根据本发明的一个实施方案的水性气溶胶粘合剂组合物可以与传统的挥发性溶剂型粘合剂和水性气溶胶胶粘剂的区别在于，它可以以气溶胶的形式应用，而不使用有害的推进剂和/或喷射气体(例如，可分散气体)。当将这种水性气溶胶粘合剂组合物应用于产品时，可以在室温下通过手动泵送、机械或压缩空气进行喷涂，并且还可以在预定距离处进行平滑喷涂，从而提高工作的便利性和生产率。
此外，水性气溶胶粘合剂组合物是环境友好的，因为它不使用引起臭氧层毒性和破坏的挥发性溶剂和可分散气体，因此可以从根本上解决上述基于挥发性溶剂的喷涂粘合剂和水性丙烯酸喷涂粘合剂的问题。此外，可以表现出基本上等于或高于常规市售的基于挥发性溶剂的喷涂粘合剂的粘合性(例如，粘合度)和喷涂能力。
在下文中，将详细描述气溶胶粘合剂组合物的组成。
乙酸乙烯酯-乙烯乳液
根据本发明实施方案的水性气溶胶粘合剂组合物包括含有具有优异粘合性能和环境友好性的乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)共聚物的乳液。这种VAE共聚物是包含在水性气溶胶中的粘合剂组分，并且在喷涂到被粘合体(基材)上之后表现出优异的粘合性。
乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)共聚物包括本领域已知的常规乙酸乙烯酯(VA)聚合单元和乙烯(乙烯)聚合单元，并且可以不受限制地使用其中乙酸乙烯酯的含量相对于共聚物(或聚合物)的总重量大于50重量％(重量％)的任何VAE共聚物。
聚合物通常基于乙酸乙烯酯含量大于50重量％(重量％)，优选≥52重量％，更优选≥55重量％，和乙烯含量小于50重量％，优选1至40重量％，以及任选存在的可与其共聚的其它单体的乙酸乙烯酯/乙烯(VAE)共聚物，在每种情况下相对于单体混合物的总重量，并且在每种情形下以重量％计的数字总计为100重量％。根据本发明的示例性实施方案，乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)共聚物具有大于50重量％至99重量％或更低的乙酸乙烯酯(VA)含量；以及相对于乙酸乙烯酯/乙烯(VAE)共聚物的总重量为1重量％或更大且小于50重量％的乙烯含量。
合适的其它乙烯基酯单体是乙烯基高级酯，例如具有3-15个C原子的羧酸的那些。选自丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的合适的其它单体包括例如具有1至15个C原子的非支链或支链醇的酯。优选的乙烯基芳族其它单体是苯乙烯、甲基苯乙烯和乙烯基甲苯。优选的乙烯基卤化物其它单体是氯乙烯。优选的进一步的烯烃单体是丙烯和丁烯，优选的二烯是1，3-丁二烯和异戊二烯。
任选地，相对于单体混合物的总重量，还可以共聚0.1至10重量％的辅助单体。优选使用0.1-5wt％的任选辅助单体。任选的辅助单体的实施方案是烯属不饱和单羧酸和二羧酸、烯属不饱和度羧酰胺和腈，以及马来酸酐和烯属不不饱和磺酸及其盐。任选的辅助单体的其他实施方案是预交联共聚单体，例如聚乙烯不饱和共聚单体或后交联共聚单单体，实施方案是N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)和N-羟甲基甲基丙烯酰胺(NMMA)。环氧官能共聚单体如甲基丙烯酸缩水甘油酯和硅官能共聚单体如甲基丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷和乙烯基三烷氧基硅烷也是合适的。
优选60至99重量％的乙酸乙烯酯与1至40重量％的乙烯的共聚物；
大于50重量％的乙酸乙烯酯与1至40重量％的乙烯和一种或多种选自羧基中具有1至12个碳原子的乙烯基酯的其它共聚单体(例如丙酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯和具有5至12个碳原子的α-支链羧酸的乙烯基酯类，例如和/>)的共聚物；
大于50重量％的乙酸乙烯酯、1至40重量％的乙烯和一种或多种选自具有1至15个碳原子的非支链或支链醇的(甲基)丙烯酸酯(特别是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸酯正丁酯和丙烯酸2-乙基己酯)的共聚单体；其中所述共聚物还可以各自包含以所述量提及的辅助单体，并且在每种情况下以重量％计的数字总计为100重量％。
单体的选择和共聚单体的重量分数的选择优选选择为使得玻璃化转变温度Tg为-40℃至+35℃，更优选-40℃至+20℃，最优选-20℃至+20℃。聚合物的Tg可以通过差示扫描量热法(DSC，DIN EN ISO 11357-1/2)以已知的方式测定，例如用Mettler Toledo的热量计DSC测定，加热速率为10K/min作为中点温度。Tg也可以使用Fox方程近似地预先计算。根据Fox T.G.,Bull.Am.Physics Soc.1,3,page 123(1956)下面的情况是：1/Tg＝x1/Tg1+x2/Tg2+..+xn/Tgn，其中xn表示单体n的质量分数(重量％/100)，Tgn是单体n均聚物的玻璃化转变温度，单位为开氏度。均聚物的Tg值列于Polymer Handbook 2nd Edition,J.Wiley&Sons,New York(1975).
聚合物通常在水性介质中制备，并且优选通过乳液或悬浮聚合工艺制备，如例如WO 2010/057888A1中所述。在这种情况下，聚合物以水性分散体的形式获得。在聚合中，可以使用常规的保护性胶体和/或乳化剂，如WO2010/057888A1中所述。
作为保护胶体，优选水解度为80至100mol-％的部分水解或完全水解的聚乙烯醇，更特别地，优选水解程度为80至94mol-％且在4％浓度的水溶液中粘度为1至30mPas的部分水解的聚乙烯醇(/>法，20℃，DIN 53015)。保护胶体可以通过本领域技术人员已知的方法获得，并且在聚合中通常以相对于单体总重量总计1-20重量％的量加入。
含水性分散体形式的聚合物将以常规方式干燥。在优选实施方案中，聚合物可以通过喷雾干燥工艺转化为水性分散性聚合物粉末，例如WO2010/057888A1中所述。在这种情况下，通常添加基于分散体的聚合物成分的总量为3至30重量％的干燥助剂。优选的干燥助剂是上述聚乙烯醇。另外，可以在干燥步骤期间或之后加入防粘连剂。
聚合物粉末是可商购的，例如Wacker Chemie AG的和/>分散体粉末。
乙酸乙烯酯/乙烯聚合物也可以通过其它方法制备，包括溶液聚合或本体(纯)聚合。通过溶液或本体聚合制备的聚合物优选以具有相对高表面积的形式提供。为此，例如，可通过常规方法将聚合物挤出成丸粒或颗粒，或以其它方式制备成小粒径。使用由乳液或悬浮聚合随后干燥，特别是喷雾干燥得到的水分散性粉末显着地减少了沥青混合时间，因此高度优选水分散性粉末。
在一个实施方案中，含有VAE基聚合物的乙酸乙烯酯-乙烯乳液的固体含量为5重量％或更高，在25℃下的粘度在10至10000cp的范围内；且pH在2.0至10.0的范围内。更具体地，固体含量可以在10至75重量％的范围内，粘度可以在20至9000cp的范围内(相对于25℃)，pH可以在3.0至10.0的范围内。当VAE乳液具有所有上述固体含量、粘度和pH特性时，可以制造可以气溶胶形式喷涂的产品。
为了进一步改善粘合剂组合物的粘合性，本发明可以混合至少一种具有不同玻璃化转变温度(Tg)的VAE共聚物或含VAE共聚物的乳液。即，当聚合物的玻璃化转变温度(Tg)低时，其具有粘性，从而增加与其它基底的界面粘合并改善流动性。另一方面，当含量增加超过预定范围时，VAE共聚物粘合剂本身的内聚力可能降低。在本发明中，通过以预定比例使用具有不同玻璃化转变温度(Tg)的至少两种VAE共聚物或VAE乳液，可以确保粘合剂本身的高内内聚力，同时保持界面粘合性和流动性。
在一个实施方案中，乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)共聚物可以使用玻璃化转变温度(Tg)在-40℃至35℃范围内的至少一种VAE共聚物，并且更具体地，可以包括玻璃化转变温度(Tg)为-40℃或更高且小于0℃的第一VAE共聚物；和玻璃化转变温度在0℃至35℃范围内的第二VAE共聚物。本文中，具有低Tg的第一VAE共聚物可表现出改善对粘合体表面的初始粘着性的效果。
在这样的实施方式中，第一共聚物和第二共聚物的混合比没有特别限制，并且可以考虑粘合性和流动性适当地调节。例如，第一共聚物和第二共聚物的混合比可以在1∶1至50∶1重量的范围内，特别是1∶1到20∶1重量，更特别是5∶1到15∶1重量。
在根据本发明的一个实施方案的水性气溶胶粘合剂组合物中，基于VAE的乳液的含量没有特别限制，并且作为示例，相对于粘合剂组合物的总重量(例如，100重量％)，其可以在10至90重量％的范围内，并且特别地在20至85重量％的范围内。当VAE基乳液的含量在上述数值范围内时，可以在不恶化物理性能的情况下表现出优异的粘合性、流动性和可加工性。
表面活性剂
根据本发明实施方案的水性气溶胶粘合剂组合物包括表面活性剂。
表面活性剂有助于在与其它原料混合(例如共混)的过程中原料之间的均匀且稳定的分散，并且用于改善储存稳定性和可加工性。此外，由于表面活性剂吸附或包围在原料的表面上，因此由于例如静电排斥或空间位阻效应，通过保持原料之间的恒定间隙，基本上防止了再聚集。
作为表面活性剂，可以不受限制地使用本领域已知的表面活性剂或分散稳定剂，并且例如可以包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的至少一种。
适用的表面活性剂的非限制性实例可包括聚丙烯酸钠、苯乙烯(或烯烃)-马来酸酐共聚物的皂化产物、烷基萘磺酸钠福尔马林缩合物、木质素磺酸钠、聚乙二醇苯基醚、聚乙二醇高级烷基、醚二烷基磺基琥珀酸酯、烷基胺、醇胺、聚羧酸、聚乙烯亚胺、山梨醇脂族环氧乙烷加合物或其混合物。具体地，可以使用多羧酸型表面活性剂。
在根据本发明的一个实施方案的水性气溶胶粘合剂组合物中，表面活性剂的含量没有特别限制，并且例如，相对于粘合剂组合物的总重量(例如，100重量％)，其可以在0.1至10重量％的范围内，并且具体地为0.5至9重量％。当表面活性剂的含量在上述数值范围内时，可以在不恶化物理性能的情况下表现出优异的分散性和可加工性。
非挥发性溶剂
根据本发明实施方案的水性气溶胶粘合剂组合物包括本领域已知的常规非挥发性(非VOC)溶剂。
在本发明中，排除了使用本领域已知的挥发性溶剂，即，具有足以在常规条件下蒸发的蒸气压的有机化合物(VOC)。
适用的非VOC溶剂没有特别限制，例如，可以单独使用水或可以使用水和醇的混合物。水没有特别限制，作为实例，可以使用蒸馏水或自来水。并且醇没有特别限制，并且作为实例，可以使用具有1至6个C原子的低级醇。
此外，当使用水和醇的混合物时，考虑到水性气溶胶粘合剂组合物的喷涂能力，可以适当地调节水和醇的混合比。例如，水和醇的混合比可以在1∶0.1至1∶50.0重量的范围内，特别地1∶0.5至1∶20.0重量，更特别地1：0.5至1：10.0重量。
在根据本发明实施方案的水性气溶胶粘合剂组合物中，非挥发性溶剂的含量没有特别限制，并且可以是例如满足粘合剂组合物的总重量(例如，100重量％)的剩余量。例如，相对于粘合剂组合物的总重量，其可以在5至80重量％的范围内。
丙烯酸类聚合物
根据本发明实施方案的水性气溶胶粘合剂组合物还可包括丙烯酸类聚合物。
为了增强粘合剂组合物的粘合性，可以添加这种丙烯酸类聚合物，并且可以使用本领域已知的常规(甲基)丙烯酸类聚合物而没有限制。
适用的丙烯酸聚合物的非限制性实例可包括丙烯酸乙酯、丙烯酸2-羟基乙酯和丙烯酸丁酯中的至少一种。丙烯酸类聚合物的含量没有特别限制，并且作为示例，相对于粘合剂组合物的总重量(例如，100重量％)，可以在0.1至10重量％的范围内。
增粘剂
根据本发明实施方案的水性气溶胶粘合剂组合物还可包含本领域已知的常规增粘剂。
增粘剂是为了改善待粘合物体之间的初始粘合性和/或改善粘合持久性而添加的材料，并且可非限制性地使用本领域已知的粘合促进剂或粘性促进剂。
增粘剂的适用实例可包括松香及其衍生物(例如松香酯)；萜烯和改性萜烯树脂；脂族、脂环族和芳族树脂；氢化烃树脂及其混合物；萜烯-苯酚树脂、聚乙烯亚胺、酚醛清漆或其混合物。其具体实例可包括松香、松香酯树脂、多萜和芳香族改性的多萜树脂、香豆素-茚树脂、烃树脂(例如，α-蒎烯树脂、β-蒎ne树脂、柠檬烯树脂、脂族烃树脂、芳香族改质烃树脂)；或其组合。
在本发明的一个实施方案中，增粘剂的量没有特别限制，并且相对于粘合剂组合物的总重量(例如，100重量％)可以在0.1至10重量％的范围内。
添加剂
除了上述组分之外，在不损害本发明效果的范围内，根据本发明实施方案的气溶胶粘合剂组合物可以非限制性地使用本领域已知的至少一种添加剂。
适用添加剂的非限制性实例可包括消泡剂、增塑剂、稳定剂、分散剂、腐蚀抑制剂、颜料、染料、稀释剂、粘度改性剂、增稠剂等。这些可以单独使用或者可以两种或多种组合使用。添加剂的含量没有特别限制，并且可以在本领域已知的含量范围内适当调节。例如，相对于粘合剂组合物的总重量，所述至少一种添加剂的含量可以为0.01至10重量％，特别是0.03至5重量％。
作为增塑剂，可以使用本领域已知的常规增塑剂组分而没有限制。例如，烃油(例如芳香烃、链烷烃或环烷烃)、烃树脂、多萜、松香酯、邻苯二甲酸酯(例如对苯二甲酸酯)、磷酸酯、二元酸酯、脂肪酸酯、聚醚(例如烷基苯基醚)、环氧树脂、癸二酸酯、己二酸酯、柠檬酸酯、偏苯三甲酸酯、二苯甲酸酯或其组合。
此外，腐蚀抑制剂是能够基本上防止组合物和构成容器的金属之间的化学反应的材料。适用的腐蚀抑制剂的非限制性实例可包括磺酸盐、吗啉、苯并三唑、各种胺、苯甲酸钠、亚硝酸钠、亚硝化季铵、硅酸钠、四硼酸钠、亚硝铵、乙炔衍生物、钼酸钠、甲酰胺或其混合物。
此外，抗氧化剂的实例可包括苯酚、亚磷酸酯、硫酯、胺、高分子位阻苯酚、4-乙基苯酚的共聚物、双环戊二烯和丁烯的反应产物或其组合。
根据本发明的一个实施方案的气溶胶粘合剂组合物可以通过如下制备：根据需要共混(例如，混合)上述VAE乳液、表面活性剂、非挥发性溶剂和其他添加剂如丙烯酸聚合物、乳化剂、增粘剂、消泡剂、增塑剂等，然后根据本领域已知的常规方法混合和搅拌混合的混合物，直到包含在VAE乳液中的基于VAE的共聚物被适当分散。如果需要，可以进一步加入其它添加剂或溶剂。
混合方法没有特别限制，例如，可以使用本领域已知的混合器，例如常规混合混合器、均化器、均分散器、均化混合器、通用混合器、行星式混合器或捏合器。此外，作为混合条件的一个实例，它可以在10至90℃的温度条件下以1000rpm或更低的速度进行1至3小时，特别是在10至70℃的范围内以200至800rpm的速度进行。在这样的实施方案中，乳液系统可能在超过1000rpm的搅拌速度下的长期搅拌过程中破裂，并且在超过90℃的温度下的长期加热可能影响物理性质，因此，希望在上述混合条件下小心混合。
当所制备的混合物暴露于空气时，可以进行固化，并且因此，在使用气溶胶粘合剂组合物之前，可以将其储存在有限暴露于空气的储罐或喷涂容器中。因此，在本发明的一个实施方案中，可以将制备的混合物转移到密封的储罐或喷涂容器中，从而不通过暴露于空气而固化，然后根据本领域已知的常规方法进行密封以制造最终产品。
在一个实施方案中，本发明的气溶胶粘合剂组合物可以包括，相对于组合物的总重量(例如，100重量％)，在10至90.0重量％的范围内的乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)乳液；在0.1至10重量％的范围内的表面活性剂；以及剩余量的非挥发性溶剂以满足组合物的100重量％。在这样的实施方案中，含水的非挥发性溶剂的含量没有特别限制，并且可以例如在5至80重量％的范围内。如果需要，可以另外包括本领域中的添加剂或溶剂，并且其含量可以是满足组合物的总重量(例如，100重量％)的剩余量。
在一个实施方案中，气溶胶粘合剂组合物在25℃下的粘度可以在10至10000cp，特别是20至9000cp的范围内。此外，固体含量可以在10至80重量％的范围内，特别是10至70重量％。
如上所述构成的根据本发明的一个实施方案的气溶胶粘合剂组合物可以满足作为气溶胶粘合剂所需的特性(例如，粘合性、喷涂能力等)，并且可以确保可操作性和生产率的便利性，即使其不含有害的挥发性推进剂或喷射气体。特别地，与常规的含水丙烯酸粘合剂不同，可以通过本领域已知的常规喷涂方法进行喷涂，例如手动泵送、机械或压缩空气。在这种情况下，包含气溶胶粘合剂组合物的容器的内部压力没有特别限制，只要它可以被喷涂。例如，在机械或压缩空气的情况下，其在室温下可以为10巴或更小，并且具体地在0.5至9.0巴的范围内。
此外，由于气溶胶粘合剂组合物可以以预定的距离平稳地喷射，因此具有通过提高工作和处理的便利性而提高生产率的优点。在这种实施方案中，允许喷射的间隔距离没有特别限制，并且可以例如在1至150cm的范围内。
在一个实施方案中，气溶胶粘合剂组合物可以满足以下(i)至(iv)中的至少一个物理性质，并且具体地，可以满足两个或更多个，更具体地，满足所有(i)到(iv)。例如，(i)根据ASTM D4041标准的喷涂直径为3.5cm或更大，(ii)10天后的再喷涂直径为3.5mm或更大；(iii)根据Pappi测试的与纸的粘合力为2.5或更大以及(iv)根据DIN EN 204/DIN EN205对木材的最大粘合力(例如粘合度)可以超过0.5kgf。
在本发明中，可以通过控制构成气溶胶粘合剂组合物的成分及其组合物来实现临时固定或高性能使用(高粘合性)。
作为用于临时固定的气溶胶粘合剂组合物的一个实施方案，(i)根据ASTM D4041标准的喷涂直径可以是3.5cm或更大，特别是在3.5-5.0cm的范围内，(ii)10天后的再喷涂直径可以是3.5cm或更大，(iii)根据Pappi测试的与纸的粘合力可以是2.5或更大，以及(iv)根据DIN EN 204/DIN EN 205与木材的最大粘合力可以超过0.5kgf，特别是在1.0至6.0kgf的范围内。
此外，作为用于高性能用途的气溶胶粘合剂组合物的一个实施方案，(i)根据ASTMD4041标准的喷涂直径可以是3.5cm或更大，特别是在3.5-5.0cm的范围内，(ii)10天后的再喷涂直径可以是3.5cm或更大，(iii)根据Pappi测试的与纸的粘合力可以是4.0或更大，特别是在4.0至5.0的范围内，以及(iv)根据DIN EN 204/DIN EN 205对木材的最大粘合力(例如粘合性)可以超过5.5kgf，特别是在7.5至30.0kgf的范围内。
根据本发明的一个实施方案的水性气溶胶粘合剂组合物可以容纳(例如包含)在本领域已知的常规气溶胶装置中。
这种气溶胶输送装置没有特别限制，并且可以是例如本领域已知的具有阀和/或喷涂装置的常规容纳容器。参见图1，该气溶胶装置可以包括：容纳水性气溶胶粘合剂组合物2的容器1；用于喷射气溶胶5形式的组合物2的喷嘴；以及软管3，其设置在容器1和喷嘴之间，以将粘合剂组合物2从容器1供应到喷嘴。此外，还可以包括抽吸泵。
为了有效地喷射容纳在容纳容器中的气溶胶粘合剂组合物，可以进一步包括推进剂和/或喷射气体。这种推进剂和/或喷射气体不包括具有危害性的常规推进剂或喷射气体，可以使用本领域通常已知的二氧化碳、氮气、压缩空气中的至少一种或多种，并且在喷射之前在室温下可以具有10巴或更低的内压。
根据本发明的一个实施方案的水性气溶胶粘合剂组合物可以应用于具有各种材料和/或形状的基材，从而表现出优异的粘合性。
基材不受特别限制，只要它是能够用水性气溶胶粘合剂喷涂和施加以粘合到其他基材的材料即可。例如，其可以施用于至少一种基材，所述基材选自由以下组成的组：纸、木材、金属、钢板、薄膜、瓷砖、塑料、玻璃、树脂、陶瓷、混凝土、碳材料、纤维及其复合材料。
由于如上所述的根据本发明的一个实施方案的气溶胶粘合剂组合物不仅确保了优异的粘合性和喷涂能力，而且具有生态友好性，因此它可以有效地用作喷涂型粘合剂，并且可以不受限制地应用于各种领域。
在下文中，将通过实施例详细描述本发明。然而，以下实施例仅仅是对本发明的说明，本发明不受以下实施例的限制。
[参比实施例]
以下实施例和实验实施例中使用的基于乙酸乙烯酯-乙烯的乳液(VAE分散体)使用WACKER Chemical.的VINNAPAS分散体产品。此外，使用蒸馏水作为水。
[实施例1-7：气溶胶粘合剂组合物的制备]
如下表1所示，以预定重量比加入乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)乳液、水、乙醇、表面活性剂和添加剂，然后使用均化器在室温(约25℃)下以400rpm混合1小时，直到VAE乳液中包含的VAE共聚物适当分散，从而制备实施例1至7的气溶胶粘合剂组合物。在下表1中，各组合物的混合比以wt％计。
[表1]
(注)1)第一VAE共聚物：VINNAPAS EAF7012[Tg:-14～-16℃，粘度：100～500cp(25℃)，pH:6～8，固体含量：54～56重量％]
2)第二VAE共聚物：VINNAPAS EP3360[Tg:5～7℃，粘度：3000～8000cp(25℃)，pH:5～6，固体含量：59～62重量％]
[实验例：[气溶胶粘合剂组合物的物理性能评价]
为了确定根据本发明的一个实施方案的基于VAE(乙酸乙烯酯-乙烯)的水性气溶胶粘合剂组合物的适用性，与传统的基于挥发性溶剂的喷涂粘合剂相比，评估了喷涂能力、与纸的粘合性(例如，纸撕裂粘合性)和与木材的粘合性。
例如，如图1所示，将实施例1至7中制备的气溶胶粘合剂组合物2分别放入容纳容器1中，将气溶胶粘合剂2从容纳容器1喷涂到基材6上，然后通过下表2所示的测试方法评估所施加的粘合剂7的物理性能。结果分别示于表3和图2至3中。作为对照组，在对比例1中使用普通自来水，在对比例2和3中分别使用典型的挥发性溶剂基喷涂粘合剂。
<物理性能评价方法>
(1)粘合剂的喷涂能力(初始喷涂能力)的评价
具体地，在将实施例1至7中制备的水性乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)气溶胶粘合剂组合物填充到喷涂容器中之后，通过手动(例如，用人手)操作具有0.2mm排出口直径的喷雾器的杆在距作为被粘物表面的A4尺寸纸约10.2cm(＝4英寸)的高度水平地操作约三分钟来喷涂粘合剂，根据ASTM D4041-05“Standard Practice for Determining Spray Patterns ofMechanical Pump Dispensers”，根据下表2中的测试条件，从而喷涂粘合剂。在这种情况下，根据喷涂设备尖端的尺寸和形状，粘合剂以气溶胶的形式喷涂，并以圆形或椭圆形的形状施加到作为被粘物的纸上。为了评价喷涂能力，在喷涂之后测量喷涂到作为被粘物的纸上的粘合剂在X轴和Y轴上的长度。作为对照组，使用不含粘合剂的水(对比例1)和基于挥发性溶剂的喷涂粘合剂(对比例2至3)以相对方式评价喷涂图案和喷涂能力。在此，作为对比例1使用的普通自来水在喷涂后表现出恒定的圆形，并且其X轴和Y轴长度(直径)平均约5cm。
(2)粘合剂再喷涂能力的评价
在进行上述初始喷涂实验后经过10天后，根据ASTM D4041-05“StandardPractice for Determining Spray Patterns of Mechanical Pump Dispensers”，通过重新喷涂实施例1至7的水性VAE(乙酸乙烯酯-乙烯)气溶胶粘合剂组合物，以相对方式评估喷涂图案和喷涂能力。作为对照组，使用基于挥发性溶剂的喷涂粘合剂(对比例2至3)。
(3)与纸的粘合性的评价
该实验以与Tappi测试相同的方式进行。具体地，将纸大面积地切割成22cm(长)x10cm(宽)的尺寸，然后将中心折叠，使得顶部和底部尺寸为11cm(长、宽)x10cm。为了防止完全粘合，将每个顶端和底端向外折叠约1cm，然后在一侧将气溶胶粘合剂(喷涂粘合剂)均匀地喷涂到10cm(长)×10cm(宽)以施加粘合剂，并在均匀地堆叠顶端和底部之后干燥约10分钟。然后，拉动未施加粘合剂的相对侧以检查底纸的撕裂，然后记录剩余部分相对于总面积的水平。在这种情况下，当粘合面积为约100cm2时，纸和纸之间的粘合水平的评价为5，当80cm2时为4，当60cm2时为3，当40cm2时为2，当20cm2时为1，以及当0cm2时为0。
(4)与木材的粘合性的评价
将实施例1至7中制备的水性气溶胶粘合剂组合物填充到喷涂容器中后，根据DINEN 204/DIN EN 205“Classification of thermoplastic wood adhesives for non-structural applications”/“Wood adhesives for non-structural applications-Determination of tensile shear strength of lap joints”将其喷涂到木材样品上，从而评估粘合性。在这种情况下，记录与木材的粘合试验结果的最大载荷。
[表2]
[表3]
这里，通过喷涂后形成的粘合剂施加表面的X轴平均长度(直径)来评估喷涂能力指数，并且通过喷涂后所形成的粘合剂的粘合面积来评估与纸的粘合指数。此外，通过喷涂后粘合体的最大负载评价与木材的粘合指数。
可以理解的是，在根据本发明的实施方案的气溶胶粘合剂组合物的混合比中，随着VAE乳液的含量的降低以及乙醇和水的含量的增加，喷涂能力(喷涂性能)得到改善，而在与纸的粘合试验(Tappi试验)中粘合面积减小。因此，在本发明的一个实施方案中，发现可通过调节气溶胶粘合剂组合物的混合比来控制喷涂能力、与纸的粘合性等。
如表3所示，在作为代表性的挥发性溶剂基喷涂粘合剂的对比例2(3M公司，graphic art 75spray，用于临时固定)的情况下，初始喷涂能力和再喷涂能力各为3.8cm，与纸的粘合力为3cm，与木材的最大粘合力为1.2kgf。另一方面，在本发明的实施例2的水性VAE气溶胶粘合剂的情况下，初始喷涂能力和再喷涂能力各为3.8cm，与纸的粘合力为2.8cm，与木材的最大粘合力为4.7kgf，表现出基本上等于或高于对比例2的喷涂能力和对纸的粘合长度。特别是，就与木材的粘合性而言，与作为挥发性溶剂基喷涂粘合剂的对比例2相比，实施例2的粘合剂超过3.5kgf，这是大约3倍的改进。
另外，在作为另一种基于挥发性溶剂的喷涂粘合剂的对比例3(3M公司，highstrength 99spray，用于高性能)的情况下，初始喷涂能力和再喷涂能力各为4.0cm，与纸的粘合力为4.8cm，与木材的粘合力是7.6kgf。另一方面，本发明的实施例3至7的水性VAE气溶胶粘合剂显示出基本上等于或高于对比例3的初始喷涂能力、再喷涂能力、与纸的粘合性和与木材的粘合性。具体地，在实施例4和7的情况下，喷涂能力为4.5cm或更大，与纸的粘合力为4.8cm或更高，与木材的最大粘合力分别为9.1kgf和11.6kgf，这等于或高于目前市场上可获得的高性能挥发性喷涂粘合剂的那些。特别地，就与木材的粘合性而言，实施例4显示9.1kgf，与对比例3(3M公司，high strength 99spray，用于高性能)相比，显示出约20％或更高的改善效果，并且实施例7显示11.6kgf，显示出与对比例3相比约53％或更大的改善效果。
同时，在其中增粘剂以预定量包含的实施例6的情况下，气溶胶粘合剂组合物的粘度和粘着性(例如粘性)增加，并且在再喷涂期间的初始喷涂直径和适用面积减小。如上所述，发现可通过控制增粘剂的含量来控制气溶胶粘合剂组合物的喷涂能力和粘合性。
基于以上结果，根据本发明的一个实施方案的水性VAE气溶胶粘合剂不仅是环保的，因为它不使用挥发性溶剂(VOC)或单独的推进剂，而且还实现了作为粘合剂所需的性能，该性能等于或高于传统的挥发性溶剂喷涂粘合剂的性能，因此，可以意识到它可以有效地用作环保气溶胶粘合剂。
附图标记
1.喷胶容器
2.粘合剂
3.入口
4.具有喷雾阀或按钮的喷头
5.气溶胶粘合剂
6.基材
7.施用的粘合剂

Claims (18)

1.一种水性气溶胶粘合剂组合物，其包含：
乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)乳液；
表面活性剂；和
含有水的非挥发性(非VOC)溶剂，
其中所述乙酸乙烯酯-乙烯乳液的固体含量为5重量％(wt％)或更高，在25℃下的粘度在10至10000cp的范围内；且pH在2.0至10.0的范围内，以及
不含挥发性推进剂。
2.根据权利要求1所述的水性气溶胶粘合剂组合物，其中所述乙酸乙烯酯-乙烯乳液中所含的乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)共聚物具有相对于所述共聚物的总重量大于50重量％的乙酸乙烯酯(VA)含量；和小于50重量％的乙烯含量。
3.根据权利要求1所述的水性气溶胶粘合剂组合物，其中所述乙酸乙烯酯-乙烯乳液中所含的乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)共聚物包括玻璃化转变温度(Tg)在－40℃至35℃范围内的至少一种VAE共聚物。
4.根据权利要求3所述的水性气溶胶粘合剂组合物，其中所述乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)共聚物包括：
玻璃化转变温度(Tg)为-40℃或更高且小于0℃的第一VAE共聚物；以及
玻璃化转变温度在0℃至35℃范围内的第二VAE共聚物。
5.根据权利要求4所述的水性气溶胶粘合剂组合物，其中所述第一VAE共聚物和所述第二VAE共聚物的混合比在1∶1至50∶1重量比的范围内。
6.根据权利要求1所述的水性气溶胶粘合剂组合物，其中所述表面活性剂包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的水性气溶胶粘合剂组合物，相对于所述组合物的总重量，其包含：
在10至90重量％范围内的所述乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)乳液；
在0.1至10重量％范围内的所述表面活性剂；以及
剩余量以满足100重量％的所述非挥发性溶剂。
8.根据权利要求1所述的水性气溶胶粘合剂组合物，其中所述非挥发性溶剂包括水；或水和醇的混合物。
9.根据权利要求8所述的水性气溶胶粘合剂组合物，其中所述混合物中的水和醇的混合比在1∶0.1至1∶50.0重量比的范围内。
10.根据权利要求1所述的水性气溶胶粘合剂组合物，其还包含相对于所述组合物的总重量在0.1至10重量％范围内的丙烯酸类聚合物。
11.根据权利要求10所述的水性气溶胶粘合剂组合物，其中所述丙烯酸类聚合物包括丙烯酸乙酯、丙烯酸2-羟乙酯和丙烯酸丁酯中的至少一种。
12.根据权利要求1所述的水性气溶胶粘合剂组合物，其中所述组合物还包含相对于所述组合物的总重量在0.1至10重量％范围内的增粘剂。
13.根据权利要求12所述的水性气溶胶粘合剂组合物，其中所述增粘剂包括松香及其衍生物，萜烯和改性萜烯，脂族、脂环族和芳族树脂，氢化烃树脂及其混合物，萜烯酚树脂，聚乙烯亚胺，酚醛清漆，或它们的混合物。
14.根据权利要求1所述的水性气溶胶粘合剂组合物，其还包含选自消泡剂、增塑剂、稳定剂、分散剂、腐蚀抑制剂、颜料、染料、稀释剂、粘度改性剂和增稠剂中的至少一种添加剂。
15.根据权利要求1所述的水性气溶胶粘合剂组合物，其中所述水性气溶胶粘合剂组合物通过手动泵送、机械或压缩空气可喷涂。
16.根据权利要求1所述的水性气溶胶粘合剂组合物，其施用于至少一种基材，所述基材选自由以下组成的组：纸、木材、金属、钢板、薄膜、瓷砖、塑料、玻璃、树脂、陶瓷、混凝土、碳材料、纤维及它们的复合材料。
17.一种制备根据权利要求1所述的水性气溶胶粘合剂组合物的方法，所述方法包括：
共混并然后混合所述乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)乳液；所述表面活性剂；和所述含有水的非挥发性溶剂，以1000rpm或更低的转速，在10至90℃范围内的温度下持续1至3小时；以及
将所制备的混合物转移到待密封的储罐或喷涂容器中，然后密封所制备的混合物。
18.根据权利要求17所述的方法，其中在混合中使用混合用混合器或均化器。
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