CN1918256A - 具有改进的表面性质的可固化硅氧烷组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新的可固化硅氧烷组合物及其用于制备具有改进剥离性能的固化产物的用途。所述改进剥离力通过掺入所选择的压敏胶添加剂实现。
Description
描述
本发明涉及新的可固化硅氧烷组合物和它们用于制备具有改进剥离性能的固化产物的用途。
对粘合剂是非粘附的剥离涂层的应用是涂料领域熟知的。例如纸剥离涂层用于自标牌、装饰层压板、转贴胶带等剥离粘合剂例如压敏胶。
当交联时,线形聚二甲基硅氧烷提供易于剥离涂层。这意味着粘粘层压的面材原料可用许多剥离应用要求的非常小的力剥离。
然而,在其它应用中需要更高的剥离力。例如在激光打印机应用或高速转化机械中,通过这种较高的剥离水平防止预分配。其中需要较高剥离水平的另一个实例是在不同剥离衬里中的应用,其中所述基底的一个侧面涂布优质剥离有机硅(低剥离力)而另一面涂布坚固的(高剥离力)剥离有机硅层。
依所述应用而定,需要广泛范围的剥离水平。可混入易于剥离有机硅和可给出坚固或改进的剥离特性的添加剂是所谓的受控剥离添加剂(CRA)。
用于热固化剥离涂层的熟知类型的CRA为OH-(US 2895544、DE1546410)或乙烯基官能化有机硅MQ-树脂。US 3527659(Keil等)提到OH-官能化MQ-树脂用于在锡固化反应中用作没有溶剂的涂膜的OH-端基封闭的二甲基聚硅氧烷与交联剂混合物中的用途。
乙烯基官能化MQ-树脂作为不用溶剂涂布的CRA(受控剥离添加剂或改性剂)的用途在US 4123604(Sandford)中提及。在工业中较少使用但是在EP 0640664(Armstrong等)中描述的是SiH官能化MQ-树脂作为CRA用于纸剥离乳液中的用途。增加高剥离涂层的剥离力的另一种方法是改变这些剥离涂层的交联点密度或体积模量。在US5281656(Thayer等)中描述了使用链增长剂如可在更高的剥离速度下增加剥离力的SiH端基终止的聚合物和/或Si-乙烯基端基终止的聚合物。
EP-A-400614公开了用于形成可剥离固化涂层的包含链烯基有机聚硅氧烷、有机氢聚硅氧烷和固体聚有机硅氧烷树脂的聚有机硅氧烷组合物,所述固体聚有机硅氧烷树脂可溶于有机溶剂并且由R3SiO1/2(M)单元、R2SiO2/2(D)单元或者RSiO3/2(T)单元和SiO4/2(Q)单元组成,其中R表示一价烃基团,每一个分子具有至少两个链烯基和另外的组分。在说明书中,固体聚有机硅氧烷树脂定义为具有R3SiO1/2单元与R2SiO2/2单元或者RSiO3/2单元与SiO4/2单元的摩尔比为01-1.5∶0.1-1.0∶1.0。在所述实施例中,这些聚有机硅氧烷树脂仅包含M、T和Q单元,也就是说它们是高度分支的树脂分子。EP-A-400614的剥离力改性树脂通过共水解或其它聚合方法制备,其中所述甲硅烷氧基单元的所有单体前体在聚合步骤之前混合在一起。因此它们不具有突出的压敏胶性能,剥离性能减少的效力不足。
使用上述MQ-树脂类型的另一个不利条件是它们减慢含有优质剥离有机硅的混合物的固化速率,因为它们必须以高浓度使用。低固化速率认为是不利条件,因为涂布机运转越来越快。目前的MQ-树脂类型在用作CRA时显示的另一个问题是效力和剥离应答取决于用于有机硅浴的CRA量。
通常在有机硅组合物中高达20%的CRA载荷水平观察到非常低的剥离应答。在更高的载荷下所述剥离力按指数规律增加。一种更理想的情况是优选的,如果所述剥离应答显示与CRA载荷水平为线性关系。
除了以上提及的对固化速率的作用,使用更高载荷的CRA对其它涂料性能如有机硅涂料在基底上的固定、有机硅涂料在基底上的涂布率和有机硅在涂布机上的加工具有负面影响。
意想不到的是以上提及的负面影响可用新的可固化硅氧烷组合物解决,它提供了含有不同类型剥离改性剂的可固化硅氧烷组合物作为剥离膜。在这种硅氧烷组合物中,人们可通过小量的改性添加剂对所有种类的胶粘剂调节剥离性能。可避免具有高含量已知CRA组成的组合物的负面影响。
EP-A2-1070734公开了含有作为粘合剂基质聚合物的特殊不饱和分支硅氧烷的有机硅剥离组合物。所述文献也讲到使用有机硅剥离改性剂例如链烯基化有机硅树脂或链烯基化聚二有机硅氧烷的可能性,而没有更具体地显示它们。在所述实施例中没有使用剥离改性剂。
因此,本发明的目的是提供可固化硅氧烷组合物,它在固化时提供在需要适当水平的剥离性能的基底上的改进的改性剥离性能的剥离层或膜,所述基底例如工程纸、沥青包装纸、不同剥离的双面剥离纸等以及胶粘带、标签等。本发明的另一个目的是提供具有接近于基底系统的固化速率而不含剥离控制添加剂的可固化硅氧烷组合物,其提供了剥离力与改性添加剂浓度之间更加线性的关系。
发明概述
因此本发明提供包含以下的可固化硅氧烷组合物:
A)至少一种反应性硅氧烷聚合物,其中所述T-和Q-单元(如果存在)的含量不超过所有甲硅烷氧基单元的10%摩尔,
B)任选至少一种硅氧烷交联剂,
C)至少一种选自催化剂、敏化剂和自由基引发剂的组分,
D)至少一种压敏胶,条件是如果所述压敏胶为有机硅氧烷化合物,那么所述T-和Q-单元的含量大于所有甲硅烷氧基单元的10%摩尔,D-单元的含量大于所有甲硅烷氧基单元的10%摩尔,所述有机硅氧烷化合物中至少90%摩尔的有机基团为烷基,
E)任选的辅助添加剂,和
F)任选的溶剂。
发明详述
用于这样剥离组合物的可固化硅氧烷基础聚合物、交联剂、催化剂和添加剂可描述如下。
本发明组合物包含至少一种反应性硅氧烷聚合物A),其适当地选自
A1)SiOH-封端的聚二甲基硅氧烷和,
A2)含有链烯基的聚有机硅氧烷和
A3)光固化聚有机硅氧烷。
类型A1)的聚合物含有可受到缩合反应的基团,因为A1)的反应性基团可相互缩合或者可与其它反应性的即连接于硅的可水解的离去基团如烷氧基、芳氧基、烷基羧基、氨基、酰氨基反应。优选的基团为SiOH基团,优选地作为端基。具有连接于硅的反应性基团的本发明聚合物A1)优选为适当地包含至少HOMe2Si-单元类型端基的SiOH-封端的聚二甲基硅氧烷A1)。这样的聚合物例如在US 3527659、DE 1546410、DE 2135673或DE 2748406或US 3579469中得到公开。
聚合物A1)或其混合物包含选自M=R1R2SiO1/2,D=R1RSiO2/2,T=R1SiO3/2,Q=SiO4/2和二价R3-基团的基团
其中
R1选自羟基、一价正-、异-、叔-或环-C1-C22烷氧基、羧基、oximo、链烯氧基、氨基、酰氨基C6-C14芳氧基,和R
R选自正-、异-、叔-或C1-C30烷基、链烯基、烷氧基烷基、烃基、C5-C30环烷基、环烯基或C6-C30芳基、烷基芳基,其可用一个或O-、N-、S-或F-原子取代,例如醚类或酰胺类或者具有多达1000个聚醚单元的C2-C4聚醚类。
在组分A1)中所述一价残基R的实例包括烃基团和卤烃基团。
合适的一价烃基团的实例包括烷基,优选地为例如CH3-、CH3CH2-、(CH3)2CH-、C8H17-和C10H21-,脂环基例如环己基乙基、柠檬烯基,芳基例如苯基、甲苯基、二甲苯基,芳烷基例如苄基和2-苯基乙基。
R3为另外桥接甲硅烷氧基单元的二价脂族或芳族正-、异-、叔-或环-C1-C14亚烷基(alkylen)、亚芳基(arylen)或亚烷基芳基并且不超过30%摩尔的所有甲硅烷氧基单元。
合适的二价烃基团R3的实例包括任何亚烷基残基,优选为例如-CH2-、-CH2CH2-、CH2(CH3)CH-、-(CH2)4、-CH2CH(CH3)CH2-、-(CH2)6-、-(CH2)8-和-(CH2)18-;亚环烷基例如亚环己基,亚芳基例如亚苯基,二甲苯以及烃基的联合例如亚苄基即-C6H4CH2-。优选的基团为α,ω-亚乙基、α,ω-亚己基或α,ω-亚苯基。
合适的二价卤烃基R3的实例包括其中一个或更多个氢原子已经被卤素例如氟、氯或溴替代的任何二价烃基。优选的二价卤烃残基具有式-CH2CH2CnF2nCH2CH2-,其中n具有1-10的值,例如-CH2CH2CF2CF2CH2CH2-。合适的二价烃醚基和卤烃醚基的实例包括-CH2CH2OCH2CH2-、-CH2CH2CF2OCF2CH2CH2-、-CH2CH2OCH2CH2CH2-和-C6H4-O-C6H4-。
这意指聚合物A1)可由通式(I)的比例描述,
[MaDbTcQd]m (I)
其中甲硅烷氧基单元M、D、T和Q可嵌段或随机分布于所述聚合物链中。在聚硅氧烷链中每一个硅氧烷单元可以是相同或不同的并且
m=1-5000
a=1-10
b=0-12000
c=0-50
d=0-1
这些指数应该表示基于数均分子量Mn的平均聚合度Pn。
如果存在,在组分A),尤其是组分A1)中的T-和Q-单元不超过10%摩尔的所有甲硅烷氧基单元。这意指所述聚合物优选为具有牛顿样粘度但在25℃下不为固体的线形、可流动的流体或树胶。
具有基团R或R1的硅氧烷单元对于每一个硅原子可以是相同或不同的。每一个分子可独立具有一个或更多个基团。在优选的变型中,所述结构由通式(Ia)-(Ib)表示
R1R2SiO(R1RSiO)bSiR2R1 (Ia)
R1Me2SiO(Me2SiO)b1(MeR1SiO)b1xSiMe2R1 (Ib)
b=>0-12000
b1=>0-12000
b1x=0-1000
b1+b1x=b
对于R的优选基团为甲基、苯基、3,3,3-三氟丙基。
对于R1的优选基团为羟基、甲氧基、乙氧基和乙酰氧基。
平均聚合度Pn或‘b’基于高达12000的数均分子量Mn,优选范围为500-5000。在25℃下,在D=1s-1的剪切速率下,这样聚合物的粘度为10-50000000mPa.s。优选约200-10000000mPa.s。
含有链烯基的聚有机硅氧烷A2)优选为乙烯基封端的聚有机硅氧烷或其混合物,如在US 63875487中公开的那样,遵循通式(I),由选自M=R2R2SiO1/2,D=R2RSiO2/2,T=R2SiO3/2,Q=SiO4/2和二价R3-基团的硅氧烷单元组成,伴随甲硅烷氧基单元的浓度与分布的限制与聚合物A1)相同,其中在A2)中
R如上定义,
R2为R或者选自用一个或更多个O-或F-原子取代的正-、异-、叔-或环-C2-C30链烯基、乙烯基、C6-C30-环烯基、环烯基烷基、降冰片烯基-乙基、柠檬烯基、C8-C30-链烯基芳基,例如醚类、酰胺类或具有多达1000个聚醚单元的C2-C4聚醚类。
R3为如上定义的二价基团。
R2的优选实例为例如乙烯基、烯丙基、甲基烯丙基、3-丁烯基、5-己烯基、7-辛烯基、环己烯基乙基、柠檬烯基、降冰片烯基乙基、亚乙基降冰片基和苯乙烯基。链烯基优选连接于末端硅原子,所述烯烃官能团在高级链烯基的链烯基末端,因为更易于得到用于制备链烯基硅氧烷的α,ω-二烯。优选的一价卤烃基具有式CnF2n+1CH2CH2-,其中n具有1-10的数值,例如CF3CH2CH2-、C4F9CH2CH2-和C6F13CH2CH2-。
对于R的优选基团为甲基、苯基、3,3,3-三氟丙基。
对于R2的优选基团为乙烯基、5-己烯基。
R3的优选基团为如上的亚乙基、亚己基或亚苯基。
包含R、R2和R3基的这样的聚合物为聚有机硅氧烷,例如链烯基-二甲基甲硅烷氧基或三甲基甲硅烷氧基封端聚二甲基硅氧烷、聚(二甲基-共聚-二苯基)硅氧烷,其可包含其它的硅氧烷单元如链烯基甲基甲硅烷氧基。聚合物A2)是单一聚合物或其混合物。概括地阐明的本发明组合物的组分A2)也可为含有两个或更多个通过氧或二价基团R3连接的硅原子的任何有机硅化合物,其中每一个硅键合于1-3个一价基团,条件是所述有机硅化合物含有至少两个硅键合的烯烃残基。这个组分可为固体或者液体,自由流动的或树胶样的,即在25℃下,在D=1s-1的剪切速率下,它具有少于500kPa.s的可测量的粘度。
本发明组合物的一种优选聚有机硅氧烷组分A2)是式(IIa)或(IIb)的基本上线形的聚有机硅氧烷。“基本上线形”的表达包括含有不多于0.2%摩尔(微量)硅单元的聚有机硅氧烷,所述硅单元类型由上述T或Q定义,具有3或4个氧键。
R2R2SiO(R2RSiO)bSiR2R2 (IIa)或
R2Me2SiO(Me2SiO)b2(MeR2SiO)b2xSiMe2R2 (IIb)
其中
R2如上定义,
b=(b2+b2x)<12000
b2>0-12000
b2x 0-2000
如果R2是不饱和基团,b2x的优选值通常小于0.1b2例如0。如果b2x不为0,那么它优选为0.005b2-0.08b2,优选0.008-0.04b2。对于本发明粘合-剥离涂料组合物高度优选的线形聚有机硅氧烷A2)的实例包括
Me3SiO(Me2SiO)b2(MeHexSiO)b2xSiMe3 (IIc),
Me3Si(Me2SiO)b2(MeViSiO)b2xSiMe3 (IId),
HexMe2SiO(Me2SiO)b2(MeHexSiO)b2xSiMe2Hex (IIe),和
ViMe2SiO(Me2SiO)b2(MeViSiO)b2xSiMe2Vi (IIf)。
Vi=乙烯基
Hex=5-己烯基
在高度优选的聚有机硅氧烷A2)中聚合度(b1+b2x)的值足以向所述组分A2)提供25℃下适合用于所介绍的涂装方法的粘度。
式(IIg)-(IIo)的优选结构得到如下文定义的合适的粘度,描述可不用任何溶剂调节粘度涂布的聚合物。所述子指数的范围确定了可能的平均聚合度Pn范围。
PhMeViSiO(Me2SiO)10-500SiPhMeVi (IIg),
HexMe2SiO(Me2SiO)10-500SiMe2Hex (IIh),
ViMe2SiO(Me2SiO)10-500(HexMeSiO)1-50SiMe2Vi (IIi),
ViMe2SiO(Me2SiO)10-500(MeViSiO)1-50SiMe2Vi (IIj),
HexMe2SiO(Me2SiO)10-500(HexMeSiO)1-50SiMe2Hex (IIk),
Me3SiO(Me2SiO)10-500(MeViSiO)1-50SiMe3 (IIl),
Me3SiO(Me2SiO)10-500(MeHexSiO)1-50SiMe3 (IIm),
PhMeViSiO(Me2SiO)10-500(MePhSiO)1-100SiPhMeVi (IIn),和
ViMe2SiO(Me2SiO)xSiMe2Vi (IIo)
其中Ph=苯基,
另一类优选的聚合物是具有不同的固化速率或低剥离力的分支聚有机硅氧烷。分支的纸剥离聚合物例如在US 5616672中得到描述并且优选选自下式的那些聚合物
MVi a1MaTc1TVi c2Dd2DVi b2x (III)
其中
MVi=R3-pR2 pSiO1/2,其中
R和R2选自以上定义的基团,和
p为1-3,优选1
M为R3SiO1/2,其中每一个R如先前定义并且独立选择
T或TVi为R2SiO3/2,其中R2选自以上定义的基团
D或DVi为R2RSiO2/2,其中R2和R各自独立选自之前定义的基团
其中
a1=0-5
a=0-5
c1或c2=至10
b2或b2x=b*,其中每一个b*为约50-约1000的整数。
所有这些残基R和R2选自之前定义的基团。
包含链烯基的聚有机硅氧烷A2)可或多或少具有少量的T=RSiO3/2-或Q=SiO4/2-单元。如果在那些实施方案中存在多于0.2%摩尔,那么这个浓度与D-单元的量相比较仍然是小的并且将处于D∶Q或D∶T>10∶1,优选>33∶1的范围内。
所述含有链烯基的聚二有机硅氧烷A2)可通过用于制备三有机硅氧烷封端的聚二有机硅氧烷的常规方法中的任何一种制备。例如,适当比例的合适的可水解硅烷例如乙烯基二甲基氯硅烷和二甲基二氯硅烷可共水解和缩合或者合适的1,3-二乙烯基四有机二硅氧烷例如对称二乙烯基二甲基二苯基硅氧烷或者二乙烯基四甲基硅氧烷(其提供所述聚二有机硅氧烷的端基)可在酸性或碱性催化剂存在下与合适的二聚有机硅氧烷例如八甲基环四硅氧烷平衡。与聚二有机硅氧烷A2)的制备方法无关,通常副产不同量的挥发性环状聚二有机硅氧烷。应除去挥发性环状聚二有机硅氧烷(例如主要是甲基四聚体),因为它们是挥发性的并且不利地影响引起高剥离力的性能。
聚有机硅氧烷经常由例如聚有机硅氧烷的平衡的聚合方法副产,如果不分离所述聚合物的这些挥发性物质,它可在这个步骤包含高达约15%重量的环硅氧烷。通常优选的是在进一步的蒸发步骤后剥离聚合物中具有较低浓度这样的低沸点环硅氧烷。用于本发明目的的以上定义的聚二有机硅氧烷A2)及其粘度指聚有机硅氧烷的基本上无环(少于1%重量,优选0.5%重量,在150℃20mbar 1小时后测量)部分。这种基本上无环部分可通过在150℃下汽提所有的所述聚二有机硅氧烷3小时以得到这种类型的聚合物残余物制备。这种残余物基本上不含环状材料,除微量的大环聚二有机硅氧烷(分子量>518)以外,后者如上定义的那样是非挥发性的。许多这些聚二有机硅氧烷A2)是市售可得到的。另外所述组分A2)可为均聚物或共聚物或者它们的几种混合物,只要它们是在A2)下限定的含有链烯基的聚硅氧烷。
在本发明优选的实施方案中,低沸点环硅氧烷的量被限制并且通过所要求的聚有机硅氧烷的蒸气压和粘度确定。
所述粘度也可通过聚合度Pn和每一个硅原子上的取代基R调节。
基于数均分子量Mn通过GPC对聚苯乙烯标准物测量的平均聚合度Pn为>0-12000,优选25-5000,更优选25-500。这样聚合物的粘度在25℃下和于D=1s-1的剪切速率下为25-50000000mPa.s。以上式(IIa)中的Pn或指数‘b’的值使得线形聚有机硅氧烷A2)在25℃下具有至少25mPa.s的粘度。需要提供落入所述范围内的粘度值的Pn准确值依R2和R基的特性而定,然而对三有机甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷,‘b’或(b2+b2x)具有至少约25的数值。优选粘度范围为约30mPa.s-约10000000mPa.s,优选约50mPa.s-100000mPa.s,最优选100mPa.s-5000mPa.s。所述粘度大约相当于由‘b’或‘b2+b2x’表示的平均Pn值。
不饱和官能团的浓度为0.02-0.8mmol/g,更优选0.1-0.4mmol/g。
所述硅氧烷单元可以任何分子排列例如线形、分支、环状及其组合而联合以提供用作组分A2)的聚有机硅氧烷。
在本发明的优选实施方案中,其中所述可固化组合物A2)优选为无溶剂的,它用于涂布固体基底例如具有粘合-剥离层的纸、织物或热塑性薄膜,或者制备具有改性剥离性能表面的任何固化涂层或成形物品。
所有这些聚合物可用或不用合适的有机溶剂用作单组分或用于不同类型A2)的混合物。
对反应性聚有机硅氧烷聚合物的第三种选择是光致固化或光活化聚合物。光致固化意指聚合物A3)和任选的交联剂B3)、催化剂C3)及敏化剂C3)的混合物可在UV光、日光下或者通过X-射线或其它电子束方法固化。在J.E.Thompson;J.Cavezzan at RadTech’92 NorthAm.UV/EB Conf.Expo.,Conf.Proc.1992,1,212-20Rad Tech Int.North Am.:Northbrook,III中给出综述。
这样的聚合物在一些情况中与聚合物A2)相同,但是这种聚合物类型的优选候选者是适当选自环氧烷基-、链烯氧基、巯基烷基或通过Si-C或SiO-键连接于硅的所有类型的甲基丙烯酰氧基或酰氧基改性烃例如含有甲基丙烯酰氧基或丙烯酰氧基烷基基团的硅氧烷的聚合物。
这样的系统例如由US 4678846公开。Weitemeyer等描述了丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯改性的聚有机硅氧烷混合物,它们可单独使用或以与其它不饱和化合物的混合物作为辐射固化涂料组合物使用以得到“对粘合剂的良好脱粘(dehesive)或阻粘性能”。EP 058909 A1公开了含有具有不饱和基团的液体聚有机硅氧烷、光敏剂和任选乙烯基单体的辐射固化组合物。所述组合物用于制备剥离涂料,尤其是用于涂布纸。
US 4558082(Eckberg)描述了通过在催化剂存在下使柠檬烯氧化物官能有机硅与丙烯酸或取代的丙烯酸反应制备的光致固化丙烯酸酯化有机硅聚合物。
EP 0284863、EP 0254799和EP 0336141。这些专利描述了具有丙烯酸酯作为侧基的聚有机硅氧烷,它们例如通过环氧官能硅氧烷与丙烯酸反应合成。这些丙烯酰氧基硅氧烷可经辐射固化。在供选的变型中,丙烯酰氧基改性的聚硅氧烷也可通过酯交换合成。
US 5412133和US 4595471公开了巯基作为光反应性基团用于聚硅氧烷的用途。
在WO 95/25735、WO 95/25734中描述可光活化的铂催化剂用于基于聚有机硅氧烷A2)和B2)的聚合物系统。
US 4201808公开了最通常用于纸基底的含有约90-10%重量的低分子量丙烯酸酯化多元醇交联剂和0-约10%重量的光敏剂的辐射固化剥离涂料组合物。US 4070526公开了包含巯烷基取代的聚二有机硅氧烷的辐射固化组合物。US 4783490(Eckberg)公开了包含巯基取代的硅化合物、反应性共存化合物(co-compounds)例如多官能丙烯酸酯和光敏引发剂的UV固化组合物。
EP 159683 A1描述了包含60-95份官能化聚有机硅氧烷例如丙烯酸酯化聚有机硅氧烷的电子束固化液体剥离涂料组合物。
US 4608270公开了包含含有一个或更多个丙烯酰氨基取代烃基的聚二有机硅氧烷类的涂料组合物。这些组合物可辐射聚合以形成剥离涂层,可任选包含可聚合乙烯基单体。
US 4576999和US 4640967描述了环氧和/或丙烯酸官能聚硅氧烷,当与合适的催化剂联合时,它形成紫外辐射固化剥离涂层组合物。指出固化性能和基底粘附可通过对每10份环氧硅氧烷聚合物加入多达10份脂族非硅单体增强。
所有这些专利作为描述用于光致固化方法的各种有用系统的参考给出。
有机官能聚有机硅氧烷A3)具有本身光致固化或者在另一种称作B3)的聚合物存在下光致固化的能力。聚有机硅氧烷A3)包含选自Q-、M-、D-和T-基团的基团,其中
至少多于一种M-、D-和T-基团包含至少一种光反应性或可光活化基团例如环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、丙烯酰氨基甲酸酯、乙烯醚或巯基有机基团(参见例如EP 599615 A1)。
所述有机官能聚有机硅氧烷A3)可包含连接于硅氧烷链中的硅的有机官能侧基或者如例如在US 5814679中公开的包含选自遵循通式(I)由选自M=R4R2SiO1/2,D=R4RSiO2/2,T=R4SiO3/2,Q=SiO4/2的硅氧烷单元和二价基团R3组成的单元的封端聚二甲基硅氧烷,甲硅烷氧基单元浓度和分布的限制与聚合物A1)定义的相同。
其中
R4为R2或者R或者选自正-、异-、叔-C1-C30烷基、链烯基、C4-C30环烷基、环烯基、C8-C30链烯基芳基残基,它们具有氧杂环丁烷、环氧、环氧-烷基-、乙烯基醚-、呋喃基、巯基-有机或者所有类型的甲基丙烯酰氧基或丙烯酰氧基改性烃和丙烯酰氨基甲酸酯基团或者取代基例如用一个或更多个O、N、P或F原子取代的甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氧基烷基基团,包括具有高达1000个单元的C1-C4-聚醚。
R如上定义
R3为如上定义的二价基团,
这样的聚合物包含作为光反应性基团的R4。因此R4选自C2-C30原子的一价环氧官能有机基团例如缩水甘油基氧基丙基、氧基柠檬烯基、乙烯基氧基环己基、环己烯基氧基乙基、巯基丙基、氧基降冰片烯基、链烯基烷基醚、乙烯醚、丙烯酰氧基烷基-、甲基丙烯酰氧基烷基、苯基、乙烯基、烯丙基、甲基烯丙基、3-丁烯基、5-己烯基、7-辛烯基和环己烯基。
可光活化有机官能基优选连接于A3)的末端硅原子。所述聚有机硅氧烷A3)和它们的异构体例如为SiH-硅烷或SiH-聚有机硅氧烷类与例如优选为包括柠檬烯氧化物、4-乙烯基-环己烯氧化物(VCHO)、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸缩水甘油酯、1-甲基-4-异丙烯基环己烯氧化物、7-环氧-1-辛烯、2,6-二甲基-2,3-环氧、环氧-7-辛烯、乙烯基降冰片烯单氧化物、二环戊二烯单氧化物的不饱和环氧化物的可光活化烯烃、相应的二烯烃等之间的金属催化氢化硅烷化反应的优选反应产物。最优选地,4-乙烯基环己烯氧化物用作本发明方法的烯烃环氧化物,如在US 3814730、US 3775452和US 3715334中公开的那样,或者为与丙烯酸反应的环氧硅氧烷,如在DE 3044237中描述的那样。
用于光致固化系统的实例也在US 5593787中得到公开。所述有机官能可光活化基团通过平衡化、缩合或与其它硅氧烷单元的聚合物类似反应(氢化硅烷化)引入,优选地得到聚二甲基硅氧烷例如环氧烷基-二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷、聚(二甲基-共聚-二苯基)硅氧烷或者含有环氧烷基-甲基甲硅烷氧基的聚二甲基硅氧烷或聚(二甲基-共聚-甲基苯基)硅氧烷或者它们的混合物。
R的优选基团为甲基、苯基、3,3,3-三氟丙基。
R4的优选基团为乙烯基、5-己烯基、4-环氧环己基乙基、缩水甘油基氧基丙基、丙烯酰氧基丙基或3-巯基丙基。
另一类有用的聚合物为如在A2)下定义的分支聚有机硅氧烷A3)。
概括地阐明的本发明组合物的组分A3)也可为含有两个或更多个通过氧或二价基团R3连接的硅原子的任何有机硅化合物,其中所述每一个硅键合于1-3个一价基团,条件是所述有机硅化合物含有至少两个硅键合的光反应性或可活化有机官能烃基。这个组分可为固体或者液体,在25℃下为自由流动的或树胶样的。
概括地阐明的本发明组合物的组分A3)为含有两个或更多个具有光反应性基团R4的硅原子的有机官能聚有机硅氧烷化合物。
除反应性基团R4以外,化合物A3)可由在A2)中定义的所有其它硅氧烷单元组成。
本发明组合物的一种优选的聚有机硅氧烷组分A3)是式(IIIa)或(IIIb)的基本上线形的聚有机硅氧烷。“基本上线形”的表达包括含有不多于0.2%重量(微量)硅单元的聚有机硅氧烷,所述硅单元类型之前在T或Q下定义,具有3或4个氧键。
R4R2SiO(R4RSiO)qSiR2R4 (IIIa)或
R4Me2SiO(Me2SiO)r(MeR4SiO)sSiMe2R4 (IIIb)
其中
R4如以上定义
q=s+r=>0-2000
r>0-2000
s0-1000
其中R4在以上指出,(r+s)的总和等于q也在以上指出。指数r和s的值各自可为0或更大。本发明粘合-剥离涂料组合物高度优选的线形聚有机硅氧烷A3)的实例包括
Me3SiO(Me2SiO)r(MeR4SiO)sSiMe3 (IIIc),
Me3Si(Me2SiO)r(MeR4SiO)sSiMe3 (IIId),
R4Me2SiO(Me2SiO)r(MeR4SiO)sSiMe2R4 (IIIe),和
R4Me2SiO(Me2SiO)r(MeR4SiO)sSiMe2R4 (IIIf)。
在高度优选的聚有机硅氧烷A3)中聚合度(r+s)的值足以向所述组分A3)提供适合用于所介绍的涂装方法的25℃下的粘度。
优选地在25℃下所述粘度为约25mPa.s-约100000mPa.s,优选约50mPa.s-50000mPa.s,最优选约100mPa.s-10000mPa.s。所述粘度大约相当于由‘q’或‘r+s’表示的平均Pn值。
官能光反应性基团的浓度为0.05-1.2mmol/g,更优选0.5-1.0mmol/g。
式(IIIg)-(IIIm)的优选结构得到如下文定义的合适的粘度,描述可不用任何溶剂调节粘度涂布的聚合物。
PhMeR4SiO(Me2SiO)10-500SiPhMeR4 (IIIg),
R4Me2SiO(Me2SiO)10-500SiMe2R4 (IIIh),
R4Me2SiO(Me2SiO)10-500(R4MeSiO)1-50SiMe2R4 (IIIi),
Me3SiO(Me3SiO)10-500(R4MeSiO)1-50SiMe3 (IIIj),
Me3SiO(Me2SiO)10-500(R4MeSiO)1-50SiMe3 (IIIk),
PhMeR4SiO(Me2SiO)10-500(MePhSiO)1-100SiPhMeR4 (IIIL)和
R4Me2SiO(Me2SiO)qSiMe2R4 (IIIm)
其中R4在以上定义
所有残基R和R4选自之前定义的基团。
在本发明另一个实施方案中,包含光反应性基团的聚有机硅氧烷A3)也可包含有限量的高于0.2%摩尔的T=R4SiO3/2或Q=SiO4/2单元。在这样的情况中,这个浓度与D-单元的量相比总是更小并且将在D∶Q=>10∶1的范围内,优选D∶Q=>33∶1。
含有有机官能团的聚二有机硅氧烷A3)可通过用于制备这样聚二有机硅氧烷的任何常规方法制备。所引用的专利公开了关于如何引入光反应性基团R4的各种可供选择的方法。
这样的反应包括含有SiOH或SiOR的分子在水解相应的有机官能氯代硅烷前体、通过氢化硅烷化或通过线形和/或不同环硅氧烷的阴离子或阳离子催化的共聚平衡向含有SiH的硅氧烷中引入具有光反应性基团的不饱和前体后的缩合。参见例如US 4370358。
许多这些聚二有机硅氧烷A3)是可市售得到的。另外,组分A3)可以是均聚物或共聚物或者它们的几种混合物,只要它们是含有在A3)下限定的光反应性基团的A3)型聚有机硅氧烷。
许多这些聚二有机硅氧烷A3)可市售得自例如GE Bayer SiliconesGmbH & Co KG Leverkusen,Dow Corning Barry UK,Rhodia SA 92512Boulogne-Billancourt France or Goldschmidt Essen Germanny。
所有保留环硅氧烷的特性和合适的粘度的调节在以上A2)下得到描述。
在本发明优选的实施方案中,低沸点环硅氧烷的量受到限制并且由A2)中优选水平的蒸气压和所要求聚硅氧烷的粘度确定。所述粘度也可通过聚合度Pn调节。
基于数均分子量Mn通过GPC对聚苯乙烯标准物测量的平均聚合度Pn与在A2)下定义的处于相同范围内。
官能光反应性基团的浓度为0.05-1.2mmol/g,更优选0.5-1.0mmol/g。
所述硅氧烷单元可以任何分子排列例如线形、分支、环状及其组合而联合以提供用作组分A3)的聚有机硅氧烷。
在本发明的一个优选实施方案中,其中所述可固化组分A3)优选为无溶剂的,它用于涂布固体基底例如具有包含本发明其它组分的粘合-剥离层的纸、织物或热塑性薄膜或者制备任何固化涂层或具有改性剥离性能表面的成形物品。
所有这些聚合物可用或不用合适的有机溶剂作为单组分A3)或以不同类型A3)的混合物使用。
任选用于在A)下定义的聚合物(即A1)-A3))的交联剂B)(如果使用)为具有至少2个可使至少聚合物A)交联为具有改性剥离性能的固化表面层的官能团的硅烷、硅氧烷或有机官能非硅分子。为了区别剥离层与粘胶层,在此的剥离层定义为优选用作低于0.3mm薄膜的交联聚有机硅氧烷,其具有通过FINAT FTM 3试验对Tesa 7475或Tesa 7476测量的少于1000cN/英寸的剥离力。
A1)型聚合物可通过B1)或B2)型交联剂组分交联。所述组分B1)选自含有反应性R5的聚有机硅氧烷和含有SiR5的有机硅烷。
聚合物A2)可通过B2)型化合物交联。组分B2)选自含有SiH的聚有机硅氧烷和含有SiH的有机硅烷。
聚合物A3)可通过组分B2)或通过A3)本身交联。因此组分B3)选自A3)或B2)。
所述交联剂B1)优选地使包含在催化剂存在下是反应性的基团的A1)型的聚合物固化并可经历与A1)的反应性基团的缩合反应。种类1的这些反应性基团为与聚合物A1)一起参与主网络建造反应的基团。
在SiR5中的反应性可水解残基R5选自以下定义的基团。
依R5的类型而定,A1)和B1)的反应性基团需要可由基底或环境例如周围空气提供的另外极微量的水。
概括地阐明的本发明组合物的组分B1)为具有任选含有一个或更多个通过二价基团R3连接的硅原子的可缩合基团R5的任何反应性有机硅化合物。
所述硅原子可包含其它另外的基团R,只要总体分子包含多于2个对A1)是反应性的官能团。
所述二价基团R3的实例为以上定义。
交联剂适当地由选自M=R3SiO1/2,M*=RR5SiO1/2,D=R2SiO2/2,D*=RR5SiO2/2,T=RSiO3/2,T*=R5SiO3/2,SiO4/2或通式ReR5 2SiOR(2-e)的硅氧烷单元组成,其中e=1或2和R3。这意指聚合物B1)可由通式(IV)的比例描述,
[Ma3Db3Tc3Qd3]m (IV)
其中所述甲硅烷氧基单元可嵌段或随机分布于所述聚合物链中。在聚硅氧烷链中每一个硅氧烷单元可以是相同或不同的,
m=1-2000
a3=1-10
b3=0-500
c3=0-50
d3=0-1
上述指数应表示基于数均分子量Mn的平均聚合度。
存在于分子中的M-、D-、T-和Q-单元的范围可覆盖几乎所有表示流体、可流动聚合物、液体和固体树脂的值。优选的是使用包含C1-C3烷氧基或Si-羟基具有低分子量的液体硅烷或硅氧烷和它们的可部分水解的缩合产物。
具有基团R或R5的硅氧烷单元对于每一个硅原子可以是相同或不同的。每一个分子可独立具有一个或更多个基团。
本发明组合物中组分B1)的反应性聚有机硅氧烷的优选结构为式
(IVa)-(IVd)的硅烷或缩合硅烷/硅氧烷。
R5 fSi(OR)(4-f),其中f=0、1、2、3或4 (IVa)
{[SiO4/2][R9O1/2]n1}m1 (IVb)
{[RSiO3/2][R9O1/2]n1}m1 (IVc)
{[SiO4/2][R9O1/2]n1[R2R5SiO1/2]0.01-10[R5SiO3/2]0-50[RR5SiO2/2]0-500}m1 (IVd)
其中R9O1/2为所述硅上的烷氧基或羟基残基,优选为具有优选指数的羟基、甲氧基或乙氧基
m1=1-100
n1=0.01-4
a3=0.01-10
b3=0-500
c3=0-50
d3=1
R3如之前定义
R如之前定义
R5为R1或含有羟基、氢、正-、异-、叔-或环-C1-C25烷氧基,例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、羧基、这样的乙酰氧基、烷基酰氨基、苯甲酰氨基、烷基肟(alkyloximo)例如丁酮肟、链烯氧基例如丙烯氧基、卤烃、卤素、类卤素、芳氧基的硅烷或硅氧烷残基。R5的优选基团为单独或在相同分子中一起的羟基、甲氧基、乙氧基或乙酰氧基。
所述聚合物B1)可作为含有或不含有另外极微量水的单一组分或作为不同类型B1)的混合物使用。极微量意指占B1)的0.01-5%重量。
B1)中的分子量较小,B1)中每分子的官能度的量高于A1)中。
组分B1)的分子量不是关键的:然而在R=甲基的情况中优选的是所述聚有机硅氧烷组分B1)在25℃下具有自3mPa.s即3-2000mPa.s的粘度。另外所述粘度依R和R5取代基的特性而定,然而对仅含有甲基作为R基团的聚有机硅氧烷,分子量Mn为136-100000g/mol。所述交联剂B1)每分子应具有至少多于2个反应性基团R5。
所述反应性基团R5的浓度为0.5-70mmol SiR5/g,优选2-68mmol/g。
所述交联剂B1)与聚合物A1)的比例可通过在B1)与A1)中的反应性基团的比例计算。优选的是具有1-20∶1的反应性基团B1)∶A1)过量以确保在固化的网络中具有一定水平的多官能结构。
聚合物A2)可优选地通过组分B2)的交联剂交联。所述组分B2)选自含有SiH的聚有机硅氧烷和含有SiH的有机硅烷,其包含硅氧烷单元M=R3SiO1/2,M*=R2YSiO1/2,D=R2SiO2/2,D*=RYSiO2/2,T=RSiO3/2,T*=YSiO3/2,Q=SiO4/2,这意指聚合物B2)可通过通式(V)的比例描述,
[Ma4Db4Tc4Qd4]m2 (V)
其中所述甲硅烷氧基单元嵌段或随机分布于所述聚合物链中。在聚硅氧烷链中每一个硅氧烷单元可以是相同或不同的,
m2=1-2000
a4=1-10
b4=0-1000
c4=0-50
d4=0-1
这些指数应表示基于数均分子量的平均聚合度。
存在于分子中的M-、D-、T-和Q-单元的范围可覆盖几乎所有表示流体、可流动聚合物、液体和固体树脂的值。优选的是使用具有低分子量即小于1000000g/mol,优选小于75000g/mol的液体硅氧烷。
具有基团R或Y的硅氧烷单元对于每一个硅原子可以是相同或不同的。每一个分子可独立具有一个或更多个基团。
本发明组合物中组分B2)的反应性聚有机硅氧烷的优选结构为式(Va)-(Vd)的硅氧烷。
由这些单元构成的优选结构选自
YR2SiO(R2SiO)z(RYSiO)pSiR2Y, (Va)
YMe2SiO(Me2SiO)z(MeYSiO)pSiMe2Y, (Vb)
Me3SiO(MeYSiO)pSiMe3 (Vc)
z=0-1000
p=0-100
z+p=b4=1-1000
和下式的结构
{[YSiO3/2][R9O]n2}m2 (Vd)
{[SiO4/2][R9O1/2]n2[R2YSiO1/2]0.01-10[YSiO3/2]0-50[RYSiO2/2]0-1000}m2 (Ve)
其中R9O1/2为所述硅上的烷氧基残基
m2=1-2000
n2=0.001-2
a4=0.01-10
b4=0-1000
c4=0-50
Y=氢或R
R如以上定义,所述优选的基团R为甲基。
种类(Vd)和(Ve)的一个优选实例为例如由式[(Me2HSiO)4Q]m2表示的单体至聚合化合物。
式(Va)-(Vc)其它类型优选化合物的指数z和p为0-1000,由基于数均分子量Mn通过GPC对聚苯乙烯标准物测量的平均Pn确定。
所述SiH浓度为0.2-17mmol/g。在其中R=甲基和z>0的式(Vb)的一个优选类型中,所述SiH浓度具有优选为0.2-7mmol SiH/g的值。如果在R=甲基的式(Vc)中z=0,所述SiH浓度优选为7-17mmolSiH/g。
本发明组合物中组分B2)优选合适结构的其它实例包括HMe2SiO(Me2SiO)zSiMe2H、Me3SiO-(MeHSiO)pSiMe3、HMe2SiO(Me2SiO)z1(MePhSiO)z2(MeHSiO)pSiMe2H、(MeHSiO)p(HMe2SiO)4Si和MeSi(OSiMe2H)3。所述组分B2)可作为一种聚有机硅氧烷聚合物的单一组分或其混合物使用。在优选的可供选择的方案中,使用式(Vb)和(Vc)的混合物。如果需要增加固化速率,优选的是具有一些含HMe2SiO0.5-单元的有机聚硅氧烷B2)以调节所述固化速率至较高速率。
优选地组分B2)包含平均两个或更多个具有键合的氢原子的硅单元,例如5、10、20、40和更多。
组分B2)的量通过A2)和B2)的反应性基团的化学计算给出。使用不同摩尔比的Si-链烯基与SiH,人们可获得合适的剥离力,即所述Si-链烯基与SiH比例调整为至少连接于硅的所述不饱和基团可与SiH-基团完全反应的值。值得注意的是向副反应提供一定的SiH过量。这样的Si-链烯基∶SiH比例应为1∶0.5-20,优选1∶1-5,尤其优选1∶1-3.5。
如果使用非硅烯烃如α-烯烃溶剂,B2)的量调节为所有链烯基的总和。
聚合物A3)可通过组分A1)、B1)、B2)中的一种或通过A3)本身或其它另一种可经历与聚有机硅氧烷A3)的光引发或光活化的反应的组分B3)交联以得到具有合适剥离力性能的交联聚合物表面。
除指定的以上含硅聚合物A)或B),所述组分B3)可选自具有脂族或芳族或聚醚链的C3-C1000有机化合物的低聚多羟基、聚巯基、聚氨基、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、丙烯酰氧基氨基甲酸酯化合物,只要每一种所选择的化合物B3)每分子优选具有多于2个官能团。这些分子不必包括含硅化合物。也存在许多其它适合的多官能单体、低聚或聚合有机分子。
如果组分B3)选自聚有机硅氧烷A3)或B2)。
在一个实施方案中,所述组分B3)为含有硅氧烷构建单元的A3)子群,从而这些基团选自单元
M=R3SiO1/2,M*=R2ZSiO1/2,D=R2SiO2/2,D*=RZSiO2/2,T=RSiO3/2,T*=ZSiO3/2,Q=SiO4/2,或ZfSi(OR)(4-f),其中f=2、3或4
或者具有通式(VI)
这意指交联剂B3)可通过通式(VI)的比例描述,
[Ma5Db5Tc5Qd5]m3 (VI)
其中所述甲硅烷氧基单元可嵌段或随机分布于所述聚合物链中,如果B3)是聚合物。在聚硅氧烷链中每一个硅氧烷单元可以是相同或不同的,
m3=1-1000
a5=1-10
b5=0-1000
c5=0-50
d5=0-1
这些指数应表示基于数均分子量的平均聚合度。
存在于分子中的M-、D-、T-和Q-单元的范围可覆盖几乎所有表示流体、可流动聚合物、液体和固体树脂的值。优选的是使用具有高达100000,优选高达50000g/mol的低分子量的液体硅氧烷。
具有基团R或Z的硅氧烷单元对于每一个硅原子可以是相同或不同的。每一个分子可独立具有一个或更多个基团Z和R。
本发明组合物中组分B3)的反应性聚有机硅氧烷的优选结构为式(Vla)-(VId)的硅氧烷。
ZR2SiO(R2SiO)z3(RZSiO)p3SiR2Z (VIa)
ZMe2SiO(Me2SiO)z3(MeZSiO)p3SiMe2Z (VIb)
Me3SiO(MeZSiO)p3SiMe3 (VIc)
{[ZSiO3/2][R9O1/2]n3}m3 (VId)
{[SiO4/2][R9O1/2]n3[R2ZSiO1/2]0.01-10[ZSiO3/2]0-50[RZSiO2/2]0-1000}m3 (VIe)
其中R9O1/2为在硅上的烷氧基或羟基残基,优选为羟基、甲氧基或乙氧基,从而优选的指数为
m3=1-100
n3=0.001-3
a5=0.01-10
b5=0-200
c5=0-50
d5=0-1
R如上定义,优选的基团R为甲基。
Z为R4或为羟基,具有羟基烷基、氨基烷基、乙氧基-烷基、巯基烷基、异氰酰基-丙烯酰氧基取代的烷基、烷基芳基的正-、异-、叔-、环C1-C30有机基团,乙烯基醚、丙烯酰氧基氨基甲酸酯基团。
所述组分B3)可为包含选自没有硅的基团Z的残基的相应多官能有机化合物。
指数z3和p3定义为
z3=z
p3=p,如在B2)下定义的那样。
所述优选的基团R为甲基。
反应性基团的浓度为0.002-50mol/g。所述浓度非常取决于每分子组分B3)的分子量和官能度的量。
交联剂B3)与聚合物A3)的比例可通过B3)和A3)中反应性基因的比例计算,如果例如所述组分A2)、B2)和C2)用作光引发固化系统。那么所述比例适当地类似于如具有0.5-20∶1比例的B2)和A2)系统。如果A3)应通过不同于光诱导氢化硅烷化的固化机理即例如通过离子或自由基机理固化,那么在A3)和B3)中的基团Z可为相同或不同的,所述第二组分B3)的目的是提供不同量的官能度以得到不同的涂层性能。
那么优选的是反应性基团B3)与A3)相比较过量,具有1-20∶1的比例,从而B3)的官能度较高,分子量小于A3)。
优选种类的B3)为类型B2)的交联剂即氢硅氧烷、聚合物A2)例如乙烯基硅氧烷或聚合物A3)例如环氧-或丙烯酰氧基硅氧烷或硅氧烷B3),其中所述组分B3)优选包含平均3或更多个光反应性基团例如5、10、20、40和更多个。
组分B3)的量经调节以得到在之前定义范围内合适的剥离力,即起始产物A3)和B3)(如果存在)的反应经调节以得到反应性基团的完全转换。另一种方法是最优化固化时间、温度水平和最优化A3)中官能团浓度以确保得到涂膜的合适剥离性能、机械强度和韧性完全符合要求的固化结果。
本发明组合物含有至少一种选自催化剂C1)、C2)和敏化剂C3)或自由基引发剂C3)的组分C)。包含可通过缩合反应固化的基础聚合物A1)的聚合物组合物系统可由类型C1)的化合物催化。所述催化剂C1)选自各种有机金属化合物,优选为有机锡、钛、锌、钙化合物,但是也可使用路易斯酸或布朗斯台德(Broensted)酸或碱(basis),优选的酸和碱是具有低蒸气压的类型,C1-C6碳素酸或烷基胺。
优选类型的有机金属化合物为盐如二烷基锡氧化物、二烷基锡氧化物与四烷氧基硅烷(tetraalkoxsilanes)的反应产物、二丁基锡二月桂酸盐、辛酸亚锡、二丁基锡二辛酸盐、辛酸锌、四烷氧基钛酸酯或C1-C10羧基残基的烷氧基钛螯合物等。基于甲硅烷醇链终止树胶A1),应存在例如0.3%重量-10%重量的锡催化剂(作为金属)。在0.3%水平以下,没有得到在低温下的足够快速固化。这样催化剂的其它实例为伯、仲、叔胺类,优选地具有解离常数为至少10-10,脂肪醛与伯胺的缩合产物、金属羧酸盐如钛酸酯和碱金属酚盐。这样催化剂的具体实例在US 3527659的3列19-54行中显示,其公开在此通过引用结合到本文中以有益于对本领域不熟悉者。对本发明聚合物A1)特别有用的固化催化剂是季铵盐例如苄基三甲基铵化合物如乙酸盐、四烷基铵乙酸盐或其它,参见US 3819745。
用于包含基础聚合物A2)可通过氢化硅烷化反应或辐射辅助的加成反应固化的系统的催化剂可通过类型C2)的可光活化化合物催化。所述催化剂C2)选自各种有机金属化合物,其中所述金属选自Ni、Ag、Ir、Rh、Ru、Os、Pd和Pt。用于本发明组合物氢化硅烷化反应的组分C2)为便利于组分B2)键合于硅的氢原子与组分A2)键合于硅的烯烃烃基的反应的催化剂化合物并且可为任何含有铂族金属的催化剂组分。催化剂C2)属于铂族,在此包括上述金属的络合物、金属胶体或盐。所述催化剂可存在于载体上例如具有铂金属或铂金属的化合物或络合物的硅胶或炭粉。优选地,组分C2)为任何铂配位化合物。
本发明聚有机硅氧烷组合物中典型的含铂催化剂组分是任何形式的氯铂酸例如易于得到的所述六水合物的醇溶液形式,因为它在有机硅氧烷系统中的易于分散性。特别有用形式的铂配位化合物是用于脂族不饱和有机硅化合物例如1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷的Pt(0)-配位化合物,如由US 3419593公开的在此通过引用结合的是尤其优选的。
用于本发明组合物中的含铂催化剂组分的量不受到严格限制,只要存在足够的量以在本发明组合物的所有其它组分存在下,在要求的温度下于要求的时间B2)下加速A2)与B2)之间的氢化硅烷化反应。所述催化剂组分的精确必要量将依具体催化剂、其它抑制化合物的量及SiH与烯烃比例而定并且是不易于预测的。然而,对于氯铂酸,由于成本原因所述量可尽可能低。优选地对每一百万重量份的有机硅组分A2)和B2)应加入多于1重量份的铂以确保在其它不确定的极微量抑制物存在下固化。对于通过本发明涂装方法使用的本发明组合物,所使用的含铂催化剂组分的量优选地足以提供每重量聚有机硅氧烷组分A2)+B2)1-1000ppm,优选5-500ppm,尤其优选20-100ppm(重量)的铂。如果纸载体用作硅氧烷剥离层的基底,优选地所述量为至少10ppm(重量)/每重量A2)+B2)。
包含可光活化和光致固化基础聚合物A3)与任选的可光活化或光致固化交联剂B3)的所述第三系统在大多数情况下需要催化剂的帮助以开始辐射诱导的固化反应。这个反应可由类型C3)的化合物催化或引发。对聚合物A3)任选要求的催化剂C3)选自启动或催化所述光化反应的金属有机鎓盐类型C3.1)、类型C3.2)的光敏剂或类型C3.3)的引发剂的各种催化剂。因此化合物C3.1)选自如在WO 95/25735、WO95/25734中公开的鎓盐配位化合物或特殊的Pt-配位化合物,即通过组分A2)与B2)之间的光活化允许氢化硅烷化的所有可光活化Pt-催化剂如EP 122008、EP 1463074或者US 2003-0199603也通过引用包括在内。
用于在本发明方法中影响所述固化的鎓盐光催化剂C3.1)可以是那些先前在文献中描述的催化剂中的任何一种。按照US 4977198,所述鎓盐是熟知的,尤其是用于环氧官能材料的催化固化中。
环氧官能有机硅可通过结合催化量的鎓盐光引发剂进行UV-固化。对于环氧有机硅组合物合适的光引发剂为在环氧官能有机硅流体中具有溶解或分散能力的鎓盐。
这些催化剂呈现二芳基碘鎓盐的典型溶解度特性,即可溶于极性有机溶剂例如氯仿和丙酮但是不溶于非极性有机溶剂例如戊烷、己烷和石油醚。这样的溶解度行为严重限制了这些盐用于引发环氧官能有机硅纸剥离组合物的快速光致固化的用途,参见US 5539013。
大多数所公开的鎓催化剂在US 4576999和其中的参考文献中得到描述,用于环氧有机硅的固化方法的优选UV光引发剂是以下通式的“鎓”盐
R11 2I+MXn -
R11 3S+MXn -
R11 3Se+MXn -
R11 4P+MXn -
R11 4N+MXn -
其中由R11表示的不同基团可为具有C1-C30脂族烃基的相同或不同的有机基团,包括可被取代的2-20个碳原子的芳族碳环基团。
所述络合鎓阴离子选自MXn,其中MX是非碱性的、非亲核阴离子例如BF4 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -、SbCl6 -、HSO4 -、ClO4 -等。US 4421904在此通过引用结合到本文中。
其它的鎓催化剂是本领域已知的,如EP 0703236或US 5866261的硼酸盐类型例如B(C6F5)4 -。
所述光引发剂可为单或多取代的单、双或三芳基盐。所述络合的鎓阳离子选自VII、VI和V族元素。
如在US 4882201中公开的那样,涂布在基底上的环氧有机硅的辐射引发固化可用UV灯实现:例如汞弧灯(高、中和低压)、氙弧灯、高强度卤素钨丝弧灯、微波驱动弧灯和激光。因此,采用例如60Co的离子辐射也用作辐射源。在这后一种情况下,离子辐射适用于引发环氧有机硅涂层固化。未固化的聚合物层受到辐射。然后使因此涂布的基底暴露于两个中压汞蒸气紫外灯,每一个提供例如200瓦特/英寸聚焦功率。通过在少于1秒内固化得到有机硅剥离层的清洁、光泽无污点表面。
双-二芳基碘鎓盐例如双(十二烷基苯基)碘鎓六氟砷酸盐、双(十二烷基苯基)碘鎓六氟锑酸盐和(4-辛氧基苯基)(苯基)碘鎓六氟锑酸盐在MX类型中作为催化剂是尤其优选的,也参见US 4421904。这些盐在实施环氧硅氧烷的光诱导固化中是最优选的。
光催化剂可例如以在1,3-双(缩水甘油基氧基丙基)-四甲基二硅氧烷中50%重量溶液的形式得到溶解。在这样的系统中使用类型C3.2)的敏化剂。另外例如异丙基-噻吨酮敏化剂也可以15%摩尔的碘鎓盐浓度存在(US 4279717)。
第二组催化剂为选自自由基光引发剂、二苯甲酮及其衍生物、安息香醚、α-酰肟酯、苯乙酮和樟脑醌、衍生物、二苯乙二酮缩酮、酮胺衍生物的组C3.2)的化合物。这些光引发剂的优选实例包括乙基安息香醚、异丙基安息香醚、二甲氧基苯基苯乙酮和二乙氧基苯乙酮。
紫外固化环氧但是尤其是丙烯酸官能的有机硅组合物可通过联合以上描述的丙烯酸官能的有机硅与催化量的有效引发组合物中包含的丙烯酸基团交联的自由基型光引发剂制备。
光引发剂C3.2)以4%重量二乙氧基苯乙酮光引发剂的量存在于基础聚合物A3)中。
这样引发剂的商品名为例如Darocure RTM.1173(E.M.Chemicals)Irgacure 651光引发剂,一种可得自Ciba-Geigy的安息香醚型自由基引发剂。所述光引发剂通常以所述剥离涂层组合物A)+D)总重量的约0.1%重量-约5%重量的浓度使用。
本发明剥离涂层组合物提供了具有要求的固化后立即剥离水平的涂层。因此,所述组合物适用于整体制备粘合剂涂布的标牌和胶带。
类型C3)的第三组催化剂选自组C3.3)含有可热或光活化自由基引发过氧基或偶氮基的化合物。
优选的光引发剂由Edwards US 3211795、Hatanaka,US 4451634和Eckberg US 4558147公开,其在此通过引用结合到本文中。
简单地说,Eckberg公开了具有通式R12-O-O-CO-C6H5-Z1的某些过苯甲酸酯,其中R12为一价烷基或芳基,Z1为氢、烷基、卤素、硝基、氨基或酰氨基。所述Z1取代基的性质将影响过氧键的稳定性。优选的过苯甲酸酯包括叔丁基过苯甲酸酯及其对位取代的衍生物、过对硝基苯甲酸叔丁基酯、过对甲氧基苯甲酸叔丁基酯、过氧对甲基苯甲酸叔丁基酯和过氧对氯苯甲酸叔丁基酯。除了作为光引发剂的过苯甲酸叔丁基酯及其衍生物以外,Eckberg等公开了包含某些光敏剂增强反应性。所述光敏剂可为类型C3.2)的多芳族化合物。
Edwards等在US 3211795中讲授了优于过氧化物或紫外光辐射中任何一种的某些偶氮化合物。这样优选的偶氮化合物的一个实例是偶氮二异丁腈。
其在具体情况的适用性可易于由技工确定的其它光引发剂在US3759807、US 3968305、US 3966573、US 4113592、US 4131529、US4130600和US 4348462中得到描述。所有这些专利由于它们与光引发剂有关的讲授通过引用结合到本公开中。
所使用光引发剂的量不是关键的,只要实现例如向不饱和烃中加入光活化的例如硫醇。正如任何催化剂的情况一样,优选的是尽可能使用所述最小有效量。通常,所述光引发剂的量为基于100重量份聚有机硅氧烷A3)的至少0.5重量份,也可为约0.5-约10重量份。
本发明组合物最重要的成分是使用称为PSA的压敏胶作为组分D)。许多公开如US 5576110教导如何制备这种压敏胶(PSA),尤其是含硅压敏胶。
本发明步骤是发现具有优选结构的一些已知PSA可替代本领域已知的通常称为CRA(受控剥离剂)的已知剥离改性剂,如MQ树脂型被更有效的化合物替代。按照本领域情形,这样的CRA化合物必须以更大量使用,即与所选择的本发明PSA相比较效果更低。对所有那些其中PSA用作粘合剂层的应用的差别是在本发明中这些压敏胶用作剥离层的掺合部分。换句话说本发明中PSA不作为单独的层置于任何剥离表面上,它们掺合到剥离基质或层中,其中它们作为改性剂起作用以在掺合基质固化后增加相对于任何其它粘合剂、标牌等的剥离力。本发明公开显示不是所有可得到的PSA类型在各剥离层基质中提供合适剥离改性剂的最大效力。
这样的压敏胶组合物见述于例如“Adhesion and Bonding(粘合与粘结),”Encyclopedia of Polymer Science and Engineering(聚合物科学与工程百科全书),第1卷,第476-546页,Interscience Publishers,第二版,1985。这样的聚合物组合物通常包含粘合剂聚合物例如天然或再生的橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯或苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物、聚异丁烯、聚乙烯基醚或聚丙烯酸酯作为主要组分。可包含在压敏胶组合物中的其它材料例如树脂增粘剂包括松香酯、油溶性酚醛树脂和聚萜烯,抗氧化剂,增塑剂例如矿物油或液体聚异丁烯以及填充剂例如氧化锌、二氧化硅或水合氧化铝。
在此使用的术语“压敏胶”指干燥形式的在室温(即25℃)下持久胶粘并在仅仅接触时牢固地粘合于表面的粘合剂,按照Encyclopedia of Polymer Science and Engineering(聚合物科学与工程百科全书),第1卷,John Wiley & Sons,New York,(1985),第551页。
本发明PSA化合物此外根据它们的熔融行为和与所述剥离基质或层中主要部分的混溶性确定。
本发明PSA可与所述掺合剥离基质A)和B)混溶或者显示一定程度的混溶性。在这个实施方案中,含有或不含流动组分的压敏胶具有约-40℃至约25℃的平衡过渡熔融温度Tm。(如见述于DonatasSatas,Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology(压敏胶技术手册),第2版,Van Nostrand Rheinhold,New York(1989),173-174页)。
所述组分D)最重要的特征是当与通常用于标牌的那些可剥离粘合剂层接触时它具有胶粘表面而没有不可逆地与其它粘合于它们的层反应。
优选的是所述PSA与本发明剥离组合物例如聚二甲基硅氧烷A)基本上完全混溶。这意指组分A)、B)和D)的组合物在混合后是纯净和透明的。但是它能够与将在后来接触作为可剥离层的粘合剂层化合物混溶或不混溶。另外通过差示扫描量热法(DSC)测量的平衡过渡温度熔点Tm应小于25℃,优选小于10℃。
合适的PSA能够不仅选自聚有机硅氧烷,而且选自其它有机PSA聚合物如以上定义的粘合剂,优选丙烯酸酯或氨基甲酸酯,只要满足PSA的2个要求。
在本发明含义中,所述压敏胶为有机聚合物,具有与剥离层基质和对应物粘合剂不同的确定溶解度参数,以及优选的Tm范围,其显示通过在此公开的剥离力测定方法确定的至少一定水平的胶粘性。按照Finat试验方法FTM1测量的剥离粘合力的值应为至少500cN/英寸,优选大于700cN/英寸。对于每一个在大多数情况中是标牌等的粘合剂层的基质层应满足这些条件中的至少两个。
通常,所述压敏胶为在所述层的适用期期间保持压敏胶特性的粘合剂复合物,参见US 6565969。
用于本发明的所述纯压敏胶层通常在室温(25℃)下储存至少3个月,优选至少12个月后保持压敏胶特性。优选地所述粘合性能在40℃下至少约20天是有效的。所述PSA不经历与粘附对应物层不可逆的适当的化学键合。
不认为耐受来自任何接触层的流动组分的压敏胶的实例是其中反应性组分可流入所述压敏胶层并在粘合之前经历固化反应的压敏胶。这样的压敏胶层不再提供有效的压敏胶功能,即使化学固化程度低。
一类优选的压敏胶与可粘合层或与剥离基质基本上不相容,当它在任何这样的表面上于25℃下使用和试验时。在此使用的短语“基本上不相容”指粘合剂层和压敏胶化合物,当沉积在那种粘合剂表面上时其组分不混合。
所述压敏胶层对其它粘合剂层的任何流动组分具有显著抗性或缺乏任何显著的相互作用以致于它的压敏胶特性得到保持。换句话说,所述可粘合层的任何流动组分基本上不影响所述压敏胶的压敏特性。
在压敏胶层(如果作为纯净层应用)与任何其它可粘合或剥离层之间达到“基本上不相容”的一种方法是使用按照Hildebrand具有明显不同于接触所述PSA的任何流动组分的溶解度参数的溶解度参数的压敏胶层。通常使用的术语“明显不同”指溶解度参数相差至少约1(cal/cm3)0.5,通常至少1.1(cal/cm3)0.5,优选至少1.2(cal/cm3)0.5。
溶解度参数见述于E.A.Grulke,Polymer Handbook(聚合物手册):第3版,J.Brandrup,E.H.Immergut和E.A.Grulke编辑,John Wiley andSons,1999,VII部分。溶解度参数可用实验方法测定或者如在Fedors,Polym.Eng.and Sci.,14(1974),147以及WO 98/21287中描述的那样计算。
另一类压敏胶特征为如果如以上描述的溶解度参数差异不够大,熔点范围表示为有时与Tg弄错或相同的平衡熔融过渡温度Tm。人们可容许存在一些量来自其它层的流动组分而不失去它作为压敏胶层起作用的能力。
测定Tm的一种合适方法是在保持测量频率固定为约1Hz时测量通过变化样品温度得到的动态力学扫描的介质损耗角正切峰最大值。
对于测量的其它细节,例如采用福克斯(Fox)方程式,参见L.H.Sperling,Introduction to Physical Polymer Science(物理聚合物科学引言),第2版,John Wiley & Sons,New York,第357页(1992)和T.G.Fox,Bull.Am.Phys.Soc.,1,123(1956)(通过参照结合到本文中)。
待用于本发明任何复合材料的压敏胶的选择对熟悉多种合适的压敏胶的本领域技术人员对于具体用途在广泛浓度范围内不严格。这些选择考虑到所述标牌层上的剥离基质和可剥离粘合剂的溶解度。
在迄今称作CRA的剥离改性添加剂中,得到较高剥离力的许多树脂样结构已得到公开。但是尤其是最通常使用的所谓MQ硅树脂为固体。它们作为纯固体化合物或分散于剥离基质中的胶粘性不是非常有效。另外在它们作为纸剥离组合物中的改性组分使用之前这些树脂必须溶解在具有不同溶解度参数的有机溶剂中。所述溶剂必须在使用之前蒸发,因为所溶解的CRA以所述剥离组合物的1-20%重量应用或者必须具有反应性基团例如α-烯烃以变为掺合到所述固化的剥离层中。用作本领域CRA含有硅氧烷单元M和Q及有时小量D-或T-单元的这样树脂的有效性非常低。通过如在EP 400614A1中公开的CR-添加剂加入小量T-或Q-单元不明显改变这些剥离改性剂的性能。
当合成和使用含有MQ-和D-单元的具有比在EP 400614中公开的更高量的D-或T-单元的聚合物前体的反应产物时未预期如何得到有效得多的剥离改性添加剂以在缩合反应条件下或通过使树脂MQ-和树胶样含D-单元的组分共聚合的其它反应得到可流动或树胶样高粘性(即在25℃,D=1s-1 下1-1000kPa.s)反应产物尤其是嵌段聚合物。
在优选的实施方案中,所述PSA为包含D和Q单元具有D∶Q的摩尔比>1的有机硅树脂。
用作所述固化剥离组合物中的组分D)的聚合物选自包含以下的硅氧烷单元的聚有机硅氧烷
至少一个M单元
至少一个Q单元,和
至少一个D单元。
优选地组分D)为至少2种前体聚合物的反应产物,另外在优选的实施方案中,那种反应产物的摩尔比D∶Q为>1。优选地所使用的PSA为MQ-树脂(在25℃下为固体)与可流动聚有机硅氧烷前体(优选基本上由D-单元组成的聚有机硅氧烷二醇)的反应产物。所述优选结构(IX)显示MQ-树脂嵌段与树胶的D-单元之间的不同比例,通过预聚物的反应、显示D-单元的可流动聚有机硅氧烷的链长度和由前体提供的反应后聚合物的结构确定。根据基本观点,很显然所述反应条件和合适的起始产物不能以仅仅产生如在式(IX)中显示的类型[H][V]的纯嵌段聚合物达到。大概在式(VIII)的单元[H]与[H]或[V]与[V]的前体之间存在许多其它的至少以变化的分子量分布结束的副反应。因此至少多于30%摩尔D)的前体组分应具有与之前不同的分子量。优选的是原料[H]和/或[V]的分子量增加。作为聚合或缩合反应的结果,存在至少一种选自水、醇、羧酸的副产物或包含R9基团与H原子之间反应的产物。
所述优选的PSA类型为包含选自M=R8R2SiO1/2、D=R8RSiO2/2、T=R8SiO3/2和Q=SiO4/2的硅氧烷单元的聚二有机硅氧烷类嵌段聚合物,所述硅氧烷单元可以随机或嵌段排列于分子中的不同结构和序列中
其中
R8选自R、R1、R2、R4、R5例如羟基、C1-C30烷基、链烯基、烷氧基、芳氧基、羧基、oximo、链烯氧基、氨基、酰氨基,例如乙烯基、苯基、苯乙烯基、3-氯丙基、氯甲基、4-环氧环己基乙基、缩水甘油基氧基丙基、丙烯酰氧基丙基或巯基丙基或R2Me2SiO0.5=M*、R4Me2SiO0.5=M*,在每一个硅氧烷单元上它可以是相同或不同的。
R如上定义。
R的优选基团为甲基、苯基、3,3,3-三氟丙基。
R8的优选基团为羟基、甲氧基、乙氧基、乙酰氧基、乙烯基和4-环氧环己基乙基、缩水甘油基氧基丙基和丙烯酰氧基丙基。
存在于组分D)的反应产物中的优选嵌段聚合物结构之一可通过由所述制备方法中的步骤顺序和通过29Si-NMR支持的通式(IX)表示。下式不应限制反应产物至具体缩合产物的范围,因为本发明将不排除可在此存在的其它类型的反应产物,只要起始产物的比例和反应条件与以下描述的相同。
本发明组合物的组分D)由硅氧烷树脂、有机硅聚合物和任选在有机溶剂中制成,其中所述组分D)选自聚有机硅氧烷,其为包含至少M-和至少Q-单元的树脂预聚物与包含至少D-单元的树胶样预聚物的反应产物。
其中单元[H]和[V]由式(IX)的比例表示
[(H)n]y[(V)n]x (IX)
H=MQ-树脂基团
V=聚有机硅氧烷基团
n=1-100
y∶x一种摩尔比例关系,其中摩尔比Q∶D为=1∶0.3-4,优选1∶>1
所述式也将包括所有的以例如[H][H](VIIIa)或[V][V](VIIIb)存在的其它反应产物(H)n或(V)n,只要在组分D)中满足总摩尔比Q∶D或变体y∶x。摩尔比y∶x在大多数情况中与摩尔比Q∶D相同或几乎相同。
单元[H]的预聚物组分为MQ-硅氧烷树脂并且是本领域已知的。有机硅MQ树脂主要包含单官能R8 3SiO0.5单元和四官能SiO2单元。这些MQ树脂可任选包含如以下在式(VIII)中定义的小浓度另外的D-和/或T-单元。
[Ma6Db6Tc6Qd6]m4 (VIII)
m4=1-3000,优选5-150
a6=0.01-10,优选0.3-4,尤其优选0.6-1.1
b6=0-1,优选=0
c6=0-2,优选=0
d6=1
这种树脂前体也包含连接于硅的可缩合基团R8,优选羟基或烷氧基。另外可任选存在小量由D-、T-或Q-甲硅烷氧基单元表示的所谓交联剂,其中连接于硅原子的至少一个残基R8选自烷氧基或者羟基。
如果存在,具有M、D、T、Q-单元的这样的交联剂使用高达10%重量以在其它前体之间于PSA分子中得到更紧密的网络结构。
通常称作MQ树脂的预聚物树脂[H]优选溶于芳族溶剂中并且包含由式R8 3SiO1/2表示的M单元和由SiO4/2表示的Q单元。认识到MQ树脂主要由M和Q单元制成,在[H]预聚物中可存在高达7%摩尔由R8 2SiO表示的D-单元和高达14%摩尔由式R8SiO3/2表示的T-单元。在这个实施方案中,所述前体树脂[H]也可为含有MDTQ单元的分子。那么基团R8优选选自以上定义的基团和R。优选的基团R8为甲基、甲氧基、乙氧基或者羟基。
确定式(IX)的式[H]∶[V]的比例y∶x而不需前体树脂[H]的D-单元、树脂[H]的T-单元处理和计算为前体[H]的Q-单元。
优选的是在不含D-和T-单元的前体[H]中使用MQ树脂。
进一步优选的是使用具有连接于硅的饱和烷基或羟基残基R8的MQ树脂以在后来使用反应产物得到最大增加的剥离力。这与其中一些R8基团优选为乙烯基的已知CRA树脂不同。引入反应性基团R8例如乙烯基是增加组合物A)至D)之间固化速率的手段,如果另一方面接受胶粘性的减弱。如果存在太多那个类型的反应性基团R8,其可在剥离基质固化时经历与剥离聚合物A)或交联剂B)的反应性基团反应并且变为网络的部分。
所述剥离层的胶粘性作为这样情况的结果可降低。
其它类型反应性不饱和基团R8也可在通过例如SiOH-基团与另外的反应性M基团例如由ViMe2SiOH作为前体或类似前体如二硅氮烷制备的ViMe2SiO0.5的甲硅烷基化的另外反应后引入到MQ-树脂[H]或聚合物[V]或反应产物[H][V]中。
MQ树脂[H]是具有不同类型直接连接于硅的反应性基团例如优选甲硅烷醇或者一些剩余烷氧基的预聚物。这些树脂的M∶Q比例为0.3-4∶1,优选0.6-1.1∶1。分子量大致特征为首先尝试所述树脂的标准溶液的粘度。前体[H]的分子量分布比其它所使用的聚合物如树胶样前体[V]或大多数类型A)的聚合物广泛。
在25℃和在D=1s-1的剪切速率下,MQ-树脂溶液以60%重量甲苯溶液(R8=甲基)测量应具有2-20cSt的粘度,优选地那些溶液应具有4-15cSt的粘度,尤其优选5-13cSt。
所述MQ树脂优选为含有甲硅烷醇的预聚物,但是可存在其它可水解基团R8替代羟基。具有M∶Q比例为约0.6-1.1∶1的MQ树脂结构[H]包含通常为所述MQ树脂预聚物[H]的总重量约0.2%重量-约5%重量,优选约1%重量-约3%重量,最优选约1.5%重量-约2.5%重量的SiOH基团。
用于制备硅氧烷树脂[H]的方法由Daudt等公开。这样的树脂可按照在US 2676182和US 2736721中描述的方法提供,两者在此通过引用结合到本文中。这些MQ树脂通常可通过混合水与硅酸钠,其然后进一步与酸水溶液例如HCl混合提供。Daudt公开了其中二氧化硅水溶胶在酸性条件下与三有机甲硅烷氧基单元源例如六有机二硅氧烷如六甲基二硅氧烷,或者可水解三有机硅烷例如三甲基氯硅烷或其混合物反应得到具有M和Q单元的苯溶性树脂共聚物的方法。剧烈搅拌后加入醇,在另外搅拌后使混合物与三甲基氯硅烷混合并回流几小时,然后加入有机溶剂。然后树脂溶液可与水层分离并汽提以减少酸度,提供要求的有机硅固体含量。如果应用,另外的交联剂可由对B1)显示的式表示。
在优选的实施方案中,用于制备本发明PSA化合物的这样的交联剂包含一个或更多个由式(IVa)或(IVb-IVd)表示的包含具有D和T甲硅烷氧基单元的硅烷或硅氧烷的单元T和/或Q-单元,其中每一个R8独立为羟基、烷氧基,优选(C1-C6)-烷氧基或一价(C1-C14)-烃基,条件是每个分子存在至少两个R8以在PSA的制备方法中得到另外的交联作用。
这样的交联剂也可为含有式(VIIIc)结构单元的聚(烷氧基硅氧烷-烷氧基钛酸酯)共聚物:
R8 cTiO(4-e)/2 (VIIIc)
其中每一个R8如上定义,‘e’为0-2的整数,作为甲硅烷醇、烷氧基硅烷、烷氧基硅氧烷、水和烷氧基钛酸酯的反应产物。
在优选的实施方案中,所述交联剂为二甲基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、聚(二乙氧基硅氧烷)或聚(二乙氧基硅氧烷-二乙氧基钛酸酯)共聚物。
V=聚有机硅氧烷作为组分D)的前体
通常预聚物[V]是选自优选在A1、A2)或A3)下定义类型的聚合物的聚有机硅氧烷。对于单元[V]前体的优选聚有机硅氧烷树胶为具有反应性基团R8的预聚物,尤其优选的是含有甲硅烷醇基团的预聚物,其可在用于制备组分D)的催化剂存在下经历与其它反应性基团尤其是其它预聚物树脂[H]的反应性基团的缩合反应。通过数均分子量Mn对聚苯乙烯标准物测量的预聚物[V]的平均聚合度Pn为2-25000,优选500-15000,更优选500-3000。这样聚合物的粘度于25℃下为10-200000000mPa.s,于25℃和D=1s-1的剪切速率下优选10000-5000000,更优选100000-2000000。本发明人发现前体V相应太高的聚合度或粘度引起端基官能度太低不能产生有效的MDQ结构,在一些情况中增加剥离力的作用变得更小。
单元[V]的预聚物为优选包含一个或更多个甲硅烷醇封端硅氧烷单元和通式(VIIId)硅氧烷单元的有机硅树胶
[Ma7Db7Tc7Qd7]m4 (VIIId)
这意指单元[V]的预聚物可如聚合物A1)或A2)那样描述,其中甲硅烷氧基单元可嵌段或随机分布于聚合物链中。在聚硅氧烷链中每一个硅氧烷单元可以是相同的,其中聚合度主要受M∶D摩尔比影响。如果存在,T-和Q单元的量低于3%摩尔。
优选的是使用主要由M-和D-单元构成的线形聚合物。
确定与比例[V]∶[H]有关的化合物(IX)的比例D∶Q(或y∶x)而不计算前体[V]的Q-和T-单元。
除其它有用和合适的熟知PSA以外,所述优选的组分D)是硅氧烷,其特征为所选择的预聚物为起始产物和使它们相互反应的条件。
与在前体[H]和[V]中单体单元的结构和分布即嵌段或随机无关,所述反应产物包含所述前体的嵌段,如[H][H]、[V][V]或[H][V]及这些前体的混合物。
本发明的组分D)可通过在20-250℃,优选100-180℃,尤其优选130-160℃的温度下加热预聚物[H]和[V]至回流例如并且在催化剂存在下烘焙所述树脂、有机硅聚合物树胶V和有机溶剂的混合物约0.5-10小时,优选2-3小时制备。催化剂可为全部碱性或酸性的无机或有机化合物,只要它们至少在SiOH-或SiOH-与SiOR-基团之间实现缩合反应,例如碱金属氢氧化物、硅酸盐、胺、四有机铵氢氧化物、所有类型的磷腈、金属羧酸盐,例如二丁基锡二羧酸盐、磺酸、烷基或全氟烷酸。用于制备PSA组分D)的合适的碱性催化剂包括例如碱金属氢氧化物如氢氧化钠、氢氧化钾等,氨基官能硅烷例如由Blizzard在US 4906695中描述的那些,其在此通过引用结合到本文中。合适的氨基官能硅烷包括例如N-γ-氨基丙基三乙氧基-硅烷、N-β-氨基乙基-γ-氨基异丁基三甲氧基硅烷和N-β-氨基乙基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷。
优选的催化剂是优选地以水溶液的形式存在的氢氧化钠。优选的是使用占化合物D)所有组分的0.0001-1%重量的碱性氢氧化物例如氢氧化钠或氢氧化钾。
尤其是这些催化剂以基于树脂[H]与聚合物[V]的联合重量约5-约40ppm的量使用。
然后如果存在,缩合下的离去产物,优选为在缩合反应期间形成的水与一些量的溶剂一起除去。生成的混合物冷却至25℃,它的固体含量通过另一种有机溶剂调节,所述催化剂受热破坏(氢氧化铵>130℃)或用等当量的无机酸例如H3PO4、HCl、H2SO4,或有机酸例如乙酸、乙酰氯等中和相应的碱例如胺、氧化物、碱金属氢氧化物。
优选的硅氧烷组分D)为由单元[H][V]组成的聚合反应产物,所述单元[H][V]通过本体或以含有聚有机硅氧烷树胶[V]和MQ树脂[H]及任选溶剂的混合物溶液的缩合或其它聚合反应制备。所述优选的可固化硅氧烷组合物包含作为组分D)的这种反应产物,其选自前体聚有机硅氧烷树胶[V]和MQ树脂[H],从而失去常见的离去基团表明产生缩合反应。在大多数情况中,优选的是通过缩合期间的离去产物控制反应程度,所述离去产物由离去基团如R9OH,尤其优选多于组分D)的起始产物0.01%重量的H2O构成的,藉此R8=OR9。在一个优选的实施方案中,预聚物之间的反应产物得到可测量的量,即多于单元[H][V]的聚有机硅氧烷嵌段共聚物的10%重量。所述PSA的性能特征为不是所有的R8例如羟基在制备化合物D)的反应时间内消失。
所述前体与式(IX)部分可得到的嵌段聚合物结构的适当混合比例由通式(IX)的优选实施方案(IXa)表示
[M0.3-4Q(Q1/2R9)u]y[V]x (IXa)
其中每一个单元[]表示聚合物结构
y=1-200,优选1-10
x=1-200,优选1-10
[V]=优选地M* 2D500-15000
y∶x为摩尔比例关系,其中摩尔比Q∶D=1∶0.3-4,优选1∶>1
u=0.001-3,优选0.01-0.5
因此组分D)由硅氧烷单元的摩尔比确定,其中D∶Q或者为优选>1或者达到这个比例的x∶y的相关转化比例
R9为R并且优选为H、甲基或乙基。
包含A)-F)的可固化硅氧烷组合物含有优选选自包含非反应性基团R8的聚有机硅氧烷的组分D),R8就存在于组分A)和B)的每一个实施方案即A1)和B1)、A2)和B2)或A3)和B3)的反应性基团而言在其固化反应中是非反应性的:即优选的是具有不含种类1的反应性基团的组分D)。因此如果用于A2)、B2)和C2)的剥离基质中,在组分[H]和[V]的反应后聚合物(IX)的一种优选组合物是聚甲基-硅氧烷,它既不包含小量的任何不饱和有机基团也不包含作为反应性基团连接于硅的氢基团,即种类1的反应性基团。
在组分A)和B)的每一种中不同于种类1的那些反应性基团的其它基团R8取名为种类2的反应性基团。
如果所述剥离基质由A1)、B1)和C1)构成,在组分D)中应优选不存在种类1的反应性Si-烷氧基或SiOH-基团,它们可在固化步骤易于立即与组分A1)或B1)的SiOH-或Si-烷氧基反应。当然在组分D)中存在剩余的可检测、空间位阻的种类1‘隐蔽’SiOH-或Si-烷氧基基团,其在这样的情况中主要保持未反应并因此变为种类2的基团。作为种类2有效的选自含有R9残基的R8的这些反应性基团为通过MQ前体引入的剩余隐蔽基团,它们大多数在所述剥离基质的固化反应期间不立即与组分A)或B),尤其是A1)、B1)或B2)反应。应该理解表达非反应性聚有机硅氧烷D)包括组分D)中种类2的反应性基团,其中这些基团对种类1大部分是不起化学反应的并且应不超过组分A)和B)中种类1反应性基团的50%摩尔,优选20%摩尔。
聚合物A1)-A3)和交联剂B1)-B3)中每一种的反应基团类型确定了所认为的种类1或2的反应性基团,因为它们提供反应性基团主要来源,而在组分D)中的浓度更小。
如果前体组分[V]具有大于100的聚合度,组分D)剩余的SiOH含量主要由用作起始产物的MQ树脂[H]的SiOH含量确定。在[H][V]之间的反应后剩余的SiOH浓度小于之前,但是迄今未被测量。这些基团可测量的量的证据通过与对A)-F)的剥离层中组分D)的剥离性能具有可检测作用的六有机二硅氮烷的甲硅烷基化反应给出。
本领域技术人员可认识到许多可能的机理与本发明相关衍生物的粘合剂组合物有关。不局限于一种具体的理论,确信相应于树脂[H]中其它反应性可缩合基团的甲硅烷醇官能度也在形成缩合的嵌段共聚物中起着强烈作用以及对得到交联剥离基质的表面改性剥离特性起作用。
种类2的反应性基团R8可通过几种方法检测,例如NMR光谱或者通过SiOH基团经甲硅烷基化的化学改性,其中SiOH基团可通过例如1,3-二乙烯基四甲基二硅氮烷转变为-SiR2O-SiMe2Vi基团。此外如果要求,这样的改性用于调节胶粘性与固化速率之间的最适点。
存在于组分D)中的预聚物[H]、MQ树脂的量为组分D)所述[H][V]-聚合物的总有机硅重量约45-约75%重量,优选约50%重量-约65%重量。
所述MQ树脂是市售可得到的,它溶解于芳族溶剂例如二甲苯或甲苯中,通常作为40-60%重量溶液。所溶解的MQ树脂与任选地同另外的有机溶剂一起的有机硅树胶[V]物理混合使得形成由[H][V]单元构成的有机硅胶粘剂组分D)的反应能够实现。本发明的有机硅预聚物树胶[V]通常称作高分子量树胶。术语“树胶”指在25℃下,在D=1s-1的剪切速率下具有通过锥板粘度计(cone plate viscosimeter)例如Rheometrics流变仪测量的约10000mPa.s-约200000000mPa.s的粘度的高粘性材料。
作为本发明单元[V]的前体的有机硅树胶[V]是本领域熟知的并且优选为一种或更多种聚二有机硅氧烷。有机硅聚合物树胶优选用可经历与连接于硅的选自由R8定义的掺合于前体[H]中的基团的其它反应性基团的缩合反应的种类1的反应性基团封端。优选地预聚物[V]为甲硅烷醇端基终止的聚二甲基硅氧烷。
用作本发明组分D)的所述缩聚的聚二有机硅氧烷共聚物或嵌段共聚物(IX)可通过本领域已知的任何方法制备。例如,类型[H][V]的组分D)的聚二有机硅氧烷可按照在US 2814601中阐述的方法制备,其在此通过引用结合到本文中。适合用于制备有机硅胶粘剂组合物的有机溶剂可为常规用于有机硅烷并具有低于约250℃沸点的任何溶剂例如芳族烃如苯、甲苯和二甲苯,脂族烃如己烷、庚烷和环己烷,和卤代烃溶剂如三氯乙烷和氯仿。
所述有机硅PSA组分D)通常用溶剂例如甲苯和二甲苯制备,尽管可使用其它的烃溶剂。
本发明组合物可进一步包含脂肪酸的稀土金属盐例如2-乙基己酸盐。适合于形成盐的稀土金属的实例包括铈、镧、镨等。优选的稀土金属为铈。
通常,稀土金属盐可以基于组分D)的总重量足以提供所述组合物约10-约500份/每百万重量份的稀土金属量的量用于本发明组合物中。在所述粘合剂组合物中具有稀土金属的益处在专利US 5612400中公开。这些稀土金属羧酸盐已发现作为抗热和氧诱导的老化过程的稳定剂是有效的。
一般地,所述稀土金属盐以30%溶液的形式用于本发明组合物中,其6%由活性稀土金属组成。实例是在低沸点脂族烃中的辛酸铈。
所述稀土金属盐以缓慢增量加入到有机硅胶粘剂混合物和溶剂中并搅动以得到适当分散体。因为稀土金属盐是碱清除剂,在加入所述稀土金属盐之前混合物是中性或稍微酸性是必要的。
为了得到具有改进剥离性能的有用的剥离组合物,本发明的组分A)-E)以任何方式例如本体或在有机溶剂中混合。所述MQ树脂为固体并在有机溶剂中便利地制备和处理。本发明组合物的制备优选使用有机溶剂,就A2)或B2)而言尤其优选包含种类1的反应性基团的溶剂,例如α-烯烃,用于混合所述MQ树脂和硅氧烷树胶。这些组分的混合可通过本领域已知的任何技术实现,例如分批或者连续地用搅拌器、喷嘴、溶解器、捏合机、碾磨机或轧辊碾磨、掺合、搅拌等。
本发明组合物可借助于或不用溶剂,经使所述MQ树脂[H]、有机硅树胶[V]和催化剂以确定的比例简单混合在一起制备。混合这些组分的顺序不严格。具体溶剂的功能也可通过高达2000mPa.s的有机硅流体实现,这可与有机硅胶粘剂组合物A)-E)相适应。它们选自在A)-B)下定义的聚合物。
优选的流体选自聚二有机硅氧烷,尤其是三甲基甲硅烷基封端的聚二甲基硅氧烷。
本发明组分D)不必通过使用溶剂混合入聚合物A)和B)。如果合适的混合机如轧辊或捏合机是可得到的,人们可省略溶剂。然后所述组分D)可在室温例如10-40℃下分散。
所选择的用于本发明作为剥离改性剂的PSA类型不限于通过以上提及的反应产生的含硅的压敏胶,只要所述组分D)可提供那个范围的性能例如对在所选择的相应粘合剂层的剥离层合适的PSA定义的胶粘性、溶解度和熔点。
辅助添加剂
本发明硅氧烷组合物可另外包含组分E)和F)。
列于组分E)定义的添加剂包括所有其它类型用于稳定或着色聚合物或调节固化速率的化合物例如抑制剂、抗氧化剂、颜料、稳定剂、水、填充剂,尤其是(espec.)用于得到剥离层另外的防粘连性的球形硅倍半氧烷、如在US 6586535或US 2003-0134043中公开的抗烟雾添加剂、锚定添加剂、如在EP 819735A1等中公开的增滑剂和另外的辅助成分。这些成分可以总量高达20%重量包含在硅氧烷组合物中。
尤其对于可通过氢化硅烷化固化的包含A2)、B2)和C2)的本发明组合物,通过合适量的抑制剂调节固化速率是很有帮助的。如果组分E)对所述含铂催化剂C2)是抑制剂化合物,足以在室温下延迟铂催化反应以使得能够混合和在载体上应用,即抑制或延迟一些小时或天但是获得足够的固化速率,即在升高的温度下,尤其在高于70℃下,于数秒或分钟内完成固化。
本发明组合物中的组分E)抑制剂为已知用作或可用作含铂族金属催化剂的催化活性的抑制剂的任何材料。术语“抑制剂”在此意指延迟组分A2)、B2)和C2)的可固化混合物在室温下固化的材料,当在其中以小量掺合例如少于所述组合物的10%重量时不妨碍所述混合物的升高温度固化。当然,已知材料例如烃类,尤其是具有不饱和基团的当以大量使用如溶剂时,具有抑制作用,例如高自35%重量。然而这些材料不认为是本发明目的的典型抑制剂。
用于铂族金属催化剂的抑制剂是有机硅领域熟知的。各类这样金属催化剂抑制剂的实例包括不饱和有机化合物例如烯属或芳族不饱和酰胺,US 4337332;炔属化合物,US 3445420和US 4347346;烯属不饱和异氰酸酯,US 3882083;烯属硅氧烷,US 3989667;不饱和烃二酯,US 4256870、US 4476166和US 4562096,及共轭烯炔类,US 4465818和US 4472563;其它的有机化合物例如氢过氧化物,US 4061609;酮,US 3418731;亚砜、胺、膦、亚磷酸盐、腈,US3344111;diazindines,US 4043977;和各种盐例如US3461185。确信本发明组合物可包含选自任何这些种类抑制剂的抑制剂。其实例包括US 3445420的炔属醇例如乙炔基环己醇和甲基丁醇;US 4256870的不饱和羧酸酯例如二烯丙基马来酸酯和二甲基马来酸酯;及US4562096和US4774111的马来酸酯和富马酸酯例如二乙基富马酸酯、二烯丙基富马酸酯和双-(甲氧基异丙基)马来酸酯。US 4533575的半酯和酰胺及US 4476166的抑制剂混合物也预计行为相似。
以上提及的涉及含铂族金属催化剂抑制剂的专利在此通过引用结合到本文中以讲授如何制备适合用作我们组合物的抑制剂组分E)的化合物。
用于本发明组合物的优选抑制剂为马来酸酯和富马酸酯。所述马来酸酯和富马酸酯具有式R10(OW)hO2CCH=CHCO2(OW)hR10,其中R10意指具有C1-C10原子的一价烃基团,每一个单元W独立地意指具有2-4个碳原子的二价亚烷基。R10可为例如C1-C10烷基例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、戊基或己基,芳基例如苯基或苄基,链烯基例如乙烯基或烯丙基,炔基或环烃基例如环己基。W可为例如C2-C4二价有机基团如-CH2CH2-、-CH2(CH3)CH-、-CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、CH2(CH3CH2)CH-和-CH2CH2(CH3)CH-。根据要求,马来酸酯和富马酸酯的各R10基团和D基团可为相同或不同的。在以上紧接的式中下标‘h’的值可具有等于0或1的值。根据要求,‘h’的各值可为相同或不同的。
用于本发明组合物的抑制剂组分E)的量不严格,可为在室温下延迟上述铂催化的氢化硅烷化反应同时在适度升高的温度下不阻碍所述反应的任何量。无法提示抑制剂的具体量以在室温下得到具体的浴寿命,因为所使用的任何具体抑制剂的要求量依含铂族金属催化剂的浓度与类型和组分A2)与B2)的性质和量而定。
抑制剂组分E)可为0.0005-10%重量,优选0.05-2%重量,最优选0.1-1%重量,例如alkinoles。
本发明硅氧烷组合物也可包含另外的组分例如溶剂F),将其加入以对本发明聚合物组合物A)-F)得到更好的操作性能。
如果本发明组合物任选包含溶剂,这些溶剂是常用有机溶剂,约10%-约90%重量,优选约20%-约60%重量,最优选30%-约50%重量的有机溶剂。合适的有机溶剂包括常规用于有机硅氧烷并具有低于约300℃沸点的任何溶剂,例如芳族烃如苯、甲苯和二甲苯;脂族烃如己烷、庚烷和环己烷,卤代烃溶剂例如三氯乙烷和氯仿,溶剂油例如石油醚,和氧化的溶剂例如烃醚如四氢呋喃和乙二醇二甲基醚,酮例如甲基异丁基酮和酯例如乙酸乙酯等,烯烃例如α-烯烃如C8-C25α-烯烃或者优选C14-C20α-烯烃。也可使用有机溶剂的混合物。
因此用于得到改性的剥离层性能的可固化硅氧烷混合物包含一种所描述的可通过热或辐射固化的剥离基础组合物和压敏胶组分。
在考虑所有公开的单一组分后,人们可概述本发明的可固化硅氧烷组合物包含
A)至少一种反应性硅氧烷聚合物,
B)任选至少一种硅氧烷交联剂,
C)至少一种选自催化剂、敏化剂和自由基引发剂的组分,
D)至少一种压敏胶
E)任选辅助添加剂
F)任选溶剂。
本发明组合物可由类型A)的不同聚合物、交联剂B)、催化剂C)和PSA组分D)组成,其最终可在热或辐射的作用下固化为具有改性剥离性能的层。
通常不需要热活化比方说在室温下即25℃也发生一些反应例如A2)和B2)之间的氢化硅烷化。因此有必要调节反应性至工业用途可接受的速度水平。对于采用这种氢化硅烷化固化机制的系统即聚合物A2)、B2)和催化剂C2),优选的是用在E)下定义的抑制剂调节固化。这些抑制剂在室温下延迟完全固化数小时或数天,但是在升高的温度下提供足够高的固化速率。
用于所述剥离层的基础系统以这样的方式选择以得到在要求的固化条件下即低或高温下具有要求的剥离性能的表面。预选的另一方面是应在粘合剂标牌系统中通常应用的粘合剂固化后剥离的粘合剂层类型。所述剥离行为由不同硅氧烷类型即具有高或低交联点密度的含烷基或氟烷基的硅氧烷的传输/流动性能确定。由标牌系统的粘合剂确定的要求可通过它与剥离层的相互作用、通过它的溶解度、通过流动或通过它的反应性描述。
所述剥离层应提供剥离力水平、对不同粘合剂广泛范围类似的剥离行为和这些作用随时间良好稳定性的最佳平衡。
具有改进剥离力的包含PSA组分D)的本发明剥离组合物定义为在例如Tesa 7476的FINAT试验FTM 3中具有少于1000cN/英寸的剥离力,优选剥离力少于500cN/英寸。
所述PSA本身按照Finat试验方法FTM 1对玻璃测量的剥离粘合力为至少500cN/英寸,优选多于700cN/英寸。本发明提供其中所述性能通过采用不同量和类型的PSA组分D)调节剥离表面进行控制而不是主要通过所述标牌与剥离层之间合适粘合剂的任何选择进行控制的剥离层。
所有3个实施方案的通用基础系统包括
包含以下的可固化硅氧烷组合物:
100重量份的组分A),
0-20重量份的组分B),
1-10000ppm的组分C)基于所述组合物的总重量,
0.01-10重量份的组分D)。
用于本发明剥离组合物第一个实施方案的基础系统为可通过缩合反应固化的包含组分A1)、B1)和C1)的聚合物混合物,其中第一个实施方案包含
选自SiOH-封端聚二甲基硅氧烷的组分A1),
选自含有SiOR的聚有机硅氧烷和含有SiOR的有机硅烷的组分B1),
选自有机金属化合物、路易斯酸、路易斯碱、布朗斯台德酸(Broenstedt acids)的组分C1)。
每一种组分可为单一化合物或其混合物。
详细地,这种组合物包含至少
100重量份SiOH-封端聚二甲基硅氧烷A1),
0.1-30重量份含有SiOR的有机硅氧烷或有机硅烷B1),
0.001-10重量份选自有机金属化合物、路易斯酸、路易斯碱和布朗斯台德酸的催化剂C1),
0.1-50重量份的压敏胶。
用于本发明剥离组合物第二个实施方案的基础系统为可通过加成反应固化的包含组分A2)、B2)和C2)的聚合物混合物,
其中
组分A2)选自含有链烯基的聚有机硅氧烷,
组分B2)选自含有SiH的聚有机硅氧烷和含有SiH的有机硅烷,和
组分C2)选自有机金属氢化硅烷化催化剂。
这种组合物包含至少
100重量份含有链烯基的聚有机硅氧烷A2),
0.1-200重量份含有SiH的聚有机硅氧烷或含有SiH的有机硅烷B2),条件是A2)的链烯基与B2)的SiH基团的摩尔比为1∶0.5-2.0,和
1-10000ppm与A2)和B2)的总和相关的选自有机金属氢化硅烷化催化剂的催化剂C2)
0.1-50重量份的压敏胶D)。
用于本发明组合物的组分A2)和B2)的量不受严格限制。A2)与B2)的重量比可为1∶100-100∶1。A2)∶B2)优选100∶1-10以得到完全固化的剥离表面。
A2)和B2)的所述量可通过组分A2)的硅键合烯烃基团与组分B2)的硅健合氢原子数的摩尔比更好地描述和调节。Si-链烯基∶SiH的摩尔比调节为1∶0,5-20,优选1∶0,75-10,尤其优选的是比例为1∶1-3.5。
因此A2)与B2)的重量比依A2)或B2)组分中每一种的链烯基和氢的浓度而定。优选的是A2)中乙烯基浓度小于B2)中SiH浓度。SiH对Si-链烯基的过量可用于在用于剥离层的载体基底上得到更高的固化速率或得到更好的锚定性能。
A2)和B2)的聚有机硅氧烷显然是剥离表面领域最显著和最广泛使用的有机硅化合物形式并且是商业制造的。用于本发明组合物第二个实施方案的有机硅氧烷组分A2)和B2)的制备在专利中得到很好证明并且在此不需要深入细致的描述。
用于本发明剥离组合物第三个实施方案的基础系统为可通过辐射尤其是UV-辐射诱导的光化反应固化的包含组分A3)、B3)和C3)的聚合物混合物,其中
组分A3)和B3)分别选自光致固化和光活化聚有机硅氧烷,
组分C3)选自光活化催化剂、敏化剂和自由基引发剂。
这种组合物包含至少
100重量份光致固化聚有机硅氧烷A3),
0-30重量份交联聚有机硅氧烷或有机硅烷B3),
0.0001-5重量份选自与A2)和B2)的总和相关的催化剂、敏化剂和自由基引发剂的催化剂C3),
0.1-50重量份的压敏胶D)。
用于本发明组合物的组分A3)和如果必要B3)的量不受严格限制。在大多数情况中不需要单独的组分B3)。所述交联性能可通过具有更高多官能度的聚合物A3)达到。所述官能度受到要求的剥离性能限制。为了保持剥离力低于确定值,环氧单元的浓度应优选小于16%重量。
根据这些组分的溶解度和在制备条件下可达到的固化速率即固化时间、温度及每时间和表面的辐射能可进行催化剂和敏化剂的选择。
聚有机硅氧烷A3)是商业制备和可得到的。如果必须进行低温固化方法,这样的系统是最好的选择。当所述剥离载体为温度敏感的,这样的方法是优选的。
用于本发明组合物第三个实施方案的有机硅氧烷组分A3)和C3)的制备在专利中得到很好证明并且在此不需要深入细致的描述。
改性高剥离力包括使用至少一种压敏胶作为基于硅氧烷剥离组合物的受控剥离剂。
用于改善固化的硅氧烷组合物表面性能的方法包括向可固化硅氧烷组合物中加入至少一种压敏胶并固化所述生成的组合物。
将含有组分A)-F)的组合物涂布到所述基底的表面上,和
使所述组合物在所述基底的表面上固化。
通过固化以上定义的组合物得到的固化的硅氧烷组合物显示本发明改性剥离行为。
所述固化条件随每一个系统而定。除了一些辐射固化系统以外,所述固化可在0-200℃的温度下于环境空气存在下进行。剥离表面的一个优选变型是使用纸或热塑性箔带有的剥离薄膜。这样的剥离薄膜或层特征是硅氧烷厚度为几微米或0.5-2g/m2。
应用于本发明组合物的术语“可固化的”通常意指导致所述组合物的状态从液态变为固态的化学变化。
使用具有组分A)-F)的组合物用于涂布基底得到具有改进剥离力的表面。
这意指使用至少一种压敏胶作为基于硅氧烷剥离组合物的受控剥离剂。
这些组合物用于制备具有改进表面性能的剥离薄膜。
另外人们也可改进在其表面上包含组合物的其它基底以得到不仅对于薄膜的改性表面。
一种优选的剥离薄膜应用是包含含有载体和剥离薄膜的剥离片材和含有载体例如标牌和胶粘薄膜的胶粘片材的多层产品,所述剥离薄膜由本发明组合物形成并与载体的胶粘薄膜接触。
实施例
包含组分A2)、B2)、C2)、E2)和F2)的基础组合物的一般描述:
所有实例包含100重量份基础聚合物A2),其为在25℃和D=1s-1的剪切速率下具有约250mPa.s的乙烯基端基终止的聚二甲基硅氧烷。乙烯基含量为0.23mmol/g。对所有制剂加入3.0重量份聚甲基氢硅氧烷B2),其为通过平衡约25mPa.s的具有1.6%重量氢的在SS4300c下得自GE Bayer Silicones GmbH & Co KG Leverkusen的三甲基甲硅烷基封端的均聚物,以得到SiH∶SiVi比例为2.2∶1。另外使用68.7mg铂催化剂C2),其为Pt-Karstedt催化剂(Pt0-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物),提供占组分A2)-D)总和的100ppm Pt作为聚合物A2)中的15%Pt溶液,0.4%二烯丙基马来酸酯作为组分E),其中所有组分混合为表1-5中评价的制剂。
混合单一组分的方法包括首先制备含有10%重量聚合物A2)和抑制剂E)的催化剂组合物作为混合物X1)和包含含有交联剂B2)的90%重量A2)的混合物X2)。通过用搅拌器使两种预混合料在25-35℃下混合在一起获得总组合物。
组分D)(所述PSA或比较材料CRA)以下表1-5的每一个显示的关系混合至这种基础组合物。
在充分地混合组合物A2)-F)后,用刮刀将其涂布到标准玻璃纸(Silca2010,62克/平方米,来自Ahlstrom)上并在120℃下于烘箱中固化30秒,在纸上得到无污点、非流动的涂层。所述涂层重量调整为约1.5克/平方米。
如在表1-5中提到的受试胶带应用于所述涂层上,之后所述层压材料在室温下对Tesa 4651(1英寸)和Tesa 7476(1英寸)以及可市售得自Wiggins Teape Packaging的热熔胶带(2英寸)Takstrip和在70℃下对Tesa 7475(1英寸)老化24小时。通过用300mm/分钟的速度以180度角从涂层剥离胶带测量以cN/英寸表示的剥离力。
实施例1
这个实施例的制剂1.1-1.6含有如在表1中显示的不同量的作为组分D)的PSA no.l。在这些实施例中,所述组分D)为MQ-树脂[H]与前体[V]的缩合产物,所述MQ-树脂[H]为具有在数均分子量为3000-5000g/mol下作为60%重量树脂固体甲苯溶液通过GPC对聚苯乙烯标准物测量的约10cSt粘度的前体,M∶Q比例为0.7∶1,甲硅烷醇含量为约1.9%重量;所述前体[V]为粘度约950000mPa.s的OH-终止聚二甲基硅氧烷树胶,其中所述树脂∶树胶重量比(MQ∶D)设定为1.44,而摩尔比D∶Q为1.095∶1。
本发明的组分D)通过将树脂[H]、有机硅聚合物树胶[V]和作为溶剂的甲苯(64%重量)的混合物在作为10%水溶液加入的40-60ppmNaOH催化剂存在下在130℃的温度下加热至回流并烘焙约3小时制备。然后通过蒸馏除去缩合反应期间形成的水。使生成的混合物冷却至80℃,用在异丙醇酸中过量的H3PO4中和混合物得到相当于5-15ppm HCl的过量酸。在加入Ce-辛酸盐至50ppm Ce/每有机硅固体的水平后,除去甲苯并使流体冷却至30℃。用C14-α-烯烃替代先前的溶剂以制备在表1中试验的作为50%固体溶液的产物。
表1具有PSA的本发明剥离制剂
剥离层 | 对粘合剂的剥离力 | ||||
实施例制剂 | 组分[%]D)/每(A)-D))总和 | T4651[cN/英寸] | T7475[cN/英寸] | T7476[cN/英寸] | Hotmelt)*[cN/英寸] |
1.1 | 0 | 6 | 25 | 32 | 4 |
1.2 | 3 | 15 | 32 | 80 | 11 |
1.3 | 5 | 20 | 44 | 87 | 18 |
1.4 | 10 | 47 | 67 | 99 | 56 |
1.5 | 20 | 146 | 32 | 140 | 351 |
1.6 | 30 | 227 | 78 | 129 | 528 |
实施例2(具有市售可得CRA-树脂的比较实施例)
制剂2.7-2.9包含不同量作为非本发明组分D)的市售可得CRAE,其为含MDviQ单元比例为0.6∶0.1∶1.0的60%MDviQ-树脂和在二甲苯中的0.25%重量SiOH的具有约10cSt的粘度和3000-5000g/mol的数均分子量的混合物。该溶液以在α-C18-烯烃中由35%重量固体D)组成的第二组合物传递。D∶Q的摩尔比为0,1∶1。在使制剂充分混合后,用刮刀将其涂布到标准玻璃纸(Silca 2010,62g/m2,来自Ahlstrom)上并在120℃下于烘箱中固化30秒,得到无污点、非流动的涂层。所述涂层重量调整为约1.5g/m2。
表2比较实施例
剥离层 | 对粘合剂的剥离力 | ||||
实施例制剂 | 组分[%]D)/每(A)-D))总和 | T4651[cN/英寸] | T7475[cN/英寸] | T7476[cN/英寸] | Hotmelt)*[cN/英寸] |
2.7 | 10 | 5 | 30 | 60 | 6 |
2.8 | 30 | 12 | 69 | 107 | 15 |
2.9 | 50 | 37 | 159 | 148 | 89 |
这个实施例的制剂显示市售可得到的CRA E作为具有主要包含MQ单元的结构的组分D)不同于本发明的组分D)并且效力低于实施例1的PSA。
实施例3
这个实施例的制剂3.10-3.14含有如在表3中提到的由PSA no.2表示的不同量的组分D)。
在这些实施例中,所述组分D)为MQ-树脂和OH-终止聚二甲基硅氧烷树胶的缩合产物,所述MQ-树脂具有作为60%重量树脂固体甲苯溶液测量的约6cSt的粘度,M∶Q-比例为0.9,甲硅烷醇含量为约1.9%重量;所述OH-终止聚二甲基硅氧烷树胶的粘度为约17500000mPa.s,其中所述树脂∶树胶重量比设定为1.5,即摩尔比为D∶Q=1.2∶1。所述缩合产物作为在C18-α-烯烃中的50%固体溶液使用。
表3
剥离层 | 对粘合剂的剥离力 | ||||
实施例制剂 | 组分[%]D)/每(A)-D))总和 | T4651[cN/英寸] | T7475[cN/英寸] | T7476[cN/英寸] | Hotmelt)*[cN/英寸] |
3.10 | 3 | 6 | 32 | 42 | 7 |
3.11 | 5 | 7 | 34 | 47 | 9 |
3.12 | 10 | 10 | 34 | 49 | 14 |
3.13 | 20 | 25 | 41 | 57 | 27 |
3.14 | 30 | 45 | 40 | 66 | 50 |
以上提到的PSA效力低于实施例1中的组分D)。这个实施例的组分D)(PSA)含有23.5%摩尔Q,前体V的树胶类型具有较高的链长度因此具有较小的SiOH浓度。另外所述树脂粘度不同,在此它仅为约6cSt,而实施例1的树脂等为约10cSt。
这种MQD结构相比实施例1的那种和它的组分D)范围较不优选。
实施例4
这个实施例的制剂4.15-4.18含有如在表4中提到的PSA no.3和4的不同量的组分D)。
用作组分D)的缩合或反应产物由实施例1的MQ-树脂制备,所述MQ-树脂具有作为甲苯中60%树脂固体测量的约10cSt的粘度,M∶Q-比例为0.7,甲硅烷醇含量为约1.9%。V的前体组分为在25℃下具有约25000000mPa.s粘度的乙烯基终止聚二甲基硅氧烷树胶,其中所述树脂∶树胶重量比设定为1.65。单元V的前体基本上不显示可测量量的SiOH,即<0.05%重量。所述缩合产物作为在C18-α-烯烃中的50%固体溶液使用。
在实施例4.17和4.18中,所述组合物的未反应组分D)与在实施例4.15和4.16中的组分D)相同,但是除了之前在例如4.15和4.16中的组分D)的起始产物H和V之间在与A2)和B2)混合之前没有进行聚合反应以外。
这个实施例的D∶Q摩尔比为D∶Q=0.96∶1。
表4
剥离层 | 对粘合剂的剥离力 | ||||
实施例制剂 | 组分[%]D)/每(A)-D))总和 | T4651[cN/英寸] | T7475[cN/英寸] | T7476[cN/英寸] | Hotmelt)*[cN/英寸] |
4.15 | 10 | 11 | 24 | 57 | 13 |
4.16 | 20 | 38 | 33 | 62 | 37 |
4.17 | 10 | 13 | 22 | 50 | 13 |
4.18 | 20 | 38 | 32 | 59 | 26 |
在实施例4.15-4.16和4.17-4.18之间的差别不象所有的实施例4与实施例2相比较那么大。
实施例5
这个实施例的制剂5.19-5.22含有如在表5中提到的由PSA no.5和6表示的不同量的组分D)。
在实施例5.19和5.20中作为组分D)的缩合或聚合反应产物由实施例1的MQ-树脂制备,所述MQ-树脂具有作为60%树脂固体甲苯溶液测量的约10cSt的粘度,摩尔M∶Q-比例为0.7,甲硅烷醇含量为约1.9%重量。组分V为具有约25000000mPa.s粘度的乙烯基终止聚二甲基硅氧烷树胶,其中所述树脂∶树胶比例设定为4.0。组分V基本上不显示可测量量的SiOH。所述缩合产物作为在C18-α-烯烃中的50%固体溶液使用。
在实施例5.21和5.22中,所述组合物的组分D)与在实施例5.19和5.20中的组分D)相同,但是除了之前在组分D)的起始产物H和V之间在与A2)和B2)混合之前没有进行用于组分D)前体的实施例1的聚合反应以外。
这个实施例的D∶Q摩尔比为D∶Q=0.4∶1。
表5
剥离层 | 对粘合剂的剥离力 | ||
实施例制剂 | 组分[%]D)/每(A)-D))总和 | T4651[cN/英寸] | T7475[cN/英寸] |
5.19 | 20 | 26 | |
5.20 | 50 | 230 | 74 |
5.21 | 20 | 25 | |
5.22 | 50 | 168 | 58 |
在表5中的剥离力显示实施例5制剂5.20的组分D)反应产物的胶带4651和7475的剥离力高于实施例5制剂5.22的剥离力,也高于实施例2(比较)制剂2.8的剥离力,其中纯未处理MQ树脂照原样使用。
实施例6(比较)
实施例6显示具有PSA的剥离组合物性能,其中组分D)为聚二有机硅氧烷共聚物与苯基的反应产物。所述组分D)制备为MQ-树脂的缩合产物,所述MQ-树脂具有作为甲苯中60%重量树脂固体测量的约10cSt的粘度,M∶Q-比例为0.7∶1,甲硅烷醇含量为约1.9%重量。如所描述的那样溶解的这种树脂与OH-终止聚二苯基二甲基硅氧烷树胶(Phe2SiO∶Me2SiO=1∶6,具有29,9%重量二苯基甲硅烷氧基(所有有机C-残基的13.7%摩尔苯基))反应,聚合度为239,粘度为约50000000mPa.s,其中所述树脂∶树胶重量比设定为1.25,那么其中摩尔比D∶Q为1,03∶1,称作PSA 6574。所述缩合产物作为在C14-α-烯烃中的55%固体溶液使用。观察到无法得到组分A)-E)组合物的澄清溶液,即使在高剪力下长时间搅拌后保持几乎完全的分离。因此无法制备和评价具有如在实施例1中描述的均匀剥离层的纸涂层。
这个实施例显示与剥离组分A2)、B2)和C2)混合物的最小混溶性似乎是必要的,只要所述混合物未固化。这个实施例的PSA不能很好起作用,因为它不能均匀掺合到所述组合物中。
Claims (18)
1.一种可固化硅氧烷组合物,所述组合物包含:
A)至少一种反应性硅氧烷聚合物,其中如果存在,所述T-和Q-单元的含量不超过所有甲硅烷氧基单元的10%摩尔,
B)任选至少一种硅氧烷交联剂,
C)至少一种选自催化剂、敏化剂和自由基引发剂的组分,
D)至少一种压敏胶,条件是如果所述压敏胶为有机硅氧烷化合物,所述T-和Q-单元的含量大于所有甲硅烷氧基单元的10%摩尔,D-单元的含量大于所有甲硅烷氧基单元的10%摩尔,所述有机硅氧烷化合物中至少90%摩尔的有机基团为烷基,
E)任选辅助添加剂,和
F)任选溶剂。
2.权利要求1的可固化硅氧烷组合物,其中
组分A1)选自SiOH-封端聚二甲基硅氧烷,
组分B1)选自含有SiOR-的聚有机硅氧烷和含有SiOR的有机硅烷,和
组分C1)选自有机金属化合物、路易斯酸、路易斯碱、布朗斯台德酸。
3.权利要求1的可固化硅氧烷组合物,其中
组分A2)选自含有链烯基的聚有机硅氧烷,
组分B2)选自含有SiH的聚有机硅氧烷和含有SiH的有机硅烷,和
组分C2)选自有机金属氢化硅烷化催化剂。
4.权利要求1的可固化硅氧烷组合物,其中
组分A3)选自光致固化聚有机硅氧烷,
组分C3)选自光活化催化剂、敏化剂和自由基引发剂。
5.权利要求1-4中任一项的可固化硅氧烷组合物,其中组分D)选自相对于组分A)或B)的非反应性聚有机硅氧烷。
6.权利要求1-5中任一项的可固化硅氧烷组合物,其中组分D)选自为包含至少M-和至少Q-单元的树脂预聚物与包含至少D-单元的树胶样预聚物的反应产物的聚有机硅氧烷。
7.权利要求1-6中任一项的可固化硅氧烷组合物,其中在组分D)中D∶Q摩尔比为>1。
8.权利要求1-7中任一项的可固化硅氧烷组合物,其中组分D)选自包含以下的聚有机硅氧烷
至少一个M单元
至少一个Q单元,和
至少一个D单元,
其中硅氧烷单元D与Q的比例为>1。
9.权利要求1-8中任一项的可固化硅氧烷组合物,其中组分D)选自聚有机硅氧烷嵌段共聚物。
10.权利要求1-9中任一项的可固化硅氧烷组合物,所述组合物包含:
100重量份的组分A),
0-20重量份的组分B),
基于所述组合物总重量的1-10000ppm的组分C),
0.01-10重量份的组分D)。
11.一种固化的硅氧烷组合物,所述组合物通过固化权利要求1-10中任一项的组合物得到。
12.至少一种压敏胶作为受控剥离剂用于基于硅氧烷的剥离组合物的用途。
13.一种改进固化的硅氧烷组合物表面性能的方法,所述方法包括将至少一种压敏胶加入可固化硅氧烷组合物和固化所得组合物。
14.一种涂布基底的方法,所述方法包括以下步骤:
将权利要求1-10中任一项的组合物涂布到所述基底表面,和
固化所述基底表面的所述组合物。
15.权利要求1-11中任一项的组合物用于涂布所述基底的用途。
16.权利要求1-11中任一项的组合物用于制备剥离薄膜的用途。
17.一种基底,所述基底在其表面上包含权利要求11的组合物。
18.权利要求17的多层产品,所述产品包含含有载体和剥离薄膜的剥离片材和含有载体和胶粘薄膜的胶粘片材,所述剥离薄膜由权利要求10的组合物形成,与胶粘薄膜接触。
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