DE3740322C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft salzartige Vernetzer für die Lösungs- und/oder Blockpolymerisation von ethylenisch ungesättigten Monomeren, mit mindestens zwei ungesättigten anionischen Gruppen und einem mehrwertigen Kation, Verfahren zur Vernet zung von aus ethylenisch ungesättigten Monomeren herstell baren und hergestellten Polymerisaten mit einem Vernetzer sowie die Verwendung des Vernetzers.The invention relates to salt-like crosslinkers for the solution and / or block polymerization of ethylenically unsaturated Monomers with at least two unsaturated anionic Groups and a multivalent cation, procedure for Vernet of ethylenically unsaturated monomers baren and produced polymers with a crosslinker and the use of the crosslinker.
Es ist häufig erwünscht, Polymere mit einer guten Kohäsion zu erhalten, wobei insbesondere bei Klebstoffen, wie Haft klebstoffen neben einer guten Kohäsion auch eine brauchbare Adhäsion sowie eine ausreichende thermische Stabilität er wünscht sind. Dies ist u. a. für die Herstellung von kleben den Beschichtungen auf Etiketten, Zierleisten u. dgl. not wendig. Ein besonderes Problem bei derartigen Klebstoffen ist die Verarbeitung, da während der Dosierung bzw. dem Auf tragen des Klebstoffes keine zu hohe Viskosität des Mate rials erwünscht ist, die mit zunehmender Kohäsion zwangs läufig ansteigt, andererseits beim fertigen Produkt, einem haftklebenden Material, wie einem Klebeband, Klebeetiketten, Zierleisten o. dgl. - also dem "Kleben" - eine gute Ko häsion des Klebstoffes zur Herstellung einer guten Klebe verbindung unerläßlich ist.It is often desirable to have polymers with good cohesion to get, especially with adhesives, such as adhesive Besides good cohesion, adhesives are also useful Adhesion and sufficient thermal stability are desired. This is u. a. for the production of glue the coatings on labels, moldings and. Like. Not agile. A particular problem with such adhesives is the processing, because during the dosing or opening the glue does not carry too high a viscosity of the mate rials is desired, which increases with increasing cohesion increases, on the other hand in the finished product, a pressure-sensitive adhesive material, such as an adhesive tape, adhesive labels, Trims or the like - so the "gluing" - a good Ko adhesion of the adhesive to produce a good adhesive connection is essential.
Bisher wurde versucht, durch eine Lösemittelpolymerisation zunächst die Monomeren zu co- bzw. homopolymerisieren und anschließend nach Verdampfung des Lösemittels, bei erhöh ter Feststoffkonzentration eine Nachvernetzung durchzufüh ren, um die Kohäsion zu verbessern. Damit werden die oben geschilderten Probleme bei der Verarbeitung nicht überwun den. Weiterhin wurde bereits bei Haftklebern auf Acrylat basis versucht, polyfunktionelle Acrylate einzusetzen. So far, attempts have been made by solvent polymerization first to copolymerize or homopolymerize the monomers and then after evaporation of the solvent, at elevated post-crosslinking the solid concentration to improve cohesion. With that, the above problems described during processing the. Furthermore, there was already pressure sensitive adhesives on acrylate basis tries to use polyfunctional acrylates.
Ihre Verwendung ist aber wegen zu hoher Viskosität der entstehenden Haftklebemassen und wegen Gelierungsgefahr stark eingeschränkt.However, their use is due to the high viscosity resulting PSAs and because of the risk of gelling highly limited.
Außerdem sind Lösemittelpolymerisationen wenig umwelt freundlich und verlangen einen hohen Aufwand bei der Löse mittelbeseitigung.In addition, solvent polymerizations are not very environmentally friendly friendly and require a lot of effort in solving disposal of funds.
Die Verwendung von Metall(meth)acrylaten zur Vernetzung bei der Polymerisation ethylenisch ungesättigter Monomere ist schon bekannt, wobei zum Teil ionische Mechanismen an genommen werden müssen und spezielle Zielsetzungen gegeben sind. Die Ergebnisse auf dem Haftklebersektor können nicht als allseits befriedigend bezeichnet werden.The use of metal (meth) acrylates for crosslinking in the polymerization of ethylenically unsaturated monomers is already known, some of which are ionic mechanisms must be taken and given specific objectives are. The results in the pressure sensitive adhesive sector cannot be described as satisfactory on all sides.
Es ist demzufolge Aufgabe der Erfindung, ein unter Beibe haltung anderer gewünschter Eigenschaften ausgeprägt ko häsives thermisch stabiles Homo- oder Copolymeres zu schaffen.It is therefore an object of the invention, one under Beibe attitude of other desired properties pronounced ko adhesive thermally stable homo- or copolymer create.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen salzartigen Vernetzer für die radikalische Polymerisation von ethyle nisch ungesättigten Monomeren, mit mindestens zwei unge sättigten anionischen Gruppen und einem mehrwertigen Kat ion gelöst, der folgende allgemeine Formel aufweist:The object is achieved by a salt-like Crosslinker for the radical polymerization of ethyl niche unsaturated monomers, with at least two unsaturated saturated anionic groups and a multivalent cat ion solved, which has the following general formula:
wobei R₁ und R₂ gleich oder unterschiedlich und H oder Cl, F, Br, J; R₃ und R₄ gleich oder unterschiedlich und eine Methylgruppe, ein Wasserstoff, ein Halogenatom oder -CN sein können, m eine ganze Zahl zwischen 2 und 4 ist und K eine polyvalente Zentralgruppe mit einem polyvalenten Metallatom aus der Gruppe des Periodensystems IIa, IIIa, IVa, Va, VIa, Ib, IIb, IVb, Vb, VIb, VIIb, VIIIb mit der Wertigkeit m+x ist, wobei x eine ganze Zahl zwischen 0 und 4 ist und die Valenzen des Zentralatoms teilweise auch durch andere Atome A abgesättigt sein können, gelöst.where R₁ and R₂ are the same or different and H or Cl, F, Br, J; R₃ and R₄ the same or different and a methyl group, a hydrogen, a halogen atom or Can be CN, m is an integer between 2 and 4 and K is a polyvalent central group with a polyvalent metal atom from the group of the periodic table IIa, IIIa, IVa, Va, VIa, Ib, IIb, IVb, Vb, VIb, VIIb, VIIIb with the valency m + x, where x is an integer between 0 and 4 and the valences of Central atom partially saturated by other atoms A. can be solved.
Dabei weist die Zentralgruppe bevorzugt ein polyvalentes Metallkation auf, das beispielsweise Ca, Ba, Sr, Mg, Zn, Al, Sn, Cu, Zr, Fe, Cr, Mo, Mn, Co, Ni, Cd, Bi, Ti, Hf, V oder Pb ist.The central group preferably has a polyvalent metal cation that, for example, Ca, Ba, Sr, Mg, Zn, Al, Sn, Cu, Zr, Fe, Cr, Mo, Mn, Co, Ni, Cd, Bi, Ti, Hf, V or Pb.
Die Zentralgruppe kann auch ein Metalloxykation, wie ZrO2+ oder TiO2+, sein.The central group can also be a metal oxycation, such as ZrO 2+ or TiO 2+ .
Bevorzugte Beispiele für derartige Verbindungen sind Aluminium- β-carboxyethylacrylat, Zirkon-β-carboxyethylacrylat oder Eisen- β-carboxyethylacrylat.Preferred examples of such compounds are aluminum β-carboxyethyl acrylate, zirconium β-carboxyethyl acrylate or iron β-carboxyethyl acrylate.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur radikalischen Vernetzung von aus ethylenisch ungesättigten Monomeren herstellbaren Polymeren mit einem Vernetzer ist gekennzeichnet durch Vermischen der Monomeren mit 0,01 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer der oben beschriebenen Vernetzer(s) und anschließende Homo/Co-Polymerisation.A method according to the invention for the radical crosslinking of Polymers that can be produced from ethylenically unsaturated monomers with a crosslinker is characterized by mixing the monomers with 0.01 to 30 wt .-% of one or more of those described above Crosslinker (s) and subsequent homo / co-polymerization.
Dabei kann bei einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens die Vernetzung nach Homo/Copolymerisation der ethylenisch ungesättigten Monomeren stattfinden, bevorzugt in einem getrennten Verfahrensschritt, ggf. sogar an einem anderen Ort, so daß z. B. ein polymerisiertes Vorprodukt erst an einem gewünschten Einsatzort vernetzt wird.In a preferred variant of the invention Process crosslinking after homo / copolymerization of the ethylenic unsaturated monomers take place, preferably in one separate process step, possibly even at a different location, see above that z. B. a polymerized precursor only on a desired Location is networked.
Als Monomere eignen sich ethylenisch ungesättigte, wie Styrol, Acrylate, Vinylacetat u. dgl., bei denen Polymerisate mit verbesserter Kohäsion erwünscht sind. Suitable monomers are ethylenically unsaturated, such as styrene, Acrylates, vinyl acetate and the like. Like., In which polymers with improved cohesion are desired.
Die Vernetzungsreaktion kann durch Bestrahlung mit UV, sicht barem Licht, Elektronen, hochbeschleunigten Ionen, Neutronen, Deuteronen oder Alpha-Teilchen ausgelöst und in Lösung oder in Masse durchgeführt werden.The crosslinking reaction can be seen by UV irradiation bare light, electrons, highly accelerated ions, neutrons, Deuterons or alpha particles triggered and in solution or in Mass to be performed.
Die Polymer/Vernetzermischung kann auf einen Träger aufgebracht und sodann auf diesem durch Bestrahlung vernetzt werden. Diese Verfahrensvariante ist beispielsweise für die Herstellung von Klebebändern sehr günstig, da der Haftkleber zunächst bei ver arbeitbarer Viskosität auf das Trägermaterial aufgetragen und danach unter Erhalt der notwendigen Adhäsion durch Bestrahlung mit der gewünschten verbesserten Kohäsion ausgerüstet werden kann.The polymer / crosslinker mixture can be applied to a carrier and then crosslinked thereon by radiation. These Process variant is for example for the production of Adhesive tapes very cheap, since the pressure sensitive adhesive is initially used in workable viscosity applied to the carrier material and thereafter while maintaining the necessary adhesion by radiation be equipped with the desired improved cohesion can.
Der Vernetzergehalt beträgt bevorzugt 0,05 bis 25 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 15 Gew.-% des Monomeranteils.The crosslinker content is preferably 0.05 to 25% by weight and very particularly preferably 0.1 to 15% by weight of the monomer content.
In Polymerisationsmedien, in denen der Vernetzer schwer oder kaum löslich ist, wird der Vernetzer als Komplex(e) mit einer Verbindung aus der Gruppe der 1,2,3-Triole und/oder Glycerinmono ether und/oder -thioether mit mindestens 6 C-Atomen und/oder einen vicinalen Diol mit mindestens 6 C-Atomen eingesetzt, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 27 39 312 oder DE-OS 28 38 473 bekannt sind.In polymerization media in which the crosslinker is heavy or is hardly soluble, the crosslinker is used as a complex (s) with a Compound from the group of 1,2,3-triols and / or glycerol mono ether and / or thioether with at least 6 carbon atoms and / or used a vicinal diol with at least 6 carbon atoms, such as for example from DE-OS 27 39 312 or DE-OS 28 38 473 are known.
Durch diese Ausführungsform kann insbesondere eine problemlose Regulierung der Viskosität der unvernetzten Klebstoffmasse der art, daß sie sich bei relativ niedrigen Temperaturen (wie 65 Grad C) in Form eines dünnen Films auf ein Substrat auftragen läßt, erzielt werden.This embodiment can in particular be problem-free Regulation of the viscosity of the uncrosslinked mass of adhesive that they are at relatively low temperatures (such as 65 Apply grade C) in the form of a thin film on a substrate lets be achieved.
Bevorzugt wird als Polymerisat ein Haftkleber auf Acrylatbasis.An acrylate-based pressure sensitive adhesive is preferred as the polymer.
Erfindungsgemäß hergestellte Haftklebesysteme auf Acrylatbasis mit Vernetzer besitzen folgende vorteilhafte Eigenschaften: Acrylate-based pressure sensitive adhesive systems produced according to the invention with crosslinkers have the following advantageous properties:
- - gute Klebrigkeit bei hoher Kohäsion;- good stickiness with high cohesion;
- - ausgezeichnete thermische Stabilität, also Aufrechter haltung der Kohäsion auch bei erhöhten Temperaturen;- Excellent thermal stability, so upright maintaining cohesion even at elevated temperatures;
- - eine problemlose Steuerung des Vernetzerungsgrades;- easy control of the degree of networking;
- - eine problemlose Handhabung während der Polymerisation und Applikation, da der durch die Vernetzung bedingte Viskosi tätsanstieg nicht bereits während der Auftragung der Haft klebemasse, sondern erst nach der Bestrahlung auftritt.- easy handling during the polymerization and Application because of the viscosity caused by the crosslinking Increase in crime does not occur during the application of the detention adhesive, but only occurs after irradiation.
Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders einfach ein zusetzen, da die Haftklebemasse erst auf dem Träger, wie einem Klebestreifenrückschichtmaterial, einem Etikett o. dgl. fertig gestellt wird.The method according to the invention is particularly simple add, because the PSA only on the carrier, such as one Adhesive tape backing material, a label or the like is provided.
Erfindungsgemäße salzartige Vernetzer wurden als Reaktionspro dukte zwischen den ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren und entsprechenden Metallchelaten hergestellt.Salt-like crosslinking agents according to the invention were used as reaction pro products between the ethylenically unsaturated carboxylic acids and corresponding metal chelates.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher er läutert, die den Erfindungsgedanken aber nicht einschränken sollen. In the following, the invention is illustrated by examples refines, but do not limit the inventive idea should.
In einem Gemisch von 190 g Ethylacetat und 10 g n-Hexan werden 2 g Aluminium-β-carboxyethylacrylat und 2 g Benzophenon sus pendiert und unter Rühren bis zum Erreichen des Siedepunktes erhitzt. Nach dem Zutropfen eines Monomergemisches von 142 g 2-Ethylhexylacrylat, 20 g Methylacrylat, 20 g Butylacrylat, 12 g Acrylsäure, 2 g Diacetonacrylamid und 1,2 g AIBN wird die Polymerisation anschließend noch 4 Stunden fortgesetzt. Das Polymerisationsprodukt wird auf eine Polyesterfolie aufgetragen, getrocknet und mit einer UV-Lampe bestrahlt.In a mixture of 190 g of ethyl acetate and 10 g of n-hexane 2 g of aluminum β-carboxyethyl acrylate and 2 g of benzophenone sus oscillates and with stirring until the boiling point is reached heated. After the dropwise addition of a monomer mixture of 142 g 2-ethylhexyl acrylate, 20 g methyl acrylate, 20 g butyl acrylate, 12 g acrylic acid, 2 g diacetone acrylamide and 1.2 g AIBN becomes the Polymerization then continued for a further 4 hours. The Polymerization product is applied to a polyester film dried and irradiated with a UV lamp.
8 g Zirkon-β-carboxyethylacrylat und 80 g 1,2-Octandiol im Verhältnis 1 : 10 werden solange gerührt, bis ein homogenes Gemisch entsteht. Auf diese Weise erhaltenes Gemisch wird un ter Rühren in 200 g Ethylacetat gelöst und bis zum Erreichen des Siedepunktes erhitzt. Nach dem Zutropfen (ca. 2 h) eines Monomergemisches von 138 g 2-Ethylhexylacrylat, 36 g Methyl acrylat, 6 g Maleinsäureanhydrid, 3 g Diacetonacrylamid, 1 g Acrylamid, 8 g Michler′s Keton und 0,8 g AIBN wird diese Reak tionsmasse noch 4 Stunden gerührt, auf eine Polyesterfolie aufgetragen, im Trockenkanal getrocknet und mittels UV-Lampe bestrahlt.8 g of zirconium β-carboxyethyl acrylate and 80 g of 1,2-octanediol in Ratio 1:10 are stirred until a homogeneous Mixture arises. Mixture obtained in this way becomes un The solution was dissolved in 200 g of ethyl acetate and stirred until it was reached of the boiling point heated. After dropping (approx. 2 h) one Monomer mixture of 138 g of 2-ethylhexyl acrylate, 36 g of methyl acrylate, 6 g maleic anhydride, 3 g diacetone acrylamide, 1 g Acrylamide, 8 g Michler's ketone and 0.8 g AIBN will this reak tion mass stirred for a further 4 hours, on a polyester film applied, dried in a drying tunnel and using a UV lamp irradiated.
Nach den in Beispielen 1 und 2 beschriebenen Polymerisations verfahren werden weitere erfindungsgemäße strahlenvernetzte Klebstoffsysteme hergestellt. Die in der Tabelle 1 zusammen gefaßten Monomergemische werden in Lösung polymerisiert, wobei das polyfunktionelle Metallsalz rein oder als ein Gemisch mit erwähnten komplexbildenden Verbindungen im Lösemittel vorgelegt oder mit Ausgangsmonomeren zugetropft wird. After the polymerization described in Examples 1 and 2 Further radiation-crosslinked materials according to the invention are used Adhesive systems manufactured. The together in Table 1 contained monomer mixtures are polymerized in solution, wherein the polyfunctional metal salt pure or as a mixture with mentioned complex-forming compounds presented in the solvent or is added dropwise with starting monomers.
In einem 1-l-Kolben, der mit einem Thermometer, einem Rückfluß kondensator und einer mechanischen Rühreinrichtung ausgestattet ist, wird ein Monomergemisch von 150 g 2-Ethylhexylacrylat, 30 g Laurylacrylat, 12 g Acrylsäure, 4 g Fotoinitiator Benzophenon, 1 g AIBN und einem mit tert. Dodecylglycerinthioether im Verhält nis 1 : 12 abgemischten Aluminium-β-carboxyethylacrylat vor der Polymerisation vorgelegt. Das Monomergemisch wird vermischt, stark gerührt und auf 70°C erhitzt. Nach ca. 1 h wird eine rasche Reaktion und der Anstieg der Viskosität des Reaktionsgemisches beobachtet. Die Temperatur ist auf 150°C gestiegen, aber schon nach 30 Minuten auf 70°C zurückgefallen.In a 1 liter flask with a thermometer, a reflux condenser and a mechanical stirrer is, a monomer mixture of 150 g of 2-ethylhexyl acrylate, 30 g Lauryl acrylate, 12 g acrylic acid, 4 g photo initiator benzophenone, 1 g AIBN and one with tert. Dodecylglycerol thioether in the ratio nis 1:12 mixed aluminum β-carboxyethyl acrylate before Polymerization submitted. The monomer mixture is mixed stirred vigorously and heated to 70 ° C. After about 1 hour there will be a quick Reaction and the increase in the viscosity of the reaction mixture observed. The temperature has risen to 150 ° C, but it does dropped back to 70 ° C after 30 minutes.
Ein lösemittelfreies strahlenvernetztes Haftklebstoffsystem wird - wie im Beispiel 8 - aus einem Monomergemisch von 160 g Laurylacrylat, 20 g Butylacrylat, 8 g Trimethylolpropantriacrylat, 5 g Acrylsäure, 1 g Acrylamid, 5 g Fotoinitiator Benzophenon und 1 g Aluminium-β-carboxyethylacrylat hergestellt. Es wird in diesem Fall kein sehr starker Temperaturanstieg beobachtet.A solvent-free, radiation-crosslinked pressure-sensitive adhesive system is - as in Example 8 - from a monomer mixture of 160 g Lauryl acrylate, 20 g butyl acrylate, 8 g trimethylolpropane triacrylate, 5 g acrylic acid, 1 g acrylamide, 5 g photo initiator benzophenone and 1 g of aluminum β-carboxyethyl acrylate. It is in in this case no very strong temperature rise was observed.
Die Prüfergebnisse (nach AFERA 4001, 4015) wurden in der Tabelle 2
zusammengefaßt. Es wurden folgende Bedingungen eingehalten:
Bestrahlungslampe: UVRC 500 (500 W)
Bestrahlungszeit: 2 bis 10 sec
Abstand Lampe/Klebstoffschicht: 40 mm
Belastung: 10 N, 30 N
The test results (according to AFERA 4001, 4015) were summarized in Table 2. The following conditions were met:
Irradiation lamp: UVRC 500 (500 W)
Irradiation time: 2 to 10 sec
Distance lamp / adhesive layer: 40 mm
Load: 10 N, 30 N
144 g β-Carboxyethylacrylat wurde mit einer stöchiometri schen Menge Aluminium-Acetylacetonat (456 g) in 1000 g Lö semittel (Ethylacetat) abgemischt und durch Wärmezufuhr um gesetzt. Nach 2 Std. Reaktion wurde das Aluminium-β-car boxyethylacrylat isoliert. Es besaß einen Zersetzungspunkt von ca. 210 Grad C.144 g of β-carboxyethyl acrylate was measured with a stoichiometry amount of aluminum acetylacetonate (456 g) in 1000 g of solution medium (ethyl acetate) and mixed by applying heat set. After 2 hours of reaction, the aluminum β-car boxyethyl acrylate isolated. It had a breakdown point of approx. 210 degrees C.
72 g β-Carboxyethylacrylat wurden mit 260 g Zirkon-Acetyl acetonat in Ethylacetat umgesetzt und das Zirkon-β-Carboxy ethylacrylat nach 3 Std. isoliert. Es besaß einen Zerset zungspunkt von ca. 320 Grad C und zeichnet sich durch eine hohe Temperaturresistenz aus.72 g of β-carboxyethyl acrylate were mixed with 260 g of zirconium acetyl Acetonate implemented in ethyl acetate and the zirconium β-carboxy ethyl acrylate isolated after 3 hours. It had a disintegration point of approx. 320 degrees C and is characterized by a high temperature resistance.
100 g β-Carboxyethylacrylat wurden mit 336 g Eisen-Acetyl acetonat in Ethylacetat abgemischt und erhitzt. Das ent standene Eisen-β-carboxyethylacrylat besaß einen Zersetzungs punkt von 250 Grad C.100 g of β-carboxyethyl acrylate were mixed with 336 g of iron acetyl mixed acetonate in ethyl acetate and heated. That ent The iron β-carboxyethyl acrylate in question had a decomposition point of 250 degrees C.
Claims (12)
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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- 1987-11-27 DE DE19873740322 patent/DE3740322A1/en active Granted
Also Published As
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