TW201412917A - 具硬及軟嵌段之溫度穩定性可交聯黏著劑 - Google Patents
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Abstract
黏著劑,尤其是溫度穩定性黏著劑,含有:(i)嵌段共聚物及此嵌段共聚物之混合物,具有A-B-A、(A-B)n、(A-B)nX或(A-B-A)nX之結構,其中X代表耦合反應物的一個基,n代表一個介於2至10的整數,A代表乙烯基芳香族的一個聚合嵌段,B代表烯烴或二烯的一個聚合嵌段,而且這個聚合物嵌段也可以被氫化,條件是至少有一部分A嵌段被硫化,也可以是具有A-B結構之雙嵌段共聚物的混合成分,以及(ii)至少一種黏性樹脂,以及(iii)至少一種具有可取代之錯合物形成劑的金屬錯合物。
Description
本發明涉及一種黏著劑,尤其是同時具有較高的內聚力及較高的黏著力的溫度穩定性黏著劑,含有(i)嵌段共聚物及此嵌段共聚物之混合物,具有A-B-A、(A-B)n、(A-B)nX或(A-B-A)nX之結構,其中X代表耦合反應物的一個基,n代表一個介於2至10的整數,A代表乙烯基芳香族的一個聚合嵌段,B代表烯烴或二烯的一個聚合嵌段,而且B聚合嵌段至少可以被部分氫化,條件是至少有一部分A嵌段被硫化,也可以是具有A-B結構之雙嵌段共聚物的混合成分,含有(ii)至少一種黏性樹脂,以及含有(iii)至少一種具有可取代之錯合物形成劑的金屬錯合物。
所謂壓敏性黏著劑是指只需施加很小的壓力,即可使與基底產生長期黏合的黏著劑,而且在使用後從基底上去除幾乎不會有任何殘留。壓敏性黏著可在室溫中產生永久黏性,同時具有足夠小的黏度,以及很高的初黏性,因此只要受到很小的壓力就會將黏著基底的表面潤濕。黏著劑的可黏合性來自於其黏著性,可再
分離性來自於其內聚性。有許多不同的化合物可作為壓敏性黏著劑的基本材料。
目前工業界及私人應用領域均廣泛使用所謂壓敏性膠帶,也就是配備壓敏性黏著劑的膠帶。壓敏性膠帶通常是由單面或雙面塗有壓敏性黏著劑的載體膜構成。有些壓敏性膠帶並無載體膜,而是僅由一個壓敏性黏著劑層構成,這種膠帶稱為無基材雙面膠帶。為了符合不同應用領域的要求,壓敏性膠帶的成分可以有很大的區別。載體通常是由塑膠膜構成,例如聚丙烯、聚乙烯、聚酯,也可以是由紙、織物或絨頭織物構成。自黏性及/或壓敏性黏著劑通常是以丙烯酸酯共聚物、矽膠、天然橡膠、合成橡膠、苯乙烯嵌段共聚物或聚胺基甲酸酯系。
對於具有很高的黏合強度,且在高溫中內聚性也不會變差的膠帶有很大的需求。尤其是室外或汽車業的黏合作業,可能會出現60℃至70℃的高溫。黏著力特別高的膠帶,尤其是消費用品領域用的膠帶,通常是使用以苯乙烯嵌段共聚物系的黏著劑。這樣做的優點是膠帶可以同時具有很高的黏合強度及很好的內聚性。具有很好的初黏性的膠帶亦可穩固定黏著在粗糙的基底上。
通常是使用以聚苯乙烯嵌段及聚丁二烯嵌段及/或聚異戊二烯嵌段系的線性或放射狀(radial)嵌段共聚物,例如放射狀苯乙烯-丁二烯-(SB)n及/或線性苯乙烯-丁二烯苯乙烯(SB)及/或線性苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯
(SIS)-嵌段共聚物。
目前市場上能夠找到的以苯乙烯嵌段共聚物系的壓敏性黏著劑在溫度超過50℃時的黏合強度都不足。這是因為主要由聚苯乙烯構成的硬相(嵌段聚苯乙烯疇)被軟化,尤其是黏合中等重量的物件時,經常導致壓敏性黏著帶的內聚性失效。
承受翻轉剪切負荷(受到轉矩的作用,例如黏合一個鉤子)發生黏合失效的機率明顯高於承受純剪切負荷的情況。
本發明的目的是提出一種具有良好的溫度穩定性的黏著劑。這種黏著劑應是一種在很廣的溫度範圍都具有壓敏黏著性的壓敏性黏著劑,尤其是這種黏著劑要適於用來製作溫度穩定性膠帶。本發明的另一個目的是提出一種在高溫時具有很高的黏合強度的黏著劑。此外,本發明的另一個目的是提出一種能夠將不同的物件長期黏合在一起的黏著劑,且在高溫環境中(尤其是100℃以上的溫度)有良好的表現及在黏著過程中易於使用,也就是能夠以很有彈性及乾淨的方式被使用,而且製造商也很容易對其進行加工。
採用本發明之主請求項目描述的黏著劑即可達到上述目的。附屬申請專利項目的內容為本發明的各種的實施方式。此外,本發明的內容還包括應用本發明的黏著劑。此外,按照本發明的方法製造的黏著劑,以及按照本發明的方法製造黏著劑均可達到上述目的。此
外,採用申請專利範圍提及之本發明的黏著劑的應用方式,亦可達到上述目的。
基於以以上提及的原因,本發明的至少部分硫化的黏著劑能夠達到非常高的黏合強度,同時又具有非常好的溫度穩定性。
本發明之黏著劑,較佳是是壓敏性黏著劑,尤其是溫度穩定性黏著劑,含有(i)嵌段共聚物及此嵌段共聚物之混合物,具有A-B-A、(A-B)n、(A-B)nX或(A-B-A)nX之結構,其中X代表耦合反應物的一個基,n代表一個介於2至10的整數,也就是說n可以是2、3、4、5、6、7、8、9、或10,A代表乙烯基芳香族的一個聚合嵌段,B代表烯烴或二烯的一個聚合嵌段,而且B聚合嵌段至少被部分氫化或最好被完全氫化,同時至少有一部分A嵌段被硫化,也可以是具有A-B結構之雙嵌段共聚物的混合成分,含有(ii)至少一種黏性樹脂,以及含有(iii)至少一種具有可取代之錯合物形成劑的金屬錯合物。
本發明之黏著劑是一種可交聯黏著劑,尤其是一種配位可交聯黏著劑,較佳是以具有良好的可加工性及可塗覆性的硫化乙烯基芳香族嵌段共聚物系。本發明之黏著劑的特徵還包括良好的可製造性(從黏著性及內聚性的觀點來看),以及即使是在高溫中也能達到很高的黏合強度。由於交聯的關係,使黏著劑具有很好的耐高溫性。
具有Tg明顯分歧之軟成分及硬成分的嵌段
共聚物通常會在室溫中形成使黏著劑對滲透物具有障壁性的疇結構。苯乙烯嵌段及二烯/異丁烯/乙烯/丙烯嵌段之未經改性的嵌段共聚物通常僅在溫度不超高85℃或100℃的情況下具有剪力穩定性,在這個溫度範圍疇結構會開始崩解。
本發明發現,改性(尤其是共聚物之硬嵌段的硫化),較佳是烯烴官能基化芳香族(例如乙烯基芳香族)之芳香族的改性,可以使未交聯的黏著劑具有良好的流動性。由於硫化的關係,在未交聯的情況下亦可達到略優於未改性之嵌段共聚物的抗剪特性。接著經由硫酸基或硫酸衍生物(例如酯)與金屬(較佳是鋁螯合物的鋁)的配位交聯,可以進一步明顯改善交聯黏著劑的抗剪特性。可以視日後的應用目的選擇金屬螯合物中的金屬,以避免金屬對敏感性應用造成污染。
較佳是(i)嵌段共聚物的至少一部分A嵌段被硫化,這種嵌段共聚物也稱為硫化共聚物。在硫化嵌段共聚物中,至少有一部分A聚合嵌段的芳香族被硫化。因此黏著劑含有一種嵌段共聚物或硫化A嵌段及未硫化B嵌段混合成的嵌段,尤其是含有交聯硫化A嵌段,較佳是經由金屬被交聯,尤其是具有通式I的金屬螯合物。此外,較佳是另外含有為未硫化之共聚物的嵌段共聚物,且其具有相互獨立之A嵌段及B嵌段。在A-B型黏著劑還可以另外加入由獨立的A’嵌段及B’嵌段構成的混合成分。
製造雙嵌段、三嵌段、多嵌段及星形嵌段共
聚物用的耦合反應物通常是熟習該項技術者所熟知的。以下是其中少數幾個例子:2-乙烯基吡啶,1,4-二(溴甲基)苯,二氯二甲基矽烷,1,2-二(三氯甲矽烷基)乙烷。經過耦合後,這些耦合反應物會留下X作系。
本發明的內容還包括一種黏著劑,其嵌段具有不同Tgs(經由DSC測定),以及能夠透過個別相的不溶解性交錯形成疇。透過這些在共聚物內的疇的形成,使黏著劑在室溫中具有很好的黏著性。因此共聚物(i)內A嵌段的Tg較佳是高於40℃,同時B嵌段的Tg較佳是低於0℃。A嵌段的Tg較佳是在硫化之前就高於40℃。
黏著劑較佳是還具有以下的特性:嵌段共聚物內的A嵌段是由乙烯基芳香族(例如苯乙烯或苯乙烯衍生物及/或α-甲基苯乙烯、o-甲基苯乙烯、p-甲基苯乙烯、2,5-二甲基苯乙烯、p-甲基苯乙烯及/或四級丁基苯乙烯)構成的均聚物或共聚物。
為了達到本發明的溫度穩定性,共聚物需達到一定的硫化度。良好的黏著劑的一個特徵是含有一特定含量的硫化芳香族,也就是聚合化及硫化乙烯基芳香族的含量。較佳是硫化共聚物含有硫化聚合A嵌段,且其單體單元(也就是乙烯基芳香族)每一莫耳被硫化之芳香族的比例大於等於0.5Mol%(以硫化共聚物之A嵌段的總單體單元為準),尤其是大於等於4至50Mol%,較佳是0.5至50Mol%、2至40Mol%、5至30Mol%、或最好是10至25Mol%,根據本發明為12至17Mol%,或是15Mol%加上+/-2Mol%(較佳是+/-1Mol%)的變動範圍。如
果是10至25Mol%或最好是12至17Mol%,則可以達到特別好的交聯,以達到很高的溫度穩定性,而且不會使黏著劑的黏著力變小。最好是只對A嵌段的芳香族進行硫化。
此外,黏著劑較佳是還含有硫化嵌段共聚物及至少一種混合成分,其A嵌段同樣是衍生自乙烯基芳香族,例如苯乙烯。此種共聚物的B嵌段(軟嵌段)是衍生自異戊二烯、丁二烯、異丁烯、乙烯及/或丙烯,而且較佳是基本上完全氫化。
本發明的內容還包括一種黏著劑,其含有(ii)至少一種含量佔10至60%(重量百分比)、較佳是20至55%(重量百分比)的黏性樹脂,尤其是烴樹脂,例如部分或完全氫化的烴樹脂,且其含量較佳是大於等於30至60%(重量百分比),以及含有(iii)至少一種具有可取代之錯合物形成劑的金屬錯合物,尤其是通式I,以及選擇性含有(iv)最多不超過20%(重量百分比)的軟化劑,較佳是5至15%(重量百分比)的軟化劑,以及含有(v)0.0至20%(重量百分比),較佳是0至10%(重量百分比)、或最好是0.0至5%(重量百分比)的填充物及添加物,同時(i)共聚物及/或共聚物的混合物佔黏著劑之總成分的100%(重量百分比),共聚物佔黏著劑成分的比例大於等於30至80%(重量百分比)、30至60%(重量百分比)、或最好是30至50%(重量百分比)。一種有利的情況是,A嵌段及選擇性的A’嵌段及聚合的B嵌段及選擇性的B’嵌段均作為疇。
較佳是使用含有以嵌段共聚物系之聚合嵌段及含有B嵌段的(壓敏性)黏著劑,其中聚合嵌段主要是透過乙烯基芳香族(A嵌段,較佳是苯乙烯)的聚合形成,B嵌段主要是透過烯烴或1,3-二烯的聚合形成,例如乙烯、丙烯、丁二烯、異丁烯及異戊二烯,或是由丁二烯及異戊二烯構成的共聚物構成。這些產物也可以部分或完全在烯烴嵌段或二烯嵌段內被氫化。其中特別有利的是聚苯乙烯的嵌段共聚物及至少部分氫化的聚二丁烯及/或聚苯乙烯及聚異丁烯的產物。
A嵌段及B嵌段構成的嵌段共聚物可以分別含有相同或不同的A嵌段及相同或不同的B嵌段。例如嵌段共聚物可以具有線性A-B-A結構。亦可使用放射狀形狀的嵌段共聚物,以及星形及線性多嵌段共聚物,例如三嵌段共聚物或更高嵌段的共聚物。其他的成分可包括A-B-二嵌段共聚物(雙嵌段共聚物)。以上提及的所有聚合物均可單獨使用,或是彼此混合使用。
除了以聚苯乙烯嵌段作為A嵌段及A’嵌段外,也可以使用以其他含芳香族且玻璃轉換溫度高於75℃的均聚物及共聚物(較佳是C8至C12芳香族)系的聚合嵌段作為乙烯基芳香族,例如含α-甲基苯乙烯的芳香族嵌段。此外亦含有相同或不同的A嵌段。
以下均為市面上可購得之氫化乙烯基芳香族嵌段共聚物的例子:Kraton公司以Kraton為名銷售的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯-嵌段共聚物,Kuraray公司以Septon為名銷售的苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯-嵌段共聚
物。
根據一種有利的實施方式,共聚物(尤其是嵌段共聚物)含有10至35%(重量百分比)的聚乙烯基芳香族。這個含量亦適用於硫化共聚物及未硫化共聚物。
至少有一部分共聚物(尤其是嵌段共聚物)是在乙烯基芳香族內被硫化,尤其是被硫酸或硫酸衍生物硫化(較佳是一種酯)。可以由不同的途徑實現A嵌段之芳香族的硫化。例如以濃縮的硫酸直接硫化,或是以二氯化硫醯進行氯磺醯基化,然後使氯磺酸皂化。一種特別簡單的方式是與現場製造的硫酸乙醯或異丙乙醯進行反應。
根據一種有利的實施方式,嵌段共聚物中的A嵌段至少佔嵌段共聚物之總重量的13%(重量百分比)。根據另外一種實施方式,共聚物(較佳是嵌段共聚物,例如乙烯基芳香族嵌段共聚物)至少佔(壓敏性)黏著劑之總重量的20%(重量百分比)、30%(重量百分比)、或至少佔35%(重量百分比)。乙烯基芳香族嵌段共聚物的含量過低會導致黏著劑的內聚性過低。乙烯基芳香族嵌段共聚物佔壓敏性黏著劑總重量的最大比例為80%(重量百分比)、65%(重量百分比)、或最多60%(重量百分比)。乙烯基芳香族嵌段共聚物的含量過高會導致壓敏性黏著劑的黏著性過低。
由於螯合交聯及硬嵌段所佔的比例,本發明的黏著劑具有很好的剪切黏著力失效溫度值(SAFT)。因此根據交聯度及硬嵌段所佔的比例,本發明的黏著劑的
SAFT值可以達到大於等於150℃、大於等於180℃、大於等於200℃、大於等於210℃、或最好是大於等於250℃。
因此黏著劑之(i)嵌段共聚物中的A嵌段及A’嵌段的含量較佳是佔黏著劑之總重量的13至85%(重量百分比)、20至80(重量百分比)、或最好是30至60%(重量百分比)。這個含量不能過高,以確保黏著劑具有足夠的黏著性。
B嵌段及B’嵌段較佳是含有由具有2至8個碳原子之單體烯烴構成之均聚物或共聚物,較佳的單體包括乙烯、丙烯、1.3-二烯,尤其是丁烯、異丁烯及/或異戊二烯。一種對本發非常有利的情況是,B嵌段及B’嵌段至少被部分氫化,尤其是完全被氫化。B嵌段完全被氫化能夠阻止B嵌段被硫化,因此可以製造出透明度很好的黏著劑。例如(部分)氫化聚丁二烯、(部分)氫化聚異戊二烯及/或聚烯烴均可作為B嵌段的非極性共聚物。
較佳是以具有通式I之金屬螯合物作為至少一種具有可取代之錯合物形成劑的金屬錯合物:(R1O)nM(XR2Y)m (I)
其中M代表一種從週期表第2、3、4、5族及過渡金屬中選出的金屬,尤其是M代表一種從鋁、錫、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉻、錳、鐵、鈷、銫選出的金屬,其中M較佳是鋁或鈦;R1代表一個烷基或芳基,尤其是帶有1至12
個碳原子的烷基或芳基,例如甲基、乙基、丁基、異丙基或苯甲基;n等於0或一個大於0的整數,尤其是0、1、2、3或4,較佳是0或1;螯合物配位基(XR2Y)中的X及Y分別代表氧或氮,X及Y均可選擇性以一個雙鍵與R2連接,較佳的螯合物配位基是二酮,例如2,4-戊二酮;R2代表一個與X及Y連接的烷基,尤其是一個雙官能烷基,其中烷基是線性或分枝的,亦可選擇性的烷基中含有雜原子,尤其是氧、氮或硫;m代表一個整數,而且最小是1,尤其是1、2或3。在有利的金屬螯合物中,M代表從鋁、鈦及鋯中選出的一種金屬,其中n等於0、1、2或3,m等於1、2、3或4。
較佳的螯合配位基是由下列化合物反應所生成:三乙醇胺、2,4-戊二酮、2-乙基-1,3-己二醇或乳酸。最佳的交聯劑是乙醯丙酮鋁及乙醯丙酮鈦。例如三(乙醯丙酮)鋁,雙(乙醯丙酮)鈦氧化物,雙(戊-2,4-二酮)鈦氧化物。
硫酸基/硫酸衍生物基與乙醯丙酮基之間應保持大略等量的關係,以達到完美的交聯,而且交聯劑的量最好是略為過剩。硫酸基或硫酸衍生物基及乙醯丙酮基之間的比例關係是可以改變的,但是為了確保達到充分的交聯,酐基及乙醯丙酮基不得有任何一者比另一者多出5倍的莫耳量。在本發明的黏著劑中,(i)硫化共
聚物與配位基(XR2Y)(尤其是乙醯丙酮配位基)及(iii)具有通式I之金屬錯合物的硫酸基的莫耳比例在1:5至5:1之間、1:3至3:1之間、1:2至2:1之間、或最好是在1:1至2:1之間,變動範圍+/-0.5或最好是+/-0.2。
根據另一種有利的實施方式,壓敏性黏著劑除了含有至少一種乙烯基芳香族嵌段共聚物外,還含有至少一種黏性樹脂,以按照需提高黏著性。黏性樹脂應與嵌段共聚物之彈性體嵌段相容。
例如以下之樹脂均可作為壓敏性黏著劑中的黏性樹脂(增黏劑):以松香及松香衍生物系的未氫化、部分氫化或完全氫化的樹脂,雙環戊二烯的氫化聚合產物,以C5、C5/C9或C9單體流系的未氫化、部分氫化、選擇性氫化或完全氫化的烴樹脂,以α-蒎烯及/或β-蒎烯及/或δ-薴烯系的聚萜烯樹脂,純C8及C9芳香族的氫化聚合產物。以上提及的黏性樹脂均可單獨使用,亦可彼此混合使用。可使用在室溫中為固態的樹脂,亦可使用在室溫中為液態的樹脂。
以下是常用的黏著劑添加物:塑化劑(例如軟化油),或低分子液態聚合物(例如低分子聚丁烯);一次抗氧化劑,例如空間位阻酚;二次抗氧化劑,例如亞磷酸鹽或硫醚;過程穩定劑,例如C游離基補捉劑;光防護劑,例如紫外線吸收劑或空間位阻胺;加工輔助劑;
終端嵌段強化樹脂;以及具有彈性體性質的其他聚合物;其他可用的彈性體包括以純碳氫化合物系的彈性體,例如不飽和聚二烯烴、天然或合成的聚異戊二烯或聚丁二烯、化學上趨近飽和的彈性體,例如飽和乙烯-丙烯-共聚物、α-烯烴聚合物、聚異丁烯、丁基橡膠、乙丙橡膠,以及化學官能基化的烴,例如含鹵素、含丙烯酸酯、含烯丙基、或含乙烯醚的聚烯烴。
根據本發明的一種實施方式,壓敏性黏著劑也含有填充料,以下是填充料的若干例子:金屬氧化物,金屬氫氧化物,氮化物,鹵化物,碳化物,或是鋁、矽、鋯、鈦、錫、鋅、鐵或鹼(土)金屬的混合氧化物/氫氧化物/鹵化物(主要是氧化鋁之類的化合物,例如氧化鋁、柏買石、三羥鋁石、三水鋁石、硬水鋁石及其他類似成分)。一種特別有利的方式是使用岩層矽酸鹽,例如膨土、微晶高嶺土、水滑石、膨潤石、高嶺石、柏買石、雲母、蛭石、或是上述材料的混合物。也可以使用炭黑或碳的其他變形物,例如碳奈米管。黏著劑並非一定要添加以上提及之任何填充料或填充料的組合,即使不含任何填充料,黏著劑仍可發揮功能。
填充料所佔的比例較佳是至少5%(重量百分比)、10%(量百分比)、或最好是至少15%(重量百分比)。
根據本發明的一種有利的實施方式,填充料所佔的比例不超過30%(重量百分比),以盡可能將其對黏著性的影響降至最低。
在黏著劑的領域中,壓敏性黏著劑的特性是具有永久黏性及彈性。具有永久黏性的材料的黏著性及內聚性在任何一個時間點都必須具有適當的組合。要達到良好的黏合特性,必須將壓敏性黏著劑的黏著性及內聚性調整到一個理想的平衡狀態。
黏著劑較佳是一種壓敏性黏著劑,也就是在室溫乾燥狀態下具有永久黏性且始終保持黏著力的黏彈性黏著劑。只需施加很小的壓力,即可在幾乎所有種類的基底上立刻黏合。共聚物是莫耳質量Mw(平均重量)小於等於300000g/mol或最好是小於等於200000g/mol的統計、交變、嵌段、星形及/或接枝共聚物。由於具有較好的可加工性,因此以較小的克分子量較佳。
一種有利的方式是,該至少一個嵌段共聚物是一種由兩個終端硬嵌段及一個中間軟嵌段構成的三嵌段共聚物。雙嵌段共聚物也非常適合,亦可使用三嵌段共聚物及雙嵌段共聚物的混合物。
壓敏性黏著劑的製造及加工可以從溶液、分散液或溶融液進行。最好是以溶液或熔融液進行壓敏性黏著劑的製造及加工。其中又以溶液為最佳。
本發明的內容還包括含有本發明之黏著劑的平面黏合物,其中平面黏合物是黏著劑的一種平面單元,尤其是製作成無基材雙面膠帶,較佳是在黏著劑的平面單元上塗上一層至少將平面單元部分覆蓋住的黏著劑,其中黏著劑基本上是乾燥的。此外,平面黏合物(尤其是黏著劑的一種平面單元)也可以是膠帶,其中膠帶帶
有一個載體,尤其是一個平面載體,且在載體的至少一個面上塗有黏著劑,其中黏著劑基本上是乾燥的。以上提及的膠帶可以是單面膠帶或雙面膠帶。為了易於製造、存放及加工,無基材雙面膠帶通常帶有一層離型紙。一種特別有利的方式是將本發明的黏著劑應用於單面或雙面膠帶。這樣做很容易就可以將黏著劑平均的塗覆上去。
所謂”膠帶”通常是指一種單面或雙面含有(壓敏性)黏著劑的載體材料。載體材料包括所有的平面構成物,例如在二度空間中伸展的薄膜或薄膜段、長而窄的帶子、一段帶子、沖裁帶(例如形式為將(光電)電子組件的邊界包覆住的帶子)、多層配置帶。可以針對不同的應用將不同的載體(例如薄膜、織物、絨頭織物、紙)與黏著劑組合在一起。此外,“膠帶”也包括所謂的”無基材雙面膠帶”,也就是一種沒有載體的膠帶。無基材雙面膠帶是在使用之前先將黏著劑塗在具有離型層及/或抗黏著性特性的軟性襯料之間。無基材雙面膠帶的使用通常是先去除一層襯料,接著將黏著劑黏上去,然後再去除第二個襯料。
除了具有兩個襯料的膠帶外,也可以使用只有一個可從雙面分開之襯料的膠帶。在這種情況下,膠帶軌道的頂面被雙面可分開的襯料的一個面覆蓋住,膠帶軌道的底面被雙面可分開的襯料的背面覆蓋住,尤其是被一個球或捲筒的一個相鄰的繞圈的背面覆蓋住。
在本發明中,較佳是以聚合物膜、複合薄膜、
絨頭織物、織物、紙、泡沫材料、帶有或有機及/或無機層的薄膜或複合薄膜作為膠帶的載體材料。所有常用於製造薄膜的塑膠都可用來製造這種薄膜/複合薄膜,例如以下的例子:聚乙烯、聚丙烯(尤其是經由單軸或雙軸拉伸產生的定向聚丙烯(OPP))、環烯烴共聚物(COC)、聚氯乙烯(PVC))、聚酯(尤其是聚對苯二甲酸乙二酯(PET)及聚萘乙二酯(PEN))、乙烯-乙烯醇(EVOH)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚丙烯氰(PAN)、聚碳酸酯(PC)、聚醯胺(PA)、聚硫醚(PES)、聚聚醯亞胺(PI)。
載體也可以和有機或無機鍍膜或塗層結合在一起。有多種常用的方法可以達到這個目的,例如塗漆、壓印、蒸鍍、濺鍍、共擠壓、層壓等方法。以下是一些鍍膜的例子:矽及鋁的氧化物或氮化物、氧化銦物(ITO)、矽膠鍍膜。
雙面(自黏)膠帶的頂層及底層可以是由相同或不同的本發明的黏著劑構成,及/或具有相同或不同的層厚度。可以使用先前技術的方法對載體的一面或雙面進行預處理,例如目的是為了改善黏著劑在載體上的錨定。同樣的,膠帶的一面或兩面可以配置功能層,例如阻擋層。可以選擇性的利用離型紙或離型膜將壓敏性黏著劑層覆蓋住。一種替代方式是只用雙面均可分離的襯料將一個黏著劑層覆蓋住。根據一種變化方式,雙面(自黏)膠帶具有本發明的黏著劑及另外任意一種黏著劑,例如一種能夠很好的黏著在覆蓋基板上的黏著劑,或一種可復原性特別好的黏著劑。
本發明的內容還包括一種製造黏著劑的方法,尤其是一種製造溫度穩定性壓敏性黏著劑的方法,以及以這種方法製造的黏著劑,尤其是一種溫度穩定性黏著劑,其含有(i)嵌段共聚物及此嵌段共聚物之混合物,具有A-B-A、(A-B)n、(A-B)nX或(A-B-A)nX之結構,其中X代表耦合反應物的一個基,n代表一個介於2至10的整數,A代表乙烯基芳香族的一個聚合嵌段,B代表烯烴或二烯的一個聚合嵌段,其中至少一部分A嵌段被硫化,也可以是具有A-B結構之雙嵌段共聚物的混合成分,以及含有(ii)至少一種黏性樹脂,以及可選擇性的含有(iii)至少一種具有可取代之錯合物形成劑的金屬錯合物。
根據一種有利的變化方法,嵌段共聚物具有從乙烯基芳香族衍生的A嵌段,以及從烯烴及二烯衍生的B嵌段,例如帶有2至8個碳原子的線性或分枝烯烴,其中B嵌段至少被部分氫化或最好是完全氫化,其中A嵌段的芳香族被部分氫化。所謂聚合物完全氫化是指以所用之單體的Mol%為準,雙鍵所佔的比例小於5Mol%。
本發明的內容還包括應用本發明的黏著劑及上述方法製造的產品,其中黏著劑在塗覆之前以已部分氫化,或是在塗覆之後才進行部分或最終交聯,尤其是在將黏著劑塗到元件上之前、塗覆期間或塗覆之後將黏著劑及/或元件加熱使其交聯。
此外,本發明的內容還包括應用黏著劑或黏著劑製成的單面或雙面膠帶,尤其是溫度穩定性膠帶,
尤其是其SAFT值大於等於180℃,或最好是大於等於200℃。
1‧‧‧(光電)電子組件
2‧‧‧基板
3‧‧‧電子結構
4‧‧‧蓋板
5‧‧‧膠帶/壓敏性黏著劑
5a,5b‧‧‧壓敏性黏著劑
21‧‧‧玻璃板
22‧‧‧黏著劑
23‧‧‧鈣層
24‧‧‧薄玻璃片/玻璃載體
25‧‧‧無基材雙面膠帶
26‧‧‧PET膜
以下配合圖式中顯示的多個有利的實施方式對本發明的細節、目的、特徵及優點做進一步的說明。其中:第1圖:第一個(光電)電子組件的示意圖;第2圖:第二個(光電)電子組件的示意圖;第3圖:第三個(光電)電子組件的示意圖;
第1圖顯示(光電)電子組件1的第一種構造方式。組件1具有一個基板2,電子結構3設置在基板2上。基板2本身就是滲透物的一個障壁層,並構成電子結構3之封裝的一部分。在電子結構3的上方有另外一個具障壁作用的蓋板4,在本實施例中電子結構3與蓋板4彼此間隔一段距離。
為了將電子結構3的側面也封裝住,並使蓋板4與電子組件1連結在一起,故以壓敏性黏著劑5沿著基板2上的電子結構3的邊緣將電子結構3封住。另外一種實施方式並不是以純壓敏性黏著劑5進行封裝,而是以含有至少一種本發明之壓敏性黏著劑的膠帶5進行封裝。壓敏性黏著劑5將蓋板4與基板2連結在一起。
只要壓敏性黏著劑5的厚度足夠,即可維持蓋板4與電子結構3之間原本的間隔。
壓敏性黏著劑5是一種如前面所述之本發明
的壓敏性黏著劑,以下將在實施方式中對壓敏性黏著劑5做進一步的說明。壓敏性黏著劑5的任務不只是將基板2與蓋板4連結在一起,而是還包括構成一個對滲透物的障壁層,以防止滲透物(例如水蒸氣及氧)從側面滲入電子結構3。
在本實施方式中,壓敏性黏著劑5是由雙面膠帶沖裁成的沖裁件提供。這種沖裁件在使用上特別方便。
第2圖顯示(光電)電子組件1的另外一種構造方式。如第2圖所示,電子結構3被設置在基板2上、並被基板2從底部封住。電子結構3的上方及側面均被壓敏性黏著劑5全面積封住。因此電子結構3的上方整個被壓敏性黏著劑5封住。接著在壓敏性黏著劑5的上方設置一蓋板4。由於壓敏性黏著劑5已提供很好的障壁作用,因此蓋板4不必像前面提及的第一種構造方式必須具有很好的障壁作用。例如蓋板4可以只具有力學上的保護作用,當然除此之外,蓋板4也可以具有滲透障壁作用。
第3圖顯示(光電)電子組件1的另外一種構造方式。和前面兩種構造方式不同的是,第3圖的構造方式使用兩種壓敏性黏著劑5a,5b,在本實施方式中這兩種壓敏性黏著劑5a,5b是相同的壓敏性黏著劑。其中壓敏性黏著劑5a是整個塗覆在基板2上。電子結構3被設置在壓敏性黏著劑52上、並被壓敏性黏著劑5a固定住。接著以另外一種壓敏性黏著劑5b將壓敏性黏著劑
5a及電子結構3構成的複合體整個覆蓋住,這樣電子結構3的每一個面都被壓敏性黏著劑5a,5b封裝住。同樣的,在壓敏性黏著劑5b的方同也設有一蓋板4。
在這種構造方式中,基板2及蓋板4都不必具有對滲透物的障壁作用。當然也可以使基板2及蓋板4具有對滲透物的障壁作用,以進一步防止滲透物滲入電子結構3。
此處要指出的是,第2圖及第3圖僅為示意圖。從這兩個圖並無法看出壓敏性黏著劑5最好是以均勻厚度被塗覆上去。均勻塗覆的好處是在過渡到電子結構的位置不會出現尖銳的棱角,而是很順暢的過渡到電子結構,同時可以保留原有的未填滿及充氣的小區域。
但必要時亦可使壓敏性黏著劑與基底完全密合,尤其是在真空中或較高的壓力下進行塗覆的情況。此外,由於壓敏性黏著劑會在局部受到不同程度的壓縮,因此經由流動過程可以在某種程度上縮小在棱角處的厚度差。此外,為了便於說明及理解,上述圖示並非按照正確的比例尺繪製,尤其是電子結構實際上通常是非常扁平的,其厚度通常小於1μm。
以上所有實施方式都是將壓敏性黏著劑5製作成膠帶使用。膠帶的種類原則上可以是具有載體的雙面膠帶,也可以是無基材雙面膠帶。以上所有實施例使用的都是無基材雙面膠帶。
不論是製作成無基材雙面膠帶,或是塗覆在扁平的構造物上,壓敏性黏著劑的厚度都是在1μm至
150μm之間、較佳是在5μm至75μm之間、或最好是在12μm至50μm之間。如果要提高在基板上的黏著力及/或在(光電)電子組件內達到減震效果,可以使用較厚的壓敏性黏著劑層(50μm至150μm之間)。但這樣做的缺點是滲透斷面會變大。較小的厚度(1μm至12μm之間)可以縮小滲透斷面,以減少橫向滲透及(光電)電子組件的總厚度。但這樣做的缺點是會降低在基板上的黏著力。前面提及的最佳厚度範圍可以在較小的厚度(因此滲透斷面較小,以減少橫向滲透)及較大厚度(以產生足夠的黏著力)之間取得很好的平衡。理想的厚度是由(光電)電子組件、終端應用、以及壓敏性黏著劑的種類等因素(有時還包括扁平基板)決定。
雙面膠帶的障壁黏著劑的厚度亦適用上一段提及的範圍,也就是說各個壓敏性黏著劑層的厚度都是在1μm至150μm之間、較佳是在5μm至75μm之間、或最好是在12μm至50μm之間。如果除了本發明的障壁黏著劑外,雙面膠帶還含有另一種障壁黏著劑,則其厚度較佳是在150μm以上。
以下將配合若干範例對本發明做進一步的說明,但是本發明並不受這些範例的任何限制。
玻璃轉換溫度(Tg)--按照DIN 53765描述的方式,以差動熱量計測量聚合物及共聚物的玻璃轉換溫度(Tg)。將7mg的試體置於鋁缽中,然後放到測量儀器中(Netzsch公司製造的DSC 204 F1測量儀器)。以一個
空的鋁缽作為為比較之用。接著以10K/min的加熱速率測得兩條加熱曲線。從兩條加熱曲線求出玻璃轉換溫度(Tg)。計算過程是由儀器本身的軟體進行。
黏著力--按照以下的方式測定黏著力:以一片玻璃板(浮法玻璃)作為黏著底板。將待測量的可黏著扁平單元裁剪成成寬度20mm及長度25cm的試體(帶有一操作用的段落)並黏在黏著底板上,然後直接用4kg的鋼製滾筒以10m/min的進給速度在所選擇的黏著底板上滾壓5次。滾壓結束後,利用Zwick公司生產的拉伸試驗機以180度的角度及300mm/min的速度將黏在黏著底板上的扁平單元撕開,並測量所需的拉力。取3次測量的平均值作為試驗結果(單位:N/cm)。這個試驗是在未交聯的樣品上進行。
剪切黏著力失效溫度(SAFT)--按照以下的方式測定SAFT:以一片拋光的鋼板面作為黏著底板。將待測量的可黏著扁平單元裁剪成成寬度10mm及長度5cm的試體,然後立刻用2kg的鋼製滾筒以10m/min的速度在面積10x13mm的黏著底板上滾壓。接著將可黏著扁平單元以角度180度加載0.5N,並以9℃/min的速率加熱。在此過程中測量試體滑動路徑達1mm時的溫度。取兩次測量的平均值作為測量值(單位:℃)。
分子量--以凝膠滲透色譜法(GPC)測定以重量計算的平均分子量MW。以含0.1%(體積百分比)之三氟醋酸的THF作為洗提劑。在25℃的溫度中進行測量。以PSS-SDV,5μm,103Å,ID 8.0mm x 50mm作為前置
管柱。以PSS-SDV,5μm,103Å及105Å及106Å,ID 8.0mm x 300mm之管柱進行離析。試體濃度為4g/l,流量為每分鐘1.0ml。以PS標準進行測量。
硫化的一般製造範例:以下將說明可能之硫化方法的一般範例:
a)將SIBS(50g)溶解在二氯甲烷(500ml)中,製成10%(w/v)的溶液。攪拌溶液,並回流到氮氛圍中加熱至約40℃。在二氯甲烷中製作作為硫化劑用的硫酸乙醯。將二氯甲烷(150ml)置於冰浴中。然後按照希望達到的硫化度準備醋酸酐。將過量的醋酸酐以1.5:1(莫耳比)的比例加到濃縮硫酸中。接著經由滴液漏斗慢慢的加入濃縮硫酸並攪拌。將混合物放置約10分鐘,使其均勻化。不能出現染色的情況。接著將硫酸乙醯溶液灌注到滴液漏斗,並以10至30分鐘的時間慢慢的滴到溫熱的聚合物溶液中。經過約5小時後,慢慢加入甲醇(100ml),使反應結束。接著使經過反應的聚合物溶液去離子水中沉澱出來。用水清洗沉澱物數次,然後放到真空爐中以50℃的溫度乾燥24小時。
b)從US 3642953 A導出以下的方法:將平均嵌段分子量10000-127000-10000(14.3g)的嵌段聚合物SIBS溶解在乾燥的二乙醚中(1000g),然後過濾並冷卻至0℃。慢慢加入氯磺酸(8.8g)及乾燥的二乙醚(100g)組成的混合物,以製作聚合物溶液。將反應溫度(0℃至5℃)維持30分鐘。聚合物會從溶液中沉澱出來,並形成氯化氫。
反應時間結束時,將混合物加熱至室溫,將醚從反應產物中傾析出來,並用醚清洗沉澱的產物3次。原則上這兩種方法經過必要的修改後均可應用於本發明的硫化。本發明的內容亦包括以上述方法產生之硫化共聚物與未硫化之共聚物混合成的共聚物。
製作樣品-從溶液中製作出範例1至3的壓敏性黏著劑。將各個成分溶解在THF/甲苯/甲醇(80/10/10)中(固體佔40%),並塗覆在一厚度23μm的未經處理的PET膜上,然後以120℃的溫度乾燥15分鐘,因而形成一個單位面積重量50g/m2的黏著劑層。
範例1:將SIBS Sibstar 103T(50g)溶解在二氯甲烷(500ml)中,製成10%(w/v)的溶液。攪拌溶液,並回流到氮氛圍中加熱至約40℃。在二氯甲烷中製作作為硫化劑用的硫酸乙醯。將二氯甲烷(150ml)置於冰浴中。然後準備醋酸酐(2.57g)。將過量的醋酸酐加到濃縮硫酸中。接著經由滴液漏斗慢慢的加入濃縮硫酸(1.41g)並攪拌。將混合物放置約10分鐘。不能出現染色的情況。接著以10至30分鐘的時間慢慢的將硫酸乙醯溶液滴到溫熱的聚合物溶液中。經過約5小時後,慢慢加入甲醇(100ml),使反應結束。接著使經過反應的聚合物溶液冷的甲醇水中沉澱出來。用甲醇及水清洗沉澱物數次,然後放到真空爐中以80℃的溫度乾燥24小時。在以這種方法製作的聚合物中,硫酸所佔的比例大約是7Mol%。
黏著劑-範例1
範例2
範例3
黏著劑-比較例1
比較例2
從這個表格可以看出,硫化黏著劑在極性基底上的黏著力及溫度抗剪切性會變大。測量工作在溫度達到210℃時結束,因為這個溫度是溫度控制單元的最高溫度。反之,未交聯的系統則在100℃至120℃之間顯示出苯乙烯嵌段共聚物典型的溫度失效,這是因為苯乙烯疇的軟化所造成。從表格中還可以看出,所有的例子在所有的基底上都達到足夠的黏著力,且範例1、2及3達到非常好的耐高溫性。
1‧‧‧(光電)電子組件
2‧‧‧基板
3‧‧‧電子結構
4‧‧‧蓋板
5‧‧‧膠帶/壓敏性黏著劑
Claims (21)
- 一種黏著劑,尤其是溫度穩定性黏著劑,其特徵為含有:(i)嵌段共聚物及此嵌段共聚物之混合物,具有A-B-A、(A-B)n、(A-B)nX或(A-B-A)nX之結構,其中X代表耦合反應物的一個基,n代表一個介於2至10的整數,A代表乙烯基芳香族的一個聚合嵌段,B代表烯烴或二烯的一個聚合嵌段,其中至少一部分A嵌段被硫化,也可以是具有A-B結構之雙嵌段共聚物的混合成分,以及(ii)至少一種黏性樹脂,以及(iii)至少一種具有可取代之錯合物形成劑的金屬錯合物。
- 如請求項1的黏著劑,其中B聚合嵌段被部分氫化,或最好是被完全氫化。
- 如請求項1或2項的黏著劑,其中(i)至少一部分嵌段共聚物是帶有硫化A嵌段的硫化共聚物,尤其是帶有螯合交聯的A嵌段。
- 如請求項1至3中任一項的黏著劑,其中(i)A嵌段之Tg高於40℃,B嵌段之Tg低於0℃。
- 如請求項1至4中任一項的黏著劑,其中B嵌段是由具有2至8個碳原子之單體烯烴構成的均聚物或共聚物,且較佳是乙烯、丙烯、及/或1,3-二烯,尤其是丁二烯及/或異戊二烯。
- 如請求項1至5中任一項的黏著劑,其中共聚物的莫耳質量Mw(平均重量)小於等於300000g/mol。
- 如請求項1至6中任一項的黏著劑,其中A嵌段是由乙烯基芳香族及其衍生物的單體構成的均聚物或共聚物,例如由苯乙烯、苯乙烯衍生物及/或α-甲基苯乙烯的單體構成。
- 如請求項1至7中任一項的黏著劑,其中該具有可取代之錯合物形成劑的金屬錯合物是一種具有通式I之金屬螯合物,(R1O)nM(XR2Y)m (I)其中M代表一種從週期表第2、3、4、5族及過渡金屬中選出的金屬,尤其是M代表一種從鋁、錫、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉻、錳、鐵、鈷、銫選出的金屬,其中M較佳是鋁或鈦;R1代表一個烷基或芳基,尤其是帶有1至12個原子的烷基或芳基,例如甲基、乙基、丁基、異丙基或苯甲基;n等於0或一個大於0的整數,尤其是0、1、2、3或4;螯合物配位基(XR2Y)中的X及Y分別代表氧或氮,X及Y均可選擇性以一個雙鍵與R2連接;R2代表一個與X及Y連接的線性或分枝的烷基,亦可選擇性的烷基中含有雜原子,尤其是氧、氮或硫;m代表一個整數,而且最小是1,尤其是1、2或3。
- 如請求項8的黏著劑,其中金屬錯合物中的螯合配位基是由三乙醇胺、2,4-戊二酮、2-乙基-1,3-己二醇或乳酸中至少一種化合物反應所生成。
- 如請求項1至9中任一項的黏著劑,其中硫化共聚物具有硫化A嵌段,且以硫化共聚物之A嵌段的總單體單元為準,其單體單元每一莫耳被硫化之芳香族的比例大於等於0.5Mol%,或最好是大於等於4至50Mol%。
- 如請求項1至10中任一項的黏著劑,其中硫化共聚物具有硫化A嵌段,且以硫化共聚物之A嵌段的總單體單元為準,其單體單元每一莫耳被硫化之芳香族的比例大於等於0.5至50Mol%,較佳是大於等於2至40Mol%、5至30Mol%、或最好是10至25Mol%,根據本發明為12至17Mol%,或是15Mol%加上+/-2Mol%的變動範圍,或較佳是+/-1Mol%的變動範圍。
- 如請求項1至11中任一項的黏著劑,其係含有(ii)至少一種含量佔10至60%(重量百分比)的黏性樹脂,尤其是烴樹脂,較佳是完全氫化的樹脂,以及(iii)至少一種具有可取代之錯合物形成劑的金屬錯合物,以及(iv)選擇性含有最多不超過20%(重量百分比)的軟化劑,以及(v)0.0至20%(重量百分比)的填充物及添加物,以及(i)共聚物及/或其混合物佔黏著劑之總成分的100%(重量百分比),共聚物佔黏著劑成分的比例大於 等於30至80%(重量百分比)。
- 如請求項6至12項中任一項的黏著劑,其中(i)共聚物中A嵌段之乙烯基芳香族至少佔黏著劑總重量的13至85%(重量百分比)、20至80%(重量百分比)、或最好是至少佔30至65%(重量百分比)。
- 如請求項1至13中任一項的黏著劑,其中(i)硫化共聚物與配位基(XR2Y),尤其是乙醯丙酮配位基,及(iii)具有通式I之金屬錯合物的硫酸基的莫耳比例在1:3至3:1之間、1:2至2:1之間、或最好是在1:1至2:1之間,變動範圍+/-0.5或最好是+/-0.2。
- 如請求項1至14中任一項的黏著劑,其中SAFT值大於等於150℃、大於等於180℃、或最好是大於等於200℃到至少250℃。
- 一種製造黏著劑的方法,尤其是製造溫度穩定性黏著劑,較佳是一種壓敏性黏著劑,其含有(i)嵌段共聚物及此嵌段共聚物之混合物,具有A-B-A、(A-B)n、(A-B)nX或(A-B-A)nX之結構,其中X代表耦合反應物的一個基,n代表一個介於2至10的整數,A代表乙烯基芳香族的一個聚合嵌段,B代表烯烴或二烯的一個聚合嵌段,其中至少一部分A嵌段被硫化,也可以是具有A-B結構之雙嵌段共聚物的混合成分,以及(ii)至少一種黏性樹脂,以及(iii)至少一種具有可取代之錯合物形成劑的金屬錯合物。
- 如請求項16的方法,其中嵌段共聚物含有衍生自乙烯基芳香族的A嵌段及衍生自帶有2至8個碳原子之線性或分枝烯烴的B嵌段,其中B嵌段至少被部分氫化,或較佳是完全氫化,同時A嵌段的芳香族至少被部分硫化。
- 一種以如請求項20項或第21項的方法製造的黏著劑。
- 一種黏著劑之應用,尤其是如請求項1至15或18中任一項的黏著劑,以及以如請求項16或17的方法製造的產品,其中黏著劑在塗覆之前以已部分氫化,或是在塗覆之後才進行部分或最終交聯,尤其是在將黏著劑塗到元件上之前、塗覆期間或塗覆之後將黏著劑及/或元件加熱使其交聯。
- 一種黏著劑之應用,尤其是如請求項1至15或18中任一項的黏著劑,以及以如申請專利範圍16或17的方法製造的產品,或是應用黏著劑或黏著劑製成的單面或雙面膠帶作為溫度穩定性性膠帶,尤其是其SAFT值大於等於180℃。
- 一種含有如請求項1至15或18中任一項之黏著劑以如請求項16或17的方法製造的產品的平面黏合物,其中平面黏合物是黏著劑的一種平面單元或一種膠帶,其中膠帶帶有一個載體,且在載體的至少一個面上塗有黏著劑,其中平面黏合物的黏著劑基本上是乾燥的。
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