TW201739881A - 壓敏性黏著劑組成物 - Google Patents

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Abstract

提供一種壓敏性黏著劑組成物，其包含藉由聚合複數個單體所形成的聚合物。在此，該些單體包括i)選自由丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸2-丙基庚酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸2-丙基庚酯、及甲基丙烯酸正辛酯所組成之群組的一或多者；ii)選自由丙烯腈及甲基丙烯腈所組成之群組的一或多者；以及iii)選自由丙烯酸及甲基丙烯酸所組成之群組的一或多者。該壓敏性黏著劑組成物具有高黏著強度及撥水性，且特別係即使當與化學品接觸時，仍表現優異的化學抗性並維持黏著強度。

Description

壓敏性黏著劑組成物
本發明係涉及一種壓敏性黏著劑組成物，且特別係一種具有化學抗性的壓敏性黏著劑組成物。
壓敏性黏著(PSA)膠帶在家用及工業用途上幾乎無所不在。壓敏性黏著膠帶通常包括設置在基材上的壓敏性黏著層。壓敏性黏著劑在使用壓敏性黏著膠帶的溫度下表現壓敏黏著性質，且只有於適當的壓力下，才會附接在各種物品上以形成黏著黏合。
根據壓敏性膠帶委員會(Pressure-Sensitive Tape Council)，壓敏性黏著劑(PSA)已知具有以下特性：(1)強力且持久的壓敏黏著性質；(2)使用以小於或等於手指壓力的壓力即可黏著；(3)足以保持在目標物體的能力；及(4)足以自目標物體乾淨地移除的內聚強度。已知作為壓敏性黏著劑(PSA)具有優異功能的材料包括經設計及配製以表現所欲黏彈特性而導致壓敏黏著性質、剝離黏著性質、及剪切滯留力(shear retention force)間之所欲平衡的聚合物。通常，壓敏性黏著劑具有在室溫下(例如20℃)顯示壓 敏黏著性質之特性。應注意的是，即使當組成物係單純地黏附或附接至一表面時，壓敏性黏著劑也不包含該組成物。
此要求通常係使用設計成分開測量壓敏黏著性質、黏著性質(剝離強度)、以及內聚性質(剪切滯留力)的測試進行評估，如A.V.Pocius in Adhesion and Adhesives Technology：An Introduction,2nd Ed.,Hanser Gardner Publication,Cincinnati,OH,2002中所揭示。這些測量會被綜合起來，以權衡廣泛用於特徵化PSA的特性。
由於近年來壓敏性黏著膠帶之大量使用，對於性能要求的需求日益增加。例如，必須提供具有高黏著強度、撥水性及化學抗性的壓敏性黏著劑。
習用壓敏性黏著劑具有當彼等與化學品接觸時會減少黏著強度的問題。尤其，用於穿戴式裝置及類似者的壓敏性黏著劑在其效用期(lifetime)期間，係容易暴露於家用化學品(諸如油酸)，且因此壓敏性黏著劑需要化學抗性。
本發明係關於一種壓敏性黏著劑組成物，其具有優異的黏著強度，表現撥水性及化學抗性，且即使當與化學品接觸時仍維持不變的黏著強度。
為了解決上述先前技術之問題，根據本發明之一態樣，提供一種壓敏性黏著劑組成物，其包括藉由聚合複數個單體所形成的聚合物。在此，該些單體包括i)選自由丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸2-丙基庚酯、及丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸2-丙基庚酯、及甲基丙烯酸正辛酯所組成之群組的一或多者；ii)選自由丙烯腈及甲基丙烯腈所組成之群組的一或多者；以及iii)選自由丙烯酸及甲基丙烯酸所組成之群組的一或多者。
該些單體可在溶劑中使用起始劑來聚合。
基於該聚合物之總重量，該i)選自由丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸2-丙基庚酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸2-丙基庚酯、及甲基丙烯酸正辛酯所組成之群組的一或多者之含量可在63至84重量%之範圍中，該ii)選自由丙烯腈及甲基丙烯腈所組成之群組的一或多者之含量可在10至30重量%之範圍中，且該iii)選自由丙烯酸及甲基丙烯酸所組成之群組的一或多者之含量可在3至15重量%之範圍中。
該壓敏性黏著劑組成物可進一步包括交聯劑，且該交聯劑可包括選自由下列所組成之群組的一或多者：基於異氰酸酯之交聯劑、基於雙醯胺之交聯劑、基於螯合物之交聯劑、基於三聚 氰胺之交聯劑、基於環氧樹脂之交聯劑、基於胺之交聯劑、及基於脲之交聯劑。
根據本發明之另一態樣，提供一種壓敏性黏著劑物品，其包括基材、以及設置於該基材上的壓敏性黏著層。在此，該壓敏性黏著層包括根據本發明之壓敏性黏著劑組成物。
根據本發明之壓敏性黏著劑組成物具有優異的黏著強度，並表現撥水性及化學抗性。亦即，根據本發明之壓敏性黏著劑組成物即使當與化學品接觸時，仍可維持黏著強度。
從以下實例之詳細敘述，本發明之此等及其他優點及特徵以及實現彼等之方法將顯而易見。然而，本發明並不受限於下列實例，且可以各種形式例示。亦即，本發明之實例用以使本發明之揭露完整，並係提供以使本發明所屬技術領域中具有通常知識及技藝者了解本發明之全部範疇。本發明應基於隨附之申請專利範圍之範疇來定義。
雖然在本說明書全文中使用用語「包含(comprising)」、「包括(including)」、「具有(having)」、「由...所組成(consisting of)」，但若未使用用語「只有(only)」，此等用 語可意欲涵蓋所指明之元件外的其他元件。單數形式之「一(a/an)」及「該(the)」亦意欲包括複數形式，除非上下文另有明確指示。在敘述元件時，亦應瞭解元件之敘述意欲涵蓋其誤差範圍(range of error)，除非上下文另有明確指示。
在本發明之實例中，其各別特徵可部分地或完全地結合或整合，且亦可以各種方式技術上著手及闡述。
在下文中，將詳細敘述本發明之例示性實施例。
根據本發明之壓敏性黏著劑組成物為丙烯酸壓敏性黏著劑組成物。根據本發明之一個例示性實施例之壓敏性黏著劑組成物包括藉由聚合複數個單體所形成的聚合物。較佳地，該聚合物為丙烯酸聚合物。
此等單體包括i)選自由丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸2-丙基庚酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸2-丙基庚酯、及甲基丙烯酸正辛酯所組成之群組的一或多者；ii)選自由丙烯腈及甲基丙烯腈所組成之群組的一或多者；以及iii)選自由丙烯酸及甲基丙烯酸所組成之群組的一或多者。
基於該聚合物之總重量，該i)選自由丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸2-丙基庚酯、及丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸2-丙基庚酯、及甲基丙烯酸正辛酯所組成之群組的一或多者之含量係在大約63至大約84重量%之範圍中， 較佳係在大約64至大約79重量%之範圍中，且更佳係在大約63至大約69重量%之範圍中。
同樣地，基於該聚合物之總重量，該ii)選自由丙烯腈及甲基丙烯腈所組成之群組的一或多者之含量係在大約10至大約30重量%之範圍中，較佳係在大約15至大約28重量%之範圍中，且更佳係在大約18至大約25重量%之範圍中。
此外，基於該聚合物之總重量，該iii)選自由丙烯酸及甲基丙烯酸所組成之群組的一或多者之含量係在大約3至大約15重量%之範圍中，較佳係在大約5至大約13重量%之範圍中，且更佳係在大約5至大約8重量%之範圍中。
該壓敏性黏著劑組成物除了該聚合物外，可進一步包括交聯劑。該交聯劑可用以使一聚合物鍊與該聚合物連結，且亦可用以控制黏著強度及滯留力。例如，該交聯劑可包括選自由下列所組成之群組的一或多者：基於異氰酸酯之交聯劑、基於雙醯胺之交聯劑、基於螯合物之交聯劑、基於三聚氰胺之交聯劑、基於環氧樹脂之交聯劑、基於胺之交聯劑、及基於脲之交聯劑。較佳地，該交聯劑係基於異氰酸酯之交聯劑。較佳地，基於該壓敏性黏著劑組成物之總重量，交聯劑之含量亦在大約0.05至1.00重量%之範圍中。
根據本發明之壓敏性黏著劑組成物係基於溶劑之壓敏性黏著劑組成物，其中聚合物係藉由在溶劑中聚合單體所形成。 其後，該交聯劑可與該聚合物混合，且所得之混合物可施用在基材上以形成黏著劑物品，較佳為形成膠帶之形式的黏著劑物品。
相較於基於水之壓敏性黏著劑，此基於溶劑之壓敏性黏著劑具有較優的抗水性、抗熱性、滯留力及黏著強度。此外，相較於基於水之壓敏性黏著劑，基於溶劑之壓敏性黏著劑由於作為分散介質的溶劑之低揮發溫度，具有減少乾燥設備成本的優點。因此，基於溶劑之壓敏性黏著劑對用於需要高黏著強度的工業產品係較佳的，特別係對用於電子產品。
根據本發明之製備基於溶劑之壓敏性黏著劑組成物的方法包括合成聚合物，其係藉由在溶劑中添加起始劑與i)選自由丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸2-丙基庚酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸2-丙基庚酯、及甲基丙烯酸正辛酯所組成之群組的一或多者；ii)選自由丙烯腈及甲基丙烯腈所組成之群組的一或多者；以及iii)選自由丙烯酸及甲基丙烯酸所組成之群組的一或多者，以及聚合該等單體。此外，該方法可進一步包括在聚合物合成後，額外添加該溶劑及交聯劑。
此情況下，該溶劑可包括選自由乙酸乙酯及甲苯所組成之群組的一或多者。在聚合後添加的該溶劑可用以溶解在該聚合物合成後所額外添加的功能性材料，且當將該壓敏性黏著劑組成物塗佈在基材上時，藉由調整該壓敏性黏著劑組成物的乾燥揮發性，該溶劑具有使該壓敏性黏著劑組成物之表面平滑的效果。
此外，該起始劑係熱起始劑，其藉由熱而形成反應性基團，並由於該等反應性基團而觸發單體的鏈反應，以形成聚合物。例如，該起始劑可係2-(2-氰基丁-2-基二氮烯基)-2-甲基丁腈。較佳地，基於該壓敏性黏著劑組成物之總重量，該起始劑係以含量0.1至1.0重量%之含量存在。
包括設置在基材上的壓敏性黏著層之壓敏性黏著劑物品可藉由以下所形成：將本發明之壓敏性黏著劑組成物塗佈在該基層的一或兩個表面上，以及乾燥該壓敏性黏著劑組成物。此壓敏性黏著劑物品較佳係壓敏性黏著膠帶。
離型襯墊可設置在該壓敏性黏著層設置有基材的相對表面。該壓敏性黏著劑物品可在移除此離型襯墊後使用。
該基材較佳包括選自由膜、紙張、金屬箔、及織品所組成之群組的一者，更佳包括聚酯膜。然而，任何材料可用以支撐該壓敏性黏著層都足以使用，但本發明並不限於此。
此壓敏性黏著劑組成物具有高黏著強度、撥水性及化學抗性。尤其，本發明之壓敏性黏著劑組成物可表現優異的化學抗性，且當暴露於家用化學品時可維持黏著強度，家用化學品諸如油類(如橄欖油)、化妝品等。
此壓敏性黏著劑組成物的化學抗性可定義如下：級別1：在浸沒於化學品後發生完整剝離；級別3：在浸沒於化學品後發生部分剝離；以及級別5：在浸沒於化學品後沒有剝離發生。
根據本發明之壓敏性黏著劑組成物即使在該壓敏性黏著劑組成物經浸沒於化學品之後，仍具有級別3或更高的抗性。
包括根據本發明之壓敏性黏著劑組成物的壓敏性黏著劑物品係可用於家用或工業用途。較佳地，此壓敏性黏著劑物品(較佳為壓敏性黏著膠帶)係用於穿戴式裝置的壓敏性黏著膠帶。在使用期間，該穿戴式裝置可能易於暴露於各種化學品，諸如化妝品、廚房用品、盥洗用品等。因此，具有化學抗性的本發明之壓敏性黏著劑組成物、及包括其的壓敏性黏著劑物品當使用在穿戴式裝置時，係特別理想的。
在下文中，將參照實驗實例進一步詳細敘述本發明。然而，應當瞭解的是，本文所提出之敘述僅係用於說明目的之較佳實施例，且並非意欲限制本發明之範疇。因此，顯而易見的是，在不偏離本發明之範疇下，可對本發明之實驗實施例做出各種變更及修改，故應當瞭解的是，本發明涵蓋所有此等變更及修改，前提是彼等係在隨附之申請專利範圍及其均等者之範疇內。
用於敘述以下實驗實例的縮寫及商品名稱之意義係列於下表1中。
壓敏性黏著劑組成物之製備
實例1、2和5至18、及比較例1至10
在1L的燒瓶中裝入單體、1g的VAZO 67(20重量%的乙酸乙酯中之儲備溶劑)、及99.2g的乙酸乙酯，並密封。將經密封的燒瓶保持在水浴中60℃下24小時，並使單體聚合。在聚合之後，添加63.3g的乙酸乙酯及70g的甲苯至燒瓶，以製備壓敏性黏著劑溶液，其中乙酸乙酯與甲苯係以70：30之比例存在。另外，基於壓敏性黏著劑組成物之總重量，添加0.55重量%的交聯劑 (DESMODUR L75)至壓敏性黏著劑溶液，接著混合30分鐘，以製備壓敏性黏著劑組成物。
實例3及4
製備壓敏性黏著劑溶液，其中乙酸乙酯與甲苯係以70：30之比例存在。其後，基於壓敏性黏著劑組成物之總重量，額外添加0.25重量%或1.00重量%的交聯劑(DESMODUR L75)至壓敏性黏著劑溶液，接著混合30分鐘，以製備壓敏性黏著劑組成物。
比較例11及12
添加單體及0.2重量%的VAZO 67至乙酸乙酯與甲苯以1：1之體積比例混合而成的溶劑中，並在65℃之恆定反應溫度下反應7小時，以製備壓敏性黏著劑組成物。另外，基於壓敏性黏著劑組成物之總重量，添加0.55重量%的交聯劑(DESMODUR L75)至壓敏性黏著劑溶液，接著混合30分鐘，以製備壓敏性黏著劑組成物。
所使用的單體及交聯劑之組份及含量、以及在壓敏性黏著劑溶液中的固體含量係列於下表2中。在下表2中，單體之含量係基於由單體所組成的聚合物之總重量，且固體及交聯劑之含量係基於壓敏性黏著劑組成物之總重量。
單塗佈黏著膠帶之製備
使用缺口棒塗佈技術將壓敏性黏著劑組成物塗佈在經電暈處理之50μm厚的聚酯基膜(SP63B)。其後，將各個經塗佈之基膜藉由穿過烤箱來乾燥，其中三個區域分別設定為50℃、80℃、及110℃，每一區域大約1分鐘，總計大約3分鐘。經乾燥之壓敏性黏著層的厚度係大約50μm。作為離型襯墊，將矽化聚酯膜(SG-31)層壓在經乾燥之壓敏性黏著層上，接著保存在加熱爐中在50℃下72小時以穩固化。
雙塗佈黏著膠帶之製備
如上所述，製備單塗佈黏著膠帶，並在該單塗佈黏著膠帶之未形成壓敏性黏著層的一表面上塗佈壓敏性黏著劑組成物，並如上所述以相同方式乾燥。接著，將離型襯墊層壓在經乾燥之壓敏性黏著層上，並穩固化。
壓敏性黏著強度測試
將樣本浸沒於化學品中，並根據ASTM D3330/D3330M-04(2010)(「壓敏性黏著膠帶剝離黏附力之標準 測試方法(Standard Test Method for Peel Adhesion of Pressure-Sensitive Tape)」)測量樣本的壓敏性黏著強度。
更具體而言，將各製備的壓敏性黏著劑組成物層壓在50μm厚的PET上，以製備測試樣本。將測試樣本切割成具有寬度5mm的片材，並附接在303不銹鋼上以製備測試板。接著，將測試板保持在室溫下24小時。
接下來，將測試板保持在65℃/90% RH之條件下72小時，並藉由300mm/min之速率及180°之角度剝離來測量測試板的剝離強度(壓敏性黏著強度)。
化學抗性測試
將自表2中所列之壓敏性黏著劑組成物所製備之各雙塗佈黏著膠帶切割成具有0.5吋×0.5吋(1.27cm×1.27cm)之大小的片材，以製備測試樣本。自各測試樣本之一表面移除離型襯墊，接著將測試樣本附接至培養皿的底部。其後，自各測試樣本之另一表面移除離型襯墊，並將測試樣本所附接的培養皿保持在室溫(大約23℃)下15分鐘。
接下來，將測試樣本浸沒於油酸、或異丙醇(IPA)與水(H2O)以70：30之比例存在的化學品中在70℃下8小時。
壓敏性黏著強度測試及化學抗性測試之結果列於下表3中。化學抗性係定義如下：級別1：在浸沒於化學品後發生完整剝離； 級別3：在浸沒於化學品後發生部分剝離；以及級別5：在浸沒於化學品後沒有剝離發生。
如下表3所列，其展示本發明之實例中所製備的壓敏性黏著劑組成物即使在壓敏性黏著劑組成物經浸沒於化學品之後，仍具有級別3或更高的抗性。
另一方面，其展示當比較例1至7的壓敏性黏著劑組成物(其中添加NVC或NNDMA，而非AN)、比較例8至10的壓敏性黏著劑組成物(其中添加2-HEA，而非AA)、以及比較例11和12的壓敏性黏著劑組成物(其中添加MM或MA，或者添加IM或CA，而非AN或AA)浸沒於至少任一種化學品時，具有級別1的抗性。尤其，其展示當浸沒於油酸時，大多數比較例1至12的壓敏性黏著劑組成物具有級別1的抗性。
雖然本發明之較佳實施例已如上所述詳細敘述，然對所屬領域中具有通常知識者而言顯而易見的是，上述敘述僅為例示性，且在不偏離本發明之範疇下，可對本發明之上述例示性實施例做出各種修改。因此，意欲的是本發明涵蓋所有此等修改，前提是彼等係在隨附之申請專利範圍及其均等者之範疇內。

Claims (6)

  1. 一種壓敏性黏著劑組成物，其包含藉由聚合複數個單體所形成的聚合物，其中該些單體包含i)選自由丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸2-丙基庚酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸2-丙基庚酯、及甲基丙烯酸正辛酯所組成之群組的一或多者；ii)選自由丙烯腈及甲基丙烯腈所組成之群組的一或多者；以及iii)選自由丙烯酸及甲基丙烯酸所組成之群組的一或多者。
  2. 如請求項1之壓敏性黏著劑組成物，其中該些單體係在溶劑中使用起始劑來聚合。
  3. 如請求項1之壓敏性黏著劑組成物，其中基於該聚合物之總重量，該i)選自由丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸2-丙基庚酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸2-丙基庚酯、及甲基丙烯酸正辛酯所組成之群組的一或多者之含量係在63至84重量%之範圍中，該ii)選自由丙烯腈及甲基丙烯腈所組成之群組的一或多者之含量係在10至30重量%之範圍中，且該iii)選自由丙烯酸及甲基丙烯酸所組成之群組的一或多者之含量係在3至15重量%之範圍中。
  4. 如請求項1之壓敏性黏著劑組成物，其進一步包含交聯劑。
  5. 如請求項4之壓敏性黏著劑組成物，其中該交聯劑包含選自由下列所組成之群組的一或多者：基於異氰酸酯之交聯劑、基於雙醯胺之交聯劑、基於螯合物之交聯劑、基於三聚氰胺之交聯劑、基於環氧樹脂之交聯劑、基於胺之交聯劑、及基於脲之交聯劑。
  6. 一種壓敏性黏著劑物品，其包含：基材；以及設置於該基材上的壓敏性黏著層，其中該壓敏性黏著層包含請求項1至6中任一項所定義之壓敏性黏著劑組成物。
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