TWI382070B - 乳化型感壓黏著劑組成物及其用途 - Google Patents

乳化型感壓黏著劑組成物及其用途 Download PDF

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乳化型感壓黏著劑組成物及其用途
本發明係有關於提供一種乳化型感壓黏著劑組成物及其可適用於雙面膠帶(double-sided tape)之製備。
近來隨著環保意識日益高漲，甚至對於汽車內及住宅內之氣密性較高的場所，所揮發出來的揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds,簡稱VOCs)也嚴格地受到管制。如日本厚生勞働省對散逸於室內的VOCs濃度有明確的規定。所以當選擇汽車內裝及建築室內裝修材料時，必須考慮到會不會對人體呼吸系統造成不適或傷害，甚至造成慢性病，嚴重者亦有致癌之虞。
感壓黏著劑製成的產品，如商標(label)或膠帶(tape)為常見的商品，其應用於汽車內裝及建築室內裝修已非常普遍，其中又以雙面膠帶最為普遍。早期雙面膠帶大都是含有揮發性之溶劑型感壓黏著劑，近年來漸漸轉為具環保乳化型黏著劑(以下簡稱乳膠)成為市場的主流。
在乳膠中，又以丙烯酸感壓黏著劑之應用為最為廣泛。當乳膠製成雙面膠帶(double-sided tape)，使用於汽車內裝或建築室內裝修之場所時，其需具備耐高溫、高溼環境下保有高粘著力及高保持力之特性。
依目前技術，要達到上述此特性並不容易，因為乳膠在聚合時添加許多對水敏感性物質，如界面活性劑、親水性單體及水溶性電解物質。這類物質對在高溼度環境下會導致粘著力及保持力衰退，為解決上述問題，本發明提供了一種乳化型感壓黏著劑組成物及乳化型感壓黏著劑之雙面膠帶。
本發明的目的為提供一種乳化型感壓黏著劑組成物及其可適用於雙面(double-sided tape)之製備。其組成包括：(a)烷基具有4~12碳原子的丙烯酸酯單體71.5~95.5phr(part per hundred);(b)具有含羥基可共聚合單體1~8phr;(c)含α,β不飽和羧酸基(carboxyl group)可共聚合單體0.5~5phr;(d)單獨聚合體之玻璃轉移溫度為5℃以上的可共聚合單體3~15phr;(a)＋(b)＋(c)＋(d)總量為100phr。相對於(a)＋(b)＋(c)＋(d)=100phr使用(e)非離子界面活性劑，其用量為0.1~1.0phr;(f)陰離子界面活性劑，其用量為0.5~2.0phr並添加適量之去離子水、引發劑及緩衝劑，採用乳化具合法製造而成之後，加入氨水調整pH值到8-9，再添加(g)增粘樹脂(tackifier)15~35phr，其係相對於(a)＋(b)＋(c)＋(d)＋(e)＋(f)=100phr總量而言。
本發明之一種乳化型感壓黏著劑組成物，其組成包括：
(a)「烷基具有4~12碳原子的丙烯酸酯單體」，係指丙烯酸丁酯、丙烯酸-2乙基己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸異癸酯或丙烯酸月桂脂，其可為單獨或是2種以上的混合物使用。在獲得低玻璃轉移溫度且良好的粘著性，丙烯酸丁酯、丙烯酸-2乙基己酯較好，其使用量範圍為71.5~95.5phr。
(b)「具有含羥基可共聚合單體」，係指丙烯酸羥乙基酯、甲基丙烯酸羥乙基酯、丙烯酸羥丙基酯及甲基丙烯酸羥丙基酯；其可為單獨或是2種以上的混合物使用。較好的單體為丙烯酸羥乙基酯及甲基丙烯酸羥乙基酯，其使用量範圍含量為1~8phr。
(c)「含α,β不飽和羧酸基(carboxyl group)可共聚合單體」，係指丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸(maleic acid)、富馬酸(fumaric acid)、衣康酸(itaconic acid)、巴豆油酸(crotonic acid)、單烷基馬來酸(mono alkyl maleic acid)、單烷基富馬酸(mono alkyl fumaric acid)；其可為單獨或是2種以上的混合物使用。較好的是丙烯酸及甲基丙烯酸，使用量在0.5phr以下時乳化劑的穩定性會變差，超過5phr時粘著力會降低，使用量範圍在1~4phr。
(d)「單獨聚合體之玻璃轉移溫度為5℃以上的可共聚合單體」，係指乙酸乙烯酯、碳素數為1~4的烷基甲基丙烯酸脂(alkyl methacrylate)、丙烯腈(acrylonitrile)、苯乙烯；其可為(styrene)單獨或是2種以上的混合物使用。較好的是乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯，使用量3phr以下時無法獲得高內聚力，15phr以上時粘著力會降低，使用量範圍在5~12phr。
本發明之乳化型感壓黏著劑組成物，為使在乳化聚合進行時以達到乳化安定性、最終產物具有高粘著力及優異的保持力，可選用不同類型之界面活性劑之混合組成。其中包括非離子界面活性劑及陰離子界面活性劑，其相對於(a)＋(b)＋(c)＋(d)=100phr總量而言，使用量為0.5-4.5phr。其中：
(e)「非離子界面活性劑」，其可為聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚乙二醇烷基酚醚、脂肪酸山梨酯或聚乙二醇脂肪酸山梨酯；相對於(a)＋(b)＋(c)＋(d)=100phr總量而言，其使用量為0.1~2.0phr，
(f)「陰離子界面活性劑」其可為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、磺酸基-十二烷苯基醚二鈉、磺酸基琥珀酸-n-十八酯二鈉或聚氧乙烯壬基苯基醚硫酸胺。相對於(a)＋(b)＋(c)＋(d)=100phr總量而言，其使用量為0.4~2.5phr，
(g)「增粘樹脂」，其軟化點為130℃~200℃，其可為Super Ester E-865NT，Super Ester E-650，Super Ester E-786-60，Tamanol E-100，Tamanol E-200(日本荒川化學工業公司產品)，相對於(a)＋(b)＋(c)＋(d)+(e)+(f)=100phr總量而言，其使用量為15~35phr。
本發明之乳化型感壓黏著劑組成物可藉由至少一個之引發劑、緩衝劑及去離子水參與反應。相對於(a)＋(b)＋(c)＋(d)=100phr總量而言，引發劑之使用量為0.2~0.6phr，其可為過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨、過氧化苯甲醯(benzoyl peroxide)、第三丁基過氧化氫(t-butyl hydroperoxide)、偶氮雙二異丁腈(1,2-azobisisobutyronitrile)等。相對於(a)＋(b)＋(c)＋(d)=100phr總量而言，緩衝劑之使用量為0.2-0.6phr，其可為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、磷酸鈉或碳酸鈣。
本發明之乳化型感壓黏著劑組成物，在反應槽中進行乳化聚合反應，將前述(a)、(b)、(c)及(d)單體及(e)、(f)界面活性劑混合而成，並添如適量之去離子水、引發劑及緩衝劑共同存在下，加溫受熱而開始反應，形成乳膠粒子。乳化聚合反應溫度為70~85℃，反應時間為5~10小時後，經冷卻至室溫加入氨水調整pH值為8~9，再加入(g)增粘樹脂，形成本發明乳化型感壓黏著劑。以下實施例系針對本發明一種乳化型感壓黏著劑組成物之製備舉例說明而以，並非用來限制本發明之保護範圍。
【實施例1】
首先將156g的丙烯酸-2乙基己酯單體[組成(a)]、87g的丙烯酸丁酯單體[組成(a)]、12g丙烯酸羥乙基酯單體[組成(b)]、3g丙烯酸單體[組成(c)]、3g甲基丙烯酸單體[組成(c)]、12g甲基丙烯酸甲酯單體[組成(d)]、15g甲基丙烯酸丁酯單體[組成(d)]及12g乙酸乙烯酯單體[組成(d)]均勻攪拌製備成A溶液。
另取100g的去離子水與1.8g的聚乙二醇烷基酚醚[組成(e)]及6.0g磺酸基-十二烷苯基醚二鈉[組成(f)]均勻攪拌製備成B溶液。
將A溶液倒入B溶液持續攪拌製備成預乳化C溶液。
另取88.5的去離子水製備成D溶液。
另取43g的去離子水、1.5碳酸氫鈉及1.85g的過硫酸鉀均勻攪拌製備成E溶液。
另取15g的去離子水及0.1g的過硫酸鉀均勻攪拌製備成F溶液。
將D溶液倒入乳化聚合設備，其包括：攪拌器、溫度計、加熱器、迴流冷凝管、五頸及一公升圓底瓶中。加熱至80-82℃時，將半量的F溶液倒入，並維持10-15分鐘。然後C溶液分別在240分鐘喂入完畢。然後將溫度升至85-87℃，再將半量的F溶液10分鐘喂入完畢並維持90分鐘後冷卻至室溫，加入10%氨水5.6g調整pH值為8~9，再加入(g)167g增粘樹脂Super Ester E-865NT(Ester of polymerized rosin，軟化點160℃)而成。
【實施例2】
首先將156g的丙烯酸-2乙基己酯單體[組成(a)]、87g的丙烯酸丁酯單體[組成(a)]、12g丙烯酸羥乙基酯單體[組成(b)]、3g丙烯酸單體[組成(c)]、3g甲基丙烯酸單體[組成(c)]、12g甲基丙烯酸甲酯單體[組成(d)]、15g甲基丙烯酸丁酯單體[組成(d)]及12g乙酸乙烯酯單體[組成(d)]均勻攪拌製備成A溶液。
另取100g的去離子水與1.8g的聚乙二醇烷基酚醚[組成(e)]及6.0g磺酸基-十二烷苯基醚二鈉[組成(f)]均勻攪拌製備成B溶液。
將A溶液倒入B溶液持續攪拌製備成預乳化C溶液。
另取88.5的去離子水製備成D溶液。
另取43g的去離子水、1.5碳酸氫鈉及1.85g的過硫酸鉀均勻攪拌製備成E溶液。
另取15g的去離子水及0.1g的過硫酸鉀均勻攪拌製備成F溶液。
將D溶液倒入乳化聚合設備，其包括：攪拌器、溫度計、加熱器、迴流冷凝管、五頸及一公升圓底瓶中。加熱至80-82℃時，將半量的F溶液倒入，並維持10-15分鐘。然後C溶液分別在240分鐘喂入完畢。然後將溫度升至85-87℃，再將半量的F溶液10分鐘喂入完畢並維持90分鐘後冷卻至室溫，加入10%氨水5.6g調整pH值為8~9，再加入(g)167g增粘樹脂Tamanol E-200(Rosin phenolic，軟化點150℃)而成。
【比較實施例1】
首先將156g的丙烯酸-2乙基己酯單體[組成(a)]、87g的丙烯酸丁酯單體[組成(a)]、12g丙烯酸羥乙基酯單體[組成(b)]、3g丙烯酸單體[組成(c)]、3g甲基丙烯酸單體[組成(c)]、12g甲基丙烯酸甲酯單體[組成(d)]、15g甲基丙烯酸丁酯單體[組成(d)]及12g乙酸乙烯酯單體[組成(d)]均勻攪拌製備成A溶液。
另取100g的去離子水與1.8g的聚乙二醇烷基酚醚[組成(e)]及6.0g磺酸基-十二烷苯基醚二鈉[組成(f)]均勻攪拌製備成B溶液。
將A溶液倒入B溶液持續攪拌製備成預乳化C溶液。
另取88.5的去離子水製備成D溶液。
另取43g的去離子水、1.5碳酸氫鈉及1.85g的過硫酸鉀均勻攪拌製備成E溶液。
另取15g的去離子水及0.1g的過硫酸鉀均勻攪拌製備成F溶液。
將D溶液倒入乳化聚合設備，其包括：攪拌器、溫度計、加熱器、迴流冷凝管、五頸及一公升圓底瓶中。加熱至80-82℃時，將半量的F溶液倒入，並維持10-15分鐘。然後C溶液分別在240分鐘喂入完畢。然後將溫度升至85-87℃，再將半量的F溶液10分鐘喂入完畢並維持90分鐘後冷卻至室溫，加入10%氨水5.6g調整pH值為8~9，再加入(g)167g增粘樹脂Tacolyn 3197HA(Rosin ester resin dispersions,軟化點為70℃)而成。
【比較實施例2】
首先將156g的丙烯酸-2乙基己酯單體[組成(a)]、87g的丙烯酸丁酯單體[組成(a)]、12g丙烯酸羥乙基酯單體[組成(b)]、3g丙烯酸單體[組成(c)]、3g甲基丙烯酸單體[組成(c)]、12g甲基丙烯酸甲酯單體[組成(d)]、15g甲基丙烯酸丁酯單體[組成(d)]及12g乙酸乙烯酯單體[組成(d)]均勻攪拌製備成A溶液。
另取100g的去離子水與1.8g的聚乙二醇烷基酚醚[組成(e)]及6.0g磺酸基-十二烷苯基醚二鈉[組成(f)]均勻攪拌製備成B溶液。
將A溶液倒入B溶液持續攪拌製備成預乳化C溶液。
另取88.5的去離子水製備成D溶液。
另取43g的去離子水、1.5碳酸氫鈉及1.85g的過硫酸鉀均勻攪拌製備成E溶液。
另取15g的去離子水及0.1g的過硫酸鉀均勻攪拌製備成F溶液。
將D溶液倒入乳化聚合設備，其包括：攪拌器、溫度計、加熱器、迴流冷凝管、五頸及一公升圓底瓶中。加熱至80-82℃時，將半量的F溶液倒入，並維持10-15分鐘。然後C溶液分別在240分鐘喂入完畢。然後將溫度升至85-87℃，再將半量的F溶液10分鐘喂入完畢並維持90分鐘後冷卻至室溫，加入10%氨水5.6g調整pH值為8~9，再加入(g)167g增粘樹脂Tacolyn 3400HA(Hydrogenated rosin ester resin dispersions,軟化點為92℃)而成。
本發明實施例1、2，比較實施例1、2使用之單體組成(a)~(d)，增粘樹脂(g)比較，如下表一所示。
【測試樣品之製作】
本發明實施例1、實施例2、比較實施例1及比較實施例2所得之乳化型感壓粘著劑，分別塗於離形紙(release liner)之一面，其塗佈厚度為80μm，放入烘箱(80℃×10分鐘)，然後貼合於13g/M2 棉紙，取另一離形紙(release liner)其塗佈厚度為80μm，放入烘箱(80℃×10分鐘)，然後貼合於13g/M2 棉紙另一面，即可形成雙面膠帶(double-sided tape)產品。
以下列測試方法進行粘著力(性能編號1)、保持力(性能編號2)、及揮發性有機化合物VOCs(性能編號3)，性能測試結果參照下述表二。
【測試方法】
1.鋼板粘著力:(性能編號1)
依照PSTC-1標準，樣品尺寸為2.54cm×10cm，貼於被貼物上，剝離速度為300mm/min。
2.保持力:(性能編號2)
依照美國PSTC-7標準，樣品尺寸為2.54cm×2.54cm，貼於鋼板上，荷重1kg，紀錄滑落時之時間。
3. 　揮發性有機化合物VOCs(性能編號4)
依照CNS 9178標準。
由表二可知，在性能編號1及2，實施例1及2在室溫或在高溫高溼環境下具皆有優異的鋼板粘著力及保持力。然而，比較實施例1及2，其鋼板粘著力及保持力，在高溫高溼環境下(如70℃×70%RH、40℃×95% RH)有明顯的衰退現象。
揮發性有機化合物VOCs(ppm)濃度分析(性能編號3)，實施例1及2都未檢測出有機揮發性化合物，例如甲苯及二甲苯。
由此可見，本發明之乳化型感壓黏著劑組成物所製成之雙面膠帶具有下例優點：鋼板粘著力(性能編號1)、保持力(性能編號2)及揮發性有機化合物VOCs(性能編號3)。
以上實施例僅用來舉例說明本發明的目的、技術內容、特點及功效，並非用來局限本發明的圍疇。

Claims (6)

  1. 一種乳化型感壓黏著劑組成物，包括： 其中(a)、(b)、(c)與(d)合計為100 phr，(e)、(f)係相對於(a)+(b)+(c)+(d)=100 phr總量而言，(g)係相對於(a)+(b)+(c)+(d)+(e)+(f)=100 phr總量而言，並添加適量之去離子水、引發劑及緩衝劑，經乳化聚合反應而成；其中(b)具有含羥基可共聚合單體包括丙烯酸羥乙基酯、甲基丙烯酸羥乙基酯、丙烯酸羥丙基酯及甲基丙烯酸羥丙基酯其中之一；其中(c)具有含α,β不飽和羧酸基(carboxyl group)可共聚合單體包括丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸(maleic acid)、富馬酸(fumaric acid)、衣康酸(itaconic acid)、巴豆油酸(crotonic acid)、單烷基馬來酸(mono alkyl maleic acid)及單烷基富馬酸(mono alkyl fumaric acid)其中之一；及其中(d)具有單獨聚合體的玻璃轉移溫度為5℃以上的可共聚合單體包括乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯及甲基丙烯酸丁酯其中之一。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之乳化型感壓黏著劑組成物，其中(a)具含烷基4~12碳原子的丙烯酸酯單體包括丙烯酸丁酯、丙烯酸-2乙基己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸異癸酯及丙烯酸月桂脂其中之一。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之乳化型感壓黏著劑組成物，其中(e)非離子界面活性劑包括聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚乙二醇烷基酚醚、脂肪酸山梨酯及聚乙二醇脂肪酸山梨酯其中之一。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之乳化型感壓黏著劑組成物，其中(f)陰離子界面活性劑包括十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、磺酸基-十二烷苯基醚二鈉、磺酸基琥珀酸-n-十八酯二鈉及聚氧乙烯壬基苯基醚硫酸胺其中之一。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之乳化型感壓黏著劑組成物，其中(g)增粘樹脂軟化點為130℃~200℃，包含Super Ester E-865NT、Super Ester E-650、Super Ester E-786-60、Tamanol E-100及Tamanol E-200(日本荒川化學工業公司產品)其中之一。
  6. 一種如申請專利範圍第1項之乳化型感壓黏著劑組成物作為雙面膠帶之用途。
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