相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)要求2014年12月30日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)62/097778的權(quán)益,該專利的公開內(nèi)容以引用方式全文并入本文。
本發(fā)明提供了一種壓敏粘合劑、用于形成壓敏粘合劑的膠乳組合物、以及用于形成膠乳組合物的乳液組合物。
背景技術(shù):
壓敏粘合劑(psa)膠帶在住宅和工作場(chǎng)所中幾乎無所不在。按其最簡單的構(gòu)造之一,壓敏膠帶包括背襯層以及附接至背襯層的粘合劑層。根據(jù)壓敏膠帶協(xié)會(huì)(pressure-sensitivetapecouncil),已知壓敏粘合劑具有包括以下的性質(zhì):(1)有力而持久的粘著力;(2)用不超過指壓的壓力即可粘附;(3)具有足以保持在附著物上的能力;以及(4)足夠的內(nèi)聚強(qiáng)度以便使其從附著物干凈地移除。已發(fā)現(xiàn)作為psa充分發(fā)揮作用的材料包括經(jīng)設(shè)計(jì)和配制以表現(xiàn)出所需粘彈性的聚合物,所述粘彈性實(shí)現(xiàn)所期望的粘著力、剝離粘附力與剪切保持力的平衡。psa的特征在于通常在室溫(例如,約20℃至25℃)下是發(fā)粘的。僅具有粘性或僅粘附于某表面的材料不一定構(gòu)成psa;術(shù)語psa涵蓋具有另外的粘彈性的材料。
基于丙烯酸的壓敏粘合劑已被廣泛使用。這些壓敏粘合劑組合物可以用有機(jī)溶劑制備,也可不用有機(jī)溶劑制備。包含有機(jī)溶劑的psa組合物雖然當(dāng)前在市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位,但是由于各種問題諸如與使用有機(jī)溶劑相關(guān)聯(lián)的污染、高能耗和易燃性,使得其重要性逐漸降低。即,粘合劑工業(yè)越來越聚焦于有機(jī)溶劑含量低或不含有機(jī)溶劑的粘合劑組合物。
一些此類粘合劑組合物可以,例如,由通過乳液聚合而形成的水基膠乳組合物進(jìn)行制備。此類粘合劑描述于,例如,美國專利5,686,518(fontenot等人)、美國專利6,710,128(helmer等人)、美國專利6,511,744(centner等人)、美國專利6,048,611(lu等人)、美國專利4,912,169(whitmire等人)、美國專利6,657,011(lau等人)、美國專利8,258,240(suzuki等人)、和美國專利申請(qǐng)公布2010/0081764(ouzineb等人)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供了一種壓敏粘合劑,該壓敏粘合劑是膠乳組合物的干燥產(chǎn)物,該膠乳組合物由乳液組合物形成。還提供了膠乳組合物和乳液組合物。此外,本發(fā)明提供了包含該壓敏粘合劑的制品以及形成該壓敏粘合劑的方法。壓敏粘合劑常常具有高剝離粘附力和高剪切強(qiáng)度(即,內(nèi)聚力)。
在第一方面,提供了乳液組合物,該乳液組合物包含a)水,b)具有可進(jìn)行自由基聚合的不飽和基團(tuán)的可聚合表面活性劑,c)第一單體組合物,以及d)第二(甲基)丙烯酸酯聚合物。第一單體組合物包含:1)具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯,2)第一酸性單體,當(dāng)作為均聚物測(cè)量時(shí),該第一酸性單體具有等于至少100℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,以及3)第二酸性單體,當(dāng)作為均聚物測(cè)量時(shí),該第二酸性單體具有不大于50℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度?;诘谝粏误w組合物中單體的總重量計(jì),第二(甲基)丙烯酸酯聚合物以0.5重量%至15重量%的量存在。第二(甲基)丙烯酸酯聚合物具有在3,000至150,000道爾頓范圍內(nèi)的重均分子量和高于-50℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。第二(甲基)丙烯酸酯聚合物由第二單體組合物形成,基于第二單體組合物中單體的總重量計(jì),該第二單體組合物包含至少10重量%的非酸性高tg單體。當(dāng)作為均聚物測(cè)量時(shí),非酸性高tg單體具有等于至少80℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。乳液組合物包含第一相和第二相,所述第一相包含水,所述第二相作為液滴分散在第一相內(nèi)。液滴包含以下項(xiàng)的混合物:i)至少85重量%的第一單體組合物;以及ii)第二(甲基)丙烯酸酯聚合物。第二(甲基)丙烯酸酯聚合物與第一相不可溶混,并且溶解于液滴內(nèi)的第一單體組合物中。
在第二方面,提供了膠乳組合物,該膠乳組合物包含乳液組合物的反應(yīng)產(chǎn)物(即,聚合產(chǎn)物),其中膠乳組合物包含聚合膠乳粒子。乳液組合物與上文所述相同。
在第三方面,提供了壓敏粘合劑,該壓敏粘合劑是膠乳組合物的干燥產(chǎn)物。膠乳組合物包含乳液組合物的反應(yīng)產(chǎn)物(即,聚合產(chǎn)物),其中膠乳組合物包含聚合膠乳粒子。乳液組合物與上文所述相同。
在第四方面,提供了制品。該制品包括基底和第一壓敏粘合劑層,第一壓敏粘合劑層鄰近基底的第一主表面定位(并且直接或間接粘附到基底的第一主表面)。壓敏粘合劑層是膠乳組合物的干燥產(chǎn)物。膠乳組合物包含乳液組合物的反應(yīng)產(chǎn)物(即,聚合產(chǎn)物),其中膠乳組合物包含聚合膠乳粒子。乳液組合物與上文所述相同。
在第五方面,本發(fā)明提供了形成壓敏粘合劑的方法。該方法包括:a)形成如上所述的乳液組合物;b)使乳液組合物聚合以形成包含聚合膠乳粒子的膠乳組合物;以及c)干燥膠乳組合物以形成壓敏粘合劑。
附圖說明
圖1是實(shí)施例9的干燥聚合物材料的可逆熱流(在第二加熱周期期間使用調(diào)制式差示掃描量熱法而獲得)與溫度的曲線圖。
圖2是實(shí)施例10的干燥聚合物材料的可逆熱流(在第二加熱周期期間使用調(diào)制式差示掃描量熱法而獲得)與溫度的曲線圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了壓敏粘合劑,該壓敏粘合劑是膠乳組合物的干燥產(chǎn)物,膠乳組合物由乳液組合物形成。還提供了膠乳組合物和乳液組合物。乳液組合物具有懸浮于主要為水的第一相中的液滴。液滴包含各種單體以及溶解于單體中的(甲基)丙烯酸酯聚合物。使乳液組合物中液滴的內(nèi)容物聚合,以在膠乳組合物中形成聚合膠乳粒子。壓敏粘合劑通過干燥該膠乳組合物來提供。此外,本發(fā)明提供了包括壓敏粘合劑層的制品以及形成壓敏粘合劑的方法。壓敏粘合劑常常具有高剝離粘附力(即,剝離強(qiáng)度),以及高剪切強(qiáng)度(即,高內(nèi)聚強(qiáng)度或高剪切保持力)。
如本文所用,術(shù)語“聚合物”和“聚合的”以及“聚合物材料”可互換使用以指均聚物、共聚物、三元共聚物等。
如本文所用,術(shù)語“(甲基)丙烯酸酯”是指甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯單體兩者、由這些單體衍生出的聚合物材料、或兩者。同樣地,術(shù)語“(甲基)丙烯酸的”是指丙烯酸材料和甲基丙烯酸材料兩者,術(shù)語“(甲基)丙烯酰胺”是指丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺兩者,并且術(shù)語“(甲基)丙烯腈”是指甲基丙烯腈和丙烯腈兩者。
如本文所用,術(shù)語“(甲基)丙烯酸酯聚合物”是指由一種或多種烯鍵式不飽和單體形成的聚合物材料,其中超過50重量%的單體具有烯鍵式不飽和基團(tuán),該烯鍵式不飽和基團(tuán)為具有下式的(甲基)丙烯酰基團(tuán):
h2c=cra-(co)-,其中ra為氫或甲基,并且–(co)-為羰基基團(tuán)。一些示例性(甲基)丙烯酸酯聚合物由單體組合物形成,這些單體組合物具有大于60重量%、大于70重量%、大于80重量%、大于90重量%、大于95重量%、大于98重量%、或大于99重量%的具有(甲基)丙烯酰基團(tuán)的單體。該重量%基于用于形成(甲基)丙烯酸酯聚合物的單體組合物中單體的總重量計(jì)。
術(shù)語“玻璃化轉(zhuǎn)變溫度”或“tg”是指材料從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)的溫度。在此上下文中,術(shù)語“玻璃態(tài)”意指材料硬且易碎(并且因此相對(duì)容易破碎),而術(shù)語“橡膠態(tài)”意指材料是有彈性且柔性的。對(duì)聚合物材料而言,tg是將其玻璃態(tài)與橡膠態(tài)分開的臨界溫度。如果聚合物材料處于低于其tg的溫度,那么大規(guī)模的分子運(yùn)動(dòng)就受到嚴(yán)格限制,因?yàn)樵摬牧鲜腔旧蟽鼋Y(jié)的。另一方面,如果聚合物材料處于高于其tg的溫度,那么分子運(yùn)動(dòng)以其重復(fù)單元的規(guī)模發(fā)生,從而允許材料為柔軟或橡膠態(tài)的。在本文中任何提及單體的tg均指由此單體形成的均聚物的tg。聚合物材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度常常使用諸如差示掃描量熱法(例如,調(diào)制式差示掃描量熱法)的方法來確定。另選地,如果用于形成聚合物材料的每種單體的量和tg已知,則聚合物材料的玻璃化轉(zhuǎn)變可使用fox公式來計(jì)算。
當(dāng)提到范圍時(shí),范圍端值應(yīng)理解為包括在范圍中。例如,表達(dá)“在從x至y的范圍內(nèi)”、“在x至y的范圍內(nèi)”、“在從x至y的量內(nèi)”、“在x至y的量內(nèi)”、或類似的表達(dá)包括端值x和y。
如本文所用,術(shù)語“和/或”,諸如表達(dá)a和/或b中的“和/或”是指單獨(dú)的a、單獨(dú)的b、或a與b兩者。
乳液組合物用于形成膠乳組合物,并且壓敏粘合劑最終包含:a)水,b)具有可進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)的不飽和基團(tuán)(例如,烯鍵式不飽和基團(tuán))的可聚合表面活性劑,c)第一單體組合物,以及d)第二(甲基)丙烯酸酯聚合物。乳液具有第一相和第二相,第一相包含水,第二相作為液滴分散在第一相內(nèi)??删酆媳砻婊钚詣┩ǔV饕?例如,至少95重量%或以上、至少97重量%、至少98重量%、至少99重量%、至少99.5重量%、至少99.8重量%、或至少99.9重量%)存在于第一相中和/或液滴與第一相之間的界面處。第二(甲基)丙烯酸酯聚合物溶解于第一單體組合物的單體中,單體處于乳液組合物的第二相的液滴內(nèi)。第二(甲基)丙烯酸酯聚合物通常與乳液組合物的第一相不可溶混。第二(甲基)丙烯酸酯聚合物由第二單體組合物形成,該第二單體組合物不同于乳液組合物中所含的第一單體組合物。
乳液組合物的主要組分是水。乳液組合物的固體%常常為至多70重量%或更高,諸如至多75重量%。如果固體%更高,乳液的粘度可能過高而無法使液滴充分分散開。在一些實(shí)施方案中,固體%為至多65重量%、至多60重量%、至多55重量%、或至多50重量%。固體%通常為至少10重量%。如果固體更少,則制備膠乳粒子的效率可能低得無法接受。在一些實(shí)施方案中,固體%為至少15重量%、至少20重量%、至少25重量%、至少30重量%、至少35重量%、至少40重量%、或至少45重量%。在一些示例中,固體%在10重量%至75重量%的范圍內(nèi)、在10重量%至70重量%的范圍內(nèi)、在20重量%至70重量%的范圍內(nèi)、在30重量%至70重量%的范圍內(nèi)、在40重量%至70重量%的范圍內(nèi)、或在40重量%至60重量%的范圍內(nèi)。固體%基于乳液組合物的總重量計(jì)。
不是固體的那部分乳液組合物通常為水。因此,乳液的含水量常常為至少25重量%、或至少30重量%。在一些實(shí)施方案中,含水量可以是至多90重量%、至多85重量%、至多80重量%、至多75重量%、至多70重量%、至多65重量%、至多60重量%、或至多55重量%。含水量可以是至少35重量%、至少40重量%、至少45重量%、或至少50重量%。在一些示例中,含水量在以下范圍內(nèi):25重量%至90重量%、30重量%至90重量%、30重量%至80重量%、30重量%至70重量%、30重量%至60重量%、或40重量%至60重量%。水的量基于乳液組合物的總重量計(jì)。
一部分水可以用不可溶混于水的極性有機(jī)溶劑替代。如果存在的話,不超過20重量%、不超過15重量%、不超過10重量%、或不超過5重量%的第一相為不可溶混于水的極性有機(jī)溶劑。極性有機(jī)溶劑常常為醇,諸如具有1至10個(gè)碳原子、1至6個(gè)碳原子、或1至4個(gè)碳原子的醇。在許多實(shí)施方案中,并未有目的地將不可溶混于水的極性有機(jī)溶劑添加到乳液組合物中,但是其可以作為污染物或稀釋劑存在于其它組分中的一種組分中。
乳液組合物包含可聚合表面活性劑。如本文所用,術(shù)語“可聚合表面活性劑”是指具有可聚合基團(tuán)的表面活性劑,該基團(tuán)為可進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)的不飽和基團(tuán)。在乳液組合物中,可聚合表面活性劑通常處于第一相中和/或第一相與懸浮于第一相中的液滴之間的界面處。可聚合表面活性劑有利于形成具有良好穩(wěn)定性的膠乳組合物(例如,聚合膠乳合粒子保持為懸浮的,并且未聚結(jié))。在乳液組合物的聚合反應(yīng)期間,可聚合表面活性劑可以變成聚合膠乳粒子的一部分。
使用可聚合表面活性劑而不是不具有可聚合基團(tuán)的表面活性劑往往提高所得的壓敏粘合劑的剝離強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。在高濕度條件下,不具有可聚合基團(tuán)的表面活性劑往往遷移到壓敏粘合劑的表面。在壓敏粘合劑的表面上存在表面活性劑可降低壓敏粘合劑的粘合劑特性。相反,可聚合表面活性劑可以與第一單體組合物中的單體聚合,并變成聚合膠乳粒子的一部分。聚合成聚合膠乳粒子往往限制表面活性劑的移動(dòng)性。
示例性可聚合表面活性劑包括:丙烯基聚氧乙烯烷基苯基化合物,諸如以商品名noigenrn(例如,rn-10、rn-20、rn-30、rn-40和rn-5065)從美國俄克拉菏馬州塔爾薩的montello公司(montello,inc.,tulsa,ok,usa)商購獲得的那些化合物,其具有以下所示結(jié)構(gòu),其中n為至少2,并且其中x為整數(shù),諸如接近或等于9的整數(shù)。
其它示例性可聚合表面活性劑包括:丙烯基聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸銨化合物,諸如以商品名hitenolbc(例如,bc-10、bc-1025、bc-20、bc-2020和bc-30)從montello公司(montello,inc.)商購獲得的那些化合物,其具有以下所示結(jié)構(gòu),其中n為至少2,并且其中x為整數(shù),諸如接近或等于9的整數(shù)。
另一示例性可聚合表面活性劑為十二烷基烯丙基琥珀酸酯磺酸鈉,ch3-(ch2)11-o-(co)-ch2-ch(so3na)-(co)-o-ch2-ch=ch2,其可以商品名tremlf40從德國北萊因西伐里亞的科寧公司(cogniscorporation,northrhime-westphalia,germany)商購獲得??删酆媳砻婊钚詣┑钠渌纠秊榱姿狨?,諸如以商品名maxenul(例如,maxemul6106和6112)從美國紐約愛迪生的croda公司(croda,,edison,ny,usa)商購獲得的磷酸酯。
可聚合表面活性劑通常以至多約2重量%、至多1.8重量%、或至多1.5重量%的量使用??删酆媳砻婊钚詣┑牧客ǔ橹辽?.5重量%、至少0.7重量%,或至少1重量%。重量%基于第一單體組合物中單體的總重量計(jì)。
乳液組合物包含第一單體組合物。第一單體組合物通常被選擇,使得第一單體組合物的聚合產(chǎn)物(稱為“第一(甲基)丙烯酸酯聚合物”)具有不大于20℃、不大于10℃、不大于0℃、不大于-10℃、或不大于-20℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
乳液組合物中的第一單體組合物通常包含:1)具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯,2)第一酸性單體,當(dāng)作為均聚物測(cè)量時(shí),該第一酸性單體具有等于至少100℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,以及3)第二酸性單體,當(dāng)作為均聚物測(cè)量時(shí),該第二酸性單體具有不大于50℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。雖然大多數(shù)(如果不是全部的話)(甲基)丙烯酸烷基酯在乳液的液滴內(nèi),兩種酸性單體很可能既分布于液滴內(nèi),也分布于第一相內(nèi)(即,水相)。(甲基)丙烯酸烷基酯單體很可能在第一相中具有低溶解度,并且很可能主要(例如,至少95重量%或以上、至少97重量%、至少98重量%、至少99重量%、至少99.5重量%、至少99.8重量%、或至少99.9重量%)處于液滴中,該液滴分散在第一相中。與(甲基)丙烯酸烷基酯單體相比,酸性單體通常具有更高的水中溶解度。隨著液滴內(nèi)發(fā)生聚合,第一相中酸性單體中的一些單體可滲入液滴中,并變成所形成的聚合膠乳粒子的一部分。
第一單體組合物中的(甲基)丙烯酸烷基酯具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)。烷基基團(tuán)可為直鏈的、支鏈的、環(huán)狀的、或它們的組合。具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯具有足夠的疏水性,以主要(例如,至少95重量%或以上、至少97重量%、至少98重量%、至少99重量%、至少99.5重量%、至少99.8重量%、或至少99.9重量%)存在于乳液組合物內(nèi)的液滴中。烷基基團(tuán)具有小于六個(gè)碳原子的(甲基)丙烯酸烷基酯單體疏水性更小,并且不太可能主要存在于液滴內(nèi)。在一些實(shí)施方案中,烷基基團(tuán)可具有至少8個(gè)碳原子、至少10個(gè)碳原子、或至少12個(gè)碳原子。(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基基團(tuán)可具有至多28個(gè)碳原子或以上、至多24個(gè)碳原子、至多20個(gè)碳原子、或至多18個(gè)碳原子。在許多實(shí)施方案中,尤其當(dāng)碳原子數(shù)大于12時(shí),烷基基團(tuán)為支鏈基團(tuán)。如果烷基基團(tuán)為直鏈基團(tuán),則具有大于12個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的一些(甲基)丙烯酸烷基酯可結(jié)晶。在乳液組合物中,(甲基)丙烯酸烷基酯不需要結(jié)晶。
具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的、用于第一單體組合物中的示例性(甲基)丙烯酸烷基酯單體包括但不限于:丙烯酸正己酯、丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸4-甲基-2-戊基酯、丙烯酸3-甲基戊基酯、丙烯酸2-乙基丁基酯、丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸2-甲基己基酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸2-辛酯、丙烯酸異壬酯、丙烯酸異戊酯、丙烯酸異冰片酯、丙烯酸正癸酯、丙烯酸異癸酯、丙烯酸2-丙基庚基酯、丙烯酸異十三烷酯、丙烯酸異十八烷酯、丙烯酸2-辛基癸基酯、丙烯酸十二烷酯、丙烯酸十七烷酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸異癸酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸異冰片酯和甲基丙烯酸十二烷酯。
具有帶至少六個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的、用于第一單體組合物中的其它(甲基)丙烯酸烷基酯具有式(i)。
在式(i)中,基團(tuán)r3為氫或甲基,并且基團(tuán)r1和r2各自獨(dú)立地為具有4至14個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)。這些單體常常由guerbet醇形成,guerbet醇為2-烷基鏈烷醇。具有式(i)的示例性單體包括:丙烯酸2-丁基辛基酯、丙烯酸2-丁基癸基酯、丙烯酸2-己基辛基酯、丙烯酸2-己基癸基酯、丙烯酸2-十四十八烷基酯、丙烯酸2-十二十六烷基酯、丙烯酸2-癸基十四烷基酯、丙烯酸2-辛基十二烷基酯、丙烯酸2-己基癸基酯、丙烯酸2-辛基癸基酯、丙烯酸2-己基十二烷基酯、以及丙烯酸2-辛基十二烷基酯。
第一單體組合物通常包含至少65重量%的具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯。第一單體組合物常常包含至少70重量%、至少75重量%、至少80重量%、至少85重量%、或至少90重量%的具有帶至少六個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯。具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯的量可以為至多97重量%。如果濃度更高,則所存在的酸性單體的量將不足,并且/或者最終聚合物材料的內(nèi)聚強(qiáng)度可能過低。第一單體組合物常常包含至多96重量%、至多95重量%、或至多94重量%的(甲基)丙烯酸烷基酯。在一些實(shí)施方案中,(甲基)丙烯酸烷基酯的量在65重量%至97重量%的范圍內(nèi)、在70重量%至97重量%的范圍內(nèi)、在75重量%至97重量%的范圍內(nèi)、在80重量%至97重量%的范圍內(nèi)、在85重量%至97重量%的范圍內(nèi)、在88重量%至97重量%的范圍內(nèi)、或在90重量%至97重量%的范圍內(nèi)。(甲基)丙烯酸烷基酯的量基于第一單體組合物中單體的總重量計(jì)。
除了具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯以外,第一單體組合物還包含兩種酸性單體。當(dāng)作為均聚物使用差示掃描量熱法測(cè)量時(shí),第一酸性單體具有等于至少100℃的tg。在一些實(shí)施方案中,tg等于至少120℃、至少140℃、至少160℃、或至少180℃。第一酸性單體往往增加最終聚合物材料的內(nèi)聚強(qiáng)度。合適的第一酸性單體包括,例如,甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸、馬來酸酐(其發(fā)生水解以形成兩個(gè)羧酸基團(tuán))、和馬來酸。在許多實(shí)施方案中,第一酸性單體為丙烯酸或甲基丙烯酸。
第一單體組合物通常包含至少0.5重量%的第一酸性單體。如果第一酸性單體的量較少,則最終壓敏粘合劑的內(nèi)聚強(qiáng)度可能低得無法接受。第一單體組合物常常包含至少1重量%、至少1.5重量%、或至少2重量%的第一酸性單體。第一酸性單體的量可以為至多5重量%。如果第一酸性單體的量較大,則該單體在第一相中所存在的量將大得無法接受。這可能致使膠乳組合物的穩(wěn)定性較差以及膠乳聚合粒子的凝結(jié)。此外,所得的壓敏粘合劑的剝離強(qiáng)度可能低得無法接受。第一酸性單體的量常常為至多4.5重量%、至多4重量%、至多3.5重量%、或至多3重量%。例如,第一酸性單體的量可以在以下范圍內(nèi):0.5重量%至5重量%、1重量%至5重量%、或2重量%至5重量%。第一酸性單體的量基于第一單體組合物中單體的總重量計(jì)。
當(dāng)作為均聚物使用差示掃描量熱法測(cè)量時(shí),第一單體組合物中的第二酸性單體具有不大于50℃的tg。在一些實(shí)施方案中,tg不大于40℃、不大于30℃、或不大于20℃。合適的第一酸性單體包括,例如,丙烯酸羧乙酯和琥珀酸單-2-丙烯酰氧基乙酯。
第一單體組合物通常包含至少1重量%的第二酸性單體。如果第二酸性單體的量較小,則所得的壓敏粘合劑不可能在剝離強(qiáng)度與內(nèi)聚強(qiáng)度之間取得適當(dāng)平衡。此外,第二酸性單體的親水性往往低于(疏水性高于)第一酸性單體,并且可有利于將第一酸性單體吸引到乳液組合物內(nèi)的液滴中,并且/或者有利于在聚合期間將第一酸性單體吸引到膠乳聚合粒子中。如果第二酸性單體的量太少,則液滴內(nèi)第一酸性單體的量也可能太少。第一單體組合物常常包含至少2重量%、至少3重量%、或至少4重量%的第二酸性單體。第二酸性單體的量可以為至多10重量%。如果第二酸性單體的量更大,則所得的膠乳聚合粒子往往可能凝結(jié)。此外,所得的壓敏粘合劑的剝離強(qiáng)度可能低得無法接受。第二酸性單體的量常常為至多8重量%、至多6重量%、至多5重量%、或至多4重量%。例如,第二酸性單體的量可以在以下范圍內(nèi):1重量%至10重量%、2重量%至10重量%、1重量%至8重量%、2重量%至8重量%、1重量%至6重量%、2重量%至6重量%、1重量%至5重量%、或2重量%至5重量%。第二酸性單體的量基于第一單體組合物中單體的總重量計(jì)。
第一單體組合物任選地可包含至多20重量%的具有帶一至五個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯。烷基基團(tuán)可為直鏈的或支鏈的。如果使用更大量的具有帶一至五個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯,則第一單體組合物整體中可能有太多處于第一相中而不是液滴中。在許多實(shí)施方案中,具有帶一至五個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯的存在量不大于15重量%、不大于10重量%、或不大于5重量%。在一些實(shí)施方案中,不存在具有帶一至五個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯。在其它實(shí)施方案中,第一單體組合物可包含至少0.5重量%、至少1重量%、至少2重量%、或至少5重量%的具有帶一至五個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯。具有帶一至五個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯的量通常在以下范圍內(nèi):0重量%至20重量%、1重量%至20重量%、5重量%至20重量%、10重量%至20重量%、0重量%至15重量%、1重量%至15重量%、5重量%至15重量%、0重量%至10重量%、1重量%至10重量%、0重量%至5重量%、或1重量%至5重量%。(甲基)丙烯酸烷基酯的量基于第一單體組合物中單體的總重量計(jì)。
第一單體組合物可包含65重量%至98.5重量%的具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯、0重量%至20重量%的具有帶一至五個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯、0.5重量%至5重量%的第一酸性單體、以及1重量%至10重量%的第二酸性單體。在一些示例中,第一單體組合物包含70重量%至98重量%的具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯、0重量%至15重量%的具有帶一至五個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯、0.5重量%至5重量%的第一酸性單體、以及1重量%至10重量%的第二酸性單體。在一些示例中,第一單體組合物包含70重量%至97重量%的具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯、0重量%至15重量%的具有帶一至五個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯、0.5重量%至5重量%的第一酸性單體、以及1重量%至10重量%的第二酸性單體。在其它示例中,第一單體組合物包含75重量%至97重量%的具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯、0重量%至10重量%的具有帶一至五個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯、0.5重量%至5重量%的第一酸性單體、以及1重量%至10重量%的第二酸性單體。在其它示例中,第一單體組合物包含80重量%至97重量%的具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯、0重量%至5重量%的具有帶一至五個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯、0.5重量%至5重量%的第一酸性單體、以及1重量%至10重量%的第二酸性單體。
第一單體組合物常常包含85重量%至98.5重量%的具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯、0.5重量%至5重量%的第一酸性單體、以及1重量%至10重量%的第二酸性單體。在一些示例中,第一單體組合物包含85重量%至97重量%的具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯、0.5重量%至4重量%的第一酸性單體、以及1重量%至8重量%的第二酸性單體。在其它示例中,第一單體組合物包含88重量%至97重量%的具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯、1重量%至4重量%的第一酸性單體、以及2重量%至8重量%的第二酸性單體。在其它實(shí)施方案中,第一單體組合物包含90重量%至97重量%的具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯、1重量%至4重量%的第一酸性單體、以及2重量%至6重量%的第二酸性單體。每種單體的量基于第一單體組合物中單體的總重量計(jì)。
乳液組合物具有分散在第一相中的液滴。在乳液組合物聚合以形成膠乳組合物之前,液滴包含溶解于第一單體組合物的組分中的第二(甲基)丙烯酸酯聚合物,這些組分處于液滴中。通常,第一單體組合物中至少85重量%的單體處于乳液的液滴內(nèi),并且第一組合物中不大于15重量%的單體處于乳液組合物的第一相內(nèi)。極性單體可以分布于液滴以及第一相兩者內(nèi),極性單體諸如第一酸性單體和第二酸性單體以及疏水性低于具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯的其它單體(諸如,具有帶一至五個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯單體)。隨著聚合的繼續(xù)進(jìn)行,第一相中的這些單體可滲入到液滴中,并且變成膠乳聚合粒子的一部分。在一些實(shí)施方案中,第一單體組合物中至少92重量%、至少95重量%、至少98重量%、或至少99重量%的單體處于乳液組合物的液滴中。
第二(甲基)丙烯酸酯聚合物被選擇,使得其可以溶解于乳液組合物液滴內(nèi)的第一單體組合物中,并使得其與第一相不可溶混。在被液滴內(nèi)第一單體組合物的組分溶解之前,形成第二(甲基)丙烯酸酯聚合物。第二(甲基)丙烯酸酯聚合物有利于在乳液組合物的第一相內(nèi)形成穩(wěn)定的液滴。
第二(甲基)丙烯酸酯聚合物通常由第二單體組合物形成。第二單體組合物被選擇以提供可溶解于第一單體組合物中的第二(甲基)丙烯酸酯聚合物。第二單體組合物與第一單體組合物不相同。此外,常常需要第二(甲基)丙烯酸酯聚合物相當(dāng)均勻地分布于乳液組合物內(nèi)的所有液滴中。即,常常需要第二(甲基)丙烯酸酯聚合物以及通過第一單體組合物的聚合而形成的聚合物材料(即,第一(甲基)丙烯酸酯聚合物)兩者都相當(dāng)均勻地分布于所有所得的聚合膠乳粒子中,即使其組合物不相同。第一(甲基)丙烯酸酯聚合物和第二(甲基)丙烯酸酯聚合物處于相同的膠乳粒子之內(nèi)。
第二單體組合物被選擇以提供第二(甲基)丙烯酸酯聚合物,如使用差示掃描量熱法(例如,調(diào)制式差示量熱法)測(cè)量時(shí),第二(甲基)丙烯酸酯聚合物具有大于-50℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。例如,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可大于-40℃、大于-30℃、大于-20℃、大于-10℃、大于0℃。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可以為至多120℃或甚至更高、至多100℃、至多80℃、至多60℃、至多40℃、或至多20℃。
用于形成第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的第二單體組合物通常包含非酸性單體,當(dāng)被聚合為均聚物時(shí),非酸性單體具有大于80℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。該單體(可稱為“非酸性高tg單體”)可以是第二單體組合物中唯一的單體,或者其可以與其它任選單體組合。顧名思義,該單體不包含酸性基團(tuán)諸如羧基基團(tuán)(-cooh)。非酸性高tg單體通常不包含芳族環(huán)(例如,非酸性高tg單體不為苯乙烯、苯乙烯衍生物、芳基(甲基)丙烯酸酯、或芳基(甲基)丙烯酸酯衍生物)。
非酸性高tg單體常常為具有帶6至12個(gè)碳原子的環(huán)烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯。如本文所用,術(shù)語“環(huán)烷基”是指單環(huán)烷基、雙環(huán)烷基、或三環(huán)烷基。示例包括但不限于:(甲基)丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸3,3,5-三甲基環(huán)己酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸3,5-二甲基金剛烷基酯、以及甲基丙烯酸4-叔丁基環(huán)己酯。
在其它實(shí)施方案中,非酸性高tg單體可以是具有帶1至4個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯。如果存在兩個(gè)以上的碳原子,則烷基通常為支鏈烷基。示例性單體包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸異丁酯、以及甲基丙烯酸叔丁酯。
在其它實(shí)施方案中,非酸性高tg單體為:丙烯酰胺;(甲基)丙烯腈;具有帶1至10個(gè)碳原子(例如,2至10個(gè)碳原子、或4至10個(gè)碳原子)的烷基基團(tuán)的n-烷基丙烯酰胺,諸如n-辛基丙烯酰胺、n-異丙基丙烯酰胺、n-叔丁基丙烯酰胺;或具有帶1至10個(gè)碳原子(例如,1至6個(gè)碳原子、或1至4個(gè)碳原子)的烷基基團(tuán)的n,n-二烷基丙烯酰胺,諸如n,n-二甲基丙烯酰胺。
基于第二單體組合物中單體的總重量計(jì),第二單體組合物包含至少10重量%的非酸性高tg單體。在一些實(shí)施方案中,第二單體組合物中非酸性高tg單體的量可以是至少20重量%、至少30重量%、至少40重量%、或至少50重量%。非酸性高tg單體可以是第二單體組合物中唯一的單體。即,第二單體組合物可包含100重量%的非酸性高tg單體,前提條件是所得的第二(甲基)丙烯酸酯不可溶混于第一相中。非酸性高tg單體的量常常為至多97重量%、至多95重量%、至多90重量%、至多85重量%、至多80重量%、至多75重量%、或至多70重量%。重量%基于第二單體組合物中單體的總重量計(jì)。
如果非酸性高tg單體為具有帶6至12個(gè)碳原子的環(huán)烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯和/或具有帶1至4個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯,基于第二單體組合物中單體的總重量計(jì),該單體可以至多100重量%的任何量使用。
如果非酸性高tg單體為丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、n-烷基丙烯酰胺、n,n-二烷基丙烯酰胺、或它們的組合,基于第二單體組合物中單體的總重量計(jì),該單體可以至多20重量%、或至多15重量%的量使用。如果以較大的量使用,則所得的第二(甲基)丙烯酸酯聚合物可部分地與第一相溶混,并且/或者可遷移到液滴外部,致使第二(甲基)丙烯酸酯聚合物非均勻地分布于所有液滴中。如果需要更高量的非酸性高tg單體,這些單體可以與以下項(xiàng)組合:具有帶6至12個(gè)碳原子的環(huán)烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯;和/或具有帶1至4個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯。
在一些實(shí)施方案中,第二單體組合物中所用的非酸性高tg單體是第一非酸性高tg單體和第二非酸性高tg單體的混合物。第一非酸性高tg單體選自:環(huán)烷基基團(tuán)具有6至12個(gè)碳原子的(甲基)丙烯酸烷基酯、具有帶1至4個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯、或它們的混合物。第二非酸性高tg單體選自:丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、具有帶1至10個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的n-烷基丙烯酰胺、具有帶1至10個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的n,n-二烷基丙烯酰胺、以及它們的混合物。
第二單體組合物常常包含10重量%至100重量%的非酸性高tg單體、以及0重量%至90重量%的其它任選單體。這些其它任選單體具有不大于80℃的tg,并且/或者具有酸性基團(tuán)。在一些示例中,第二單體組合物包含:15重量%至100重量%的非酸性高tg單體以及0重量%至85重量%的其它任選單體,15重量%至97重量%的非酸性高tg單體以及3重量%至85重量%的任選單體,15重量%至95重量%的非酸性高tg單體以及5重量%至85重量%的任選單體,15重量%至85重量%的非酸性高tg單體以及15重量%至85重量%的任選單體,或20重量%至75重量%的非酸性高tg單體以及25重量%至80重量%的任選單體。重量%基于第二單體組合物中單體的總重量計(jì)。
可以與第二單體組合物中的非酸性高tg單體組合的任選單體之一為丙烯酸烷基酯,諸如,直鏈或支鏈烷基基團(tuán)具有至少四個(gè)碳原子的丙烯酸烷基酯。當(dāng)作為均聚物使用差示掃描量熱法測(cè)量時(shí),這些單體常常具有不大于50℃、不大于20℃、或不大于0℃的tg盡管可以使用少量的烷基基團(tuán)具有少于四個(gè)碳原子的丙烯酸烷基酯單體,但是這些單體可有利于第二(甲基)丙烯酸酯聚合物遷移到液滴與乳液組合物內(nèi)第一相之間的界面。在許多實(shí)施方案中,丙烯酸烷基酯單體的烷基基團(tuán)具有至少六個(gè)碳原子、或至少8個(gè)碳原子。丙烯酸烷基酯單體的烷基基團(tuán)可具有,例如,至多13個(gè)碳原子。在許多實(shí)施方案中,烷基基團(tuán)可具有至多12個(gè)碳原子、至多10個(gè)碳原子、或至多8個(gè)碳原子。具有帶至少四個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的、用于第二單體組合物中的合適的丙烯酸烷基酯包括但不限于,丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸異戊酯、2-甲基丁基丙烯酸酯、丙烯酸正己酯、4-甲基-2-戊基丙烯酸酯、2-乙基己基丙烯酸酯、2-甲基己基丙烯酸酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸-2-辛酯、丙烯酸異壬酯、丙烯酸異戊酯、丙烯酸正癸酯、丙烯酸異癸酯、2-丙基庚基丙烯酸酯、丙烯酸異十三烷酯、以及丙烯酸十二烷酯。
可以與第二單體組合物中的非酸性高tg單體組合的另一任選單體為具有帶至少五個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯。當(dāng)作為均聚物使用差示掃描量熱法測(cè)量時(shí),這些單體常常具有不大于50℃、不大于20℃、或不大于0℃的tg。甲基丙烯酸烷基酯的烷基基團(tuán)可具有至多13個(gè)碳原子、至多12個(gè)碳原子、或至多10個(gè)碳原子,并且可具有至少5或6個(gè)碳原子。合適的甲基丙烯酸烷基酯包括,例如,甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸異癸酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸異辛酯、以及甲基丙烯酸十二烷酯。
基于第二單體組合物中單體的總重量計(jì),在第二單體組合物中,直鏈或支鏈烷基基團(tuán)具有至少四個(gè)碳原子的丙烯酸烷基酯的量、和/或具有帶至少五個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯的量可以在0重量%至90重量%的范圍內(nèi)。該任選單體可改善第二(甲基)丙烯酸酯聚合物與第一單體組合物之間的相容性。如果存在的話,丙烯酸烷基酯和/或甲基丙烯酸烷基酯的量常常為至少1重量%、至少2重量%、或至少5重量%。丙烯酸烷基酯單體和/或甲基丙烯酸烷基酯的量可以為至少10重量%、至少15重量%、至少20重量%、至少25重量%、或至少30重量%。如果丙烯酸烷基酯和/或甲基丙烯酸烷基酯的量大于90重量%,則所得的(甲基)丙烯酸酯聚合物的非酸性高tg單體的量不足,并且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可能低于所需溫度。在一些實(shí)施方案中,丙烯酸烷基酯和/或甲基丙烯酸烷基酯的量為至多85重量%、至多80重量%、至多75重量%、至多70重量%、至多60重量%、至多50重量%、或至多40重量%。
第二單體組合物可任選地包括極性單體,諸如,任選的含酸單體(即,具有酸性基團(tuán)的單體)、或任選的含羥基單體(即,具有羥基基團(tuán)的單體)??商砑舆@些任選單體以進(jìn)一步增強(qiáng)所得的第二(甲基)丙烯酸酯聚合物與乳液組合物液滴內(nèi)的第一單體組合物的相容性。合適的任選含酸單體包括但不限于:(甲基)丙烯酸、衣康酸、馬來酸、丙烯酸2-羧基乙酯、巴豆酸、檸康酸、馬來酸、馬來酸酐(其水解以具有兩個(gè)羧酸基團(tuán))、油酸、以及琥珀酸單-2-丙烯酰氧基乙酯。合適的任選含羥基單體包括但不限于:羥烷基(甲基)丙烯酸酯(例如,(甲基)丙烯酸2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥丙酯、(甲基)丙烯酸3-羥丙酯、以及(甲基)丙烯酸4-羥丁酯)、或羥烷基(甲基)丙烯酰胺(例如,2-羥乙基(甲基)丙烯酰胺、或3-羥丙基(甲基)丙烯酰胺)。在許多實(shí)施方案中,任選的極性單體具有(甲基)丙烯?;鶊F(tuán)。第二單體組合物通常包含0重量%至10重量%、0重量%至8重量%、0重量%至6重量%、0重量%至5重量%、0重量%至4重量%、或0重量%至2重量%的任選含酸單體和/或任選含羥基單體。重量%基于第二單體組合物內(nèi)單體的總重量計(jì)。
其它的任選單體可包含于第二單體組合物中,前提條件是所得的第二(甲基)丙烯酸酯聚合物與乳液組合物內(nèi)的第一單體組合物之間具有合適的相容性,以及前提條件是第二(甲基)丙烯酸酯聚合物可溶解于乳液組合物的液滴內(nèi)。示例性任選的單體包括各種乙烯基單體,其中乙烯基基團(tuán)不是(甲基)丙烯?;鶊F(tuán)。任選的乙烯基單體包括,例如,乙烯酯諸如丁酸乙烯酯、以及各種乙烯基非芳族雜環(huán)單體,諸如n-乙烯基吡咯烷酮、以及n-乙烯基己內(nèi)酰胺。第二單體組合物通常包含0重量%至10重量%、0重量%至8重量%、0重量%至6重量%、0重量%至5重量%、0重量%至4重量%、或0重量%至2重量%的具有乙烯基基團(tuán)而不是(甲基)丙烯?;鶊F(tuán)的任選單體。重量%基于第二單體組合物內(nèi)單體的總重量計(jì)。
交聯(lián)單體通常不包含在第二單體組合物中。交聯(lián)的(甲基)丙烯酸酯聚合物將難以溶解于第一單體組合物中。在許多實(shí)施方案中,第二單體組合物不包含芳族單體(即,具有芳族基團(tuán)的單體,諸如苯乙烯單體、或芳基(甲基)丙烯酸酯)。
第二單體組合物常常包含10重量%至100重量%的非酸性高tg單體、0重量%至90重量%的具有帶至少四個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的丙烯酸烷基酯和/或具有帶至少五個(gè)碳原子的直鏈或支鏈基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯、0重量%至10重量%的極性單體、以及0重量%至10重量%的乙烯基單體,該極性單體為含酸單體和/或含羥基單體,該乙烯基單體不是(甲基)丙烯?;鶊F(tuán)。在許多實(shí)施方案中,第二單體組合物中唯一的單體是非酸性高tg單體或非酸性高tg單體與選自以下項(xiàng)中的一種或多種任選單體的組合:具有為直鏈或支鏈的烷基基團(tuán)的丙烯酸烷基酯,該烷基基團(tuán)具有至少四個(gè)碳原子、和/或具有為直鏈或支鏈的烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯,該烷基基團(tuán)具有至少五個(gè)碳原子、以及極性單體,該極性單體為含酸單體和/或含羥基單體。在此類實(shí)施方案中,第二單體組合物包含10重量%至100重量%的非酸性高tg單體、0重量%至90重量%的具有帶至少四個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的丙烯酸烷基酯和/或具有帶至少五個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯、以及0重量%至10重量%的極性單體,該極性單體為含酸單體和/或含羥基單體。
在一些具體實(shí)施方案中,第二單體組合物包含100重量%的非酸性高tg單體。高tg單體可以是單個(gè)單體或單體的組合。在一些實(shí)施方案中,所有非酸性高tg單體都是:具有帶6至12個(gè)碳原子的環(huán)烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯、具有帶1至4個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯、或它們的組合。在其它實(shí)施方案中,第二單體組合物包含至少80重量%的這些高tg單體中的一者或兩者、以及至多20重量%的上述其它非酸性高tg單體。例如,第二單體組合物可包含兩種不同的非酸性高tg單體,諸如(1)80重量%至99重量%的具有帶6至12個(gè)碳原子的環(huán)烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯、具有帶1至4個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯、或它們的組合;以及(2)1重量%至20重量%的另一類非酸性高tg單體。
在一些其它具體實(shí)施方案中,第二單體組合物可包含15重量%至85重量%的非酸性高tg單體、15重量%至85重量%的具有帶至少四個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的丙烯酸烷基酯和/或具有帶至少五個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯、0重量%至10重量%的極性單體,該極性單體為含酸單體和/或含羥基單體。在其它示例中,第二單體組合物可包含15重量%至85重量%的非酸性高tg單體、15重量%至85重量%的具有帶至少四個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的丙烯酸烷基酯和/或具有帶至少五個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯、以及0重量%至5重量%的極性單體,該極性單體為含酸單體和/或含羥基單體。在其它示例中,第二單體組合物可包含20重量%至80重量%的非酸性高tg單體、20重量%至80重量%的具有帶至少四個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的丙烯酸烷基酯和/或具有帶至少五個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯、0重量%至5重量%的極性單體,該極性單體為含酸單體和/或含羥基單體。在其它示例中,第二單體組合物可包含30重量%至70重量%的非酸性高tg單體、30重量%至70重量%的具有帶至少四個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的丙烯酸烷基酯和/或具有帶至少五個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯、0重量%至5重量%的極性單體,該極性單體為含酸單體和/或含羥基單體。重量%基于第二單體組合物中單體的總重量計(jì)。
對(duì)于第二單體組合物中包含任選單體的這些具體實(shí)施方案中任一項(xiàng)而言,非酸性高tg單體可以是不同單體的混合物。如果高tg單體的總量大于第二單體組合物中單體的20重量%,則高tg單體通常為第一非酸性高tg單體與第二非酸性高tg單體的混合物。第一非酸性高tg單體選自:具有帶6至12個(gè)碳原子的環(huán)烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯、具有帶1至4個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯、以及它們的混合物。第二非酸性高tg單體選自:丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、具有帶1至10個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的n-烷基丙烯酰胺、具有帶1至10個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的n,n-二烷基丙烯酰胺、以及它們的混合物。
除了第二單體組合物之外,用于形成第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的可聚合組合物常常包含鏈轉(zhuǎn)移劑。鏈轉(zhuǎn)移劑用于控制第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的分子量??捎玫逆溵D(zhuǎn)移劑的示例包括但不限于:四溴化碳、醇(例如,乙醇和異丙醇)、硫醇(例如,月桂基硫醇、丁硫醇、乙硫醇、巰基乙酸異辛酯、巰基乙酸2-乙基己酯、巰基丙酸2-乙基己酯、雙巰基乙酸乙二醇酯)、以及它們的混合物。在許多實(shí)施方案中,優(yōu)選的鏈轉(zhuǎn)移劑是巰基乙酸異辛酯(iotg)、四溴化碳、或叔十二烷基硫醇(tddm)?;诘诙误w組合物中單體的總重量計(jì),任選的鏈轉(zhuǎn)移劑的量常常在0重量%至5重量%的范圍內(nèi)。如果存在,鏈轉(zhuǎn)移劑通常以至少0.01重量%、至少0.02重量%、至少0.05重量%、或至少0.1重量%的量使用。所述量可以為至多5重量%、至多3重量%、至多2重量%、至多1重量%、或至多0.5重量%。
可以將其它任選組分與第二單體組合物一起添加到用于形成第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的可聚合組合物中。例如,可聚合組合物可包含抑制劑和/或抗氧化劑。合適的抑制劑和/或抗氧化劑包括但不限于:對(duì)苯二酚的單甲醚(meqh)、和季戊四醇四(3-(3,5-二-叔丁基-4-羥苯基)丙酸酯),其以商品名irganox1010從美國新澤西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司(basf,florhampark,nj,usa)商購獲得。
用于形成第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的可聚合組合物通常包含自由基引發(fā)劑以使單體開始聚合。自由基引發(fā)劑可為光引發(fā)劑或熱引發(fā)劑?;诘诙误w組合物中單體的總重量計(jì),自由基引發(fā)劑通常以至多5重量%的量存在。在一些實(shí)施方案中,自由基引發(fā)劑的量為至多4重量%、至多3重量%、至多2重量%、或至多1重量%??删酆辖M合物中所包含的自由基引發(fā)劑的量通常為至少0.005重量%。例如,可聚合組合物常常包含至少0.01重量%、至少0.02重量%、至少0.05重量%、至少0.1重量%、至少0.2重量%、或至少0.5重量%的自由基引發(fā)劑。
合適的熱引發(fā)劑包括:各種偶氮化合物,諸如以商品名vazo從美國特拉華州威爾明頓的杜邦公司(e.i.dupontdenemoursco.,wilmington,de,usa)商購獲得的偶氮化合物,包括vazo67(其為2,2’-偶氮雙(2-甲基丁腈))、vazo64(其為2,2’-偶氮雙(異丁腈))、vazo52(其為2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈))、和vazo88(其為1,1’-偶氮雙(環(huán)己烷甲腈));各種過氧化物,諸如苯甲?;^氧化物、環(huán)己烷過氧化物、月桂?;^氧化物、二-叔戊基過氧化物、叔丁基過氧基苯甲酸酯、二-枯基過氧化物、以及以商品名lupersol(例如,lupersol101(其為2,5-雙(叔丁基過氧基)-2,5-二甲基己烷)和lupersol130(其為2,5-二甲基-2,5-二-(叔丁基過氧基)-3-己炔))從美國賓夕法尼亞州費(fèi)城的阿托菲納化學(xué)公司(atofinachemical,inc.,philadelphia,pa,usa)商購獲得的過氧化物;各種氫過氧化物,諸如叔戊基氫過氧化物和叔丁基氫過氧化物;以及它們的混合物。
在一些實(shí)施方案中,使用光引發(fā)劑。一些示例性光引發(fā)劑為安息香醚(例如,安息香甲醚或安息香異丙醚)或取代的安息香醚(例如,茴香偶姻甲醚)。其它示例性光引發(fā)劑為取代的苯乙酮,諸如2,2-二乙氧基苯乙酮或2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(以商品名irgacure651從美國新澤西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司(basfcorp.,florhampark,nj,usa)或以商品名esacurekb-1從美國賓夕法尼亞州埃克斯頓的沙多瑪(sartomer,exton,pa,usa)商購獲得)。另外的其它示例性光引發(fā)劑為取代的α-酮醇(諸如2-甲基-2-羥基苯丙酮)、芳族磺酰氯(諸如2-萘磺酰氯)、和光活性肟(諸如1-苯基-1,2-丙二酮-2-(o-乙氧基羰基)肟)。其它合適的光引發(fā)劑包括例如:1-羥基環(huán)己基苯基酮(可以商品名irgacure184商購獲得)、雙(2,4,6-三甲基苯甲?;?苯基氧化膦(可以商品名irgacure819商購獲得)、1-[4-(2-羥基乙氧基)-苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙烷-1-酮(可以商品名irgacure2959商購獲得)、2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉基苯基)丁酮(可以商品名irgacure369商購獲得)、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基丙-1-酮(可以商品名irgacure907商購獲得)、以及2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮(可以商品名darocur1173從美國紐約州塔里敦的汽巴專用品化學(xué)品公司(cibaspecialtychemicalscorp.,tarrytown,ny,usa)商購獲得)。
此外,如果需要控制用于形成第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的可聚合組合物的黏度,則可添加有機(jī)溶劑。如果有的話,有機(jī)溶劑的量通常通過聚合方法來測(cè)定。在一些基于溶劑的聚合方法中,可聚合組合物可包含至多70重量%的有機(jī)溶劑。然而,對(duì)于絕熱聚合方法而言,有機(jī)溶劑的量通常為不大于可聚合組合物的10重量%、不大于8重量%、不大于5重量%、不大于3重量%、或不大于1重量%??删酆辖M合物中所用的任何有機(jī)溶劑通常在聚合反應(yīng)完成之后除去。合適的有機(jī)溶劑包括但不限于:甲醇、四氫呋喃、乙醇、異丙醇、庚烷、丙酮、甲基乙基酮、甲基乙酸酯、乙基乙酸酯、甲苯、二甲苯、和乙二醇烷基醚。可單獨(dú)或者作為其混合物使用這些溶劑。在許多實(shí)施方案中(諸如在一些絕熱聚合過程中),在存在很少或不存在有機(jī)溶劑的情況下發(fā)生聚合。
用于形成第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的單體可使用任何合適的方法被聚合,諸如例如,溶液(即,用溶劑)聚合、分散聚合、懸浮聚合、和無溶劑聚合(例如,用uv或熱引發(fā)劑進(jìn)行本體聚合)。聚合可發(fā)生在單個(gè)步驟或多個(gè)步驟中。即,可以將全部或部分可聚合組合物加入合適的反應(yīng)容器中,并使之聚合。如果使用多個(gè)步驟,將初始加入的單體和引發(fā)劑添加到反應(yīng)器中。在初始加入的物料聚合后,添加另一部分的任何剩余單體和/或引發(fā)劑。多個(gè)聚合步驟能夠有助于縮小聚合產(chǎn)物的多分散性(例如,可減小低分子量鏈的量),能夠有助于使反應(yīng)熱量最小或控制反應(yīng)熱量,并且可以允許聚合期間對(duì)可獲得單體的類型和量的調(diào)整。
在許多實(shí)施方案中,第二(甲基)丙烯酸酯聚合物并不是使用乳液或分散聚合方法形成的。相反,第二(甲基)丙烯酸酯聚合物使用無溶劑或溶劑本體聚合方法制備??墒褂脽嵋l(fā)劑或光引發(fā)劑。在一些實(shí)施方案中,聚合使用絕熱過程而發(fā)生,如,例如,美國專利5,986,011(ellis等人)和5,637,646(ellis)中所述。此過程使用熱引發(fā)劑。
第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的重均分子量通常為至少3,000克/摩爾。如果重均分子量更低,則所得壓敏粘合劑的內(nèi)聚強(qiáng)度可能低得無法接受。第二(甲基)丙烯酸酯聚合物常常具有至少5,000克/摩爾、至少10,000克/摩爾、或至少20,000克/摩爾的重均分子量。重均分子量可為至多150,000克/摩爾。如果分子量更高,則第二(甲基)丙烯酸酯聚合物可能無法溶解于乳液組合物的第一單體組合物中。如果無法溶解于第一單體組合物中,則第二(甲基)丙烯酸酯聚合物可以不合需要地存在于與乳液組合物內(nèi)的第一單體組合物分開的液滴中。重均分子量常常為至多120,000克/摩爾、至多100,000克/摩爾、至多80,000克/摩爾、至多60,000克/摩爾、或至多50,000克/摩爾。例如,重均分子量可以在3,000克/摩爾至150,000克/摩爾的范圍內(nèi)、在3,000克/摩爾至100,000克/摩爾的范圍內(nèi)、在3,000克/摩爾至50,000克/摩爾的范圍內(nèi)、在5,000克/摩爾至100,000克/摩爾的范圍內(nèi)、在5,000克/摩爾至80,000克/摩爾的范圍內(nèi)、或在5,000克/摩爾至50,000克/摩爾的范圍內(nèi)。
第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的tg通常大于-50℃。例如,tg大于-45℃、或大于-40℃。第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的tg最高可達(dá)到由非酸性高tg單體形成的均聚物的tg。在許多實(shí)施方案中,第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的tg可以為至多100℃或更高、至多80℃、至多70℃、或至多60℃。第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的tg常常在-45℃至100℃以上的范圍內(nèi),在-30℃至100℃的范圍內(nèi),或在-20℃至80℃的范圍內(nèi)。
將第二(甲基)丙烯酸酯聚合物添加到乳液組合物中。即,在與乳液組合物的其它組分合并之前,制備該聚合物材料。第二(甲基)丙烯酸酯聚合物通常不在乳液組合物之內(nèi)或不與乳液組合物的其它組分進(jìn)一步發(fā)生自由基聚合。然而,第二(甲基)丙烯酸酯可以在乳液組合物之內(nèi)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。
第二(甲基)丙烯酸酯聚合物通常在溶解于第一單體組合物之后添加到乳液組合物中。即,包含第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的溶液與第一單體組合物一起添加到乳液的第一相中。該溶液通常在高剪切混合條件下添加,以形成懸浮于第一相內(nèi)的液滴。在一些實(shí)施方案中,第二(甲基)丙烯酸酯聚合物最初溶解于第一單體組合物的一部分中,然后再將所得的聚合物溶液與第一單體組合物的剩余單體混合。
添加到乳液組合物中的第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的量通常為至少0.5重量%、或至少1重量%。如果添加了更少量的第二(甲基)丙烯酸酯聚合物,則乳液組合物的穩(wěn)定性可能更差。即,其可能難以在乳液組合物中形成并保持為液滴。在一些實(shí)施方案中,乳液組合物包含至少2重量%、至少3重量%、或至少5重量%的第二(甲基)丙烯酸酯聚合物。第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的添加量通常為至多15重量%。如果添加了更高量的第二(甲基)丙烯酸酯聚合物,則第一單體組合物在液滴內(nèi)的聚合可能低得無法接受。此外,由第一單體組合物形成的聚合物材料可能具有不期望的低分子量,并且所得壓敏粘合劑可能具有不期望的低內(nèi)聚強(qiáng)度。在一些實(shí)施方案中,乳液組合物包含至多12重量%、至多10重量%、或至多8重量%的第二(甲基)丙烯酸酯聚合物。重量%基于乳液組合物中第一單體組合物的總重量(即,第一單體組合物中單體的總重量)計(jì)。
乳液組合物包含第一單體組合物以及第二(甲基)丙烯酸酯聚合物兩者。更具體地,基于第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的總重量與第一單體組合物中單體的重量之和計(jì),乳液組合物常常包含0.5重量%至15重量%的第二(甲基)丙烯酸酯聚合物以及85重量%至99.5重量%的第一單體組合物。這是乳液組合物中聚合材料與可聚合材料的總和。該聚合材料與可聚合材料大多數(shù)存在于乳液液滴之內(nèi)(例如,一些酸性單體可溶解于第一相中)。在一些示例中,基于第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的總重量與第一單體組合物中單體的重量之和計(jì),乳液組合物可包含:1重量%至15重量%的第二(甲基)丙烯酸酯聚合物以及85重量%至99重量%的第一單體組合物,2重量%至12重量%的第二(甲基)丙烯酸酯聚合物以及88重量%至98重量%的第一單體組合物,2重量%至10重量%的第二(甲基)丙烯酸酯聚合物以及90重量%至98重量%的第一單體組合物,或者2重量%至8重量%的第二(甲基)丙烯酸酯聚合物以及92重量%至98重量%的第一單體組合物。
其它任選反應(yīng)物可包含在乳液組合物中。例如,在一些實(shí)施方案中,添加交聯(lián)劑,該交聯(lián)劑可以與多種羧酸基團(tuán)(-cooh)反應(yīng)。羧酸基團(tuán)可在第二(甲基)丙烯酸酯聚合物上、由第一單體組合物形成的聚合物材料上、或這兩種聚合物材料的組合上。使用任選交聯(lián)劑可增大所得壓敏粘合劑的剪切強(qiáng)度。
能夠與多種羧酸基團(tuán)反應(yīng)的合適交聯(lián)劑包括但不限于:聚噁唑啉,諸如可以商品名epocros從日本觸媒株式會(huì)社(nipponshokubaico.,ltd,japan)商購獲得的聚噁唑啉;聚氮丙啶(例如,得自美國新澤西州德福德的polyaziridine公司(polyaziridinelcc,medford,nj,usa)的三羥甲基丙烷-三(2-甲基-1-吖丙啶)丙酸酯);聚胺等。其它合適的交聯(lián)劑包括可以與多個(gè)羧酸基團(tuán)絡(luò)合的金屬鹽。合適的金屬包括,例如,鋅鹽。如果使用的話,基于第一單體組合物中單體的總重量計(jì),任選交聯(lián)劑的添加量常常等于至少0.01重量%。例如,乳液可包含至少0.05重量%、至少0.1重量%、或至少0.5重量%的交聯(lián)劑?;诘谝粏误w組合物中單體的總重量計(jì),任選交聯(lián)劑的量常常為至多3重量%。例如,乳液組合物可包含至多2.5重量%、至多2重量%、至多1.5重量%、或至多1重量%的任選交聯(lián)劑。
在許多實(shí)施方案中,將任選中和劑添加到乳液組合物中??商砑又泻蛣?,例如,以提高交聯(lián)劑的反應(yīng)性,以提高所得膠乳組合物的穩(wěn)定性等。合適的中和劑常常為強(qiáng)堿或弱堿,諸如,氫氧化銨、氨、乙酸鈉、乙酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、和氫氧化鋰。通常添加中和劑以將乳液組合物的ph增加到至少4.0、至少4.5、至少5.0、至少5.5、至少6.0、至少6.5、或至少7.0。
乳液組合物通常還包含引發(fā)劑。盡管可以使用水溶性或油溶性引發(fā)劑,但是通常選擇可溶于水中的引發(fā)劑。如果引發(fā)劑為油溶性的,則通常將其添加到第一單體組合物的單體與第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的混合物中,然后再混合該混合物與乳液組合物的第一相。如果引發(fā)劑為水溶性,則常常在乳液組合物的第一相內(nèi)形成液滴之后對(duì)其進(jìn)行添加。如果使用了還原劑,其通常為水溶性,并且添加到第一相中。
水溶性引發(fā)劑的示例包括但不限于:過氧化氫和各種過硫酸鹽,諸如過硫酸鈉、過硫酸鉀、和過硫酸銨。可添加任選的還原劑以降低引發(fā)聚合反應(yīng)所需的溫度。合適的還原劑包括但不限于:抗壞血酸、亞硫酸氫鹽(例如,亞硫酸氫鈉、亞硫酸氫鉀、和亞硫酸氫銨)、和甲醛次硫酸氫鈉?;诘谝粏误w組合物中單體的重量計(jì),引發(fā)劑和任選還原劑的量均可為至多1重量%。例如,基于第一單體組合物中單體的總重量計(jì),該量可以為至多0.8重量%、至多0.5重量%、至多0.3重量%、或至多0.2重量%?;诘谝粏误w組合物中單體的總重量計(jì),引發(fā)劑和任選還原劑的量均可為至少0.01重量%、至少0.05重量%、或至少0.1重量%。
油溶性引發(fā)劑的示例包括但不限于:偶氮化合物或過氧化物,諸如上述用于形成第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的那些。如果使用此類引發(fā)劑,則以與上述水溶性引發(fā)劑相同的量使用此類引發(fā)劑。
在許多乳液組合物中,不使用鏈轉(zhuǎn)移劑。然而,如上所述,可以將(并且通常將)鏈轉(zhuǎn)移劑用于形成第二(甲基)丙烯酸酯聚合物。
如果需要的話,可以將任選的增粘劑包含在乳液組合物中。如果將此類任選的增粘劑添加到乳液組合物中,其通常為基于c9的烴類增粘劑。這些增粘劑主要源自于c9單體以及存在的一些其它單體,諸如乙烯基甲苯、二環(huán)戊二烯、茚、甲基苯乙烯、苯乙烯、和甲茚的混合物?;赾9的烴類增粘劑可以商品名picco、kristalex、plastolyn、piccotac和endex從伊士曼化工公司(eastmanchemicalcompany)商購獲得,以商品名norsolene從美國賓西法尼亞州??怂诡D的克雷威利公司(crayvalley,exton,pa,usa)商購獲得,以商品名novarez從比利時(shí)的羅格斯公司(ruetgersn.v.,belgium)商購獲得,以及以商品名hikotac從韓國的科隆工業(yè)公司(kolonindustries,inc.,southkorea)商購獲得。這些樹脂可為部分或完全氫化的。在氫化之前,c9基烴樹脂通常具有約40百分比的芳香物,如通過質(zhì)子核磁共振測(cè)得。氫化的基于c9的烴樹脂例如可以商品名regalite和regalrez從伊士曼化工公司商購獲得,所述regalite和regalrez是50%至100%(例如,50%、70%、90%和100%)氫化的。部分地氫化的樹脂通常具有一些芳族環(huán)。
如果存在的話,基于第二(甲基)丙烯酸酯共聚物的總重量與第一單體組合物中單體的重量之和計(jì),乳液組合物中的任選增粘劑常常以1重量%至40重量%范圍內(nèi)的量存在。在一些實(shí)施方案中,增粘劑的量為至少5重量%、至少10重量%、或至少15重量%,并且可以為至多35重量%、至多30重量%、至多25重量%、或至多20重量%。
乳液組合物可通過任何合適的過程制備:該過程導(dǎo)致形成包含第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的液滴,所述第二(甲基)丙烯酸酯聚合物溶解于第一單體組合物的單體中。在許多實(shí)施方案中,第二(甲基)丙烯酸酯聚合物最初與第一單體組合物中所包含的單體混合。所述單體常常在不用添加任何溶劑的情況下以其簡單形式進(jìn)行使用。一旦第二(甲基)丙烯酸酯聚合物已經(jīng)溶解,則使用高剪切混合組合該混合物與水或者與水以及乳液組合物的其它組分。在一些實(shí)施方案中,可聚合表面活性劑與中和劑可以在混合之前溶解于水中(或與水組合)。
通過高剪切混合,液滴形成于第一相(即,水相)之內(nèi)。在第一單體組合物的任何聚合之前,液滴包含具有以下項(xiàng)的混合物:i)第二(甲基)丙烯酸酯聚合物;和ii)至少85重量%的第一單體組合物,其中第二(甲基)丙烯酸酯聚合物溶解于液滴內(nèi)的第一單體組合物中。液滴通常包含至少92重量%、至少95重量%、至少97重量%、至少98重量%、或至少99重量%的第一單體組合物中的單體。(甲基)丙烯酸烷基酯很可能主要存在于液滴內(nèi),而酸性單體可部分地分布于液滴內(nèi),并且部分地分布于水相內(nèi)??删酆媳砻婊钚詣┖芸赡芴幱谝旱闻c第一相之間的界面處或溶解于第一相中。大多數(shù)可聚合表面活性劑很可能處于界面處。在許多實(shí)施方案中,乳液組合物中所包含的任何引發(fā)劑、和/或還原劑、和/或中和劑很可能溶解于第一相中。
懸浮于第一相中的液滴的平均直徑通常為至多約2000納米、至多1500納米、至多1000納米、至多900納米、至多800納米、至多700納米、至多600納米、或至多500納米。平均直徑通常為至少100納米、至少200納米、至少300納米、或至少400納米。平均尺寸可使用動(dòng)態(tài)光散射法測(cè)定。在一些實(shí)施方案中,液滴平均尺寸在100納米至2000納米范圍內(nèi)、200納米至1000納米范圍內(nèi)、300納米至1000納米范圍內(nèi)、200納米至800納米范圍內(nèi)、或400納米至700納米范圍內(nèi)。
在許多實(shí)施方案中,乳液組合物被視為細(xì)乳液。如本文所用,術(shù)語“細(xì)乳液”是指使用高剪切來制備直徑不大于1微米的液滴的乳化方法。聚合發(fā)生在液滴之內(nèi)以形成聚合膠乳粒子。聚合限制于:發(fā)生在液滴之內(nèi)。
通常同時(shí)在室溫下(例如,約20℃至約25℃)或在超過室溫的溫度下攪拌乳液組合物,以使液滴內(nèi)的第一單體聚合。溫度常常為至少30℃、至少40℃、或至少50℃。溫度可高達(dá)乳液組合物的沸騰溫度(例如,約100℃)。在一些實(shí)施方案中,溫度可以為至多80℃、至多70℃、或至多60℃。聚合期間產(chǎn)生的任何熱量迅速地被第一相的熱容量作用緩和。反應(yīng)時(shí)間可以是完成聚合反應(yīng)所需的任何時(shí)長。在一些實(shí)施方案中,反應(yīng)時(shí)間可以為至少1小時(shí)、至少2小時(shí)、至少3小時(shí)、或至少4小時(shí)。反應(yīng)時(shí)間為最多24小時(shí)或更長、最多16小時(shí)、或最多8小時(shí)。該反應(yīng)器常常用惰性氣體諸如氮?dú)獯祾摺?/p>
乳液組合物的聚合產(chǎn)物為膠乳組合物。即,膠乳組合物包含水和聚合粒子,聚合粒子是如上所述的乳液組合物的聚合產(chǎn)物。術(shù)語“膠乳”和“膠乳組合物”可互換使用。術(shù)語“聚合粒子”和“膠乳粒子”和“聚合膠乳粒子”可互換使用。以下兩者都存在于相同的膠乳粒子中:i)第二(甲基)丙烯酸酯聚合物以及;ii)第一單體組合物的聚合產(chǎn)物(第一(甲基)丙烯酸酯聚合物)。膠乳組合物包含膠乳粒子,該膠乳粒子的平均尺寸相當(dāng)于聚合之前乳液組合物內(nèi)的液滴的平均尺寸。更具體地,由于密度差異,膠乳粒子的平均粒度大致等于或稍微大于乳液組合物內(nèi)液滴的平均尺寸。
膠乳粒子通常懸浮于(例如,分散于)水相中。優(yōu)選地,膠乳粒子并沒有凝結(jié)在一起。膠乳粒子包含第二(甲基)丙烯酸酯聚合物以及第一(甲基)丙烯酸酯聚合物兩者。第一(甲基)丙烯酸酯聚合物的分子量通常高于使用其它過程由相同總量的化學(xué)組合物形成的聚合物材料的分子量。更具體地,通過乳液聚合形成的第一(甲基)丙烯酸酯聚合物的分子量可以接近1百萬道爾頓。
與用于形成第一(甲基)丙烯酸酯聚合物的乳化方法相反,使用溶液聚合法或本體聚合法由相同單體形成的聚合物的典型分子量常常小于500,000道爾頓。通過溶液聚合法和本體聚合法兩者,分子量通常通過引發(fā)劑的濃度進(jìn)行控制。即,引發(fā)劑濃度越高,往往產(chǎn)生更小分子量的聚合物。因此,為了使用溶液聚合法或本體聚合法生成高分子量聚合物,需要濃度極低的引發(fā)劑。然而,如果使用濃度極低的引發(fā)劑,則聚合時(shí)間可能長得無法接受。從經(jīng)濟(jì)上講,此類過程對(duì)于制備高分子量聚合物材料可能不切實(shí)際。然而,對(duì)于一些粘合劑應(yīng)用,諸如需要采用高剪切強(qiáng)度的應(yīng)用,常常需要高分子量聚合物材料。
通過乳液聚合法,聚合物材料的分子量(例如,第一(甲基)丙烯酸酯聚合物的分子量)可通過引發(fā)劑濃度和粒子數(shù)目(即,乳液中液滴的數(shù)目)兩者進(jìn)行控制。引發(fā)劑濃度越高,常常導(dǎo)致分子量越小,并且反應(yīng)時(shí)間越快。然而,粒子數(shù)目越大,往往使得分子量越大,并且反應(yīng)時(shí)間越快。
與使用溶液聚合法和本體聚合法形成的聚合物材料相比,由于由乳液組合物形成的聚合物材料的高分子量,因此在不需要另外的交聯(lián)劑的情況下,交聯(lián)結(jié)構(gòu)常常可以更容易地形成。兩類可能的交聯(lián)可發(fā)生于通過乳液聚合形成的聚合物材料中:1)物理纏結(jié)、以及2)由于聚合物鏈的鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)而發(fā)生的化學(xué)交聯(lián)??梢杂酶L的聚合物鏈來增強(qiáng)物理纏結(jié),更長的聚合物鏈源自于被增大的平均分子量。鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)可以為聚合物長鏈形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。
如使用差示掃描量熱計(jì)所測(cè)定,膠乳粒子通常具有單個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。更具體地,在使用調(diào)制式差示掃描量熱法進(jìn)行的第二加熱周期期間,干燥聚合物材料的可逆熱流與溫度的曲線圖中存在單峰。tg通常不大于0℃、不大于-10℃、或不大于-20℃。
膠乳組合物可以與任選的增粘劑組合。添加增粘劑可用于增大粘附力。可使用任何合適的增粘劑,諸如松香酸及其衍生物(例如,松香酯);萜烯樹脂,諸如多萜(例如,基于α蒎烯的樹脂,基于β蒎烯的樹脂、和基于檸檬烯的樹脂)和芳族改性的多萜樹脂(例如,酚改性的多萜樹脂);香豆酮-茚樹脂;和基于石油的烴樹脂,諸如基于c5的烴樹脂、基于c9的烴樹脂、基于c5/c9的烴樹脂、和基于二環(huán)戊二烯的樹脂。這些增粘樹脂(如果添加的話)可被氫化以降低它們對(duì)壓敏粘合劑組合物的顏色影響。如果需要,可使用各種增粘劑的組合。
在許多實(shí)施方案中,增粘劑為松香酯或包含松香酯。松香酯增粘劑為各種松香酸和醇的反應(yīng)產(chǎn)物。這些包括但不限于:松香酸的甲基酯、松香酸的三乙二醇酯、松香酸的甘油酯、和松香酸的季戊四醇酯。這些松香酯可被部分地或完全地氫化以改善穩(wěn)定性并減少它們的顏色對(duì)壓敏粘合劑組合物的影響。松香樹脂增粘劑可例如以商品名permalyn、staybelite、和foral從美國田納西州金斯波特的伊士曼化學(xué)公司(eastmanchemicalcompany(kingsport,tn,usa))以及以商品名nuroz和nutac從英國倫敦的紐波特工業(yè)(newportindustries(london,england))商購獲得。完全氫化的松香樹脂可例如以商品名foralax-e從伊士曼化學(xué)公司(eastmanchemicalcompany)商購獲得。部分氫化的松香樹脂可例如以商品名staybelite-e從伊士曼化學(xué)公司(eastmanchemicalcompany)商購獲得。
常常需要使用可分散于水中的增粘劑。樹香酯的水分散體可以商品名snowtack從美國伊利諾斯州芝加哥的勞特公司(lawter,inc.,chicago,il,usa)獲得。其它合適的水分散型增粘劑可以商品名tacolyn從伊士曼化工公司(eastmanchemicalcompany)商購獲得,其包含,例如,松香酯樹脂分散體、氫化的松香酯樹脂分散體、脂族烴樹脂分散體、和芳族改性的烴樹脂分散體。
如果存在的話,基于膠乳聚合粒子的總重量計(jì),膠乳組合物中的任選增粘劑常常以在1重量%至40重量%范圍內(nèi)的量存在。在一些實(shí)施方案中,增粘劑的量為至少5重量%、或至少10重量%,并且可以為至多35重量%、至多30重量%、至多25重量%、或至多20重量%。
其它任選的可添加到膠乳組合物中的組分為增稠劑。示例性增稠劑通常為聚合物水溶液,諸如以商品名paragum從皇家涂料與特種聚合物公司(royalcoatingsandspecialtypolymers)獲得的那些。如果添加的話,基于膠乳組合物(水和膠乳聚合粒子)的總重量計(jì),任選的增稠劑可以至多5重量%的量使用。例如,增稠劑可以至多4重量%、至多3重量%、至多2重量%、或至多1重量%的量使用。在一些實(shí)施方案中,增稠劑在以下范圍內(nèi):0重量%至5重量%、0.1重量%至5重量%、0.1重量%至2重量%、0.1重量%至1重量%、0.2重量%至0.8重量%、或0.4重量%至0.6重量%。
通常干燥膠乳組合物以形成壓敏粘合劑。通常干燥組合物以去除至少90重量%的水。例如,去除至少95重量%、至少97重量%、至少98重量%、或至少99重量%的水。干燥的壓敏粘合劑的含水量可根據(jù)環(huán)境濕度增加或減少。在一些實(shí)施方案中,在干燥之前將膠乳組合物涂布到基底上,諸如背襯層或剝離襯墊上。干燥通常在超過室溫的溫度下發(fā)生,而不是在使基底和/或壓敏粘合劑層變形或降解的溫度下發(fā)生。在一些實(shí)施方案中,干燥在約40℃至約120℃的溫度范圍內(nèi)發(fā)生,并且干燥時(shí)長足以將含水量降低至所需水平。
壓敏粘合劑層可具有任何所需厚度。在許多實(shí)施方案中,粘合劑層具有不大于20密耳(500微米)、不大于10密耳(250微米)、不大于5密耳(125微米)、不大于4密耳(100微米)、不大于3密耳(75微米)、或不大于2密耳(50微米)的厚度。該厚度常常為至少0.5密耳(12.5微米)或至少1密耳(25微米)。例如,粘合劑層的厚度可以在0.5密耳(2.5微米)至20密耳(500微米)的范圍內(nèi)、0.5密耳(5微米)至10密耳(250微米)的范圍內(nèi)、0.5密耳(12.5微米)至5密耳(125微米)的范圍內(nèi)、1密耳(25微米)至3密耳(75微米)的范圍內(nèi)、或1密耳(25微米)至2密耳(50微米)的范圍內(nèi)。
可制備各種類型的制品,所述制品包括基底和壓敏粘合劑層,壓敏粘合劑層鄰近基底的主表面定位。任何合適的基底可用于制品中,并且基底常常根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行選擇。例如,基底可以為柔性或非柔性的,并且可以由聚合物材料、玻璃或陶瓷材料、金屬或金屬合金、或它們的組合形成。一些基底為聚合物材料,諸如由(例如)以下項(xiàng)所制備的聚合物材料:聚烯烴(聚乙烯、聚丙烯、或它們的共聚物)、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚酯(例如,聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯)、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯(諸如聚(甲基)丙烯酸甲酯(pmma))、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氯丁橡膠、以及纖維素材料(例如,醋酸纖維素、三乙酸纖維素、和乙基纖維素)?;卓梢允且韵滦问剑翰蚰ぁ⒎强椩觳牧?例如,紙材、布料、非織造稀松布)、泡沫等。對(duì)于一些基底,可能需要處理基底的表面以提高與壓敏粘合層的粘附力。此類處理包括,例如,施加底漆層、表面改性層(例如,電暈處理或表面磨蝕)、或兩者。
在一些實(shí)施方案中,基底為剝離襯墊。剝離襯墊通常對(duì)壓敏粘合劑層具有低親和力。示例性剝離襯墊可以由紙材(例如,牛皮紙)或其它類型的聚合物材料制備。一些剝離襯墊涂布有剝離劑外層,諸如,含有機(jī)硅的材料或含碳氟化合物的材料。
一些制品為粘合帶。粘合帶可以是單面粘合帶,其中在背襯層的單側(cè)上具有壓敏粘合劑,或者可以是雙面粘合帶,其中在背襯層的兩個(gè)主表面上具有壓敏粘合劑層。背襯層常常為膜或泡沫。每個(gè)壓敏粘合劑層可定位(如果需要)在背襯層與剝離層之間。
可以使用任何合適的背襯層。在一些實(shí)施方案中,背襯層為取向的聚烯烴膜。例如,取向的聚烯烴膜可以如美國專利6,638,637(hager等人)所述進(jìn)行制備。此類背襯層常常包括多個(gè)聚烯烴層,這些聚烯烴層具有至少兩個(gè)不同熔點(diǎn)且為雙軸取向的。在另一示例中,取向的聚烯烴膜可以如美國專利6,451,425(kozulla等人)所述進(jìn)行制備。此類背襯常常包含等規(guī)聚丙烯,等規(guī)聚丙烯與至少一種第二聚烯烴進(jìn)行共混或混合,所述第二聚烯烴諸如聚乙烯、聚丁烯、或間規(guī)聚丙烯。這些背襯通常為雙軸取向的。
對(duì)于具有單個(gè)壓敏粘合劑層的粘合帶,背襯層常常具有已經(jīng)過處理(即,涂底漆)以提高對(duì)壓敏粘合劑層的粘附力的第一表面。背襯層具有與第一表面相對(duì)、對(duì)壓敏粘合劑層具有低粘附力的第二表面。此類粘合帶可形成為卷。在一些實(shí)施方案中,粘合帶為包裝膠帶。
其它制品為轉(zhuǎn)印帶,其中壓敏粘合劑層鄰近剝離襯墊定位。轉(zhuǎn)印帶可用于將壓敏粘合劑層轉(zhuǎn)移到另一基底或表面上??梢允褂萌魏魏线m的剝離襯墊。在許多實(shí)施方案中,剝離襯墊具有鄰近基底的剝離層涂層。合適的基底包括但不限于:紙材,諸如,聚合物涂布的牛皮紙和超級(jí)壓光牛皮紙或薄玻璃牛皮紙;布料;非織造幅材;金屬,包括金屬箔;聚酯,諸如聚(對(duì)苯二甲酸亞烷基酯)(諸如聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯))、聚(萘二甲酸亞烷基酯)(諸如聚(萘二甲酸乙二醇酯));聚碳酸酯;聚烯烴,諸如聚丙烯、聚乙烯以及它們的共聚物;聚酰胺;纖維素材料,諸如醋酸纖維素或乙基纖維素;以及它們的組合。
在一些示例性實(shí)施方案中,剝離襯片具有剝離涂層,該涂層包含如美國專利5,032,460(kantner等人)中所述的乙烯基-有機(jī)硅共聚物的聚合產(chǎn)物。在其它示例性實(shí)施方案中,剝離襯墊具有剝離涂層,該涂層包含如美國專利申請(qǐng)公布2013/059105(wright等人)中所述的(甲基)丙烯酸酯官能化硅氧烷的聚合產(chǎn)物。此類剝離涂層可通過如下制備:將包含(甲基)丙烯酸酯官能化聚硅氧烷的可聚合組合物的涂層施加到基底的表面,然后用紫外線輻射照射涂層。紫外線輻射常常由多色短波紫外線光源來提供,所述多色短波紫外線光源具有至少一個(gè)峰值,其密度處于約160納米至約240納米的波長范圍內(nèi)。合適的多色短波紫外線光源包括,例如,低壓汞蒸氣燈、低壓汞合金燈、脈沖氙氣燈、以及來自彩飾等離子體發(fā)射源的輝光放電。基于涂層的總重量計(jì),施加到基底的涂層可不含或基本上不含(例如,小于0.1重量%、小于0.01重量%、或小于0.001重量%)光引發(fā)劑。
壓敏粘合劑層常常具有高剝離粘附力和高剪切強(qiáng)度(即,內(nèi)聚力)。如此,可以將通過向背襯施加壓敏粘合劑層而形成的粘合帶用于各種不同的應(yīng)用。在一些實(shí)施方案中,粘合帶可用作包裝膠帶。
實(shí)施方案1是一種乳液組合物。乳液組合物包含:a)水,b)具有可進(jìn)行自由基聚合的不飽和基團(tuán)的可聚合表面活性劑,c)第一單體組合物,以及d)第二(甲基)丙烯酸酯聚合物。第一單體組合物包含:1)具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯,2)第一酸性單體,當(dāng)作為均聚物測(cè)量時(shí),該第一酸性單體具有等于至少100℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,以及3)第二酸性單體,當(dāng)作為均聚物測(cè)量時(shí),該第二酸性單體具有不大于50℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。基于第一單體組合物中單體的總重量計(jì),第二(甲基)丙烯酸酯聚合物以0.5重量%至15重量%的量存在。第二(甲基)丙烯酸酯聚合物具有在3,000至1,500,000道爾頓范圍內(nèi)的重均分子量和高于-50℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。第二(甲基)丙烯酸酯聚合物由第二單體組合物形成,基于第二單體組合物中單體的總重量計(jì),該第二單體組合物包含至少10重量%的非酸性高tg單體。當(dāng)作為均聚物測(cè)量時(shí),非酸性高tg單體具有等于至少80℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。乳液包含第一相和第二相,所述第一相包含水,所述第二相作為液滴分散于第一相內(nèi)。液滴包含以下項(xiàng)的混合物:i)至少85重量%的第一單體組合物;以及ii)第二(甲基)丙烯酸酯聚合物。第二(甲基)丙烯酸酯聚合物與第一相不可溶混,并且溶解于液滴內(nèi)的第一單體組合物中。
實(shí)施方案2是根據(jù)實(shí)施方案1所述的乳液組合物,其中基于乳液組合物的總重量計(jì),乳液組合物包含至少30重量%的水。
實(shí)施方案3是根據(jù)實(shí)施方案1或2中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中基于乳液組合物的總重量計(jì),乳液組合物包含至多90重量%的水。
實(shí)施方案4是根據(jù)實(shí)施方案1至3中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中可聚合表面活性劑為丙烯基聚氧乙烯烷基苯基化合物、或丙烯基聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸銨化合物。
實(shí)施方案5是根據(jù)實(shí)施方案1至3中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中可聚合表面活性劑為十二烷基烯丙基琥珀酸酯磺酸鈉或磷酸酯。
實(shí)施方案6是根據(jù)實(shí)施方案1至5中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中基于第一單體組合物中單體的總重量計(jì),乳液組合物包含至少0.5重量%的可聚合表面活性劑。
實(shí)施方案7是根據(jù)實(shí)施方案1至6中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中基于第一單體組合物中單體的總重量計(jì),乳液組合物包含至多2重量%的可聚合表面活性劑。
實(shí)施方案8是根據(jù)實(shí)施方案1至7中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中第一單體組合物包含至少65重量%的具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯。
實(shí)施方案9是根據(jù)實(shí)施方案1至8中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中第一單體組合物包含至多98.5重量%的具有帶至少六個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯。
實(shí)施方案10是根據(jù)實(shí)施方案1至9中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中第一單體組合物中的第一酸性單體包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸酐、馬來酸、或它們的混合物,并且其中第一單體組合物中的第二酸性單體包括丙烯酸羧乙酯、琥珀酸單-2-丙烯酰氧基乙酯、或它們的混合物。
實(shí)施方案11是根據(jù)實(shí)施方案1至10中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中第一單體組合物中的第一酸性單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、或它們的混合物。
實(shí)施方案12是根據(jù)實(shí)施方案1至11中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中第一單體組合物中的第二酸性單體為丙烯酸羧乙酯、琥珀酸單-2-丙烯酰氧基乙酯、或它們的組合。
實(shí)施方案13是根據(jù)實(shí)施方案1至12中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中基于第一單體組合物中單體的總重量計(jì),第一單體組合物包含65重量%至98.5重量%的具有至少六個(gè)碳原子的(甲基)丙烯酸烷基酯、0重量%至20重量%的具有帶一至五個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯、0.5重量%至5重量%的第一酸性單體、以及1重量%至10重量%的第二酸性單體。
實(shí)施方案14是根據(jù)實(shí)施方案1至13中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中基于第一單體組合物中單體的總重量計(jì),第一單體組合物包含85重量%至98.5重量%的具有至少六個(gè)碳原子的(甲基)丙烯酸烷基酯、0.5重量%至5重量%的第一酸性單體、以及1重量%至10重量%的第二酸性單體。
實(shí)施方案15是根據(jù)實(shí)施方案1至14中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中第二單體組合物與第一單體組合物不同。
實(shí)施方案16是根據(jù)實(shí)施方案1至15中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中第二(甲基)丙烯酸酯聚合物具有大于-40℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
實(shí)施方案17是根據(jù)實(shí)施方案1至16中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中第二單體組合物中的非酸性高tg單體是具有帶6至12個(gè)碳原子的環(huán)烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯。
實(shí)施方案18是根據(jù)實(shí)施方案1至17中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中第二單體組合物中的非酸性高tg單體為:(甲基)丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸3,3,5-三甲基環(huán)己酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、3,5-二甲基金剛烷基丙烯酸酯、甲基丙烯酸4-叔丁基環(huán)己酯、或它們的混合物。
實(shí)施方案19是根據(jù)實(shí)施方案17或18所述的乳液組合物,其中第二單體組合物包含10重量%至100重量%的具有帶6至12個(gè)碳原子的環(huán)烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯。
實(shí)施方案20是根據(jù)實(shí)施方案1至16中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中第二單體組合物中的非酸性高tg單體是具有帶1至4個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯。
實(shí)施方案21是根據(jù)實(shí)施方案20所述的乳液組合物,其中第二單體組合物包含至多20重量%的具有帶1至4個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯。
實(shí)施方案22是根據(jù)實(shí)施方案1至16中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中第二單體組合物中的非酸性高tg單體為丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、n-烷基丙烯酰胺、或n,n-二烷基丙烯酰胺。
實(shí)施方案23是根據(jù)實(shí)施方案22所述的乳液組合物,其中第二單體組合物包含至多20重量%的丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、n-烷基丙烯酰胺、或n,n-二烷基丙烯酰胺。
實(shí)施方案24是根據(jù)實(shí)施方案1至23中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中第二單體組合物還包含具有帶至少4個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的丙烯酸烷基酯和/或具有帶至少5個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯。
實(shí)施方案25是根據(jù)實(shí)施方案1至24中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中第二單體組合物還包含極性單體。
實(shí)施方案26是根據(jù)實(shí)施方案25所述的乳液組合物,其中極性單體為含酸單體、含羥基單體、或它們的混合物。
實(shí)施方案27是根據(jù)實(shí)施方案1至26中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中第二單體組合物包含10重量%至100重量%的非酸性高tg單體、0重量%至90重量%的具有帶至少4個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的丙烯酸烷基酯和/或具有帶至少5個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯、以及0重量%至10重量%的極性單體,該極性單體為含酸單體、含羥基單體、或它們的混合物。各含量基于第二單體組合物中單體的總重量計(jì)。
實(shí)施方案28是根據(jù)實(shí)施方案27所述的乳液組合物,其中非酸性高tg單體包括第一非酸性高tg單體,該單體是具有帶6至12個(gè)碳原子的環(huán)烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯。
實(shí)施方案29是根據(jù)實(shí)施方案27所述的乳液組合物,其中第二單體組合物中的非酸性高tg單體包括:具有帶1至4個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、具有帶1至10個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的n-烷基丙烯酰胺、具有帶1至10個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的n,n-二烷基丙烯酰胺、以及它們的組合。
實(shí)施方案30是根據(jù)實(shí)施方案1至29中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中非酸性高tg單體包括:1)第一高tg單體,其包括具有帶6至12個(gè)碳原子的環(huán)烷基基團(tuán)的(甲基)丙烯酸烷基酯、具有帶1至4個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基基團(tuán)的甲基丙烯酸烷基酯、或它們的組合;以及2)第二高tg單體,其包括丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、具有帶1至10個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的n-烷基丙烯酰胺、具有帶1至10個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)的n,n-二烷基丙烯酰胺、或它們的組合。
實(shí)施方案31是根據(jù)實(shí)施方案1至30中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,還包含基于c9的烴類增粘劑。
實(shí)施方案32是根據(jù)實(shí)施方案31所述的乳液組合物,其中基于c9的烴類增粘劑為氫化增粘劑。
實(shí)施方案33是根據(jù)實(shí)施方案1至32中任一項(xiàng)所述的乳液組合物,其中液滴的平均直徑為至多2000微米、或至多1000微米、或至多500微米。
實(shí)施方案34是包含根據(jù)實(shí)施方案1至33中任一項(xiàng)所述的乳液組合物的聚合產(chǎn)物的膠乳組合物,其中膠乳組合物包含膠乳聚合粒子。
實(shí)施方案35是根據(jù)實(shí)施方案34所述的膠乳組合物,還包含增粘劑。
實(shí)施方案36是根據(jù)實(shí)施方案35所述的膠乳組合物,其中增粘劑為分散體的形式。
實(shí)施方案37是根據(jù)實(shí)施方案34至36中任一項(xiàng)所述的膠乳組合物,其中膠乳粒子包含第二(甲基)丙烯酸酯聚合物以及相同膠乳粒子內(nèi)第一單體組合物的聚合產(chǎn)物。
實(shí)施方案38是根據(jù)實(shí)施方案34至37中任一項(xiàng)所述的膠乳組合物,其中使用差示掃描量熱計(jì)測(cè)量時(shí),膠乳粒子具有單個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
實(shí)施方案39是包含根據(jù)實(shí)施方案34至38中任一項(xiàng)所述的膠乳組合物的干燥產(chǎn)物的壓敏粘合劑。
實(shí)施方案40是一種制品,其包括(a)基底和(b)鄰近基底的第一主表面定位的第一壓敏粘合劑層,其中第一壓敏粘合劑層包含根據(jù)實(shí)施方案39所述的壓敏粘合劑。
實(shí)施方案41是根據(jù)實(shí)施方案40所述的制品,還包括鄰近基底的第二主表面定位的實(shí)施方案39的壓敏粘合劑的第二層。
實(shí)施方案42是根據(jù)實(shí)施方案40或41所述的制品,其中基底為泡沫或聚合物膜。
實(shí)施方案43是根據(jù)實(shí)施方案40至42中任一項(xiàng)所述的制品,其中基底為雙軸取向的聚烯烴膜。
實(shí)施方案44是根據(jù)實(shí)施方案40至42中任一項(xiàng)所述的制品,其中基底為剝離襯墊。
實(shí)施方案45是根據(jù)實(shí)施方案44所述的制品,其中剝離襯墊包括剝離涂層,所述剝離涂層包含乙烯基-有機(jī)硅共聚物或(甲基)丙烯酸酯-官能化硅氧烷的聚合產(chǎn)物。
實(shí)施方案46是根據(jù)實(shí)施方案40或41所述的制品,其中制品為轉(zhuǎn)印帶。
實(shí)施方案47是根據(jù)實(shí)施方案40所述的制品,其中制品為粘合帶。
實(shí)施方案48是根據(jù)實(shí)施方案47所述的制品,其中粘合帶為包裝膠帶。
實(shí)施方案49是一種形成壓敏粘合劑的方法。該方法包括:(a)形成根據(jù)實(shí)施方案1至33中任一項(xiàng)所述的乳液組合物;(b)使乳液組合物聚合以形成包含膠乳聚合粒子的膠乳組合物;以及(c)干燥膠乳組合物以形成壓敏粘合劑。
實(shí)施方案50是根據(jù)實(shí)施方案49所述的方法,其中形成乳液組合物包括:形成第二(甲基)丙烯酸酯聚合物;將第二(甲基)丙烯酸酯聚合物溶解在第一單體組合物中的一種或多種單體中以形成聚合物溶液;將聚合物溶液添加到第一相中;以及通過高剪切混合在第一相內(nèi)形成聚合物溶液的液滴。
實(shí)施例:
除非另外指明,否則實(shí)施例中使用的所有份數(shù)、百分?jǐn)?shù)、比率等均按重量計(jì)。
表1:材料
測(cè)試方法1:聚合物分子量的測(cè)量
所制備的聚合物的重均分子量(mw)通過尺寸排阻色譜(sec)測(cè)量。將固體為50毫克的聚合物樣品溶解于10ml四氫呋喃(用250ppm的丁羥甲苯(bht)抑制的thf)中。用0.45微米注射器過濾器對(duì)所得溶液進(jìn)行過濾,然后通過sec分析。在如下條件下操作sec系統(tǒng):
樣品注射:10微升
流動(dòng)相:thf,emdomnisolv級(jí)別或等同級(jí)別(無抑制劑)
流速:1.0毫升/分鐘
系統(tǒng):waterse2695泵/自動(dòng)進(jìn)樣器
檢測(cè)器:waters2414蒸發(fā)光散射檢測(cè)器(70℃漂移管,30psi(大約207kpa)氮?dú)饬髁浚?0℃噴霧器溫度)
色譜柱:四根pl-gel色譜柱,每根300mm×7.8mm,具有104、103、500和100埃的孔徑,購自美國加利福尼亞州圣克拉拉的安捷倫科技公司(agilenttechnologies,santaclara,ca,usa)。使用色譜柱加熱器將色譜柱維持在40℃。
標(biāo)準(zhǔn)品:具有窄分子量分布且平均分子量峰值范圍為377,400至580道爾頓的聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)品用于建立校準(zhǔn)曲線(3次多項(xiàng)式擬合)。
注射器過濾0.45微米聚四氟乙烯器:
運(yùn)行樣品,并計(jì)算有效分子量分布圖,使用窄分子量聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行校準(zhǔn)。處理數(shù)據(jù)時(shí)使用500道爾頓的更小的分子量界限。獲得每次樣品運(yùn)行的數(shù)均分子量(mn)、重均分子量(mw)、和多分散指數(shù)(mw/mn)值。
測(cè)試方法2:測(cè)量聚合物粘度
使用2號(hào)轉(zhuǎn)子以每分鐘30轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速用brookfield粘度計(jì)(獲自美國馬薩諸塞州米德爾伯勒的博勒飛工程公司(brookfieldengineering,middleboro,ma,usa))來測(cè)量聚合物粘度。
測(cè)試方法3:測(cè)量固體重量百分比
為了測(cè)量各個(gè)樣品的固體含量,將約1克的樣品(例如,濕膠乳或聚合物溶液)放入鋁盤中并稱重。然后將盤和樣品在105℃下干燥2小時(shí)(除非另有所示)。
當(dāng)對(duì)樣品進(jìn)行分析以確定膠乳粒子的重量%(wt.%)(膠乳組合物的固體重量%)時(shí),使用以下公式:
膠乳固體重量%=100×(干燥膠乳聚合物的重量)/(濕膠乳聚合物的重量)
濕膠乳聚合物的重量是指干燥前膠乳的重量。干燥膠乳的重量是指干燥后膠乳聚合物的重量。
當(dāng)對(duì)樣品進(jìn)行分析以確定單體溶劑中第二(甲基)丙烯酸酯的量(例如,2-oa,也作為第一單體組合物的一部分使用)時(shí),使用以下公式:
聚合物溶液固體重量%=100×(干燥聚合物的重量)/(聚合物溶液的重量)
聚合物溶液的重量是指干燥前的重量,并且包括單體溶劑和第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的總重量。干燥聚合物的重量是指干燥后的重量,并且通常僅包括第二(甲基)丙烯酸酯聚合物。
測(cè)試方法4:測(cè)量膠乳ph
用ph計(jì)(以商品名model60aphmeter得自美國加利福尼亞州羅靈丘陵莊園的chemtrix公司(chemtrix,rollinghillsestates,ca,usa))來測(cè)量膠乳的ph。
測(cè)試方法5:通過差示掃描量熱法(dsc)測(cè)量聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變(tg)
干燥聚合物樣品以去除水和存在的任何有機(jī)溶劑。然后將干燥樣品稱重并裝入ta儀器tzero(tainstrumentstzero)的dsc樣品密封鋁盤中。樣品如下進(jìn)行分析:使用ta儀器公司(tainstruments)q2000調(diào)制式差示掃描量熱計(jì)(“q2000mdsc”,包括rc-03761樣品池),在氮?dú)鈿夥罩胁捎脺囟日{(diào)制模式下(-90℃至125℃,5℃/分鐘,調(diào)制幅度為±0.796℃,并且時(shí)長為60秒)的加熱-冷卻-加熱方法。
在溫度調(diào)制模式下,q2000mdsc發(fā)出三種信號(hào):累積(標(biāo)準(zhǔn))熱流、逆向(rev)熱流和非逆(nonrev)熱流。累積熱流信號(hào)是逆向熱流信號(hào)和非逆熱流信號(hào)之和。逆向信號(hào)是熱容量(cp)分量,并且包括轉(zhuǎn)變,諸如tg(玻璃化轉(zhuǎn)變)。非逆信號(hào)是動(dòng)力分量,并且包括動(dòng)力轉(zhuǎn)變,諸如結(jié)晶和化學(xué)反應(yīng)。
收集數(shù)據(jù)之后,使用tauniversalanalysis程序?qū)徂D(zhuǎn)變進(jìn)行分析。如果存在的話,對(duì)任何玻璃化轉(zhuǎn)變(tg)或顯著的吸熱或放熱峰值進(jìn)行評(píng)估。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度使用標(biāo)準(zhǔn)熱流(hf)或逆向熱流(相關(guān)cp/revhf)曲線的階躍變化進(jìn)行評(píng)估。記錄轉(zhuǎn)變的起始溫度、中點(diǎn)(半高)溫度和終點(diǎn)溫度,并計(jì)算在玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)所觀察到的熱容量變化。任何峰值轉(zhuǎn)變使用熱流(hf)、逆向熱流(revhf)或非逆熱流(nonrevhf)曲線進(jìn)行評(píng)估。還確定峰面積值和/或最低/最高峰值溫度。將樣品重量的峰值統(tǒng)一結(jié)果規(guī)一化并以焦耳/克(j/g)示出。
測(cè)試方法6:粒度
用具有膠乳稀釋樣品(大約5ml的水中一滴膠乳)的動(dòng)態(tài)光散射儀器(zetasizernanozs,從英國烏斯特郡的馬爾文儀器公司(malverninstrumentsltd.,worcestershire,uk)獲得),根據(jù)制造商的指示,并使用聚苯乙烯珠校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)來測(cè)量膠乳樣品的平均粒度。
測(cè)試方法7:剝離粘附力測(cè)試—psa涂布的聚酯膠帶
用手抹刀將待測(cè)試壓敏粘合劑樣品涂布到2.0密耳(大約51微米)的聚酯膜(hostaphan3sab,涂底漆的pet膜,購自美國南卡羅來納州格里爾的三菱聚酯膜公司(mitsubishipolyesterfilminc.,greer,sc,usa))上,并且在65℃的烘箱中干燥30分鐘以形成厚度范圍為0.9至1.2密耳(大約23至30微米)的干燥psa。將帶涂層的膜在23℃和50%相對(duì)濕度的條件下放置24小時(shí),然后切割成1英寸(大約2.5cm)寬的膠帶條。
將1英寸(大約2.5cm)寬的膠帶條施用到不銹鋼板上,然后用slip/peeltestermodel3m90(獲自美國俄勒岡州俄勒岡市的instrumentorssupply公司(instrumentorssupply,inc.,oregoncity,or,usa)),以180°剝離角度和每分鐘12英寸(大約30cm)的速度來評(píng)定剝離粘附力。剝離粘附力值作為三次測(cè)試的平均值示出,并且以盎司/英寸(oz/in)和牛頓/分米(n/dm)兩者示出。
測(cè)試方法8:纖維板剪切測(cè)試—psa涂布的聚酯膠帶
用手抹刀將待測(cè)試壓敏粘合劑樣品涂布到2.0密耳(大約51微米)的聚酯膜(hostaphan3sab,涂底漆的pet膜,購自美國南卡羅來納州格里爾的三菱聚酯膜公司(mitsubishipolyesterfilminc.,greer,sc))上,并且在65℃的烘箱中干燥30分鐘以形成厚度范圍為0.9至1.2密耳(大約23至30微米)的干燥psa。將帶涂層的膜在23℃和50%相對(duì)濕度的條件下放置24小時(shí),然后切割成0.5英寸(大約1.3cm)寬的膠帶條。
使用雙面膠帶將纖維板粘附到不銹鋼板上。然后通過psa側(cè)將0.5英寸(大約1.3cm)寬的psa測(cè)試膠帶條粘附到纖維板的表面,用2千克的輥進(jìn)行按壓,從而提供0.5英寸×0.5英寸(大約1.3cm×1.3cm)的接觸面積。將1千克的懸掛砝碼附接到psa測(cè)試膠帶上,并記錄psa測(cè)試膠帶發(fā)生剪切斷裂的時(shí)間。
測(cè)試方法9:帶老化樣品的纖維板剪切測(cè)試
如纖維板剪切測(cè)試一樣制備待測(cè)試的壓敏膠帶樣品,不同的是將樣品在23℃和50%相對(duì)濕度的條件下放置2至3周。
使用雙面膠帶將纖維板粘附到不銹鋼板上。然后通過psa側(cè)將0.5英寸(大約1.3cm)寬的psa測(cè)試膠帶條粘附到纖維板的表面,用2千克的輥進(jìn)行按壓,從而提供0.5英寸×0.5英寸(大約1.3cm×1.3cm)的接觸面積。將1千克的懸掛砝碼附接到psa測(cè)試膠帶上,并記錄psa測(cè)試膠帶發(fā)生剪切斷裂的時(shí)間。
制備例1(pe-1)
在聚合的第一步驟中,在5升不銹鋼反應(yīng)器中加入2千克混合物,該混合物由以下項(xiàng)組成:300克ioa、1600克iboa、和100克aa、以及2克irganox1010、50克鏈轉(zhuǎn)移劑iotg、0.4克mehq、和0.12克vazo52。將反應(yīng)器密封,用氮?dú)獯祾呙撗?,并且然后保持在近?psig的氮?dú)鈮合隆T诘谝徊襟E中將反應(yīng)混合物加熱至60℃,并進(jìn)行絕熱反應(yīng)。溫度峰值為149℃。當(dāng)反應(yīng)完成時(shí),將混合物冷卻至50℃以下。
然后向第一步驟中的反應(yīng)產(chǎn)物中添加溶解于最小量乙酸乙酯中的各種引發(fā)劑(0.36克vazo52、0.08克vazo67、0.12克vazo88、0.12克lupersol101、和0.16克lupersol130)的溶液以及25克iotg。將反應(yīng)器密封并用氮?dú)獯祾呙撗?,并且然后保持?psig的氮?dú)鈮合?。將反?yīng)混合物加熱至60℃,并進(jìn)行絕熱反應(yīng)。在反應(yīng)達(dá)到120℃的峰值溫度之后,將混合物加熱至180℃達(dá)2小時(shí)并且在熱的時(shí)候排出到鋁托盤中。在材料冷卻之后,將所得的固體聚合物敲成薄片。根據(jù)測(cè)試方法1中的聚合物分子量測(cè)量,所得的(甲基)丙烯酸酯聚合物(pe-1)的重均分子量經(jīng)確定為約7260克/摩爾。
將40克的pe-1樣品和160克的丙烯酸2-辛酯添加到8-oz(大約237ml)的玻璃廣口瓶中。將此廣口瓶密封并放置在輥上待聚合物溶解。這產(chǎn)生固體含量為約20重量%且brookfield粘度為8cps的聚合物溶液。
比較制備例1(cpe-1)
向8-oz(大約237ml)的玻璃瓶中加入38克ioa、2克aa、0.6克iotg、和0.02克vazo52。用氮?dú)獯祾?分鐘之后,將瓶子密封并將其在設(shè)定為75℃的耐洗牢度試驗(yàn)儀(launderometer)中放置16小時(shí),然后在設(shè)定為85℃的耐洗牢度試驗(yàn)儀中放置2小時(shí)。
冷卻至室溫后,打開瓶子,并添加160克2-oa。將瓶子放置在輥上待聚合物溶解。根據(jù)測(cè)試方法3所確定,這產(chǎn)生了固體含量為18.8重量%的聚合物溶液。(甲基)丙烯酸酯聚合物的重均分子量根據(jù)測(cè)試方法1確定為約37,960克/摩爾。
制備例2、3和4(pe-2,pe-3,pe-4)和比較制備例2(cpe-2)
使用與cpe-1相同的流程制備聚合物pe-2、pe-3、pe-4和cpe-2,不同的是使用表2所列的組合物,該表包括所得的重均分子量和brookfield粘度值。
制備例5(pe-5)
向8-oz(大約237ml)的玻璃瓶中加入45克ioa、50克iboa、5克aa、0.8克t-ddm、和0.1克irgacure651。將廣口瓶中的內(nèi)容物在氮?dú)庀麓祾卟嚢?,并且用gef15t8-blb15wblack-ray燈照射20分鐘,從而形成粘稠漿狀物。該漿狀物中約72%被聚合。然后將該反應(yīng)中40克的部分漿狀物倒入單獨(dú)的8-oz(大約237ml)廣口瓶中,并且添加123克2-oa。將廣口瓶放置到輥上,待漿狀物溶解,從而形成如根據(jù)測(cè)試方法3所確定的固體含量為17.7%的聚合物溶液。聚合物的重均分子量根據(jù)測(cè)試方法1確定為約67,010克/摩爾。
表2:第二(甲基)丙烯酸酯聚合物的制備例
實(shí)施例1(ex-1)
將15.6克的部分hitenolbc-1025、1.63克磷酸氫二鈉鹽,和280克去離子水添加到1.5升的塑料燒杯中并攪拌以形成水溶液。將270克2-oa、6.5克aa、16.3克cea、和32.5克包含pe-1(見表2,作為2-oa中20重量%的固體使用)的聚合物溶液添加到600ml的塑料燒杯中并攪拌以形成單體溶液(例如,單體溶液包含第一單體溶液的單體和溶解的第二(甲基)丙烯酸酯聚合物)。將單體溶液倒入水溶液中并充分混合。將所得的混合物倒入1升不銹鋼waring共混機(jī)容器中。然后用共混機(jī)在高速設(shè)置下使混合物均勻化2分鐘,然后倒入配有溫度計(jì)、帶玻璃倒退式葉片葉輪的機(jī)械攪拌器、冷凝器和氮?dú)膺M(jìn)口管的2升樹脂燒瓶中。然后添加0.3克的部分k2s2o8。在氮?dú)鈱酉乱?00rpm攪拌反應(yīng)混合物,加熱至60℃,然后在60℃下保持6小時(shí)。然后冷卻反應(yīng)產(chǎn)物,并通過粗棉布過濾以得到膠乳組合物ex-1,該組合物的固體為52.0重量%,brookfield粘度為365cps,ph值為3.8,并且粒徑為530nm。膠乳組合物經(jīng)評(píng)估為psa,并且結(jié)果匯總于表3中。
實(shí)施例2至4(ex-2至ex-4)
以與實(shí)施例1相同的方式制備膠乳組合物,不同的是使用與表3所列不同的第一單體組合物。膠乳組合物經(jīng)評(píng)估為psa,并且結(jié)果匯總于表3中。ex-2材料的粒徑為340nm,并且ex-3材料的粒徑為530nm。
實(shí)施例4(ex-4a)
將40克的實(shí)施例4的部分膠乳組合物添加到4-oz(大約120ml)的塑料廣口瓶中。將0.2克的nh4oh添加到樣品中,并且充分?jǐn)嚢杌旌衔?。然后添?.064克由0.016克的epocrosws-500和0.048克的去離子水組成的溶液樣品,并充分?jǐn)嚢杌旌衔镆缘玫絧h值為4.8的膠乳組合物ex-4a。膠乳組合物經(jīng)評(píng)估為psa,并且結(jié)果匯總于表3中。
實(shí)施例5至8(ex-5至ex-8)
以與實(shí)施例1相同的方式制備膠乳組合物樣品,不同的是使用不同的聚合物溶液替代“pe-1”聚合物溶液,其中調(diào)整固體含量。psa測(cè)試的組合物和結(jié)果匯總于表3中。
比較例1(ce-1)
按照實(shí)施例1所述的方法來嘗試制備膠乳組合物ce-1,不同的是從制劑中去除丙烯酸羧乙酯,并用相同量的丙烯酸替代。結(jié)果如表3中所匯總。
比較例2至4(ce-2至ce-4)
以與實(shí)施例1相同的方式制備膠乳粘合劑ce-2至ce-4,不同的是替代實(shí)施例1中的pe-1聚合物溶液使用不同的聚合物溶液,并且調(diào)整固體含量。組合物和結(jié)果匯總于表3中。
比較例5(ce-5)
以與實(shí)施例1相同的方式嘗試制備膠乳組合物,不同的是使用3.9克十二烷基苯磺酸鈉代替hitenolbc1025,該十二烷基苯磺酸鈉是不含可聚合基團(tuán)的表面活性劑。所嘗試的聚合導(dǎo)致形成了凝結(jié)物。
比較例6(ce-6)
以與實(shí)施例1相同的方式嘗試制備膠乳組合物,不同的是以(相同量的)丙烯酸2-辛酯代替pe-1。即,該比較例不包含第二(甲基)丙烯酸酯聚合物。所嘗試的聚合導(dǎo)致形成了凝結(jié)物。
表3:ex-1至ex-8和ce-1至ce-4的粘合劑特性
在表3中,“na”是指未進(jìn)行分析。根據(jù)測(cè)試方法7來測(cè)量剝離粘附力。根據(jù)測(cè)試方法8來測(cè)量纖維板的剪切,并根據(jù)測(cè)試方法9來測(cè)量帶老化樣品的纖維板的剪切。
聚合物乳液(ex-9至ex-12)的另外的實(shí)施例使用經(jīng)改良的條件來提供,尤其是使用比實(shí)施例1更大的批量大小以及不同的反應(yīng)器條件來提供。
實(shí)施例9(ex-9)
將15.6克的部分hitenolbc1025、1.63克磷酸氫二鈉鹽,和280克去離子水添加到1.5升的塑料燒杯中并攪拌以形成水溶液。將270克丙烯酸2-辛酯(2-oa)、6.5克丙烯酸(aa)、16.3克丙烯酸2-羧乙酯(cea)、和32.5克的包含pe-1(見表2,作為2-oa中20重量%的固體使用)的聚合物溶液添加到600ml的塑料燒杯中并攪拌以形成單體溶液。將單體溶液倒入水溶液中并充分混合。將所得的混合物倒入1升不銹鋼waring共混機(jī)容器中。使用攪拌機(jī)高速設(shè)置2分鐘使內(nèi)容物勻化,以形成穩(wěn)定的乳液。重復(fù)進(jìn)行混合和勻化以提供第二批勻化乳液,并且然后將兩批勻化乳液倒入配有溫度計(jì)、帶玻璃倒退式葉片葉輪的機(jī)械攪拌器、冷凝器和氮?dú)膺M(jìn)口管的2升樹脂燒瓶中。然后添加0.6克的部分k2s2o8。以300rpm在氮?dú)鈱酉聰嚢璺磻?yīng)混合物,并且加熱至60℃。處于60℃下25分鐘之后,反應(yīng)性放熱使批量乳液達(dá)到80℃的峰值溫度。然后將批量乳液加熱至85℃并將其保持在此溫度下2小時(shí),冷卻,并通過粗棉布過濾以得到膠乳組合物,該膠乳組合物的固體含量為52.5重量%,brookfield粘度為310cps,ph為3.9,并且平均粒度為460nm。
根據(jù)測(cè)試方法5測(cè)量ex-9聚合物的tg。tg值為-40.2℃,其通過圖1所示的相應(yīng)dsc獲得。更具體地,圖1示出來自第二加熱(2h)周期的調(diào)制式dsc可逆熱流信號(hào),該信號(hào)作為氮?dú)鈿夥罩械臏囟群瘮?shù)進(jìn)行繪制。
實(shí)施例9a(ex-9a)
向800ml的塑料燒杯中添加480克實(shí)施例9的膠乳組合物。然后在機(jī)械攪拌下添加4克nh4oh。這導(dǎo)致brookfield粘度為620cps且ph值為4.7的膠乳組合物。膠乳組合物經(jīng)評(píng)估為psa,并且結(jié)果匯總于表4中。
實(shí)施例9b(ex-9b)
將240克實(shí)施例9a中的膠乳組合物添加到8-oz(大約237ml)的塑料廣口瓶中。然后添加由0.09克epocrosws-500和0.27克去離子水組成的0.36克溶液,并且充分?jǐn)嚢琛K玫哪z乳組合物的brookfield粘度為640cps且ph值為4.7。膠乳組合物經(jīng)評(píng)估為psa,并且結(jié)果匯總于表4中。
實(shí)施例10(ex-10)
以與實(shí)施例9相同的方式制備膠乳組合物,不同的是單體組合物不同。膠乳組合物經(jīng)評(píng)估為psa,并且結(jié)果匯總于表4中。
根據(jù)測(cè)試方法5測(cè)量ex-10聚合物的tg和dsc。tg值為-39.4℃,并且相應(yīng)的dsc如圖2所示。更具體地,圖2示出來自第二加熱(2h)周期的調(diào)制式dsc可逆熱流信號(hào),該信號(hào)作為氮?dú)鈿夥罩械臏囟群瘮?shù)進(jìn)行繪制。
實(shí)施例10a(ex-10a)
向800ml的塑料燒杯中添加480克實(shí)施例10中的膠乳組合物。然后在機(jī)械攪拌下添加2.4克的nh4oh。這導(dǎo)致brookfield粘度為660cps且ph值為4.8的膠乳組合物。膠乳組合物經(jīng)評(píng)估為psa,并且結(jié)果匯總于表4中。
實(shí)施例11(ex-11)
將60克的實(shí)施例9的部分膠乳組合物添加到2-oz(大約58ml)的塑料廣口瓶中。然后將0.94克的nh4oh添加到樣品中,并充分?jǐn)嚢?。這導(dǎo)致brookfield粘度為1140cps且ph值為6.7的膠乳組合物。膠乳組合物經(jīng)評(píng)估為psa,并且結(jié)果匯總于表4中。
實(shí)施例12(ex-12)
將60克的實(shí)施例10的部分膠乳組合物添加到2-oz的塑料廣口瓶中。然后將0.94克的nh4oh添加到樣品中,并充分?jǐn)嚢?。這形成了brookfield粘度為1120cps且ph值為6.5的膠乳組合物。膠乳組合物經(jīng)評(píng)估為psa,并且結(jié)果匯總于表4中。
表4:實(shí)施例9至實(shí)施例12的粘合劑特性
在表4中,“na”是指未進(jìn)行分析。根據(jù)測(cè)試方法7來測(cè)量剝離粘附力。根據(jù)測(cè)試方法8來測(cè)量纖維板的剪切,并根據(jù)測(cè)試方法9來測(cè)量帶老化樣品的纖維板的剪切。
制備和測(cè)試ex-9、ex-9a和ex-9b的“包裝膠帶”卷
根據(jù)以下流程,使用由實(shí)施例9、9a和9b中的每一者所制備的壓敏粘合劑來制備“包裝膠帶”卷。將膠乳組合物樣品涂布到1.95密耳(大約50微米)厚的雙軸取向的聚丙烯bopp膜的底漆側(cè),該膜具有低粘附力背面和底漆側(cè)。用于施用膠乳組合物的涂布速度為約10英尺/分鐘(大約3米/分鐘),并將帶涂層的膜在65℃下的強(qiáng)制鼓風(fēng)烘箱中干燥約5分鐘。粘合劑的干燥厚度為約0.66密耳(大約17微米)。切割與轉(zhuǎn)變之后,獲得2英寸(大約5.1cm)寬的“包裝膠帶”卷,并對(duì)其進(jìn)行以下剝離粘附力和剪切測(cè)試流程。
分別根據(jù)測(cè)試方法8和9來測(cè)量膠帶特性,包括不銹鋼上的剝離粘附力(根據(jù)測(cè)試方法7)和纖維板上“初始”與“老化”卷的剪切性,不同的是對(duì)于“老化”卷而言,使用如表5所示的兩個(gè)老化條件:120℉(大約49℃),4周;以及90℉(大約32℃)和90%濕度,4周。在測(cè)量之前,使所有膠帶卷在恒溫和恒濕室(23℃和50%相對(duì)濕度)中平衡一整晚。針對(duì)ex-9、ex-9a和ex-9b中形成的粘合劑的剝離粘附力和剪切性的測(cè)試數(shù)據(jù)匯總于表5中。
表5:“包裝膠帶”的剝離粘附力和剪切性測(cè)試數(shù)據(jù)
在表5中,根據(jù)測(cè)試方法7來測(cè)量剝離粘附力。根據(jù)測(cè)試方法7來測(cè)量老化剝離粘附力-測(cè)試a,不同的是將樣品在49℃下放置4周,而根據(jù)測(cè)試方法7來測(cè)量老化剝離粘附力-測(cè)試b,不同的是將樣品在32℃和90%相對(duì)濕度下放置4周。根據(jù)測(cè)試方法8來測(cè)量纖維板的剪切,根據(jù)測(cè)試方法9進(jìn)行測(cè)量帶老化樣品的纖維板的剪切-測(cè)試a,不同的是將樣品在49℃下放置4周,并根據(jù)測(cè)試方法9進(jìn)行測(cè)量帶老化樣品的纖維板的剪切-測(cè)試b,不同的是將樣品在32℃和90%相對(duì)濕度下放置4周。
制備和測(cè)試ex-11和ex-12的“轉(zhuǎn)印帶”
根據(jù)以下流程,使用由ex-11和ex-12的膠乳組合物所制備的壓敏粘合劑來制備“轉(zhuǎn)印帶”。用手抹刀涂布器將膠乳組合物樣品涂布到硅剝離襯片(以商品名“m30”從西班牙安多艾恩的itasa公司(itasaco.,andoain,spain)獲得),并且在65℃的烘箱中干燥30分鐘以得到厚度為1.9至2.2密耳(大約48至56微米)的干燥psa。在干燥psa涂層頂部上放置另一有機(jī)硅剝離襯片。放置于恒溫和恒濕(23℃和50%相對(duì)濕度)室1周后,剝?nèi)冸x襯片,并將psa層轉(zhuǎn)移到1密耳(大約25微米)的聚酯膜上以形成層壓粘合劑片。
將層壓粘合劑片切成條,并且根據(jù)測(cè)試方法7在不銹鋼板上進(jìn)行剝離粘附力測(cè)試。
在接觸面積為0.5英寸×0.5英寸(大約1.3cm×1.3cm)且負(fù)載為500克的不銹鋼板上于70℃下,對(duì)ex-11和ex-12中所制備的“轉(zhuǎn)印帶”進(jìn)行剪切測(cè)試。ex-11和ex-12中所形成的壓敏粘合劑的剝離粘附力與剪切性測(cè)試所得數(shù)據(jù)匯總于表6中。
表6:“轉(zhuǎn)印帶”的剝離粘附力和剪切測(cè)試數(shù)據(jù)
實(shí)施例13(ex-13)
將30克ex-9中的膠乳組合物樣品與0.18克paragum500增稠劑共混。所得的膠乳組合物共混物用于制備如實(shí)施例15所述的“轉(zhuǎn)印帶”。
實(shí)施例14(ex-14)
將30克ex-9中的膠乳組合物樣品與0.106gparagum500增稠劑以及6克snowtackse780g(即,ex-9聚合物與增粘劑的比率為約100:20)共混。所得的膠乳組合物共混物用于制備如實(shí)施例16所述的“轉(zhuǎn)印帶”。
制備例6(pe-6):制備短波uv固化襯片
由均從美國新澤西州派西派尼的贏創(chuàng)北美州公司(evoniknorthamerica,parsippany,nj,usa)獲得的70重量%的rc-902(有機(jī)硅與丙烯酸酯的比率很高的有機(jī)硅丙烯酸酯)和30重量%的rc-711(有機(jī)硅與丙烯酸酯的比率很低的有機(jī)硅丙烯酸酯)組成的共混物涂布到50微米厚的、未涂底漆的pet膜基底的一側(cè)上(從南卡羅來納州格里爾的三菱聚酯膜公司(mitsubishipolyesterfilminc.,greer,sc,usa)獲得),以得到厚度小于1.0微米的濕涂層。然后將帶涂層的膜在氮?dú)鈿夥罩幸?5.2米/分鐘(mpm)的速度暴露于德國哈瑙的賀利氏特種光源公司(heraeusnoblelight,hanau,germany)制造的峰強(qiáng)度在185nm處的三個(gè)150w低壓汞齊燈的輸出中,以提供具有固化剝離表面的短波uv固化襯片。關(guān)于該襯墊的其它信息可見于美國專利公布2013/0059105(wright等人)中。
實(shí)施例15(ex-15)
用手抹刀涂布器將ex-13的膠乳組合物共混物樣品涂布到pe-6的短波uv固化襯片樣品的固化剝離表面上,然后在70℃烘箱中干燥20分鐘以得到具有膠乳psa層的“轉(zhuǎn)印帶”,膠乳psa層的干燥厚度為約2密耳(約51微米)。
實(shí)施例16(ex-16)
用手抹刀涂布器將ex-14的膠乳組合物共混物樣品涂布到pe-6的短波uv固化襯片樣品的固化剝離表面上,然后在70℃烘箱中干燥20分鐘以得到具有膠乳psa層的“轉(zhuǎn)印帶”,膠乳psa層的干燥厚度為約2密耳(約51微米)。
由ex-15和ex-16“轉(zhuǎn)印帶”制備測(cè)試樣品用于剝離和再粘附性測(cè)試
實(shí)施例15和16的“轉(zhuǎn)印帶”樣品均在以下三個(gè)條件中的一個(gè)條件下老化并且/或者置于以下三個(gè)條件中的一個(gè)條件下:
條件1:23℃,50%相對(duì)濕度,24小時(shí)。
條件2:23℃,50%相對(duì)濕度,24小時(shí);然后32℃,90%rh,48小時(shí);然后在23℃、50%相對(duì)濕度下平衡1小時(shí)。
條件3:23℃,50%相對(duì)濕度,24小時(shí);然后在70℃(濕度未受控制)烘箱中加熱48小時(shí);然后在23℃、50%相對(duì)濕度下平衡1小時(shí)。
經(jīng)歷以上處理步驟之后,將25微米(1密耳)涂底漆的pet膜層壓到經(jīng)調(diào)整處理的膠乳psa層上,以形成層壓的測(cè)試樣品。涂底漆的pet膜通過施用溶膠-凝膠底漆來制備,溶膠-凝膠底漆如日本專利02200476-a中所述,以及進(jìn)一步如美國專利5,204,219(vanooij等人)、歐洲專利0301827b1(woo等人)、和歐洲專利0372756(strobel等人)中所述。
測(cè)試方法10:實(shí)施例15和16的pet背襯型“轉(zhuǎn)印帶”的剝離測(cè)試
剝離粘附力值是按180°角并以30.5厘米/分鐘(12英寸/分鐘)的速度將pet背襯型粘合帶從短波uv固化襯墊上剝離下來所需的力的測(cè)量值。imasssp2000型剝離測(cè)試儀(馬薩諸塞州阿科德的imass公司(imasscorp.,accord,ma))用于記錄剝離粘附力值,其作為“剝離性”值匯總于表7中。
測(cè)試方法11:實(shí)施例15和16的“轉(zhuǎn)印帶”的再粘附性測(cè)試
為了確定再粘附力值,使用剝離測(cè)試方法(測(cè)試方法10)將pet背襯型膠帶樣品從短波uv固化襯片上剝離下來,并且然后將所得的pet背襯型膠帶施加到干凈的不銹鋼面板的表面。用2kg橡膠輥以61厘米/分鐘(24英寸/分鐘)的速度將pet背襯型膠帶樣品對(duì)著面板進(jìn)行兩次軋制。再粘附力值是按180°角并以30.5厘米/分鐘(12英寸/分鐘)的速度將pet背襯型膠帶從鋼板表面上撕下來所需的力的測(cè)量值。imasssp2000型剝離測(cè)試儀用于記錄剝離力,其作為“再粘附力”值匯總于表7中。
表7:ex-15和ex-16的剝離和再粘附性測(cè)試