由馬來酸化植物油和環(huán)氧化植物油制備的壓敏粘合劑的制作方法
【專利說明】由馬來酸化植物油和環(huán)氧化植物油制備的壓敏粘合劑
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2012年12月5日提交的美國臨時申請?zhí)?1/733, 816的權(quán)益，其通過 引用以其全部并入本文。
[0003] 發(fā)明背景
[0004] 本發(fā)明一般地涉及壓敏粘合劑（PSA)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及由可再生資源 形成的壓敏粘合劑和用于形成這種壓敏粘合劑的方法。
[0005] 發(fā)明概述
[0006] 在一個實(shí)施方式中，本發(fā)明包括用于形成壓敏粘合劑的方法。該方法包括將一種 或多種環(huán)氧化的天然產(chǎn)生的油或脂肪與至少一種三元酸結(jié)合以形成反應(yīng)混合物，和施加熱 至反應(yīng)混合物以形成壓敏粘合劑。
[0007] 在另一個實(shí)施方式中，本發(fā)明包括壓敏粘合劑標(biāo)簽或膠帶。標(biāo)簽或膠帶可以包括 面材和壓敏粘合劑層。至少一部分壓敏粘合劑通過將一種或多種環(huán)氧化的天然產(chǎn)生的油或 脂肪與至少一種三元酸結(jié)合以形成反應(yīng)混合物并且施加熱至反應(yīng)混合物以形成壓敏粘合 劑來制備而產(chǎn)生。
[0008] 在仍另一個實(shí)施方式中，本發(fā)明包括壓敏粘合劑標(biāo)簽或膠帶。標(biāo)簽或膠帶包括面 材和布置在面材上的壓敏粘合劑組合物。此外，至少一部分壓敏粘合劑組合物包括由使環(huán) 氧化的天然產(chǎn)生的油或脂肪與三元酸反應(yīng)制備的組合物。
[0009] 在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，本發(fā)明包括壓敏粘合劑標(biāo)簽或膠帶。標(biāo)簽或膠帶包括具 有上面和下面的面材和布置在面材的下面上的一個或多個粘合劑層。此外，一個粘合劑層 的至少一部分包括由使環(huán)氧化的天然產(chǎn)生的油或脂肪與三元酸反應(yīng)制成的組合物。
[0010] 在另外的實(shí)施方式中，本發(fā)明還包括用于形成三元酸的方法。該方法包括將具有 至少三個羥基的天然產(chǎn)生的油或脂肪與酸酐混合以形成成酸混合物。該方法進(jìn)一步包括加 熱該成酸混合物以形成三元酸。
[0011] 以下描述和附圖，其被并入本說明書并組成本說明書的一部分，圖解了本發(fā)明的 一個或多個實(shí)施方式，并且用來解釋本發(fā)明的原理和示例性實(shí)施方式。
[0012] 附圖簡述
[0013] 圖1是圖解涉及壓敏粘合劑前體的示例性過程的流程圖；
[0014] 圖2是圖解本發(fā)明的一個實(shí)施方式的示例性過程的流程圖；
[0015] 圖3是示出了依照不同催化劑的測試數(shù)據(jù)的對比的圖；和
[0016] 圖4是示出了兩種催化劑的測試數(shù)據(jù)的對比的圖。
[0017] 示例性實(shí)施方式詳述
[0018] 現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，其一個或多個實(shí)例在附圖中圖解。每 個實(shí)例以解釋本發(fā)明而非限制本發(fā)明的方式提供。在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下 可以作出本發(fā)明中的改變和變化對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將是顯而易見的。例如，作為一個 實(shí)施方式的一部分而圖解或描述的特征可用于另一個實(shí)施方式以產(chǎn)生仍進(jìn)一步實(shí)施方式。 本發(fā)明意欲覆蓋這種改變和變化，如同這種改變和變化在所附權(quán)利要求書和它們的等價形 式的范圍內(nèi)。
[0019] 術(shù)語"天然產(chǎn)生的"或"天然的"脂肪和/或油如本文所用通常指的是從植物、藻 類或動物獲得的脂肪或油，與從石油或其他化石燃料中獲得的材料相反。因此，術(shù)語"天然 產(chǎn)生的"或"天然的"排除直接或間接從石油資源或化石燃料資源獲得的油或其他材料。如 將理解的是，化石燃料的實(shí)例包括煤、基于石油的油和天然氣。本文提及的天然的脂肪和/ 或油包括從植物、藻類或動物中獲得的脂肪和/或油，以及已經(jīng)經(jīng)受各種提純、加工或化學(xué) 反應(yīng)的這種脂肪和/或油。
[0020] 以實(shí)例而非限制的方式，來自植物、藻類或動物來源的天然的脂肪和油可以包括 豆油、棕櫚油、橄欖油、玉米油、菜籽油、亞麻子油、菜子油、蓖麻油、椰子油、棉子油、棕櫚仁 油、米糠油、紅花油、芝麻油、葵花油、妥爾油、豬油、牛脂、魚油和其組合。通常，與天然的脂 肪和油有關(guān)的脂肪酸包括長鏈，例如(： 8到C22部分，其中的許多每條鏈包括多個雙鍵。甘油 分子具有三個羥基（0H-)基團(tuán)。每種脂肪酸具有羧基（C00H-)。在甘油三酯中，甘油的羥基 結(jié)合脂肪酸的羧基以形成酯鍵。
[0021] 術(shù)語"生物基"如本文所用指的是從天然產(chǎn)生的脂肪和/或油獲得的這種試劑。
[0022] 術(shù)語"可再生資源"指的是通過生物或其他天然過程可被替換并且隨著時間的推 移可被補(bǔ)充的自然資源。
[0023] 貫穿本公開，除非另有說明，術(shù)語"脂肪"、"油"和其他試劑可交換地以單數(shù)和復(fù)數(shù) 形式被引用。應(yīng)當(dāng)理解的是，對每種試劑的引用還包括與這種試劑自然存在的或作為獲得 這種試劑的過程的結(jié)果的其他組分、混合物和/或雜質(zhì)。
[0024] 在本發(fā)明的各種實(shí)施方式中，壓敏粘合劑可以由一種或多種天然產(chǎn)生的脂肪和/ 或油產(chǎn)生。在一些實(shí)施方式中，天然的脂肪或油可被環(huán)氧化并與一種或多種三元酸反應(yīng)以 產(chǎn)生壓敏粘合劑。在一些實(shí)施方式中，這種三元酸本身可以由天然產(chǎn)生的油或脂肪形成。在 本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，三元酸可以由具有一個或多個羥基的生物基甘油三酯或具有羥 基的其他天然產(chǎn)生的化合物產(chǎn)生。以進(jìn)一步說明的方式，本發(fā)明的各種示例性實(shí)施方式提 供如下。
[0025] 如上所述，本發(fā)明包括其中三元酸可以與環(huán)氧化的植物油反應(yīng)以產(chǎn)生壓敏粘合劑 的實(shí)施方式。如本文所用，術(shù)語三元酸意思是具有三個反應(yīng)位點(diǎn)的三官能酸，其中三官能酸 的官能度在大約2.0至大約3.0的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的三元酸可以具有 大約2. 5至大約3. 0的官能度。如本文所用，三元酸進(jìn)一步包括具有大約2. 5至大約2. 9 的官能度的酸。
[0026] 以實(shí)例而非限制的方式，本發(fā)明的范圍內(nèi)的三元酸可以以下面的方式制備：
[0027] 具有三個羥基的化合物+酸酐一三元酸
[0028] 如上所述，本發(fā)明包括使用具有三個羥基的天然產(chǎn)生的化合物諸如具有三個羥基 的植物油以形成三元酸的實(shí)施方式。在上述反應(yīng)中三-羥基化合物與酸酐的比可以在大約 2. 5 : 1至大約3 : 1的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，該反應(yīng)可以在大約室溫至大約200°C 的溫度下混合并且蒸煮時間可以在從大約2小時至大約72小時的范圍內(nèi)。在其他實(shí)施方 式中，該混合物可以在大約80°C至大約140°C的溫度下加熱。在一些實(shí)施方式中，蒸煮時間 可以在大約4至大約8小時的范圍內(nèi)。在仍另一個實(shí)施方式中，該反應(yīng)可以在攪拌混合物 的同時在大約90°C至大約130°C范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行大約7小時至大約8小時。還可以以 從大約10克至大約100克的量加入甲苯至反應(yīng)混合物。最后，可以改變反應(yīng)溫度和蒸煮時 間以改變所得的三元酸的官能度。
[0029]可以使用任何酸酐以形成本發(fā)明內(nèi)考慮的三元酸。以實(shí)例而非限制的方式，酸酐 諸如馬來酸酐、苯基馬來酸酐、甲基馬來酸酐、琥珀酸酐、苯基琥珀酸酐、甲基琥珀酸酐、戊 二酸酐、鄰苯二甲酸酐、萘二甲酸酐、檸康酸酐、衣康酸酐和高鄰苯二甲酸酐，單馬來酸甘油 三酯可以用于本發(fā)明的各種實(shí)施方式中以制備三元酸。
[0030] 在一個具體的實(shí)施方式中，使用以上討論的條件的蓖麻油和馬來酸酐的以下反應(yīng) 是在本發(fā)明的范圍內(nèi)制備三元酸的實(shí)施方式的示例：
[0032]如上所示，所得的產(chǎn)品是蓖麻油三元酸或C0TA，其是蓖麻油的馬來酸酐，并且用作 具有大約2和大約3的范圍內(nèi)的官能度的多官能羧酸。在一些實(shí)施方式中，所得的C0TA酸 的官能度是大約2. 5至大約2. 9。
[0033] 以下實(shí)施例進(jìn)一步說明三元酸的形成，如本發(fā)明的示例性實(shí)施方式考慮的：
[0034] 實(shí)施例1
[0035] 將馬來酸酐（MA)和蓖麻油以3 : 1的摩爾比加入裝有加熱套、攪拌器、溫度計、冷 凝器和干燥氮?dú)獾娜肟诘?00mL四頸反應(yīng)器。加入90克甲苯。連續(xù)攪拌下該反應(yīng)在大約 90°C的溫度下進(jìn)行大約7小時的時間段。冷卻至50°C后，將反應(yīng)混合物與大約10wt% HC1 溶液混合隨后在室溫下攪拌該混合物過夜。隨后用分液漏斗分離所得的兩相。用去離子水 洗滌4次后，用無水MgS0 4干燥有機(jī)層相。隨后分離固體，并且將濾液輸送至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀并 將其放置在10毫巴的真空下大約6小時。隨后將粘性淡黃色C0TA保存在1升廣口瓶中用 于進(jìn)一步使用。
[0036] 實(shí)施例2
[0037] 將馬來酸酐（MA)和蓖麻油以3 : 1的摩爾比加入裝有加熱套、攪拌器、溫度計、冷 凝器和干燥氮?dú)獾娜肟诘?00mL四頸反應(yīng)器。加入22克甲苯。連續(xù)攪拌下該反應(yīng)在大約 130°C的溫度下進(jìn)行大約7小時45分鐘的時間段。冷卻至50°C后，用乙酸乙酯稀釋反應(yīng)混 合物，并與大約l〇wt%HCl溶液混合。隨后在室溫下攪拌該混合物過夜。隨后用分液漏斗 分離所得的兩相。用去離子水洗滌4次后，用無水MgS04干燥有機(jī)層相。隨后分離固體，并 且將濾液輸送至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀并將其放置在10毫巴的真空下大約6小時。隨后將粘性淡黃 色COTA保存在1升廣口瓶中用于進(jìn)一步使用。
[0038] 實(shí)施例3
[0039] 將