包含氮丙啶基硅烷的压敏粘合剂制造技术

本发明专利技术描述了一种粘合剂组合物，所述粘合剂组合物包含含有（甲基）丙烯酸酯共聚物、和氮丙啶基硅烷以及任选的二氧化硅粒子组分的乳液聚合物。氮丙啶基硅烷的添加导致剪切特性显著提高，尤其是在高温下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含氮丙啶基硅垸的压敏粘合剂
技术介绍
压敏粘合剂(PSA)已知具有包括下列各项的性质(1)干粘性和持久粘性，(2)不超过手指压力下的粘附，(3)足够的粘附到粘附体上的能力，以及(4)足够从粘附体上干净地除去的粘合强度。已发现可很好用作PSA的材料包括，设计并配制以表现出所需粘弹特性的聚合物，所述粘弹特性可产生所期望的粘性、剥离粘合力与剪切保持力的平衡。PSA特征在于通常在室温(例如2(TC)下发粘。PSA不仅仅因为组合物具有粘性或能够附着到某种表面上而包含这些组合物。美国专利No. Re. 24,卯6 (Ulrich)公开了一种压敏胶粘带，该压敏胶粘带的粘合剂层包括丙烯酸酯和可共聚单体(例如丙烯酸)的共聚物，其在该专利中被描述为"丙烯酸压敏胶粘带"。尽管丙烯酸压敏胶粘带可以提供可接受的强度和良好的粘合力，但是还需要在没有减少粘合力(尤其是剥离强度)的情况下有更高剪切强度，尤其是在高温下。
技术实现思路
本专利技术涉及复合粘合剂组合物，其包含(甲基)丙烯酸酯共聚物、氮丙啶基硅烷偶联剂和任选的二氧化硅粒子组分的反应产物的。二氧化硅粒子组分可为具有高纵横比的针状(类似针形)、或可基本上为球形(具有20纳米或更小的平均粒径)。在本专利技术的另一个实施例中提供了包含(甲基)丙烯酸酯共聚物、氮丙啶基硅垸偶联剂和二氧化硅粒子组分的反应产物的复合粘合剂组合物。在另一个实施例中，本专利技术提供了(甲基)丙烯酸酯共聚物、氮丙啶基硅垸偶联剂和任选的二氧化硅粒子组分的反应产物的水性乳液，该乳液可进行涂覆和干燥以产生压敏粘合剂制品。在一些实施例中，二氧化硅粒子组分的添加导致粘合剂的重叠剪切特性明显提高。在一些实施例中，仅需要少量的氮丙啶基硅垸(0.005至0.5重量份％，相对于100重量份的粘合剂(甲基)丙烯酸酯共聚物)就可以观察到本文所述的关于丙烯酸压敏粘合剂的剪切特性的提高。由于环境原因，需要避免在涂覆工艺中使用挥发性有机溶剂(VOC's)，并趋向于更为环保的水基材料，因此本专利技术提供了一种水性粘合剂，该水性粘合剂包含(甲基)丙烯酸酯共聚物、氮丙啶基硅垸和任选的二氧化硅粒子组分复合材料的水性乳液。由于成本、环境、安全和调节原因，水性体系是理想的。水性体系可能易于涂覆，且在干燥时提供压敏粘性。如本文所用，"复合材料"是指包含大量分散于并且化学键合至所述(甲基)丙烯酸酯共聚物的二氧化硅纳米粒子的混合物。"乳液"是指由一种或多种表面活性剂将两种或多种不混溶的液体保持在悬浮液中的稳定混合物，更具体地讲，其是指速溶的可聚合单体混合物、或生成的聚合物和水的稳定混合物；"乳胶"是指聚合物的水性悬浮液或乳液，更具体地讲，其是指速溶聚合物的水性乳液；"水包油乳液"是指一种混合物，其中水形成连续相而单体(油)是不连续的液滴；在水包油乳液中"油相"是指水相中个别超过其溶解度极限的制剂中的全部组分；这些是在蒸馏水中通常具有低于1%的溶解度的材料，然而，水相组分(如盐)可以降低某些油的溶解度导致它们分配进入油相；在水包油乳液中"水相"是指现存的水和任何可溶于水(即没有超过它们在水中的溶解度极限)的组分；9"(甲基)丙烯酸酯单体"是醇类的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯；如本文所用，术语"二氧化硅溶胶"是指离散的、无定形的二氧化硅粒子在液体(通常为水)中的分散体。具体实施例方式本专利技术提供了包含以下物质的反应产物的压敏粘合剂(a) (甲基)丙烯酸酯共聚物，其包含(i) 85至99重量份非叔醇的(甲基)丙烯酸酯，所述醇具有1至14个碳原子、优选地具有平均数为约4至约12个的碳原子；(ii) 1至15重量份酸官能单体；(iii) 0至IO重量份第二、非酸官能极性单体；(W) 0至5份乙烯基单体；(V) 0至1份多官能(甲基)丙烯酸酯；以及(b) 0.005至0,5重量份氮丙啶基硅垸，相对于100份的聚合物(a)，以及(c) 基于00份的聚合物(a)，任选的1至8重量份的二氧化硅纳米粒子组分，其选自针状二氧化硅纳米粒子和平均粒径为20纳米或者更小的球形纳米粒子。本专利技术还提供了包含以下物质的乳胶(a) 基于乳液的总重量，30至约70重量％的上述粘合剂组合物，以及(b) 基于乳液的总重量，30至70重量％的含表面活性剂的水相。基于乳液的总重量，优选地乳液包含约50至约65重量％的总固体和约35至约50重量％的水相，最优选地约55至约62重量％的固体相和约38至约45重量％的水相，以便最小化水相，因而在乳胶干燥期间节约能量，以最小化储存和运输成本，并最大化工厂生产力。可将乳液进行涂覆并且干燥以形成压敏粘合剂。当混合时，氮丙啶基硅烷偶联剂的氮丙啶基与聚合物的侧酸官能 团反应。氮丙啶基硅垸偶联剂的硅烷基与二氧化硅纳米粒子的表面进 行反应以生成复合粘合剂。因此，该组合物固化时提供纳米粒子-聚合 物复合材料，其中聚合物共价键合至二氧化硅纳米粒子。在一些实施 例中，已观察到粘合剂的剪切强度在加热后得到增加。据信相邻的硅烷基团形成硅氧烷键(Si-O-Si)，从而有效地交联组合物。在制备粘合剂聚合物中可用的(甲基)丙烯酸酯单体为非叔醇的疏水性单体(甲基)丙烯酸酯，所述醇包含1至14个碳原子并优选包含平 均4至12个碳原子。适于作为丙烯酸酯单体的单体实例包括丙烯酸或甲基丙烯酸与下 列非叔醇的酯诸如乙醇、l-丙醇、2-丙醇、l-丁醇、2-丁醇、l-戊醇、 2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-l-丁醇、l-己醇、2-己醇、2-甲基-l-戊醇、3-甲基-l-戊醇、2-乙基-l-丁醇、3,5，5-三甲基-1-己醇、3-庚醇、l-辛醇、 2-辛醇、异辛醇、2-乙基-l-己醇、l-正癸醇、l-十二烷醇、l-十三垸醇、 l-十四醇等。在一些实施例中，优选的丙烯酸酯单体为丙烯酸与丁醇或 异辛醇或其组合的酯，但两种或更多种不同丙烯酸酯单体的组合也是合适的。基于用来制备聚合物的100份总单体含量(即，上述组合物中i 至v的总量)，丙烯酸酯单体以85至99重量份的量存在。基于100 份总单体含量，丙烯酸酯单体优选地以90至95重量份的量存在。聚合物还含有酸官能单体，其中酸官能团可以是酸本身，例如羧 酸，或者是它的盐，例如碱金属羧酸盐。可用的酸官能单体包括(但 不限于)选自烯键式不饱和羧酸、烯键式不饱和磺酸、烯键式不饱和 磷酸以及它们的混合物中的那些。这类化合物的实例包括选自丙烯酸、 甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸、巴豆酸、柠康酸、马来酸、油酸、P-羧乙基丙烯酸酯、2-磺乙基甲基丙烯酸酯、苯乙烯磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、乙烯基膦酸、以及它们的混合物的那些。由于其可用性，本专利技术的酸官能单体通常选自烯键式不饱和羧酸， 艮P(甲基)丙烯酸。当需要更强的酸时，酸性单体包括烯键式不饱和磺酸 与烯键式不饱和膦酸。基于100重量份总单体，酸官能单体通常以1至15重量份，优选地以1至5重量份使用。可用于制备粘合剂的极性单体既略溶于油又溶于水，导致极性单 体在乳液聚合中水和油相之间分配。可用的第二极性单体是非酸性官 能的。合适的极性单体的代表性实例包括(但不限于)(甲基)丙烯酸2-羟乙酯；N-乙烯基吡咯垸酮；N-乙烯基己内酰胺；丙烯酰胺； 一或二-N-垸基取代的丙烯酰胺；叔丁基丙烯酰胺；二甲基氨乙基丙烯酰胺；N-辛基丙烯酰胺；聚(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压敏粘合剂，包含以下物质的反应产物：　（ａ）（甲基）丙烯酸酯共聚物，所述（甲基）丙烯酸酯共聚物包含：　ｉ．８５至９９重量份非叔醇的（甲基）丙烯酸酯；　ｉｉ．１至１５重量份酸官能单体；　ｉｉｉ．０至１０重量份第二、 非酸官能极性单体；　ｉｖ．０至５份乙烯基单体；　ｖ．０至１份多官能（甲基）丙烯酸酯；以及　（ｂ）相对于１００份的聚合物（ａ），０．００５至０．５重量份氮丙啶基硅烷，以及　（ｃ）相对于１００份的聚合物（ａ），任选的１至 ８重量份二氧化硅粒子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫西D菲利特劳尔特，莫琳A卡瓦纳，凯利S安德森，凯文M莱万多夫斯基，拉里R克雷普斯基，巴布N加德丹，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]