具有官能团的控制位置的丙烯酸聚合物制造技术

提供在聚合物结构内包括官能团的控制位置的丙烯酸共聚物。所述共聚物包含反应性链段和非反应性链段，且通过控制的自由基聚合方法制造。所述共聚物在粘合剂和高弹体的制造中是有用的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有官能团的控制位置的丙烯酸聚合物相关申请的交叉引用 本申请要求2008年3月20日提交的美国临时专利申请61/038，063和2009年3 月4日提交的美国临时专利申请61/157，390的权益，在此都通过引用全文并入。
技术介绍
本专利技术涉及丙烯酸聚合物，特别涉及在聚合物结构内包括官能团的控制位置的丙 烯酸共聚物。该共聚物在粘合剂和高弹体的制造中是有用的。(甲基)丙烯酸(共)聚合物已经研究和工业使用超过50年。由于宽范围的单 体，(甲基)丙烯酸(共)聚合物显示出许多粘弹性质，其使它们自身很适合于在粘合剂和 高弹体中应用。当(甲基)丙烯酸与用于类似目的的其它共聚物比较时，(甲基)丙烯酸的 一些显著优势变得明显。例如，相对于天然橡胶和苯乙烯嵌段共聚物，(甲基)丙烯酸共聚 物具有优良的光学透明度、UV稳定性以及温度和氧化耐性。(甲基)丙烯酸共聚物技术水 平由于它们的高分子量和交联反应满足多种性能特点。因为许多可共聚单体，(甲基)丙 烯酸聚合物具有可调整的极性和进行各种交联反应的能力。典型地，高性能(甲基)丙烯 酸共聚物用大量的有机溶剂进行处理。对于溶剂型丙烯酸共聚物的生产商而言，为了减少它们方法中有机溶剂的使用， 日益有显著的经济和法规压力。具体地说，在粘合剂应用中溶剂型丙烯酸聚合物从平均只 有30-40%聚合物的溶液涂布是常见的。不得不使溶剂蒸发，然后进行收集或者烧掉，所有 这些都是耗能和成本高的操作。另外，从厚的粘合剂膜中去除溶剂可能在干的粘合剂膜中 产生缺陷。聚合物结构的控制通常是深奥研究的主题，目标是改进性能以用于日益具有挑战 性的应用。已知丙烯酸聚合物具有的结构包括嵌段共聚物、遥爪聚合物和具有控制分子量 的无规聚合物。即使具有多种益处的控制结构的进展出现，这些特定结构类型中的每一个 都具有不足。例如，嵌段共聚物具有要求高加工温度的高熔体粘度，使得它难以控制官能团 的反应性。遥爪聚合物的生产通常包括多个步骤。遥爪包括反应性官能团全部放置在聚合 物的末端而不在聚合物主链中的其它地方。在聚合物末端放置的官能团仅用于以自由聚合 物链端被消除的方式增加线性分子量。结果是，遥爪聚合物可以产生高强度材料，但是不提 供对于粘合剂和一些高弹体应用至关重要的粘弹性能。具有控制分子量的无规聚合物需要 高数量的交联以实现网络形成。在过去的15-20年中，各种控制的自由基聚合技术已经发展，以提供(甲基)丙 烯酸单体的良好结构控制。这些技术一般可以容忍多种单体和官能团，与像阳离子聚合或 基团转移聚合的先前技术相反。已经进行大量的基础研究以了解这些类型的聚合，并且全 面的综述已由Matyjewski汇编。可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合是一种这样的技术，其 对于多种(甲基)丙烯酸单体显示出发挥非常好的作用，产生分子量和多分散性的良好控 制。RAFT控制聚合的机理已众所周知，并已广泛报道。虽然已经报道了一些控制结构丙烯 酸PSA的实例，但是对于研究反应性官能团位置的影响，进行的工作非常少。专利技术概述本专利技术通过放置可交联的单体到控制分子量和位置的聚合物的链段中，解决与先 前已知的结构化聚合物相关的问题。总的分子量低，其可以产生期望的低粘度、高固体的溶 液和熔体。连同良好的加工能力，当交联时获得高性能的高弹体和粘合剂。具体地说，可交 联的单体放置在聚合物主链的特定链段中，使得交联密度被控制，以获得最佳性能。本专利技术 的组合物在交联之前不包含不期望的不均勻性。进一步的益处是在本专利技术的所有实施方式 中，聚合物链末端被保留以产生期望的粘弹性和表面性能。为了控制可交联单体的位置，需 要使用控制自由基聚合技术。与标准自由基方法相比，控制可交联单体的位置是不可能的。在本专利技术的一个实施方式中，提供包括以下的可交联组合物至少一种丙烯酸共 聚物，其包括至少一种具有控制的大小和位置的反应性链段和至少一种具有控制的大小和 位置的非反应性链段，所述反应性链段包括具有至少一种能够进行交联反应的反应性官能 团的至少一种单体，其中所述官能团是在所述共聚物中的非末端位置中，所述非反应性链 段不与所述反应性链段的所述反应性官能团反应，其中所述反应性链段和所述非反应性链 段在固化之前是分子可混的。该丙烯酸共聚物可以包括多个非反应性链段和/或多个反应性链段。例如，所述 共聚物可以包括两个反应性链段和一个非反应性链段、或一个反应性链段和两个非反应性 链段、或两个反应性链段和两个非反应性链段等等。在一个实施方式中，反应性链段可以被 放置在聚合物链上的中心非反应性链段的任一侧。在可选的实施方式中，非反应性链段可 以被放置在中心反应性链段的任一侧上。本专利技术的进一步实施方式包括控制自由基聚合作用用于合成具有控制分子量的 新型丙烯酸聚合物和放置反应性官能团的应用。这些类型的结构化丙烯酸聚合物能够开发 在有机溶剂中具有高固体、中到低粘度的高性能压敏粘合剂。此外，随着溶剂的完全去除或 经过本体聚合，100%固体的温热熔融组合物(warm melt composition)是可能的。 附图简述附图说明图1是本专利技术实施例3的熔体粘度(Pa. s)对温度的图。图2是本专利技术实施例5的熔体粘度(Pa. s)对温度的图。图3是本专利技术实施例6的熔体粘度(Pa. s)对温度的图。图4是本专利技术实施例8的熔体粘度(Pa. s)对温度的图。图5是本专利技术比较实施例10的熔体粘度(Pa. s)对温度的图。图6是本专利技术比较实施例12的熔体粘度(Pa. s)对温度的图。 图7是表13材料的tan ( δ )对温度的图。图8是表15材料的tan ( δ )对温度的图。图9是储能模量(G')作为温度的函数的图。专利技术详述提供了通过顺序聚合来自不同单体的聚合物链段制备的丙烯酸共聚物。该共聚物 包含至少一种非反应性链段和至少一种反应性链段。所述反应性链段包括至少一种能够进 行交联反应的官能团。聚合物链段具有控制的大小和位置，以获得调整的性能。例如，通过 在聚合物分子上期望的位置选择性地放置官能团，可以生产产生压敏粘合剂的聚合物，所 述粘合剂在内聚和粘合之间显示增强的平衡。高模量高弹体和高强度粘合剂一般显示作为温度函数的恒定模量。相反地，可高度伸长、坚韧的高弹体以及高粘着性和剥离性的粘合剂通常具有一定程度的粘性液体特 征。实现这种性能的一种路径是通过在聚合物的特定链段中放置反应性官能团来控制交联 密度。在邻近聚合物端基的链段中放置反应性官能团产生高模量、高强度。在聚合物的中 心链段(一个或多个)中放置反应性官能团产生显著的粘性液体特征。在一个实施方式中，本专利技术提供制备可交联丙烯酸共聚物的两步聚合方法，所述 共聚物具有带由至少一种丙烯酸单体提供的反应性官能团的第一链段。第二链段被加成到 所述第一链段以形成丙烯酸共聚物。第二链段不包含可交联的官能团并与所述第一链段是 可混的。如本文使用，术语“分子可混的”指显示指示单相性能的本体状态(bulk state) 性质的化合物或化合物的混合物。对于丙烯酸共聚物，单一 Tg的观察指示聚合物链段可混 性。单一 Tg是在组成的聚合物链段的Tg之间的中间值，并且随着每个链段的相对量改变， 单一 Tg在这些值之间单调地变化。在可选的实施方式中，提供制备具有无反应性官能团的第一链段的可本文档来自技高网...

【技术保护点】
可交联的组合物，包括：　　至少一种丙烯酸共聚物，其包括至少一种具有控制的大小和位置的反应性链段和至少一种具有控制的大小和位置的非反应性链段，　　所述反应性链段包括至少一种单体，所述单体具有至少一种能够进行交联反应的反应性官能团，其中所述官能团是在所述共聚物的非末端位置，　　所述非反应性链段与所述反应性链段的所述反应性官能团不反应，　　其中所述反应性链段和所述非反应性链段在固化之前是分子可混的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-3-20 61/038,063;US 2009-3-4 61/157,3901.可交联的组合物，包括至少一种丙烯酸共聚物，其包括至少一种具有控制的大小和位置的反应性链段和至少 一种具有控制的大小和位置的非反应性链段，所述反应性链段包括至少一种单体，所述单体具有至少一种能够进行交联反应的反应 性官能团，其中所述官能团是在所述共聚物的非末端位置，所述非反应性链段与所述反应性链段的所述反应性官能团不反应，其中所述反应性链段和所述非反应性链段在固化之前是分子可混的。2.根据权利要求1所述的组合物，包括两种反应性链段和一种非反应性链段。3.根据权利要求1所述的组合物，包括一种反应性链段和两种非反应性链段。4.根据权利要求1或2所述的组合物，包括第一反应性链段，其包括具有第一官能团 的单体；和第二反应性链段，其包括具有第二官能团的单体。5.根据权利要求1-4任一项所述的组合物，其中所述反应性链段包括至少一种具有下 式的单体6.根据权利要求1-5任一项所述的组合物，其中所述反应性链段包含至少一种选自以 下的官能团羟基、羧基、异氰酸酯基团、酸酐基团、酸性基团、环氧基、氨基、甲硅烷氧基、巯 基、硫羟基、烷氧基、嗯唑基、乙酰乙酸基和丙烯酰胺基。7.根据权利要求1-4任一项所述的组合物，其中所述反应性链段包括至少一种具有下 式的单体8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述反应性链段包括包含3至约20个碳原子的 不饱和羧酸。9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述反应性链段包括丙烯酰胺。10.根据权利要求1-9任一项所述的组合物，其中所述反应性链段和非反应性链段的 位置通过RAFT剂控制。11.根据权利要求1-9任一项所述的组合物，...

【专利技术属性】
技术研发人员：CL莱斯特，BS米勒，MJ扎永奇科夫斯基，WL鲍托弗，KR海姆贝奇，
申请(专利权)人：艾利丹尼森公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]