专利名称：水分固化性异丁烯粘合剂共聚物的制作方法
技术领域：
本发明涉及由异丁烯共聚物制备的压敏粘合剂和粘合密封剂，以及由其制备的条带制品。压敏粘合剂的特征在于显示出粘合和内聚特性的总体平衡以及对低表面能基材的异常粘附力。
背景技术：
压敏条带在家庭和工作场所中几乎随处可见。在压敏条带的最简单的构造中，其包括粘合剂和背衬，且整体构造在使用温度下是粘性的，并且仅使用适度的压力便可以粘附至多种基材以形成结合。以此方式，压敏条带构成了完整的、自持的结合系统。根据压敏条带协会，已知压敏粘合剂(PSA)具有以下性质:⑴有力而持久的粘着力；(2)用不超过指压的压力即可粘附；(3)具有足够固定在粘附体上的能力；以及(4)足够的内聚强度，使其可干净地从粘附体上移除。已发现的可很好地用作PSA的材料包括经设计和配制以表现出所需粘弹特性的聚合物，所述粘弹特性可实现所期望的粘着力、剥离粘附力与剪切保持力的平衡。PSA的特征在于通常在室温(如20°C )下是发粘的。PSA不包括仅因为其具有粘性或仅能够附着到表面上的组合物。通常使用设计用来逐个地测量粘着力、粘附力(剥离强度)和内聚力(剪切保持力)的测试方法来评估这些要求，如A.V.Pocius在由俄亥俄州辛辛那提汉瑟加德纳出版社(Hanser Gardner Publication, Cincinnati, OH)于 2002 年出版的 Adhesion andAdhesives Technology:An Introduction(粘附和粘合剂技术:概论)(第2版)中所指明的那样。这些量度合在一起构成了通常用于表征PSA的诸性质的平衡。随着多年来压敏条带使用的扩展，性能要求已变得更加苛刻。例如，原来预期用于在室温下支承适度负载的剪切保持能力，现已在操作温度和负载方面对于许多应用而言大幅度提高。所谓的高性能压敏条带是能够在高温下支撑负载达10，000分钟的那些。一般是通过交联PSA来实现提高剪切保持能力的，但必须相当小心，要同时保持高水平的粘着力和粘附力，从而保持前述各种性能的平衡。如今存在多种可得的压敏粘合剂(PSA)材料，其包括天然未加工或合成橡胶、嵌段共聚物和丙烯酸酯基聚合物组合物。对于所有PSA极为重要的是粘附力和内聚力的所需平衡，所述平衡常常通过优化丙烯酸类弹性体的物理性质(如玻璃化转变温度和模量)而实现。例如，如果弹性体的玻璃化转变温度(Tg)或模量过高，并高于粘性的Dahlquist标准(在室温和IHz的振动频率下3 X IO6达因/厘米2的储能模量)，则所述材料将不是粘性，且本身不可用作PSA材料。通常在这种情况中，低分子量高Tg树脂聚合物(增粘剂)或低分子量低Tg聚合物(增塑剂)常用于将!；和模量调节至最佳PSA范围内。
发明内容
本发明的粘合剂(共)聚合物包含:a)具有侧链烷氧基硅烷基团的异丁烯共聚物，b)增粘剂，和c)任选的非官能化聚(异丁烯)聚合物。在一个方面，压敏粘合剂包含异丁烯和具有侧链烷氧基硅烷基团的至少一种单体的共聚反应产物。本发明的压敏粘合剂提供粘着力、剥离粘附力和剪切保持力的所需平衡，且还符合Dahlquist标准；即，频率为IHz时，粘合剂在涂敷温度(通常室温)下的模量小于3X106达因/厘米。在一些实施例中，提供了在熔融状态下涂敷到基材的热熔粘合剂组合物。此类热熔粘合剂组合物是基本上不含溶剂的。热熔粘合剂是通用的且广泛用于工业应用，例如装订、硬纸箱、塑料件和木制品等等。它们通常为100%固体粘合剂，涂敷温度从约150至约180°C不等，近年来，低表面能、烯烃型热塑性塑料(如聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯双烯单体橡胶(EPDM))在汽车、油漆、器具和电子器件市场中的使用显著增加。该新材料的优点包括可承受的成本、易于加工和优异的机械性能。然而，这种趋势在对这些低表面能表面进行粘合剂结合带来了一定的挑战。当考虑到粘合剂条带时，压敏粘合剂(PSA)条带是最容易使用的，但在大多数情况下，压敏粘合剂不会良好地粘附到低表面能基材上。另外，大部分PSA不适用于需要在高温下具有良好内部(内 聚)强度的应用。例如，加热时橡胶-树脂PSA往往发生软化和降解。基于包含苯乙烯的嵌段共聚物的PSA在加热时也不会保持良好的内部强度，因为苯乙烯具有低Tg，所以在适度高温下会发生软化。目前通过在基材上用极性液体打底然后再涂敷PSA来实现与低表面能表面的粘合。即使在这两个步骤的处理之后，现有的PSA还是不能满足客户要求。需要开发成本有竞争力但仍具有最佳性质的无底漆LSE PSA。最近，聚异丁烯(PIB)被认为是用于低表面能(LSE)粘合应用的值得注意的材料，因为它在烯烃型热塑性塑料上具有出色的粘附性。另外，PIB出色的水分和氧气阻隔性表明PIB型材料在电子和光伏封装应用中具有潜在用途。尽管它具有有益的性质，但材料的低内聚强度限制了它在高剪切应用中的用途。PIB型材料的另一个可能的应用是医用粘合剂领域。大部分丙烯酸酯型PSA不适用于医学应用，因为丙烯酸酯PSA在高温下往往会散发有毒蒸汽。丙烯酸酯型PSA通常包含即使在通常的室温下也会散发气味的单体材料，这使得丙烯酸酯PSA条带一般不适用于医学用途。聚异丁烯PSA通常用于医学用途，因为它们是生理惰性的，但它们在内部强度方面也往往不足。本发明的粘合剂组合物提供了改进的压敏和热熔粘合剂组合物，其可以在很宽的温度范围内粘附到包括低表面能(LSE)基材在内的多种基材上，并提供了良好的粘附强度和保持特性。该粘合剂组合物容易处理，并且环保，因为它的挥发性有机化合物(VOC)(例如溶剂)的含量低。本发明的粘合剂组合物还提供了压敏粘合剂制品，例如胶带和密封剂。如本文所用:“烷基”是指具有一至约十二个碳原子的直链或支链、环状或无环的饱和一价烃基，如，甲基、乙基、1_丙基、2_丙基、戍基等等。“亚烷基”是指具有一至约十二个碳原子的直链不饱和二价烃基或具有三至约十二个碳原子的支链饱和二价烃基，如亚甲基、亚乙基、亚丙基、2-甲基亚丙基、亚戊基、亚己基等等。“烯基”是指具有一至约十二个碳原子的直链饱和一价烃基或具有三至约十二个碳原子的支链不饱和烃基。“芳基”是指一价芳族基团，诸如苯基、萘基等等。 “亚芳基”是指多价芳族基团，诸如亚苯基、萘等等。“亚芳烷基”是指连接有芳基的亚烷基的上述定义的基团，如苄基、1-萘乙基等等。如本文所用，“(杂)烃基”包括烃基烷基基团和芳基基团，和杂烃基杂烷基基团和杂芳基基团，后者包含一个或多个链(链中)杂原子如醚或氨基。杂烃基可任选地包含一种或多种链(链中)官能团，该官能团包括酯、酰胺、脲、氨基甲酸酯和碳酸酯官能团。除非另外指明，否则非聚合的(杂)烃基通常包含I至60个碳原子。除了以上对于“烷基”、“杂烷基”、“芳基”和“杂芳基”所述的那些外，如本文使用的这种杂烃基的一些例子包括(但不限于)甲氧基、乙氧基、丙氧基、4- _■苯基氣基丁基、2-(2'-苯氧基乙氧基)乙基、3,6- _.氧杂庚基、3，6- 二氧杂己基-6-苯基。
具体实施例方式粘合剂共聚物包含:a)具有侧链烷氧基硅烷基团的异丁烯共聚物，b)增粘剂，和c)任选的非官能化聚(异丁烯)聚合物。在一个方面，压敏粘合剂包含异丁烯和具有侧链烷氧基硅烷的至少一个单体的共聚反应产物。具有侧链烷氧基硅烷基团的异丁烯共聚物可由下式表示:
权利要求
1.一种粘合剂组合物，其包含:a)具有侧链烷氧基硅烷基团的异丁烯共聚物，和b)增粘剂。
2.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述异丁烯共聚物由下式表示:
3.根据权利要求2所述的粘合剂，其中1-5%的所述异丁烯共聚物的所述重复单元将由烧氧基娃烧基团取代。
4.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其包含大于O重量％但小于20重量％的具有侧链烷氧基硅烷基团的聚合单体单元。
5.根据权利要求4所述的粘合剂组合物，其中具有侧链烷氧基硅烷基团的所述聚合单体单元为异戊二烯单体单元。
6.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述侧链烷氧基硅烷基团由下式表示:-R2-S1-(OR3)x (R3)3_x，其中R2为多价饱和的或不饱和的亚烷基或亚芳基，每个R3为烷基或芳基，并且X为I至3。
7.根据权利要求6所述的粘合剂组合物，其中具有侧链烷氧基硅烷基团的所述单体单元由下式表示:
8.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其包含相对于所述组合物的总重量的I重量％至50重量％的增粘剂。
9.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其包含相对于所述组合物的总重量的10重量％至50重量％的所述增粘剂。
10.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述共聚物由下式表示:
11.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述共聚物由下式表示:
12.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述共聚物具有50，000至5，000，000的分子量(Mw)。
13.根据权利要求7、10或11中任一项所述的粘合剂组合物，其中-Q-Z部分由下式表示:
14.根据权利要求13所述的粘合剂组合物，其中R1为二价亚烷基或亚芳基，并且R2为二价亚烧基。
15.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其还包含非官能化聚(异丁烯)聚合物。
16.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其包含 a)大于30重量％的具有侧链烷氧基硅烷基团的异丁烯共聚物； b)0重量％至50重量％的增粘剂，和 (:)10重量％至50重量％的非官能化聚(异丁烯)。
17.交联的根据权利要求1所述的粘合剂组合物。
18.根据权利要求17所述的交联组合物，具有硅氧烷交联。
19.一种粘合剂制品，所述粘合剂制品包含交联的根据权利要求1所述的粘合剂在背衬上的涂层。
20.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中具有侧链烷氧基硅烷基团的所述异丁烯共聚物通过用亲核烷氧基硅烷化合物对齒化的异丁烯共聚物进行亲核取代制备而成。
21.根据权利要求20所述的粘合剂组合，其中所述亲核烷氧基硅烷由下式表示: H-X1-R2~^Si(OR3)x(R3)3.x] q 其中 X1为-S-、-NR4-，其中R4为H或C1-C4烷基；R2为多价饱和的或不饱和的亚烷基或亚芳基，每个R3为烷基或芳基，X为I至3，并且q为I或2。
全文摘要
本公开提供了由烷氧基硅烷改性的交联异丁烯共聚物制备的压敏粘合剂和粘合密封剂，以及由其制备的条带制品。
文档编号C08F10/10GK103237820SQ201180057831
公开日2013年8月7日 申请日期2011年11月15日 优先权日2010年12月2日
发明者李海承, J·查特吉, B·N·加丹, G·A·考德威尔 申请人:3M创新有限公司