TWI865571B - 黏著劑組成物 - Google Patents
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Abstract
本揭示案提供一種黏著劑組成物。該黏著劑組成物含有(A)多段乳膠聚合物粒子;(B)線性二胺鹼;及(C)乙氧基化界面活性劑。該等(A)多段乳膠聚合物粒子包括:(i)含有丙烯酸單體及第一乙烯基單體之第一段聚合物,及(ii)含有甲基丙烯酸單體及第二乙烯基單體之第二段聚合物,其條件為該第二乙烯基單體不同於該甲基丙烯酸單體。該第一段聚合物結合於該第二段聚合物。
Description
本發明有關一種黏著劑組成物,尤其一種壓敏黏著劑(PSA)組成物。
在黏著劑行業中,丙烯酸聚合物用於生產壓敏黏著劑(pressure sensitive adhesive;PSA),其具有適用於標籤及其他應用之黏著特性。舉例而言,持續努力以開發展現改良之長期黏著效能(諸如剪切力)之聚合物。
本領域認識到需要適用作壓敏黏著劑之含有丙烯酸聚合物之黏著劑組成物。本領域進一步認識到需要對於PSA應用展現充分長期黏著效能之黏著劑組成物。
本揭示案提供一種黏著劑組成物。該黏著劑組成物含有(A)多段乳膠聚合物粒子;(B)線性二胺鹼;及(C)乙氧基化界面活性劑。該等(A)多段乳膠聚合物粒子包括:(i)含有丙烯酸單體及第一乙烯基單體之第一段聚合物,及(ii)含有甲基丙烯酸單體及第二乙烯基單體之第二段聚合物,其條件為第二乙烯基單體不同於甲基丙烯酸單體。第一段聚合物結合於第二段聚合物。
本揭示案亦提供一種製品。該製品包括基板及該基板上之塗層。該塗層含有黏著劑組成物。該黏著劑組成物含有(A)多段乳膠聚合物粒子;(B)線性二胺鹼;及(C)乙氧基化界面活性劑。該等(A)多段乳膠聚合物粒子包括:(i)含有丙烯酸單體及第一乙烯基單體之第一段聚合物,及(ii)含有甲基丙烯酸單體及第二乙烯基單體之第二段聚合物,其條件為第二乙烯基單體不同於甲基丙烯酸單體。第一段聚合物結合於第二段聚合物。
定義
對元素週期表之任何參考為如由CRC出版公司(CRC Press, Inc.), 1990-1991所出版之元素週期表。對此表中之元素族之參考係藉由編號族之新符號來進行。
出於美國專利實務之目的,任何所參考之專利、專利申請案或公開案之內容均以全文引用之方式併入(或其等效US版本如此以引用之方式併入),尤其在本領域中之定義(在與本揭示案中特定提供之任何定義不一致的程度上)及常識之揭示方面。
本文所揭示之數值範圍包括來自下限值及上限值之所有值,且包括下限值及上限值。對於含有確切值之範圍(例如1或2或3至5或6或7之範圍),包括任何兩個確切值之間之任何子範圍(例如以上範圍1至7包括子範圍1至2;2至6;5至7;3至7;5至6;等)。
除非相反陳述、自上下文暗示或本領域慣用,否則所有份數及百分比均以重量計,且所有測試方法均為截至本揭示案之申請日為止的現行方法。
「黏著劑組成物」為能夠在施加熱量及/或壓力之下能夠使所關注之基板結合在一起之組分的混合物。適合的黏著劑組成物之非限制性實例包括壓敏黏著劑(PSA)組成物及熱熔黏著劑(hot melt adhesive;HMA)組成物。「壓敏黏著劑(PSA)組成物」為能夠在施加壓力下能夠使所關注之基板結合在一起而無需加熱之組分的混合物。「熱熔黏著劑(HMA)組成物」為能夠在施加熱量,或更通常,施加熱量及壓力下能夠使所關注之基板結合在一起之組分的混合物。
「烷基(alkyl/alkyl group)」係指飽和的直鏈、環狀或支鏈烴基。適合的烷基之非限制性實例包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第三丁基、異丁基(或2-甲基丙基)等。在一個實施例中,烷基具有1至20個碳原子。
「烯基(alkenyl/alkenyl group)」係指含有至少一個C=C雙鍵之烴基。烯基可為直鏈、環狀或支鏈的。適合的烯基之非限制性實例包括乙烯基、正丙烯基、異丙烯基、正丁烯基、第三丁烯基、異丁烯基等。
「芳烷基(aralkyl/aralkyl group)」係指藉由用芳基置換一或多個氫原子而衍生自芳族烴之有機基團。
「芳基(aryl/aryl group)」係指藉由自其刪除一個氫原子而衍生自芳族烴之有機基團。芳基可為單環及/或稠環系統,其中各環適當地含有5至7個,或5或6個原子。亦包括其中兩個或更多個芳基經由一或多個單鍵組合之結構。特定實例包括(但不限於)苯基、甲苯基、萘基、聯苯、蒽基、茚基、茀基、苯并茀基、菲基、聯伸三苯基、芘基、苝基、屈基、稠四苯基、茀蒽基及其類似基團。
「摻合物」、「聚合物共混物」及其類似術語係指兩種或更多種聚合物之組成物。此類摻合物可混溶或不可混溶。此類摻合物可為相分離的或可不為相分離的。如自透射電子光譜法、光散射法、x射線散射法及用於量測及/或鑑別域組態之任何其他方法所測定,此類摻合物可含有一或多種域組態或可不含一或多種域組態。
術語「組成物」係指構成該組成物之材料混合物以及由該組成物之材料所形成的反應產物及分解產物。
術語「包含」、「包括」、「具有」及其衍生詞並不意欲排除任何額外組分、步驟或程序之存在,無論其是否特定地揭示。為避免任何疑問,除非相反陳述,否則經由使用術語「包含」所主張之所有組成物皆可包括任何另外添加劑、佐劑或化合物,無論以聚合方式或以其他方式。相比之下,術語「基本上由……組成」自任何隨後列舉之範疇中排除任何其他組分、步驟或程序,除了對可操作性而言並非必需的彼等組分、步驟或程序之外。術語「由……組成」排除未特定敍述或列出之任何組分、步驟或程序。除非另外說明,否則術語「或」係指單獨以及以任何組合形式列出之成員。單數之使用包括使用複數,且反之亦然。
「可交聯」及「可固化」指示,在成形成製品之前或之後,聚合物不經固化或交聯,且尚未經歷或暴露於已誘導實質上交聯之處理,儘管聚合物包含在經歷或暴露於此類處理(例如暴露於熱或乾燥)時將實現實質上交聯之一或多種添加劑或官能基。
「交聯」及類似術語指示在其定形成製品之前或之後,聚合物組成物具有小於或等於90重量%之二甲苯或十氫萘可萃取物(亦即大於或等於10重量%凝膠含量)。
「二烯」為在碳原子之間含有兩個雙鍵之不飽和烴。二烯可為具有6至15個碳原子之共軛、非共軛、直鏈、支鏈或環狀烴二烯。適合的二烯之非限制性實例包括1,4-己二烯;1,6-辛二烯;1,7-辛二烯;1,9-癸二烯。
「織物」為由個別纖維或紗線形成之編織結構或非編織(諸如針織)結構。
「纖維」及類似術語係指細長的纏結長絲柱。可以多種方式量測及報告纖維直徑。一般而言,以旦尼爾/長絲量測纖維直徑。旦尼爾為紡織術語,其定義為每9,000公尺纖維長度的纖維公克數。單絲通常係指具有大於15,通常大於30之旦尼爾/長絲的擠出股束。細旦尼爾纖維通常係指具有15或更小旦尼爾的纖維。微旦尼爾(亦稱為微纖維)通常係指具有不大於100微米之直徑的纖維。
「長絲」及類似術語係指通常具有圓形橫截面且長度與直徑比率大於10之單一、連續股束的細長材料。
「鹵素」係元素週期表之IUPAC第17族中之元素,其包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)及砹(At)。
「雜原子」為除碳或氫以外之原子。雜原子可為來自元素週期表第IV族、第V族、第VI族及第VII族之非碳原子。雜原子之非限制性實例包括:F、N、O、P、B、S及Si。
術語「烴基」及「烴」係指僅含有氫及碳原子之取代基,其包括支鏈或非支鏈、飽和或不飽和、環狀、多環或非環狀物種。非限制性實例包括烷基-、環烷基-、烯基-、鏈二烯基-、環烯基-、環二烯基-、芳基-及炔基-基團。
「針織物」係呈一連串經連接之環的纏繞紗線或纖維經手工、用針織針或在機器上形成。織物可藉由經編或緯編、平編及圓編來形成。適合的經編針織物之非限制性實例包括翠可特(tricot)、拉舍爾彈力網布(raschel powernet)及花邊(lacing)。適合的緯編針織物之非限制性實例包括圓緯、平緯及無縫(常常被視為圓編針織物之子集)。
「乳膠聚合物」為藉由水性乳液聚合製備之聚合化合物。乳膠聚合物以懸浮於整個連續水性介質(呈穩定分散液)中之粒子形式存在。
「非編織」係指具有個別纖維或細線之結構的網或織物,該等纖維或細線隨機地相互交織但不以如針織物之情況的可鑑別方式交織。
「聚合物」為藉由使相同或不同類型之單體聚合來製備的聚合化合物。因此,通用術語聚合物涵蓋術語「均聚物」(用於指代僅由一種類型之單體製備的聚合物,理解為可將痕量之雜質併入聚合物結構中),且術語「互聚物」,其包括共聚物(用於指代由兩種不同類型之單體製備的聚合物)、三聚物(用於指代由三種不同類型之單體製備的聚合物),及由超過三種不同類型之單體製備的聚合物。痕量之雜質,例如催化劑殘餘物可併入聚合物中及/或聚合物內。其亦涵蓋共聚物之所有形式,例如無規、嵌段等。應注意,儘管聚合物通常稱為由一或多種指定單體「構成」、「基於」指定單體或單體類型、「含有」指定單體含量或其類似者,但在此情形下,術語「單體」應理解為指代指定單體之聚合殘餘物且不指代未聚合物種。一般而言,本文中之聚合物係指基於呈相應單體之聚合形式之「單元」。
「經取代之烴基」及「經取代之烴」係指經一或多個非烴基取代基取代之烴基。非烴基取代基之非限制性實例包括雜原子、含雜原子部分、含氧部分(例如醇、丙烯酸酯、丙烯酸、醛、羧酸、酯、醚、酮及過氧化物基團)及含氮部分(例如醯胺、胺、偶氮基、醯亞胺、亞胺、硝酸酯、腈及亞硝酸酯基團)。
「紡織物」為由天然纖維、人造纖維及其組合之網狀物構成之可撓性材料。紡織物包括織物及布帛。
「聚合物之重量」係指聚合物之乾重。
「編織」係指具有個別纖維或細線之結構的網或織物,該纖維或細線以可鑑別方式交織成圖案。編織物之非限制性實例為針織物。
「紗線」為可用於製造編織物或針織物之連續長度之加撚或以其他方式纏結的長絲。
測試方法
閃點係指揮發性液體可汽化以在空氣中形成可燃混合物但將不繼續燃燒之最低溫度(與火點相比)。根據ASTM D 3278量測閃點。
根據ASTM-D3418-15量測玻璃轉移溫度(Tg)。
界面活性劑之親水親脂均衡(Hydrophile-Lipophile Balance;HLB)為界面活性劑親水性或親脂性之程度之量度。藉由計算分子不同區域之值來測定HLB,如藉由William C. Griffin在《藉由HLB之表面活性劑的分類(Classification of Surface-Active Agents by HLB)》 化妝品化學家學會雜誌(Journal of the Society of Cosmetic Chemists) 1 (5), 311-26(1949)及《非離子界面活性劑之HLB值計算(Calculation of HLB Values of Non-Ionic Surfactants)》 化妝品化學家學會雜誌 5 (4) , 249-56(1954)中所描述,其內容以引用之方式併入本文中。
根據ASTM 6195-03測試方法A針對不鏽鋼基板及高密度聚乙烯(HDPE)基板量測環結黏著力。
根據ASTM E70-07(2015)量測pH。
根據PSTC 107方法量測剪切力。結果以小時報告。
線性二胺鹼及組成物之黏度在25℃下使用布魯克菲爾德(Brookfield)LV黏度計藉由#3圓柱軸在30轉/分鐘(RPM)下量測。
使用凝膠滲透層析(gel permeation chromatography;GPC)系統量測重量平均分子量(Mw)。根據以下等式(1)計算Mw:等式(1)
其中Wfi為第i個組分之重量分率且Mi
為第i個組分之分子量。以固體為基礎,在濃度為0.1-0.2%之四氫呋喃(THF)中製備樣品。使樣品在室溫(23℃-25℃)下在機械震盪器上溶解隔夜。隨後,使用0.45 µm PTFE過濾器過濾樣品溶液。將100 μL樣品溶液注入尺寸排阻層析(SEC)系統中。在THF流動相中以1 mL/分鐘在由使用窄聚苯乙烯標準物(580公克/莫耳至6.5百萬公克/莫耳)校準之兩根PLgel混合B柱構成之柱組上進行SEC分離且用1階校準曲線擬合。使用折射率偵測器監測流出物。
根據PSTC 101測試方法F量測90°剝離強度。結果報告為公克/吋(g/in)。
本揭示案提供一種黏著劑組成物。該黏著劑組成物含有(A)多段乳膠聚合物粒子;(B)線性二胺鹼;及(C)乙氧基化界面活性劑。該等(A)多段乳膠聚合物粒子包括:(i)含有丙烯酸單體及第一乙烯基單體之第一段聚合物,及(ii)含有甲基丙烯酸單體及第二乙烯基單體之第二段聚合物,其條件為第二乙烯基單體不同於甲基丙烯酸單體。第一段聚合物結合於第二段聚合物。
在一實施例中,黏著劑組成物為壓敏黏著劑(PSA)組成物。A. 多段乳膠聚合物粒子
黏著劑組成物含有多段乳膠聚合物粒子。多段乳膠聚合物粒子包括:(i)含有丙烯酸單體及第一乙烯基單體之第一段聚合物,及(ii)含有甲基丙烯酸單體及第二乙烯基單體之第二段聚合物,其條件為第二乙烯基單體不同於甲基丙烯酸單體。第一段聚合物結合於第二段聚合物。
「多段乳膠聚合物粒子」(「MSLPP」)為乳膠聚合物,其中粒子各自包括第一段聚合物及第二段聚合物,其中第一段聚合物結合於第二段聚合物。如本文中關於MSLPP所用,術語「結合於」係指第一段聚合物與第二段聚合物彼此共價鍵結,或在核殼結構中彼此結合,其中第一段聚合物形成核及第二段聚合物形成殼。在兩個或更多個聚合階段中製備MSLPP。在各階段中之一者中,進行乳液聚合過程以產生第一段聚合物粒子。在後續階段中,在第一段聚合物粒子存在下進行乳液聚合過程以形成第二段聚合物。在一實施例中,在形成第一段聚合物與形成第二段聚合物之間存在一段時間,其中不發生可偵測之聚合。在第二段聚合物之形成中,第二段聚合物中之一半或更多(以重量計,以第二段聚合物之重量計)形成於第一段聚合物粒子之表面上,且第二段聚合物結合於第一段聚合物。第二段聚合物囊封或實質上囊封第一段聚合物粒子。視情況在(i)形成第一段聚合物之前;及/或(ii)形成第一段聚合物與第二段聚合物之間;及/或(iii)形成第二段聚合物之後;及/或(iv)其組合進行一或多個額外聚合階段。i. 第一段聚合物
多段乳膠聚合物粒子包括含有丙烯酸單體及第一乙烯基單體之第一段聚合物。
第一段聚合物含有丙烯酸單體。「丙烯酸單體」(或「AA」)為具有以下結構(1)之化合物:結構(1)。
第一段聚合物含有第一乙烯基單體。「乙烯基單體」為具有以下結構(2)之化合物:結構(2)
其中R1
、R2
、R3
及R4
各自獨立地選自氫、鹵素、烴基、經取代之烴基、丙烯酸單體及其組合。
適合的乙烯基單體之非限制性實例包括苯乙烯(STY)、α-甲基苯乙烯、乙烯、乙烯酯、二烯、乙酸乙烯酯、新癸酸乙烯酯、丙烯腈(AN)、(甲基)丙烯腈、甲基(丙烯)酸(MAA)、丙烯酸、丙烯酸(甲基)烷基酯、甲基丙烯醯胺、丙烯醯胺、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸乙酯(EA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸烯丙酯(ALMA)、丙烯酸(甲基)羥烷基酯、二乙烯苯(DVB)、丙烯酸2-乙基己酯(EHA)及其組合。
第一乙烯基單體不同於丙烯酸單體(AA)。換言之,第一乙烯基單體在組成上及/或結構上不同於AA。
在一實施例中,第一乙烯基單體係選自EHA、MMA及其組合。
在一實施例中,第一段聚合物含有以下、基本上由以下組成或由以下組成:(i)AA及(ii)選自以下之第一乙烯基單體:EHA、MMA及其組合。
在一實施例中,第一段聚合物含有以下、基本上由以下組成或由以下組成:(i)AA、(ii)EHA及(iii)MMA。
在一實施例中,第一段聚合物之重量平均分子量Mw為50,000 g/mol、或84,000 g/mol、或200,000 g/mol、或300,000 g/mol、或340,000 g/mol至400,000 g/mol、或500,000 g/mol、或750,000 g/mol、或1,000,000 g/mol。在另一實施例中,第一段聚合物之重量平均分子量Mw為50,000 g/mol至1,000,000 g/mol、或84,000 g/mol至1,000,000 g/mol、或300,000 g/mol至750,000 g/mol、或340,000 g/mol至400,000 g/mol。
在一實施例中,以第一段聚合物之乾重計,第一段聚合物含有0.1 wt%、或0.5 wt%、或1.0 wt%至1.5 wt%、或2.0 wt%、或3.0 wt%、或5.0 wt%、或10.0 wt%之丙烯酸單體(AA)之聚合單元。
在一實施例中,以第一段聚合物之乾重計,第一段聚合物含有90 wt%、或95 wt%、或97 wt%、或98 wt%、或98.5 wt%至99 wt%、或99.5 wt%、或99.9 wt%之第一乙烯基單體(諸如EHA及/或MMA)之聚合單元。
在一實施例中,第一段聚合物含有以下、基本上由以下組成或由以下組成:(i)0.1 wt%至10.0 wt%、或0.5 wt%至5.0 wt%、或1.0 wt%至2.0 wt%之丙烯酸單體(AA)之聚合單元;及(ii)互補量之第一乙烯基單體(諸如EHA及/或MMA)之聚合單元,或以第一段聚合物之乾重計,90.0 wt%至99.9 wt%、或95.0 wt%至99.5 wt%、或98.0 wt%至99.0 wt%之第一乙烯基單體之聚合單元。
在一實施例中,以第一段聚合物之乾重計,第一段聚合物含有以下、基本上由以下組成或由以下組成:(i)0.1 wt%至10.0 wt%、或0.5 wt%至5.0 wt%、或1.0 wt%至2.0 wt%丙烯酸單體(AA)之聚合單元;(ii)60 wt%、或70 wt%、或75 wt%、或80 wt%至83 wt%、或85 wt%、或90 wt%之丙烯酸2-乙基己酯單體(EHA)之聚合單元;及(iii)9 wt%、或10 wt%、或15 wt%、或16 wt%至19 wt%、或20 wt%、或25 wt%、或30 wt%之甲基丙烯酸甲酯單體(MMA)之聚合單元。在另一實施例中,第一段聚合物之重量平均分子量Mw為50,000 g/mol至1,000,000 g/mol、或84,000 g/mol至1,000,000 g/mol、或300,000 g/mol至750,000 g/mol、或340,000 g/mol至400,000 g/mol。
(i)AA與(ii)第一乙烯基單體總計相當於第一段聚合物之100 wt%。
第一段聚合物可包含兩個或更多個本文所揭示之實施例。ii. 第二段聚合物
多段乳膠聚合物粒子包括含有(i)甲基丙烯酸單體;及(ii)第二乙烯基單體之第二段聚合物。
第二段聚合物含有甲基丙烯酸單體。「甲基丙烯酸單體」(或「MAA」)為具有以下結構(3)之化合物:結構(3)。
第二段聚合物包括第二乙烯基單體。除MAA之外,第二乙烯基單體可為本文所揭示之任何乙烯基單體。
第二乙烯基單體不同於MAA。換言之,第二乙烯基單體在組成上及/或結構上不同於AA。
第二乙烯基單體可與第一段聚合物中之第一乙烯基單體相同或不同。在一實施例中,第二段聚合物之第二乙烯基單體與第一段聚合物之第一乙烯基單體相同。當第二段聚合物之第二乙烯基單體與第一段聚合物之第一乙烯基單體相同時,第二乙烯基單體及第一乙烯基單體包括相同乙烯基單體,或呈相同重量比之乙烯基單體之相同摻合物。在另一實施例中,第二段聚合物之第二乙烯基單體與第一段聚合物之第一乙烯基單體不同。
在一實施例中,第二乙烯基單體係選自EHA、MMA及其組合。在另一實施例中,第二乙烯基單體為EHA。
在另一實施例中,第二段聚合物含有以下、基本上由以下組成或由以下組成:(i)MAA及(ii)第二乙烯基單體,其為EHA。
在一實施例中,MSLPP之可溶級分之重量平均分子量Mw為200,000 g/mol、或210,000 g/mol至248,000 g/mol、或250,000 g/mol、或275,000 g/mol、或300,000 g/mol、或400,000 g/mol、或500,000 g/mol。在另一實施例中,MSLPP之可溶級分之重量平均分子量Mw為200,000 g/mol至500,000 g/mol、或200,000 g/mol至250,000 g/mo、或210,000 g/mol至248,000 g/mol。不希望受任何特定理論束縛,咸信MSLPP之可溶級分之Mw(若等於或大於總聚合物之90%)為整個聚合物之代表性Mw之量測值。
在一實施例中,以第二段聚合物之乾重計,第二段聚合物含有0.1 wt%、或1 wt%、或2 wt%、或4 wt%至10 wt%、或11 wt%、或15 wt%、或20 wt%之MAA聚合單元。
在一實施例中,以第二段聚合物之乾重計,第二段聚合物含有80 wt%、或85 wt%、或89 wt%、或90 wt%至96 wt%、或98 wt%、或99 wt%、或99.9 wt%之第二乙烯基單體(諸如EHA)之聚合單元。
在一實施例中,以第二段聚合物之乾重計,第二段聚合物含有以下、基本上由以下組成或由以下組成:(i)0.1 wt%至20 wt%、或0.1 wt%至10 wt%、或1 wt%至10 wt%之MAA聚合單元;及(ii)互補量之第二乙烯基單體(諸如EHA)之聚合單元,或80 wt%至99.9 wt%、或90 wt%至99.9 wt%、或90 wt%至99 wt%之第二乙烯基單體之聚合單元。在另一實施例中,MSLPP之可溶級分之重量平均分子量Mw為200,000 g/mol至500,000 g/mol、或200,000 g/mol至250,000 g/mo、或210,000 g/mol至248,000 g/mol。
在一實施例中,第二段聚合物不含丙烯酸單體(AA)或實質上不含丙烯酸單體(AA)。
在一實施例中,第二段聚合物不含甲基丙烯酸甲酯單體(MMA)或實質上不含甲基丙烯酸甲酯單體(MMA)。
在一實施例中,第二段聚合物在不存在鏈轉移劑(chain transfer agent;CTA)之情況下形成。CTA之非限制性實例包括甲基-3-巰基-丙酸酯(MMP)及正十二硫醇(n-DDM)。以第二段聚合物之總乾重計,在CTA存在下形成之第二段聚合物包括大於0 ppm之CTA殘留物。
第二段聚合物可包含兩個或更多個本文所揭示之實施例。
第一段聚合物結合於第二段聚合物。在一實施例中,第一段聚合物藉由第一段聚合物中之至少一種單體與第二段聚合物中之至少一種單體之間的交聯反應結合於第二段聚合物。
在一實施例中,以MSLPP之總乾重計,MSLPP包括60 wt%、或65 wt%、或70 wt%、或75 wt%、或79 wt%至90 wt%、或95 wt%之第一段聚合物。
在一實施例中,以MSLPP之總乾重計,MSLPP包括5 wt%、或10 wt%至21 wt%、或25 wt%、或30 wt%、或35 wt%、或40 wt%之第二段聚合物。
在一實施例中,以MSLPP之總乾重計,MSLPP含有以下、基本上由以下組成或由以下組成:(i)60 wt%至95 wt%、或75 wt%至95 wt%、或79 wt%至90 wt%之第一段聚合物;及互補量之第二段聚合物,或5 wt%至40 wt%、或5 wt%至25 wt%、或10 wt%至21 wt%之第二段聚合物。
在一實施例中,MSLPP之玻璃轉移溫度Tg為自-54℃、或-50℃、或-45℃至-44℃、或-40℃、或-35℃、或-30℃、或-20℃、或0℃、或10℃、或20℃。在另一實施例中,MSLPP之Tg為-54℃至20℃、或-50℃至0℃、或-54℃至-30℃、或-54℃至-40℃、或-54℃至-44℃、或-50℃至-44℃。
在一實施例中,使用晶種成長形成MSLPP。在晶種成長期間,晶種粒子(共聚物晶種粒子或寡聚物晶種粒子)包括於經進行以產生第一段聚合物之乳液聚合過程中。在一實施例中,在形成晶種粒子與形成第一段聚合物之間存在一段時間,在該時間內未發生可偵測之聚合。在第一段聚合物之形成中,第一段聚合物中之一半或更多(以重量計,以第一段聚合物之重量計)形成於晶種粒子之表面上。第一段聚合物囊封或實質上囊封晶種粒子。可如USP 8,686,096 (例如實例1及5(第19及20欄))及USP 7,829,626中所描述來製備晶種粒子,其全部內容以引用之方式併入本文中。在一實施例中,晶種粒子為含有丙烯酸單體之寡聚物晶種粒子。在另一實施例中,晶種粒子為含有丙烯酸丁酯、正十二硫醇、甲基丙烯酸甲酯(MMA)及甲基丙烯酸(MAA)之丙烯酸寡聚物晶種(AOS)粒子。
具有(A)第一段聚合物及(B)第二段聚合物之MSLPP不包括單相聚合物,諸如在單一聚合步驟中製備之聚合物。實際上,MSLPP在結構上不同於傳統單相聚合物,因為MSLPP包括具有結合在一起之不同單體之兩種不同聚合物((A)含有AA及第一乙烯基單體之第一段聚合物,及(B)含有MAA及第二乙烯基單體之第二段聚合物),而傳統單相聚合物包括具有分佈於整個聚合物鏈中之相同單體的單一聚合物。
MSLPP可包含本文所揭示之兩個或更多個實施例。B . 線性二胺鹼
黏著劑組成物含有線性二胺鹼。
「線性二胺鹼」為具有兩個胺基、線性結構且pH大於7.0之化合物。「胺基」具有以下結構(4)之部分:結構(4)
其中R5
及R6
各自獨立地選自氫、烴基及其組合。
適合的胺基之非限制性實例為胺基,其中R5
及R6
在結構(4)中各自為氫。
線性二胺鹼含有兩個且僅兩個胺基。換言之,線性二胺鹼不包括含有一個胺基之化合物(單胺,諸如購自亨斯邁(Huntsman)在JEFFAMINE M系列下出售之產品),及含有三個或更多個胺基之化合物(例如三胺,諸如購自亨斯邁在JEFFAMINE T系列下出售之產品)。
線性二胺鹼不包括具有支鏈結構之化合物,諸如購自亨斯邁在JEFFAMINE D系列及JEFFAMINE ED系列下出售之支鏈二胺。
在一實施例中,線性二胺鹼為聚醚胺。如本文所用,「聚醚胺」為具有以下結構(5)之化合物結構(5)
其中y為1或2至3、或4、或5、或10。
在一實施例中,在結構(5)中,y為1至10、或2至10、或1至3。
適合的線性二胺鹼之非限制性實例為聚醚胺,該等聚醚胺包括購自亨斯邁在JEFFAMINE EDR序列下出售之產品,包括JEFFAMINE EDR-148及JEFFAMINE EDR-176。
在一實施例中,線性二胺鹼具有以下結構(6):結構(6)
具有結構(6)之線性二胺鹼之非限制性實例為購自亨斯邁的JEFFAMINE EDR-148。
在一實施例中,線性二胺鹼之pH大於7.0、或8.0、或9.0、或10.0、或11.0、或11.5至11.9、或12.0、或13.0、或14.0。在另一實施例中,線性二胺鹼之pH為10.0至13.0,或11.0至12.0。
在一實施例中,線性二胺鹼之分子量為30 g/mol、或35 g/mol、或37 g/mol至44 g/mol、或50 g/mol、或75 g/mol、或100 g/mol。在另一實施例中,線性二胺鹼之分子量為30 g/mol至100 g/mol、或30 g/mol至50 g/mol、或37 g/mol至44 g/mol。
在一實施例中,線性二胺鹼在25℃下之黏度為1 mm2
/s、或5 mm2
/s、或8 mm2
/s至9 mm2
/s、或10 mm2
/s、或15 mm2
/s。在另一實施例中,線性二胺鹼在25℃下之黏度為1 mm2
/s至15 mm2
/s、或5 mm2
/s至10 mm2
/s、或8 mm2
/s至9 mm2
/s。
在一實施例中,線性二胺鹼之閃點為100℃、或105℃、或110℃、或115℃至120℃、或125℃、或130℃。在另一實施例中,線性二胺鹼之閃點為100℃至130℃、或105℃至125℃、或105℃至120℃。
在一實施例中,線性二胺鹼具有結構(5)或另外結構(6),且線性二胺鹼具有以下特性中之一者、一些或全部:(i)pH為10.0至13.0或11.0至12.0;及/或(ii)分子量為30 g/mol至100 g/mol或37 g/mol至44 g/mol;及/或(iii)在25℃下之黏度為1 mm2
/s至15 mm2
/s或8 mm2
/s至9 mm2
/s;;及/或(iv)閃點為100℃至130℃或105℃至120℃。
線性二胺鹼可包含兩個或更多個本文所揭示之實施例。C. 乙氧基化界面活性劑
黏著劑組成物含有乙氧基化界面活性劑。
「乙氧基化界面活性劑」為具有以下結構(7)之醇乙氧基化物:結構(7)
其中m為1至10、或11、或15、或20、或25;及
n為1至2、或3、或4、或5。
在一實施例中,在結構(7)中,m為1至25、或1至10,或為10。
在一實施例中,在結構(7)中,n為1至5或1至4。
「乙氧基化物」為藉由使脂肪醇與環氧乙烷反應而形成之化合物。
適合的乙氧基化界面活性劑之非限制性實例為乙氧基化十三醇,其在結構(7)中m等於10。乙氧基化十三醇之非限制性實例為購自巴斯夫(BASF)之LUTENSOL TDA-8。
在一實施例中,乙氧基化界面活性劑之分子量為400 g/mol、或450 g/mol、或500 g/mol至550 g/mol、或600 g/mol、或700 g/mol、或800 g/mol。在另一實施例中,乙氧基化界面活性劑之分子量為400 g/mol至800 g/mol或500 g/mol至600 g/mol。
在一實施例中,乙氧基化界面活性劑親水親油均衡(HLB)為10、或11、或12至13、或14、或15。在另一實施例中,乙氧基化界面活性劑之HLB為10至15或12至13。
在一實施例中,乙氧基化界面活性劑為具有以下特性中之一者或兩者之乙氧基化十三醇:(i)分子量為400 g/mol至800 g/mol或500 g/mol至600 g/mol;及/或(ii)HLB為10至15或12至13。
乙氧基化界面活性劑可包含兩個或更多個本文所揭示之實施例。D. 視情況選用之添加劑
在一實施例中,黏著劑組成物含有(A)MSLPP;(B)線性二胺鹼;(C)乙氧基化界面活性劑及(D)一或多種視情況選用之添加劑。
適合的添加劑之非限制性實例包括鹼(諸如氫氧化銨)、塑化劑、油、穩定劑、抗氧化劑、顏料、染料、抗結塊添加劑、聚合添加劑、消泡劑、防腐劑、增稠劑、流變改質劑、保濕劑、填充劑、溶劑、成核劑、界面活性劑、螯合劑、膠凝劑、加工助劑、交聯劑、中和劑、阻燃劑、螢光劑、增容劑、抗微生物劑、水及其組合。
在一實施例中,黏著劑組成物含有流變改質劑。適合的流變改質劑之非限制性實例為購自陶氏化學公司(Dow Chemical Company)之非離子型胺基甲酸酯流變改質劑,諸如ACRYSOL RM-2020。在一實施例中,以組成物之總重量計,黏著劑組成物含有0.01 wt%、或0.05 wt%、或0.10 wt%至0.25 wt%、或0.30 wt%、或0.50 wt%、或1.0 wt%、或2.0 wt%、或3.0 wt%之流變改質劑。
視情況選用之添加劑可包含兩個或更多個本文所揭示之實施例。
在一實施例中,以黏著劑組成物之總重量計,黏著劑組成物含有90 wt%、或95 wt%、或97 wt%至99 wt% MSLPP。
在一實施例中,以黏著劑組成物之總重量計,黏著劑組成物含有0.5 wt%、或0.8 wt%至2.0 wt%、或3.0 wt%、或4.0 wt%、或5.0 wt%之線性二胺鹼。
在一實施例中,以黏著劑組成物之總重量計,黏著劑組成物含有0.01 wt%、或0.05 wt%、或0.09 wt%至0.15 wt%、或0.20 wt%、或0.50 wt%、或0.75 wt%、或1.0 wt%之乙氧基化界面活性劑。
在一實施例中,組成物含有以下、基本上由以下組成或由以下組成:(A)90 wt%至99 wt%、或95 wt%至99 wt%、或97 wt%至99 wt%之MSLPP;(B)0.5 wt%至5.0 wt%、或0.8 wt%至3.0 wt%、或0.8 wt%至2.0 wt%之線性二胺鹼;(C)0.01 wt%至1.0 wt%、或0.05 wt%至0.50 wt%、或0.09 wt%至0.15 wt%之乙氧基化界面活性劑;及(D)視情況地,0.01 wt%、或0.05 wt%、或0.10 wt%至0.25 wt%、或0.30 wt%、或0.50 wt%、或1.0 wt%、或2.0 wt%、或3.0 wt%之視情況選用之流變改質劑。
在一實施例中,黏著劑組成物之pH大於7.0、或7.5、或8.0、或8.3至9.8、或10.0、或11.0、或12.0。在另一實施例中,黏著劑組成物之pH大於7.0至12.0、或8.0至10.0、或8.3至9.8。
在一實施例中,黏著劑組成物之剪切力大於500小時、或大於1000小時、或大於1500小時、或大於1700小時。在另一實施例中,黏著劑組成物之剪切力為500小時、或1000小時、或1500小時、或1700小時至3000小時、或3500小時。在一實施例中,黏著劑組成物之剪切力大於1700小時。
在一實施例中,黏著劑組成物具有以下特性中之一者、一些或全部:(i)pH大於7.0至12.0、或8.0至10.0、或8.3至9.8;及/或(ii)剪切力大於500小時、或大於1000小時、或大於1500小時、或大於1700小時;及/或(iii)90°剝離強度(不鏽鋼)為200 g/in、或300 g/in、或500 g/in、或600 g/in、或650 g/in至900 g/in、或1000 g/in、或1500 g/in;及/或(iv)90°剝離強度(HDPE)為200 g/in、或250 g/in、或300 g/in至450 g/in、或500 g/in、或750 g/in、或1000 g/in;及/或(v)環結黏著力(不鏽鋼)為200 g/in、或400 g/in、或600 g/in、或650 g/in至800 g/in、或900 g/in、或1000 g/in、或1500 g/in;及/或(vi)環結黏著力(HDPE)為200 g/in、或300 g/in、或350 g/in、或360 g/in、或400 g/in至650 g/in、或750 g/in、或1000 g/in。
在一個實施例中,黏著劑組成物含有以下、基本上由以下組成或由以下組成:
(A)以黏著劑組成物之總量計,90 wt%至99 wt%、或95 wt%至99 wt%、或97 wt%至99 wt%之MSLPP,該MSLPP含有以下、基本上由以下組成或由以下組成:
(i)以MSLPP之總乾重計,60 wt%至95 wt%、或75 wt%至95 wt%、或79 wt%至90 wt%之第一段聚合物,以該第一段聚合物之乾重計,該第一段聚合物含有以下、基本上由以下組成或由以下組成:(a)0.1 wt%至10.0 wt%、或0.5 wt%至5.0 wt%、或1.0 wt%至2.0 wt%之丙烯酸單體(AA)之聚合單元;(b)60 wt%、或70 wt%、或75 wt%、或80 wt%至83 wt%、或85 wt%、或90 wt%之丙烯酸2-乙基己酯單體(EHA)之聚合單元;及(c)9 wt%、或10 wt%、或15 wt%、或16 wt%至19 wt%、或20 wt%、或25 wt%、或30 wt%之甲基丙烯酸甲酯單體(MMA)之聚合單元,第一段聚合物重量平均分子量為50,000 g/mol至1,000,000 g/mol、或84,000 g/mol至1,000,000 g/mol、或300,000 g/mol至750,000 g/mol、或340,000 g/mol至400,000 g/mol;
(ii)以MSLPP之總乾重計,5 wt%至40 wt%、或5 wt%至25 wt%、或10 wt%至21 wt%之第二段聚合物,以該第二段聚合物之乾重計,該第二段聚合物含有以下、基本上由以下組成或由以下組成:(a)0.1 wt%至20 wt%、或0.1 wt%至10 wt%、或1 wt%至10 wt%之甲基丙烯酸單體(MAA)之聚合單元;及(b)80 wt%至99.9 wt%、或90 wt%至99.9 wt%、或90 wt%至99 wt%之第二乙烯基單體(諸如EHA)之聚合單元;
MSLPP之可溶級分之重量平均分子量Mw為200,000 g/mol至500,000 g/mol、或200,000 g/mol至250,000 g/mo、或210,000 g/mol至248,000 g/mol;
MSLPP玻璃轉移溫度Tg為-54℃至20℃、或-50℃至0℃、或-54℃至-30℃、或-54℃至-40℃、或-54℃至-44℃、或-50℃至-44℃;
(B)以黏著劑組成物之總重量計,0.5 wt%至5.0 wt%,或0.8 wt%至3.0 wt%,或0.8 wt%至2.0 wt%之線性二胺鹼,該線性二胺鹼具有結構(5)或另外結構(6),該線性二胺鹼具有以下特性中之一者、一些或全部:(i)pH為10.0至13.0或11.0至12.0;及/或(ii)分子量為30 g/mol至100 g/mol或37 g/mol至44 g/mol;及/或(iii)在25℃下之黏度為1 mm2
/s至15 mm2
/s或8 mm2
/s至9 mm2
/s;及/或(iv)閃點為100℃至130℃或105℃至120℃。
(C)以黏著劑組成物之總重量計,0.01 wt%至1.0 wt%、或0.05 wt%至0.50 wt%、或0.09 wt%至0.15 wt%之乙氧基化界面活性劑,該乙氧基化界面活性劑為具有以下特性中之一者或兩者之乙氧基化十三醇:(i)分子量為400 g/mol至800 g/mol或500 g/mol至600 g/mol;及/或(ii)HLB為10至15或12至13;
(D)視情況地,以黏著劑組成物之總重量計,0.01 wt%、或0.05 wt%、或0.10 wt%至0.25 wt%、或0.30 wt%、或0.50 wt%、或1.0 wt%、或2.0 wt%、或3.0 wt%之視情況選用之添加劑(諸如流變改質劑);以及
黏著劑組成物具有以下特性中之一者、一些或全部:(i)pH大於7.0至12.0、或8.0至10.0、或8.3至9.8;及/或(ii)剪切力大於500小時、或大於1000小時、或大於1500小時、或大於1700小時;及/或(iii)90°剝離強度(不鏽鋼)為200 g/in至1500 g/in、或500 g/in至1000 g/in至650 g/in、或900 g/in;及/或(iv)90°剝離強度(HDPE)為200 g/in至1000 g/in、或300 g/in至750 g/in、或300 g/in至450 g/in;及/或(v)環結黏著力(不鏽鋼)為200 g/in至1500 g/in、或400 g/in至1000 g/in、或650 g/in至800 g/in;及/或(vi)環結黏著力(HDPE)為200 g/in至1000 g/in、或300 g/in至750 g/in、或350 g/in至650 g/in。
應理解,本文所揭示之黏著劑組成物中之每一者中的組分(包括前述黏著劑組成物)之總和得到100 wt%。
黏著劑組成物可包含兩個或更多個本文所揭示之實施例。
在一實施例中,可製備包括基板及上述黏著劑組成物之製品。基板與水性組成物接觸。E. 製品
本揭示案提供了一種製品。該製品包括基板及該基板上之塗層。該塗層含有黏著劑組成物。該黏著劑組成物含有(A)多段乳膠聚合物粒子;(B)線性二胺鹼;及(C)乙氧基化界面活性劑。(A)多段乳膠聚合物粒子包括:(i)含有丙烯酸單體及第一乙烯基單體之第一段聚合物,及(ii)含有甲基丙烯酸單體及第二乙烯基單體之第二段聚合物,其條件為第二乙烯基單體不同於甲基丙烯酸單體。第一段聚合物結合於第二段聚合物。
黏著劑組成物可為本文所揭示之任何黏著劑組成物。
該製品包括基板。黏著劑組成物在基板之至少一個表面上。適合的基板之非限制性實例包括膜、薄片、織物、卡紙板及木材。在一實施例中,組成物在基板之至少一個表面與另一基板之至少一個表面之間形成密封。
基板為具有兩個相對表面之連續結構。
在一實施例中,製品包括第一基板及第二基板。含有黏著劑組成物之塗層在第一基板與第二基板之間。第一基板與第二基板可相同或不同。在一實施例中,第一基板與第二基板相同,使得其具有相同組成及相同結構。
在一實施例中,第一基板與第二基板在組成上彼此不同及/或在結構上彼此不同。
在一實施例中,將含有黏著劑組成物之塗層施加至第一基板之表面。適合的施加方法之非限制性實例包括刷塗、澆注、噴塗、塗佈、輥塗、展佈及噴射。使含有黏著劑組成物之塗層與第二基板之表面接觸。
在一實施例中,含有黏著劑組成物之塗層之塗佈重量為0.5 mil、或0.6 mil、或0.7 mil至0.9 mil、或1.0 mil。在另一實施例中,含有黏著劑組成物之塗層之塗佈重量為0.5 mil至1.0 mil或0.7 mil至0.9 mil。
在一實施例中,將黏著劑組成物均勻施加於第一基板表面上以形成塗層,且隨後使塗層與第二基板接觸。「均勻施加」為在基板之表面上為連續的(不間斷的),且在基板之表面上具有相同或實質上相同之厚度的組成物層。換言之,均勻地施加至基板之黏著劑組成物直接接觸基板表面,且黏著劑組成物與基板表面共同延伸。
黏著劑組成物與第一基板彼此直接接觸。如本文所用之術語「直接接觸」為一種如下層組態,其中基板位於緊鄰黏著劑組成物或塗層之位置,且基板與黏著劑組成物或塗層之間不存在中間層或中間結構。黏著劑組成物直接接觸第一基板之表面。在一實施例中,塗層直接接觸第二基板之表面。
在一實施例中,基板為多層膜或層壓物,其具有選自以下之層:雙軸定向聚丙烯(BOPP)層、聚酯層、乙烯基聚合物層、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)層及其組合。在另一實施例中,基板含有BOPP層。
在一實施例中,第一基板為PET膜,且第二基板為BOPP膜。PET膜直接接觸塗層,且BOPP膜直接接觸塗層。
BOPP膜具有無孔及非極性表面,其使得難以用習知黏著劑組成物黏合BOPP膜。然而,出乎意料地發現,含有具有BOPP膜之基板之製品與含有本發明黏著劑組成物之塗層直接接觸,該黏著劑組成物包括(A)多段乳膠聚合物粒子,其具有(i)含有丙烯酸單體及第一乙烯基單體之第一段聚合物,及(ii)含有甲基丙烯酸單體及第二乙烯基單體之第二段聚合物;(B)線性二胺鹼;及(C)乙氧基化界面活性劑,該製品展現足夠的黏著力,如藉由剪切力大於500小時所表明。在黏著劑應用(諸如標籤)中,大於500小時之剪切力為有利的,因為其指示標籤將在製品(例如塑膠瓶或玻璃瓶)上之標籤原始位置處黏附至製品長達該製品之使用期限。
在一實施例中,製品含有基板,該基板為與含有黏著劑組成物之塗層直接接觸之BOPP膜,且該製品具有以下特性中之一者、一些或全部:(i)含有黏著劑組成物之塗層之塗佈重量為0.5 mil至1.0 mil或0.7 mil至0.9 mil;及/或(ii)黏著劑組成物之pH大於7.0至12.0、或8.0至10.0、或8.3至9.8;及/或(iii)黏著劑組成物之剪切力大於500小時、或大於1000小時、或大於1500小時、或大於1700小時;及/或(iv)90°剝離強度(不鏽鋼)為200 g/in至1500 g/in、或500 g/in至1000 g/in、或650 g/in至900 g/in;及/或(v)90°剝離強度(HDPE)為200 g/in至1000 g/in、或300 g/in至750 g/in、或300 g/in至450 g/in;及/或(vi)環結黏著力(不鏽鋼)為200 g/in至1500 g/in、或400 g/in至1000 g/in、或650 g/in至800 g/in;及/或(vii)環結黏著力(HDPE)為200 g/in至1000 g/in、或300 g/in至750 g/in、或350 g/in至650 g/in。
適合的製品之非限制性實例包括標籤、標牌及其組合。
製品可包含兩個或更多個本文所揭示之實施例。
藉助於實例且非限制,現將在以下實例中詳細地描述本揭示案之一些實施例。
實例
實例中所用之單體及鏈轉移劑提供於下表1中。
表1.單體及鏈轉移劑(CTA)
A. 比較樣品 1
| 丙烯酸2-乙基己酯(EHA) | 甲基丙烯酸甲酯(MMA) |
| 苯乙烯(STY) | 丙烯酸(AA) |
| 甲基-3-巰基-丙酸酯(MMP) | 甲基丙烯酸(MAA) |
| 正十二硫醇(n-DDM) |
比較樣品1(CS 1)為包括單級乳膠聚合物粒子之水性組成物,其藉由丙烯酸2-乙基己酯(EHA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(STY)及丙烯酸(AA)之乳液聚合製備。以CS 1共聚物之總重量計,CS 1為含有80.8 wt% EHA、16.3 wt% MMA、1.9 wt% STY及1 wt% AA之共聚物。
CS 1藉由形成含有80.8 wt% EHA、16.3 wt% MMA、1.9 wt% STY及1 wt% AA之單體混合物(CS ME 1)製備。隨後,用以下組分製備均質混合物:單體混合物(CS ME 1)、22.2 wt%之去離子(DI)水及0.24 wt%之SiponateTM
DS-4(支鏈烷基苯磺酸鹽(22.5 wt%水溶液,十二烷基苯磺酸鈉))、0.19 wt%之Acrysol A-102溶液(固體含量為30 wt%,購自陶氏化學公司)、0.059 wt%之碳酸鈉緩衝液及0.008 wt%之DequestTM
2016溶液(固體含量為33 wt%,1-羥基伸乙基-1,1,-二磷酸鈉鹽)。
提供裝備有攪拌器、加熱器、回流冷凝器及氮氣吹掃管之玻璃釜。將53.2%去離子水添加至釜中。將釜內含物(53.2 wt%去離子水及0.004 wt% 4-羥基-Tempo)用氮氣覆蓋,同時加熱至88℃。一旦釜達至88℃之溫度,將釜緩衝溶液(1.05 g碳酸鈉及26.3 g去離子水)添加至釜中,隨後添加7.5 g沖洗水。將釜界面活性劑混合物溶液(3.22 g SiponateTM
DS-4及45 g去離子水)添加至釜中,隨後添加7.5 g去離子水沖洗液。
向該釜中添加3 wt%之均質混合物作為晶種,隨後添加初始催化劑溶液(5.55 g過硫酸銨(APS)及18.8 g去離子水),隨後添加沖洗水。歷經若干分鐘,所計算之預期放熱小於5℃。放熱開始後,將均質混合物(進料速率為14.3 g/分鐘)及共同進料之催化劑溶液(於78.8 g蒸餾水中之1.8 g APS)(進料速率為0.54 g/分鐘)在進料前10分鐘進料至釜中。在10分鐘之後,歷經70分鐘,針對均質混合物,使進料增加至28.5 g/分鐘,且針對共同進料之催化劑,增加至1.07 g/分鐘。反應溫度維持呈85℃至87℃。當進料完成時,添加所有沖洗液(用於清潔進料管線之去離子水)。將反應物保持在85℃至87℃之間15分鐘,且隨後歷經15分鐘冷卻至75℃。在75℃之溫度下,將促進劑溶液(0.027 g FeSO4
、0.027 g VERSENE乙二胺四乙酸(EDTA)、3 g去離子水)添加至釜中,隨後添加3 g去離子水之沖洗液。隨後,歷經50分鐘,氧化劑追逐(於52.5 g水中之10.65 g氫過氧化第三丁基(t-BHP))以1.3 g/分鐘之進料速率開始,且勉強進料(於67.5 g去離子水中之5.63 g甲醛次硫酸氫鈉(SSF))以1.46 g/分鐘之進料速率開始。在追逐期間,歷經50分鐘將反應器冷卻至低於50℃至60℃。在低於55℃之反應器溫度下,歷經10分鐘,在1.81 g/分鐘之進料速率下開始中和劑(9.12 g氫氧化銨及9 g去離子水)進料。將批料冷卻至低於40℃,且通過100目過濾袋過濾。B. 樣品 2-9
樣品2-9各自為水性組成物,包括藉由乳液聚合製備之多段乳膠聚合物粒子。
在第一燒瓶中製備第一單體乳液(ME 1)。樣品2-9之第一單體乳液(ME 1)之組分提供於下表2中。
在第二燒瓶中製備第二單體乳液(ME 2)。樣品2-9之第二單體乳液(ME 2)之組分提供於下表2中。
藉由在單獨小瓶中將去離子水(44 g)與過硫酸銨(AP)(5.64 g)合併來製備引發劑乳液(IE)。用均質器以5,000 rpm乳化IE持續5分鐘。
藉由在單獨小瓶中將去離子水(10 g)與碳酸鈉(0.73 g)合併來製備緩衝溶液(BSol)。
向裝備有攪拌器、加熱器、回流冷凝器及氮氣吹掃管中添加31.6 wt%去離子水、1.8 wt% 60 nm預成形晶種(由陶氏化學公司供應)及8.7 wt% 晶種奈米數呈230 nm之預成形晶種(由陶氏化學公司供應)。在反應開始時添加預形成晶種粒子來移除成核步驟中之變化。舉例而言,可易於控制聚合速率及粒度。接種聚合亦可減少反應器積垢、減少起泡且提供更穩定的乳膠。另外,藉由小心地控制所用晶種之量,可產生具有降低之乳膠黏度的雙峰乳膠。將釜內含物用氮氣覆蓋,同時加熱至91℃。隨後將引發劑溶液(含有於17.5 g去離子水中之1.41 g APS)及BSol添加至釜中,攪拌該釜持續一分鐘。隨後將釜之溫度設定在86℃至89℃之間,且在88℃之溫度下以12.3 g/分鐘之速率將ME 1進料至釜中持續10分鐘,且以0.32 g/分鐘之速率將IE共同進料至釜中。溫度維持在86℃至89℃且在10分鐘之後,將ME 1進給速率增加至24.5 g/分鐘且將IE之共同進料增加至0.64 g/分鐘。一旦將ME 1完全添加至釜中,則立即添加ME 2進料持續剩餘的70分鐘進料。在進料結束時,將所有去離子水沖洗液添加至釜中。將釜冷卻至75℃,且將10.00公克之0.001% Fe2+
溶液(0.02 g FeSO4
、0.01 g VERSENE EDTA、去離子水)添加至釜中。隨後藉由以0.55 g/分鐘之進料速率進料t-BHP溶液(3.14 g,於30 g水中)且藉由歷經1小時以0.54 g/分鐘之速率進料SSF溶液(於30 g去離子水中之2.17 g SSF)來追逐殘餘單體。在追逐期間,將釜冷卻至低於50℃至60℃。將批料冷卻至低於40℃,且通過50目過濾袋過濾。
表2.單體乳液組分*
1
Disponil FES-32為購自巴斯夫之含有月桂基醚硫酸鈉之陰離子界面活性劑 *表2中之量以公克(g)為單位
| 樣品2 | 樣品3 | 樣品4 | 樣品5 | 樣品6 | 樣品7 | 樣品8 | 樣品9 | |
| 第一單體乳液(ME 1) | ||||||||
| 去離子水 | 12.1 | 12.1 | 12.1 | 12.1 | 12.1 | 12.1 | 12.1 | 12.1 |
| 丙烯酸2-乙基己酯(EHA) | 63.4 | 68.4 | 73.4 | 73.4 | 73.4 | 73.4 | 73.4 | 73.4 |
| 甲基丙烯酸甲酯(MMA) | 14.6 | 14.6 | 14.6 | 14.6 | 14.6 | 14.6 | 14.6 | 14.6 |
| 丙烯酸(AA) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| Disponil FES-321 | 0.61 | 0.61 | 0.61 | 0.61 | 0.61 | 0.61 | 0.61 | 0.61 |
| 碳酸鈉緩衝液 | 0.035 | 0.035 | 0.035 | 0.035 | 0.035 | 0.035 | 0.035 | 0.035 |
| 第二單體乳液(ME 2) | ||||||||
| 去離子水 | 12.1 | 12.1 | 12.1 | 12.1 | 12.1 | 12.1 | 12.1 | 12.1 |
| 丙烯酸2-乙基己酯(EHA) | 20 | 15 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 甲基丙烯酸(MAA) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | - | - |
| 丙烯酸(AA) | - | - | - | - | - | - | 1 | 1 |
| 甲基-3-巰基-丙酸酯(MMP) | - | - | - | 0.15 | - | - | - | - |
| 正十二硫醇(n-DDM) | - | - | - | - | 0.15 | 0.33 | 0.15 | 0.33 |
| Disponil FES-321 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 碳酸鈉緩衝液 | 0.035 | 0.035 | 0.035 | 0.035 | 0.035 | 0.035 | 0.035 | 0.035 |
包括樣品2-9之多段乳膠聚合物粒子之所得水性組成物各自提供於表3中。
表3.聚合物粒子*
*以各別聚合物粒子之總乾重計,表3中之量以重量百分比為單位#
第二段Mw係根據最終兩級聚合物之可溶級分量測的。^
甲基-3-巰基-丙酸甲酯(MMP)用作鏈轉移劑(CTS)以形成樣品5之第二段聚合物,且不作為最終聚合物產物中之單體單元呈現。然而,樣品5含有大於0 ppm之MMP殘留物。@
正十二硫醇(n-DDM)用作鏈轉移劑(CTS)以形成樣品6-9之第二段聚合物,且不作為最終聚合物產物中之單體單元呈現。然而,樣品6-9各自含有大於0 ppm之n-DDM殘留物。C. 黏著劑組成物之製備
| CS 1 | 樣品2 | 樣品3 | 樣品4 | 樣品5^ | 樣品6@ | 樣品7@ | 樣品8@ | 樣品9@ | |
| 第一段 | |||||||||
| 丙烯酸2-乙基己酯(EHA) | 80.8 | 63.4 | 68.4 | 73.4 | 73.4 | 73.4 | 73.4 | 73.4 | 73.4 |
| 甲基丙烯酸甲酯(MMA) | 16.3 | 14.6 | 14.6 | 14.6 | 14.6 | 14.6 | 14.6 | 14.6 | 14.6 |
| 丙烯酸(AA) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 苯乙烯(STY) | 1.9 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 第二段 | |||||||||
| 丙烯酸2-乙基己酯(EHA) | N/A | 20 | 15 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 甲基丙烯酸(MAA) | N/A | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | - | - |
| 丙烯酸(AA) | N/A | - | - | - | - | - | - | 1 | 1 |
| Tg(℃) | NM | NM | -44.06 | NM | -43.27 | -41.57 | -43.17 | -43.95 | -43.19 |
| 第一段Mw(g/mol) | NM | 392,000 | 340,000 | 356,000 | 395,000 | 374,000 | 307,000 | 382,000 | 411,000 |
| 第二段Mw(g/mol)# | N/A | 248,000 | 248,000 | 210,000 | 298,000 | 300,000 | 262,000 | 230,000 | 280,000 |
除如上文所描述製備之比較樣品1(CS 1)及樣品2-9之聚合物粒子之外,用於產生黏著劑組成物之材料展示於下表4中。
表4
| 組分 | 規格 | 來源 |
| LUTENSOL TDA-8 | 乙氧基化界面活性劑;乙氧基化十三醇(C13 ) 親水親脂均衡(HLB)=13; 分子量=550 g/mol | 巴斯夫 |
| ACRYSOL RM-2020 | 非離子型胺基甲酸酯流變改質劑 固體含量=20 wt%;溶劑=水 | 陶氏化學公司 |
| JEFFAMINE D-230 | 非線性二胺鹼;聚醚胺 其中x為2至3 黏度(在25℃下)=9.5 mm2 /s; 閃點=121℃;pH(5%水溶液)=11.7 | 亨斯邁 |
| JEFFAMINE EDR-148 | 線性二胺鹼;聚醚胺 黏度(在25℃下)=8 mm2 /s; 閃點=120℃;pH=11.6;分子量=37 g/mol | 亨斯邁 |
| 氫氧化銨 | NH4 OH,於28%溶液中 | 費希爾(Fisher) |
將如上文所描述製備之比較樣品1(CS 1)及樣品2-9之聚合物粒子各自稱重至塑膠廣口瓶中。向該廣口瓶中添加潤濕劑(LUTENSOL TDA-8),同時用頂置式混合器連續攪拌10分鐘。隨後將流變改質劑(ACRYSOL RM-2020)添加至瓶中且再混合10分鐘。隨後,用氫氧化銨(NH4
OH)或二胺鹼(JEFFAMINE D-230或JEFFAMINE EDR-148)中和混合物。
各比較樣品組成物及實例組成物之組成提供於下表5中。D. 塗層
使用0.8 mil BirdTM
施加器將表5之比較樣品(CS)及實例組成物(Ex)塗佈至具有防滑層之1.2 mil厚聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)膜(RAF HOSTAPHANTM
2 PROKN 1S.sil膜,購自三菱聚酯膜(Mitsubishi Polyester Film))上。隨後,使塗層與厚度為2.0 mil(由Griff Papers供應)之雙軸定向聚丙烯(BOPP)膜接觸。
將濕流延物(wet drawdown)在85℃之對流烘箱中乾燥5分鐘之時段。以20公克/平方公尺(gsm)之塗佈重量塗佈比較樣品及實例組成物。比較樣品及實例組成物在應用測試之前在恆定溫度及濕度室(CTR)(在23℃及50%相對濕度下)中調節隔夜。比較樣品及實例組成物之特性提供於表5中。
如表5中所示,CS 4為含有(A)單級乳膠聚合物粒子(CS 1)、(B)線性二胺鹼(JEFFAMINE EDR-148)及(C)乙氧基化界面活性劑(LUTENSOL TDA-8),且不具有多段乳膠聚合物粒子之比較組成物。CS 4展現小於500小時之剪切力(234小時),表明具有含有CS 4之黏著劑組成物之塗層的製品不適於諸如標籤之製品應用,該等應用需要標籤與第二製品(諸如瓶)之間有足夠的黏著力。
如表5中所示,CS 6、CS 10及CS 14各自為含有(A)多段乳膠聚合物粒子,其具有(i)含有丙烯酸(AA)及第一乙烯基單體之第一段聚合物;及含有甲基丙烯酸單體(MAA)及第二乙烯基單體(EHA)之第二段聚合物;(B)非線性二胺鹼(JEFFAMINE D-230)及(c)乙氧基化界面活性劑(LUTENSOL TDA-8),且不具有線性二胺鹼。CS 6、CS 10及CS 14各自展現小於500小時之剪切力(分別為152.6小時、405.2小時及174小時),指示具有含有CS 6、CS 10及CS 14之黏著劑組成物之塗料的製品不適於諸如標籤之製品應用,該等應用需要標籤與第二製品(諸如瓶)之間有足夠的黏著力。
CS 16至CS 18各自為比較組成物,其含有(A)多段乳膠聚合物粒子,其具有(i)含有丙烯酸(AA)及第一乙烯基單體之第一段聚合物;及由含有甲基丙烯酸單體(MAA)及第二乙烯基單體(EHA)之CTA(MMP或n-DDM)形成之第二段聚合物,(B)線性二胺鹼(JEFFAMINE EDR-148)及(C)乙氧基化界面活性劑(LUTENSOL TDA-8)。CS 16至CS 18各自展現小於500小時之剪切力(分別為40.4小時、85.5小時及23.4小時),指示具有含有CS 16至CS 18之黏著劑組成物之塗層的製品不適於諸如標籤之製品應用,該等應用需要標籤與第二製品(諸如瓶)之間有足夠的黏著力。
CS 19及CS 20各自為比較組成物,其含有(A)多段乳膠聚合物粒子,其具有(i)含有丙烯酸(AA)及第一乙烯基單體之第一段聚合物;及由含有丙烯酸單體(AA)及第二乙烯基單體(EHA)之CTA(MMP或n-DDM)形成之第二段聚合物,(B)線性二胺鹼(JEFFAMINE EDR-148)及(C)乙氧基化界面活性劑(LUTENSOL TDA-8)。CS 19及CS 20之第二段聚合物不具有甲基丙烯酸單體(MAA)。CS 19及CS 20各自展現小於500小時之剪切力(分別為113小時及7.9小時),指示具有含有CS 19及CS 20之黏著劑組成物之塗層的製品不適於諸如標籤之製品應用,該等應用需要標籤與第二製品(諸如瓶)之間有足夠的黏著力。
申請人出乎意料地發現,含有(A)多段乳膠聚合物粒子,其具有(i)含有丙烯酸(AA)及第一乙烯基單體之第一段聚合物;含有甲基丙烯酸單體(MAA)及第二乙烯基單體(EHA)之第二段聚合物;(B)線性二胺鹼(JEFFAMINE EDR-148)及(C)乙氧基化界面活性劑(LUTENSOL TDA-8)之黏著劑組成物(實例7、實例8、實例11、實例12及實例15)有利地展現至少500小時之高剪切力,如表5中所示。因此,具有含有實例7、實例8、實例11、實例12或實例15之黏著劑組成物之塗層的製品適用於諸如標籤之製品應用,該等應用在標籤與第二製品(諸如瓶)之間需要足夠的黏著力。
習知黏著劑應用通常表明剪切力與剝離特性(剝離強度與環結黏著力)之間有反比關係。換言之,隨著典型黏著劑組成物之剪切力升高,剝離強度及環結黏著力降低。然而,申請人出乎意料地發現,含有(A)多段乳膠聚合物粒子,其具有(i)含有丙烯酸(AA)及第一乙烯基單體之第一段聚合物;及含有甲基丙烯酸單體(MAA)及第二乙烯基單體(EHA)之第二段聚合物;(B)線性二胺鹼(JEFFAMINE EDR-148)及(C)乙氧基化界面活性劑(LUTENSOL TDA-8)之黏著劑組成物(實例7、實例8、實例11、實例12及實例15)有利地展現至少500小時之高剪切力,同時維持適用於製品應用之90°剝離強度及環結黏著力(及在一些情況下,展現90°剝離強度及環結黏著力之改良)。舉例而言,實例15(含有MSLPP樣品4、線性二胺鹼及乙氧基化界面活性劑)與CS 14(含有MSLPP樣品4及乙氧基化界面活性劑,但不含線性二胺鹼)之比較展示,實例15展現大於CS 14之剪切力9倍(174小時)之剪切力(大於1700小時),同時亦有利地展現高於CS 14之90°剝離強度及環結黏著力(對於不鏽鋼及HDPE基板兩者)。
特別期望的是,本揭示案不限於本文中所含有之實施例及說明,而是包括彼等實施例之修改形式,該等修改形式包括在以下申請專利範圍之範疇內出現之實施例的部分及不同實施例之要素的組合。
無
無
Claims (20)
- 一種黏著劑組成物,其包含(A)多段乳膠聚合物粒子,其包含(i)第一段聚合物,其包含丙烯酸單體;第一乙烯基單體;(ii)結合於該第一段聚合物之第二段聚合物,該第二段聚合物包含甲基丙烯酸單體;第二乙烯基單體,其條件為該第二乙烯基單體不同於該甲基丙烯酸單體;(B)線性二胺鹼;及(C)乙氧基化界面活性劑。
- 如請求項1之黏著劑組成物,其中該第一乙烯基單體係選自由以下組成之群組:丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯及其組合。
- 如請求項1或2之黏著劑組成物,其中該第二乙烯基單體為丙烯酸2-乙基己酯。
- 如請求項1或2之黏著劑組成物,其中該多段乳膠聚合物粒子係由以下組成:(i)由以下組成之該第一段聚合物:以該第一段聚合物之乾重計,0.1wt%至10wt%之該丙烯酸單體之聚合單元;選自丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯及其組合之該第一乙烯基單體;(ii)由以下組成之該第二段聚合物:以該第二段聚合物之乾重計,0.1wt%至10wt%之該甲基丙烯酸單體之聚 合單元;及呈丙烯酸2-乙基己酯之該第二乙烯基單體。
- 如請求項1或2之黏著劑組成物,其中該第一段聚合物之重量平均分子量Mw為84,000g/mol至1,000,000g/mol。
- 如請求項1或2之黏著劑組成物,其中該多段乳膠聚合物粒子之玻璃轉移溫度Tg為-50℃至0℃。
- 如請求項1或2之黏著劑組成物,其中該線性二胺鹼為聚醚胺。
- 如請求項1或2之黏著劑組成物,其中該乙氧基化界面活性劑包含乙氧基化十三醇。
- 如請求項1或2之黏著劑組成物,其包含(A)90wt%至99wt%多段乳膠聚合物粒子;(B)0.1wt%至1wt%線性二胺鹼;及(C)0.01wt%至1wt%乙氧基化界面活性劑。
- 如請求項1或2之黏著劑組成物,其中該黏著劑組成物之剪切力為500小時至3000小時。
- 一種製品,其包含與如請求項1至11中任一項之黏著劑組成物接觸之基板。
- 一種製品,其包含:基板; 該基板上之塗層,該塗層包含包括以下之黏著劑組成物(A)多段乳膠聚合物粒子,其包含(i)第一段聚合物,其包含丙烯酸單體;第一乙烯基單體;(ii)結合於該第一段聚合物之第二段聚合物,該第二段聚合物包含甲基丙烯酸單體;第二乙烯基單體,其條件為該第二乙烯基單體不同於該甲基丙烯酸單體;(B)線性二胺鹼;及(C)乙氧基化界面活性劑。
- 如請求項13之製品,其中該第一乙烯基單體係選自由以下組成之群組:丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯及其組合。
- 如請求項13或14之製品,其中該第二乙烯基單體為丙烯酸2-乙基己酯。
- 如請求項13或14之製品,其中該線性二胺鹼為聚醚胺。
- 如請求項13或14之製品,其中該乙氧基化界面活性劑包含乙氧基化十三醇。
- 如請求項13或14之製品,其中該塗層之剪切力為500小時至3000小時。
- 如請求項13或14之製品,其中該基板包含雙軸定向聚丙烯膜,且該製品之90°剝離強度(不鏽鋼)為200g/in至1000g/in。
- 如請求項13或14之製品,其中該基板包含雙軸定向聚丙烯膜,且該製品之環結黏著力(HDPE)為200g/in至1000g/in。
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