含有聚合物体系的粘合剂 技术领域 本发明涉及一种粘合剂, 其含有至少一种聚合物体系, 所述聚合物体系通过降低 至少一种聚合物共混物起始材料的熔融粘度的方法而获得, 其中所述方法包括以下步骤 : 在剪应力下, 在高于至少一种聚合物共混物的软化点的温度下, 用至少一种自由基供体处 理所述聚合物共混物。
背景技术
基于乙烯 - 丙烯橡胶共聚物 (ERR) 和 / 或乙烯 - 丙烯 - 二烯橡胶三元共聚物 (EPDM) 的粘合剂是本领域中已知的。
美国专利 No.5,798,175 披露了一种基于天然橡胶或合成橡胶以及无定形聚烯烃 共混的压敏粘合剂 (PSA) 组合物, 其含有 EPR、 氢化的聚异戊二烯和无规聚丙烯 (APP)。通 过混合上述聚合物、 相容性增粘剂和有机溶剂制备所述粘合剂。 因而, 所述粘合剂是溶剂型 的, 而不是热熔体。 美国专利 No.5,612,144 披露了一种胶带组合物, 其含有至少一种 EPDM 橡胶, 或优 选等量的三种不同等级的 EPDM, 以及选自聚异戊二烯、 聚丁二烯、 EPR 和其混合物的另一种 聚合物的聚合物共混物。
美国专利 No.5,618,883 披露了一种热熔压敏粘合剂组合物, 其含有用苯乙烯 - 乙 烯 - 丁烯 - 苯乙烯嵌段共聚物和 / 或苯乙烯 - 乙烯 - 丙烯 - 苯乙烯嵌段共聚物的共聚物改 性的增粘 EPR 橡胶。
这些现有技术的组合物依靠固化或化学交联以获得良好的的粘结强度和良好的 粘合特性。
美国专利 No.6,143,818 披露了一种热熔粘合剂组合物, 其含有由 EPR 和 / 或 EPDM 橡胶和至少一种半结晶烯烃聚合物组成的聚合物组分。 所述组合物提供了优异的热稳定性 和对各种基材的良好粘合性。 然而, 对于多数应用而言, 特别是对于那些强烈要求低粘度粘 合剂或粘合剂制剂中高聚合物比例的应用而言, 聚合物组分的粘度过高。
尽管现有技术如此, 优选的是提供基于 EPR 和 / 或 EPDM 橡胶和半结晶烯烃聚合物 的粘合剂, 其表现出高的粘结强度、 窄的分子量分布以及低的熔融粘度和高的柔韧性。
发明内容
本发明涉及一种粘合剂, 其含有至少一种聚合物体系, 其中所述聚合物体系通过 降低至少一种聚合物共混物起始材料的熔融粘度的方法而获得, 其中所述方法包括以下步 骤: 在剪应力下, 在高于至少一种聚合物共混物起始原料的软化点的温度下, 用至少一种自 由基供体处理所述聚合物共混物起始原料, 所述聚合物共混物起始原料含有 :
a) 选自乙烯 - 丙烯橡胶和乙烯 - 丙烯 - 二烯三元共聚物橡胶的弹性橡胶或弹性橡 胶的共混物, 和
b) 半结晶烯烃聚合物或半结晶烯烃聚合物的共混物。优选地, 按所述粘合剂的总量计, 本发明的粘合剂含有 15 ~ 95 重量%的所述聚合物体系。 具体实施方式
本发明提供一种粘合剂, 其含有至少一种聚合物体系。所述聚合物体系通过降低 至少一种聚合物共混物起始材料的熔融粘度的方法而获得, 其中所述方法包括以下步骤 : 在剪应力下, 在高于至少一种聚合物共混物起始原料的软化点的温度下, 用至少一种自由 基供体处理所述聚合物共混物起始原料, 所述聚合物共混物起始原料由以下物质构成 :
a) 选自乙烯 - 丙烯橡胶和乙烯 - 丙烯 - 二烯三元共聚物橡胶的弹性橡胶或弹性橡 胶的共混物, 和
b) 半结晶烯烃聚合物或半结晶烯烃聚合物的共混物。
本发明的聚合物体系可以通过包括以下步骤的方法获得 :
a) 提供至少一种聚合物共混物起始原料, 其含有以下物质或由以下物质构成 : 选 自乙烯 - 丙烯橡胶和乙烯 - 丙烯 - 二烯三元共聚物橡胶的弹性橡胶或弹性橡胶的共混物, 和半结晶烯烃聚合物或半结晶烯烃聚合物的共混物 ;
b) 通过在剪应力下, 在高于至少一种聚合物共混物起始原料的软化点的温度下, 用至少一种自由基供体处理所述至少一种聚合物共混物起始原料, 来降低所述聚合物共混 物起始材料的熔融粘度。
优选地, 本发明的聚合物共混物起始原料是聚合物固溶体。此处使用的术语″聚 合物固溶体″具有与聚合物共混物几乎相同的含义, 但是比″聚合物共混物″更窄。在聚 合物固溶体中, 构成体系之间的相互作用比在聚合物共混物中更强。术语″聚合物固溶 体″意指两个体系的固态溶液, 其中这两个体系相互微细分散到使得它们无法用肉眼区分 的程度。
上面使用的术语″聚合物″包括均聚物和共聚物, 如三元共聚物、 四元共聚物等。
本发明中使用的术语″聚合物体系″是指一种聚合物或者两种以上不同聚合物 的混合物, 所述聚合物体系通过在剪应力下, 在高于至少一种聚合物共混物起始原料的软 化点的温度下, 用至少一种自由基供体降低所述至少一种聚合物共混物起始材料的熔融粘 度 (200℃ ) 而获得。 本发明的聚合物体系始终表现出比未经处理的聚合物共混物起始原料 更低的熔融粘度。为比较聚合物体系和聚合物共混物起始原料的熔融粘度, 所有的熔融粘 度均在相同的条件下测定。
通过上述降低聚合物共混物起始原料的熔融粘度 (200℃ ) 的方法, 可以获得具有 不同性能的改性材料。由于在上述方法中聚合物链发生的受控断裂, 因而聚合物共混物起 始原料被改性。事实上, 这种受控断裂减小了聚合物链的分子量。随着平均分子量减小, 熔 融粘度降低并且分子量分布变窄。
优选地, 在剪应力下用至少一种自由基供体来降低聚合物共混物起始原料的在 200℃测定的熔融粘度, 直到获得的聚合物体系的熔融粘度 ( 在 200℃ ) 小于聚合物共混物 起始原料的初始熔融粘度 ( 在 200℃ ) 的 50%。
此处使用的术语″初始熔融粘度″是指在通过上述方法降低至少一种聚合物共 混物起始原料的熔融粘度 (200℃ ) 之前, 所述至少一种聚合物共混物起始原料的熔融粘度。 在剪应力下, 在高于至少一种聚合物共混物起始原料的软化点的温度下, 用至少 一种自由基供体降低所述聚合物共混物起始材料的熔融粘度 (200℃ ) 的方法可以在单螺 杆挤出机、 双螺杆挤出机、 班伯里混炼机、 捏合机和辊轧机中进行。 其中, 特别优选使用单螺 杆挤出机、 双螺杆挤出机和捏合机。
根据本发明的一个实施方案, 至少一种聚合物共混物起始原料, 如颗粒形式的聚 合物共混物, 任选地与一种或多种添加剂混合。然后, 生成的组合物被送入挤出机中。至少 一种自由基供体在挤出过程中与生成的组合物混合, 这是通过将所述自由基供体在送料喉 或经由料筒中的开口直接注入挤出机中实现的, 优选以溶液的形式混合。根据可选实施方 案, 至少一种自由基供体可以在挤出之前与含有至少一种聚合物共混物起始原料和任选的 一种或多种添加剂的组合物干混。此外, 添加剂, 如果存在的话, 可以作为与至少一种自由 基供体的溶液, 通过在挤出过程中注入熔融树脂中而加入。不管至少一种自由基供体或额 外的添加剂如何加入, 在高挤出温度时, 自由基供体均引发降低聚合物共混物起始原料平 均分子量的可控降解。 真空脱气可应用于挤出机料筒以除去任何未反应的自由基供体和残 留溶剂。作为本发明聚合物的体系, 经降解的聚合物共混物起始原料可以经由冲模离开挤 出机, 然后由水浴淬火, 并切碎成颗粒。经熔融粘度测量, 获得的分子量降低导致非常低的 熔融粘度。
根据可选实施方案, 本发明的聚合物体系可以通过两步法生产, 开始进行如上所 述的第一步挤出过程, 生成聚合物颗粒。 这些颗粒也可被传递到第二步的过程, 第二步的过 程与第一步相同, 除了起始原料是从第一步过程生产的聚合物颗粒。 在一步法中, 聚合物可 以在挤出前与至少一种自由基供体干混。
上述方法通常在高于至少一种聚合物共混物起始原料的软化点的温度下进行, 优 选 120℃~ 300℃, 更优选 150℃~ 250℃。 在某些实施方案中, 上述方法在氮气气氛下进行。 应用到反应混合物的剪切水平并不重要, 但它优选相当于例如在实施例中使用的 ZSK 双螺 杆挤出机中产生的剪应力。
对于本领域技术人员很显然的是, 在剪应力下, 在高于至少一种聚合物共混物起 始原料的软化点的温度下, 用至少一种自由基供体降低所述聚合物共混物起始材料的熔融 粘度 (200℃ ) 的方法不限于特定的自由基供体或自由基供体种类。一些自由基供体, 包括 偶氮化合物、 重氮化合物和过氧化物, 如有机过氧化物, 均可用于本发明。有机过氧化物类 包括但不限于 : 可得自 AKZO 的 TRIGONOX 101 (2, 5- 二甲基 -2, 5- 二 -[ 叔丁基过氧化 ] 己烷 ) 和 TRIGONOX 301 (3, 6, 9- 三乙基 -3, 6, 9- 三甲基 -1, 4, 7- 三过氧化壬烷 ) 以及 可作为 DTAP 得自 CK Witco 和作为 Trigonox 201 得自 AKZO 的 ( 二 - 叔戊基过氧化 物 )、 过氧化二异丙苯、 二叔丁基过氧化物、 2, 5- 二甲基 -2, 5- 二 ( 叔丁基过氧化 ) 己炔 -3, 1, 3- 双 ( 叔丁基过氧化异丙基 ) 苯、 1, 1- 双 ( 叔丁基过氧化 )-3, 3, 5- 三甲基环己烷、 正丁 基 -4, 4- 双 ( 叔丁基过氧化 ) 戊酸酯、 过氧化苯甲酰、 对氯过氧化苯甲酰、 2, 4- 二氯过氧化 苯甲酰、 叔丁基过氧化苯甲酸酯、 叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、 二乙酰基过氧化物、 月桂酰 基过氧化物、 叔丁基枯基过氧化物、 己酸叔丁基过氧化 -2- 乙酯。
本发明的自由基供体通常在 10°~ 200℃的温度下加到聚合物共混物起始原料 中, 并在 100℃~ 300℃的温度下发挥其作为自由基供体的功能。按该方法中使用的聚合物
共混物起始原料的总量计, 加入量为 0.05 ~ 10 重量%, 优选 0.2 ~ 2 重量%。
如上所述, 根据上述方法生产的本发明的聚合物体系的熔融粘度 ( 在 200℃ ) 小于 起始聚合物共混物 ( 聚合物共混物起始原料 ) 的初始熔融粘度 ( 在 200℃ ) 的 50%, 更优 选小于 40% ; 或小于 30%, 最优选小于 20% ; 或小于 10%。
在一个实施方案中, 本发明的聚合物共混物起始原料在 200℃的初始熔融粘度为 至少 300,000mPas。在另一个实施方案中, 聚合物共混物起始原料在 200℃的初始熔融粘度 至少为 350,000mPas ; 或至少 400,000mPas, 或至少 450,000mPas ; 或至少 500,000mPas ; 或 至少 1,000,000mPas ; 或至少 10,000,000mPas ; 或至少 20,000,000mPas。优选地, 聚合物共 混物起始原料的初始熔融粘度 (200℃ ) 为 300,000mPas ~ 15,000,000mPas。
在另一个实施方案中, 本发明的聚合物体系在 200 ℃的熔融粘度 ( 也称作布氏 粘度 ) 为 3,000 ~ 1,000,000mPas, 优选 3,000 ~ 250,000mPas。在一个实施方案中, 上 述聚合物体系在 200 ℃的熔融粘度为 4,000 ~ 200,000mPas ; 或 5,000 ~ 100,000mPas ; 或 6,000 ~ 80,000mPas ; 或 7,000 ~ 70,000mPas ; 或 8,000 ~ 60,000mPas ; 或 9,000 ~ 50,000mPas。在其他实施方案中, 取决于应用, 上述聚合物体系在 200 ℃的熔融粘度为 3,000 ~ 40,000mPas ; 或 3,500 ~ 30,000mPas ; 或 4,000 ~ 20,000mPas。 本发明的聚合物体系可以由某些参数进一步表征, 如分子量分布、 玻璃化转变温 度、 熔化热和峰值熔点 (Tm)。由于其化学性质, 聚合物体系优选表现得好像它是化学相同 的聚合物, 即使两种以上的化学不同聚合物存在于聚合物体系中。 因此, 上述参数被称为聚 合物体系的生成的分子量分布、 生成的玻璃化转变温度、 生成的熔化热和生成的峰值熔点 (Tm)。
在某些实施方案中, 本发明的聚合物体系根据凝胶渗透色谱法测定的分子量分布 Mw/Mn 为 1.5 ~ 5.0。在一个实施方案中, 聚合物体系的分子量分布 Mw/Mn 为 1.6 ~ 4.0 ; 或 1.7 ~ 3.3 或 2.0 ~ 3.0 ; 或 2.2 ~ 2.8。
本发明的聚合物体系可以由其断裂伸长率进一步表征。优选地, 上述聚合物体系 根据 EN ISO 527-3 测定的断裂伸长率为至少 50%。在一个实施方案中, 聚合物体系的断 裂伸长率为至少 100% ; 或至少 200% ; 或至少 400% ; 或至少 600% ; 或至少 800% ; 或至少 1000% ; 或至少 1100% ; 或至少 1200% ; 或至少 1400%。在另一个实施方案中, 上述聚合物 体系的断裂伸长率为 50%~ 2000%, 优选 1000%~ 1800%。
在另一个实施方案中, 本发明的聚合物体系根据 EN ISO 527-3 测定的拉伸断裂强 度为至少 2.5MPa。在某些实施方案中, 上述聚合物体系的拉伸断裂强度为至少 5MPa ; 或至 少 6MPa ; 或至少 8MPa ; 或至少 11MPa。在另一个实施方案中, 上述聚合物体系的拉伸断裂强 度为 2.5MPa ~ 20MPa, 优选 10MPa ~ 18MPa。
在另一个实施方案中, 本发明的聚合物体系根据 DSC( 差示扫描量热法 ) 测定得到 的玻璃化转变温度为 5 ~ -65℃, 优选 -5 ~ -60℃, 更优选 -10 ~ -50℃。
在某些实施方案中, 本发明的聚合物体系其生成的熔化热为 30 ~ 90J/g。在一个 实施方案中, 聚合物体系的熔化热为 30 ~ 80J/g ; 或 35 ~ 60J/g ; 或 40 ~ 50J/g。
在另一个实施方案中, 本发明的聚合物体系其生成的峰值熔点 (Tm) 为 125 ℃~ 165℃。 在另一个实施方案中, 聚合物体系折峰值熔点 (Tm) 为 130 ~ 160℃; 或 131 ~ 150℃; 或约 132 ~ 145℃ ; 或 133 ~ 140℃。
如上所述, 通过在剪应力下, 用至少一种自由基供体降低聚合物共混物起始原料 的熔融粘度的方法, 获得改性的聚合物材料。在降解过程中, 聚合物链发生受控断裂, 从而 生成本发明的聚合物体系。 聚合物体系和含有该聚合物体系的粘合剂表现出比未经处理的 聚合物共混物或含有未经处理的聚合物共混物起始原料的粘合剂更高的柔韧性和更好的 粘合性。
此处使用的术语″弹性橡胶″ (EPR) 是指乙烯和丙烯的弹性共聚物, 或用功能单 体改性的所述共聚物。特别地, 术语″弹性橡胶″反映出材料的性能, 即, 它可以经过大幅 伸长, 然后在拉长材料的应力释放后, 返回其大致初始尺寸。优选地, 本发明的弹性橡胶从 在 22℃的温度下施加 1 分钟的 100%应变恢复时, 1 分钟后具有小于 50% ( 如小于 30%或 小于 10% ) 的永久变形。
此处使用的术语″烯烃聚合物″是指含有聚合形式的一种或多种 α- 烯烃的聚 合物。
在一个实施方案中, 本发明的弹性橡胶含有乙烯和丙烯的共聚物, 所述乙烯和丙 烯的共聚物包含至少 40 重量%的乙烯, 更优选至少 50 重量%的乙烯, 最优选至少 60 重 量%的乙烯, 如至少 70 重量%的乙烯。 使用含有包含至少 40 重量%的乙烯的乙烯 - 丙烯橡胶的聚合物体系是有利的, 因 为产生的粘合剂表现出高的粘结强度和韧性。
在可选实施方案中, 本发明的乙烯 - 丙烯弹性橡胶含有乙烯和丙烯的共聚物, 所 述乙烯和丙烯的共聚物包含小于 35 重量%的乙烯, 更优选小于 32 重量%的乙烯, 最优选小 于 30 重量%的乙烯的。
特别地, 按乙烯 - 丙烯橡胶的总量计, 乙烯 - 丙烯橡胶含有 10 ~ 35 重量%的乙烯, 优选 15 ~ 32 重量%的乙烯, 特别优选 20 ~ 30 重量%的乙烯。
使用含有包含小于 35 重量%的乙烯的乙烯 - 丙烯橡胶的聚合物体系是有利的, 因 为产生的粘合剂表现出高的柔韧性和高的断裂伸长率。
在另一个实施方案中, 本发明的弹性橡胶含有乙烯和丙烯的共聚物, 所述乙烯和 丙烯的共聚物包含 15 ~ 50 重量%的丙烯。
在可选实施方案中, 本发明的乙烯 - 丙烯橡胶含有乙烯和丙烯的共聚物, 所述乙 烯和丙烯的共聚物包含 65 ~ 90 重量%, 优选 70 ~ 80 重量%的丙烯。
在某些实施方案中, 本发明的弹性橡胶含有包含至少 40 重量% ( 如至少 50 重 量% ) 的乙烯和 15 ~ 50 重量%的丙烯的乙烯和丙烯的共聚物。
可选择地, 本发明的乙烯 - 丙烯橡胶可以含有 10 ~ 35 重量%的乙烯和 65 ~ 90 重量%的丙烯。
此外, 本发明的弹性橡胶可以含有用功能单体改性的乙烯和丙烯的共聚物。功能 单体包括含有一个或多个官能团的不饱和有机化合物类别, 所述官能团包括羧酸基团、 酸 酐基团、 羟基、 醚基团、 伯、 仲和叔胺基团和酯基团。
本发明的弹性橡胶也可以选自弹性三元共聚物。优选的弹性三元共聚物 (EPDM) 含有 40 ~ 80 重量%的乙烯, 15 ~ 50 重量%, 优选 20 ~ 45 重量%的丙烯, 和 2 ~ 15 重量% 的二烯。二烯可以选自 1, 4- 己二烯、 降冰片二烯、 亚乙基降冰片烯、 双环戊二烯、 丁二烯和 异戊二烯。
这里使用的 EPDM 还包括含有上述官能团的三元共聚物的官能改性形式。EPR 和 EPDM 橡胶可从 Exxon Chemical Company 以商品名 Vistalon 和从 DMS Polymers, Inc. 以 商品名 Kelton 得到。含有酸酐基团的官能改性的 EPDM 由 Exxon Chemical Company 以商 品名 Exxelor 出售。
弹性橡胶 (a) 的共聚单体含量可以从半结晶烯烃聚合物 (b) 和最终聚合物体系的 测量 ( 通过 FTIR) 的共聚单体含量来计算, 同时考虑弹性橡胶 (a) 和半结晶烯烃聚合物 (b) 的重量比。
在 优 选 的 实 施 方 案 中, 半 结 晶 烯 烃 聚 合 物 是 1 ~ 35wt.- % 的 乙 烯 和 65 ~ 99wt.-%的选自 C3-C20α- 烯烃的至少一种共聚单体的共聚物。优选的 C3-C20α- 烯烃包 括 C3-12α- 烯烃, 如丙烯、 丁烯、 己烯、 辛烯、 癸烯、 十二烷烯、 戊烯、 庚烯、 壬烯、 4- 甲基 - 戊 烯 -1, 3- 甲基戊烯 -1、 3, 5, 5- 三甲基 - 己烯 -1 和 5- 乙基 -1- 壬烯。特别优选的共聚单体 是丙烯。
本发明的实践中使用的优选的半结晶烯烃共聚物通常包含占共聚物的至少 65wt.-%、 优选至少约 80wt.-%、 更优选至少 85wt.-%的源于丙烯的单元。源于乙烯的单 元的典型含量为至少 1wt.- %, 优选至少 2wt.- %, 更优选至少 5wt.- %, 并且这些共聚物 中存在的源于乙烯的单元的最大含量占共聚物的不超过 35wt.-%, 优选不超过 30wt.-%, 更优选不超过 20wt.-%。源于上述 C4-C20α- 烯烃的单元, 如果存在的话, 典型含量为至 少 1wt.- %, 优选至少 2wt.- %, 更优选至少约 5wt.- %, 并且源于上述 C4-C20α- 烯烃的 单元的典型最大含量通常占共聚物的不超过 35wt.-%, 优选不超过 30wt.-%, 更优选不超 过 20wt.-%。源于乙烯的单元和任何 C4-C20α- 烯烃的组合总量通常占共聚物的不超过 40wt.-%, 优选不超过 30wt.-%, 更优选不超过约 20wt.-%。
烯烃聚合物使用的术语″半结晶″是指在固态时既含有结晶区域也含有无定形 区域的那些聚合物材料。 在结晶区域中, 聚合物的分子链都以有序三维阵列排列, 其结构可 以完全由它们的单元格表征, 单元格用来描述晶体的最小结构单元。 相比之下, 无定形聚合 物在固态时不具有有序的三维结构。其分子链在空间中以完全随机方式排列。通过观察熔 点 (Tm) 以及源于经加热从晶态转化为液态的相关焓或熔化热 (ΔHm) 是否存在, 半结晶聚 合物可以很容易地与完全无定形聚合物区分开来。所有半结晶聚合物均具有熔点, 而无定 形聚合物没有熔点。无定形聚合物在玻璃化转变温度 Tg 周围的窄温度范围内经历从玻璃 状固体到橡胶弹性状态的转变。不应该混淆玻璃化转变温度 Tg 与熔点 Tm。与晶体材料的 熔化转变不同, 无定形聚合物的玻璃化转变没有与之相关联的焓变 (ΔH)。
应该指出, 上述定义的半结晶聚合物通常在市面上被称作结晶聚合物。除了在实 验室里以小规模制备的单晶之外, 在商品世界里没有遇到过完美的结晶聚合物, 所有所谓 的结晶聚合物严格来说都是半结晶的。因此, 此处规定的半结晶聚合物的定义涵盖了术语 “结晶聚合物” 。
由于半结晶聚合物含有结晶和无定形区域, 因此除了晶体的熔化转变之外, 它们 也可以表现出与材料的无定形区域关联的玻璃化转变。 这种玻璃化转变在低于熔点的温度 下发生。
可以通过差示扫描量热法 (DSC) 测定熔点 Tm、 焓或熔化热 (ΔHm) 以及玻璃化转变 温度 (Tg)。该技术是本领域技术人员众所周知的, 并在科学文献中有充分描述。本发明中使用的术语″半结晶烯烃聚合物″特别优选是指通过 DSC 测定的熔化 热为 20 ~ 95J/g、 更优选 25 ~ 90J/g 和最优选 30 ~ 80J/g 的烯烃聚合物。
上 述 类 型 的 半 结 晶 烯 烃 聚 合 物 可 以 购 自 众 多 商 业 来 源, 如 从 Huntsman Corporation 以商品名 Rexflex 购得聚丙烯系半结晶烯烃聚合物。
优选地, 本发明的至少一种聚合物共混物由约 5 ~ 95 重量%的选自乙烯 - 丙烯橡 胶和乙烯 - 丙烯 - 二烯三元共聚物橡胶的弹性橡胶或弹性橡胶的共混物 ; 以及约 5 ~ 95 重 量%的半结晶烯烃聚合物或半结晶烯烃聚合物的共混物构成。
本发明的实践中使用的优选的聚合物共混物其 EPR 和 / 或 EPDM 橡胶含量为 5 ~ 80 重量%, 优选 15 ~ 75 重量%, 更优选 30 ~ 60 重量%。可选择地, 可以使用 EPR 和 / 或 EPDM 橡胶含量为 50 ~ 80 重量%、 优选 60 ~ 75 重量%、 更优选 65 ~ 70 重量%的聚合物共 混物。
至少一种聚合物共混物最优选含有 15 ~ 70 重量%的 EPR、 EPDM 或其混合物 ; 以 及 30 ~ 85 重量%的至少一种半结晶烯烃聚合物。在特别优选的实施方案中, 本发明的聚 合物体系含有 30 ~ 70 重量%的 EPR、 EPDM 或其混合物 ; 以及 30 ~ 70 重量%的至少一种半 结晶烯烃聚合物。 橡胶和半结晶聚合物可以预混合而形成聚合物共混物或聚合物固溶体。 通过使用 挤出机或班伯里混炼机等机械混合 EPR/EPDM 橡胶与半结晶聚合物, 可以制备聚合物共混 物。
在单一或一系列平行反应器中通过分步聚合也可以原位制备。 原位反应器工艺的 例子是由 LyondellBasell 使用的 Catalloy 工艺。 这种方法利用平行的多个气态反应器, 并 允许不同的单体原料在每个反应器中单独聚合。每个反应器彼此独立地运行, 所以每个反 应器产品可以与其他反应器中产生的产品非常不同。每个反应器的产品可以混合或共混, 这样从聚合工艺直接产生固溶体化的聚合物。 所描述的多级聚合工艺例如披露在以下发表 的参考文献中 : EP-A-O 472 946、 EP-A-O 477 662、 EP-A-O 483 675 和 EP-A-O 489 284。
通过 Catalloy 工艺生产的聚合物共混物或固溶体的例子是热塑性烯烃 (TPO), 其 是 EPR 和半结晶聚丙烯的共混物或固溶体。通过 Catalloy 工艺生产的共混物或固溶体可 从 LyondellBasell 以商品名 Adflex、 Softell 和 Hifax 购得。
本发明的聚合物体系可以直接用作粘合剂或可以与其他组分共混而形成粘合剂。
在本发明的粘合剂中, 一种或多种增粘剂可以与本发明的聚合物体系一起使用。 此处使用的术语″增粘剂″是指用于赋予本发明的粘合剂以粘性的一种或多种化合物。 合 适的增粘剂的例子包括但不限于脂肪烃树脂、 芳香族改性的脂肪烃树脂、 氢化的聚环戊二 烯树脂、 聚环戊二烯树脂、 胶松香、 胶松香酯、 木松香、 木松香酯、 妥尔油松香、 妥尔油松香 酯、 聚萜烯、 芳香族改性的聚萜烯、 萜烯酚醛树脂、 芳香族改性的氢化的聚环戊二烯树脂、 氢 化的脂肪族树脂、 氢化的脂肪族芳香族树脂、 氢化的萜烯和改性的萜烯、 氢化的松香酸和氢 化的松香酯。在一些实施方案中, 增粘剂是氢化的。
在其他实施方案中, 增粘剂是非极性的。非极性是指增粘剂基本上没有具有极性 基团的单体。优选地, 极性基团不存在, 然而, 如果存在, 则它们优选至多 5wt.-%, 优选不 超过 2wt.-%, 更优选不超过 0.5wt.-%。在一些实施方案中, 增粘剂的软化点 ( 环球法, 根 据 ASTM E-28 测量 ) 为 80℃~ 150℃, 优选 100℃~ 130℃。在另一个实施方案中, 树脂是
液体, 并且 R 和 B 软化点为 10 ~ 70℃。
用作增粘剂或改性剂的优选的烃树脂包括 :
1. 树脂, 如 C5/C6 萜烯树脂、 苯乙烯萜烯、 α- 甲基苯乙烯萜烯树脂、 C9 萜烯树脂、 芳香族改性的 C5/C6、 芳香族改性的环树脂、 芳香族改性的双环戊二烯系树脂或它们的混合 物。 通常, 这些树脂从含有一种或多种以下单体的组合物的阳离子聚合获得 : C5 二烯烃 ( 如 1, 3- 戊二烯、 异戊二烯等 ) ; C5 烯烃 ( 如 2- 甲基丁烯、 环戊烯等 ) ; C6 烯烃 ( 如己烯 ) ; C9 乙烯基芳香物 ( 如苯乙烯、 α- 甲基苯乙烯、 乙烯基甲苯、 茚、 甲基茚等 ) ; 环状化合物 ( 如双 环戊二烯、 甲基双环戊二烯等 ) ; 或萜烯类 ( 如柠檬烯、 蒈烯等 )。
2. 通过双环戊二烯的热聚合, 和 / 或通过环戊二烯和 / 或甲基环戊二烯的二聚体 或低聚体的热聚合获得的树脂, 任选地与乙烯基芳香物 ( 如苯乙烯、 α- 甲基苯乙烯、 乙烯 基甲苯、 茚、 甲基茚 ) 热聚合。
如果需要的话, 可以对聚合和分离未反应的材料后得到的树脂进行氢化。
增粘剂, 如果存在的话, 按粘合剂的总重量计通常为约 1 ~约 80wt.- %, 更优选 2 ~ 40wt.-%, 再更优选 3 ~ 30wt.-%。
在另一个实施方案中, 一种或多种蜡与本发明的粘合剂中的聚合物体系一起使 用。蜡优选选自极性蜡、 非极性蜡、 费托蜡、 氧化的费托蜡、 羟基硬脂酰胺蜡、 功能化蜡、 聚丙烯蜡 ( 如聚丙烯均聚物和 / 或聚丙烯共聚物, 如基于 C3 和 C2α- 烯烃或基于 C3 和 C4-20α- 烯烃的共聚物 )、 氧化的聚丙烯蜡、 聚乙烯蜡、 氧化的聚乙烯蜡、 蜡改性剂及它们 的组合。 适合的蜡的例子包括但不限于极性蜡、 非极性蜡、 费托蜡、 氧化的费托蜡、 羟基 硬脂酰胺蜡、 功能化蜡、 聚丙烯蜡 ( 如聚丙烯均聚物和 / 或聚丙烯共聚物, 如基于 C3 和 C2α- 烯烃的共聚物 )、 氧化的聚丙烯蜡、 聚乙烯蜡、 氧化的聚乙烯蜡、 蜡改性剂、 无定形蜡、 巴西棕榈蜡、 蓖麻油蜡、 微晶蜡、 蜂蜡、 巴西棕榈蜡、 蓖麻蜡、 鲸蜡、 植物蜡、 烛蜡、 日本蜡、 小 冠椰子蜡、 花旗松蜡、 米糠蜡、 霍霍巴蜡、 杨梅蜡、 褐煤蜡、 泥煤蜡、 地蜡、 纯地蜡、 石油蜡、 石 蜡、 聚乙烯蜡、 化学改性的烃蜡、 取代的酰胺蜡及它们组合和衍生物。
然而, 在一些实施方案中, 蜡可能不需要, 按粘合剂的重量计存在量小于 5wt.-%, 优选小于 3wt.-%, 更优选小于 1wt.-%, 更优选小于 0.5wt.-%。在其他实施方案中, 按粘 合剂的总重量计, 蜡通常存在量为约 1 ~约 50wt.-%, 更优选 2 ~ 40wt.-%, 再更优选 3 ~ 30wt.-%。
在另一个实施方案中, 本发明的粘合剂含有本发明的至少一种聚合物体系和本领 域中已知的典型添加剂, 如增塑剂、 填料、 油、 稳定剂、 抗氧化剂、 颜料、 染料、 高分子添加剂、 消泡剂、 防腐剂、 增稠剂、 流变改性剂、 保湿剂、 色母粒 (masterbatches) 和水。
优选的增塑剂包括矿物油、 聚丁烯、 邻苯二甲酸酯、 苯甲酸酯、 己二酸酯等。 特别优 选的增塑剂包括邻苯二甲酸酯, 如二 - 异十一烷基邻苯二甲酸酯 (DIUP)、 二 - 异壬基邻苯二 甲酸酯 (DINP)、 二辛基邻苯二甲酸酯 (DOP)。特别优选的油包括脂肪族环烷油。
优选的填料包括二氧化钛、 碳酸钙、 硫酸钡、 硅石、 二氧化硅、 炭黑、 砂子、 玻璃珠、 矿物凝集体、 滑石粉、 粘土、 硫酸钙、 偏硅酸钙、 硅酸铝、 瓷土、 高岭土、 云母、 氧化镁、 氧化铝 以及氢氧化镁、 氢氧化铝、 玻璃纤维、 合成纤维。
适合的油包括矿物油、 脂肪油、 芳香油、 烯烃低聚物和低分子量聚合物、 以及植物
油和动物油及这些油的衍生物。 可以使用的石油衍生的油是只含有微小比例芳香烃的相对 较高沸点的材料。在这方面, 根据对芳香碳原子的量进行测量, 芳香烃应优选占油的小于 30%, 尤其是小于 15%。 优选地, 油可以是基本上非芳香性的。 低聚物可以是平均分子量为 约 350 ~约 10,000 的聚丙烯、 聚丁烯、 氢化的聚异戊二烯或氢化的聚丁二烯等。合适的植 物和动物油包括常见脂肪酸的甘油酯及其聚合产物。
然而, 在一些实施方案中, 油可能不需要, 按粘合剂的重量计存在量小于 5wt.-%, 优选小于 3wt.- %, 更优选小于 1wt.- %, 更优选小于 0.5wt.- %。在其他实施方案中, 按 粘合剂的总重量计, 油通常存在量为约 1 ~约 30wt.-%, 更优选 10 ~ 28wt.-%, 再更优选 18 ~ 25wt.-%。
优选的抗氧化剂包括硫酯、 磷酸盐、 位阻酚、 四 ( 亚甲基 3-(3 ′, 5 ′ - 二 - 叔丁 基 -4 羟基苯基 ) 丙酸酯 ) 甲烷、 2, 2′ - 亚乙基双 (4, 6- 二 - 叔丁基苯酚 )、 1, 1, 3- 三 (2- 甲 基 -4- 羟基 -5- 叔丁基苯基 ) 丁烷、 1, 3, 5- 三甲基 2, 4, 6- 三 (3, 5- 叔丁基 -4- 羟基苄基 ) 苯、 二月桂基硫代二丙酸酯、 季戊四醇四 (β- 月桂基硫代丙酸酯 )、 烷基 - 芳基二磷酸盐和 多磷酸盐、 硫代亚磷酸盐及它们的组合或衍生物。
其他优选的添加剂包括结块剂 (block)、 防结块剂、 加工助剂、 紫外线稳定剂、 中和 剂、 润滑剂、 表面活性剂和 / 或成核剂, 粘合促进剂也可以存在。 优选的添加剂包括二氧化硅、 二氧化钛、 聚二甲基硅氧烷、 滑石粉、 染料、 硬脂酸 钙、 炭黑、 低分子量树脂和玻璃珠。优选的粘合促进剂包括极性酸、 聚氨基酰胺 ( 如可得自 Henkel 的 Versamid 115, 125、 140)、 聚氨酯 ( 如异氰酸酯 / 羟基封端的聚酯体系, 如粘接剂 TN/MondurCB-75(Miles, Inc.)、 偶联剂 ( 如硅烷酯 (Dow Corning 的 Z-6020))、 钛酸酯 ( 如 可得自 Kenrich 的 Kr-44)、 反应性丙烯酸酯单体 ( 如得自 Sartomer 的 sarbox SB-600)、 金 属酸盐 ( 如得自 Sartomer 的 Saret 633)、 聚苯醚、 氧化的聚烯烃、 酸改性的聚烯烃和酸酐改 性的聚烯烃。
此外, 本发明的粘合剂可以含有一种或多种高分子添加剂, 选自均聚 α- 烯烃、 α- 烯烃的共聚物、 二烯烃的共聚物和三元共聚物、 弹性体、 聚酯、 嵌段共聚物、 酯聚合物、 丙 烯酸酯聚合物、 烷基丙烯酸酯聚合物和醋酸乙烯酯聚合物。
在一个实施方案中, 本发明的粘合剂含有 15 ~ 95 重量%的本发明的至少一种聚 合物体系。 优选地, 所述粘合剂含有量为 20 ~ 80 重量%的至少一种聚合物体系。 取决于应 用情况, 本发明的粘合剂可以含有 30 ~ 50 重量% ; 或 15 ~ 30 重量% ; 或 25 ~ 65 重量% 的至少一种聚合物体系。
本发明的粘合剂的一种典型配方含有
a)20 ~ 80 重量%的本发明的至少一种聚合物体系 ;
b)5 ~ 80 重量%的至少一种增粘剂 ;
c)0 ~ 50 重量%的至少一种蜡 ; 和
d)0 ~ 30 重量%的至少一种添加剂。
本发明的粘合剂的另一种典型配方含有
a)20 ~ 80 重量%的本发明的至少一种聚合物体系 ;
b)5 ~ 80 重量%的至少一种增粘剂 ;
c)0 ~ 50 重量%的至少一种蜡 ; 和
d)0 ~ 30 重量%的至少一种添加剂,
其中组分 c) 和 d) 之和占所述粘合剂的 0.1 ~ 50 重量%, 优选 1 ~ 30 重量%, 更 优选 5 ~ 15 重量%。
由于本发明的至少一种聚合物体系的特殊性质, 因而可以配制粘合剂, 其表现出 与相对较高的聚合物含量和低粘度。
在一个实施方案中, 所述粘合剂含有至少 30, 优选至少 40, 更优选至少 50 重量% 的本发明的至少一种聚合物体系, 其中所述粘合剂在所述粘合剂的施加温度下测定的粘度 为 100 ~ 500,000mPas。
可 以 使 用 布 氏 Thermosell RVT 粘 度 计 ( 可 得 自 Brookfield Engineering Laboratories, Inc., Stoughton, Mass, USA) 在给定施加温度下测量粘度 (mPas)。对于不 超过 100.000mPas 的粘度, 使用主轴 (spindle)27 ; 较高的粘度使用主轴 29 测量。
术语 “施加温度” 是指在粘合剂施加到一种或多种基材时的温度。优选地, 粘合剂 的施加温度为 90℃~ 200℃。
取决于应用情况, 含有至少 30 重量%的本发明的至少一种聚合物体系的本发明 的粘合剂其粘度为 100 ~ 500,000mPas, 优选 100 ~ 100,000mPas。
本发明的优选的粘合剂选自施加温度为 90 ~ 130℃且粘度为 150 ~ 5,000mPas 的 粘合剂 ; 或施加温度为 100 ~ 200℃且粘度为 500 ~ 10,000mPas 的粘合剂 ; 或施加温度为 130 ~ 200℃且粘度为 10,000 ~ 500,000mPas 的粘合剂。
本发明的粘合剂可以用在任何粘合剂应用中, 包括但不限于一次性用品、 包装、 层 合物、 热熔粘合剂、 压敏粘合剂、 胶带、 标签、 木材粘接、 纸张粘接、 无纺布、 道路标线和反光 涂料等。
所述粘合剂的应用可以通过任何粘合剂施加过程来实施, 包括但不限于用辊、 喷 嘴、 喷洒单元等施加。
在优选的实施方案中, 本发明的粘合剂可用于一次性尿布和餐巾底盘结构、 一次 性用品转换中的弹性附件、 包装、 标签、 装订、 木工和其他装配应用。特别优选的应用包括 : 婴儿纸尿裤腿弹性件、 尿布正面胶带、 尿布站立腿口、 尿布底盘结构、 尿布芯稳定、 尿布液体 传输层、 尿布外罩层合、 尿布弹性口层合、 女性卫生巾芯稳定、 女性卫生巾胶带、 工业过滤粘 接、 工业过滤材料层合、 过滤式防毒面具层合、 手术衣层合、 手术帘层合和易腐产品包装。 此 外, 本发明的粘合剂可用作地毯或人造草皮等背面的涂层。 因此, 本发明还涉及一种用涂层 设置地毯、 人造草皮等背面的方法, 其中所述粘合剂被用作地毯、 人造草皮等的背面上的涂 层。
上述粘合剂可以适用于任何基材。优选的基材包括木材, 如刨花板、 木塑复合材 料、 木皮纸、 纸基材料 ( 如三聚氰胺浸渍纸 )、 纸板、 塑料、 热塑性塑料、 橡胶、 金属、 金属箔 ( 如铝箔和锡箔 )、 金属化的表面、 布、 无纺布 ( 特别是聚丙烯纺粘纤维或无纺布 )、 纺粘纤 维、 纸板、 石材、 石膏、 玻璃 ( 包括通过在膜表面上蒸发氧化硅施加的氧化硅 (SiOx) 涂层 )、 泡沫、 岩石、 陶瓷、 薄膜、 聚合物泡沫 ( 如聚氨酯泡沫 )、 用油墨、 染料、 颜料涂布的基材和 PVDC 等或它们的组合。
额外的优选的基材包括聚乙烯、 聚丙烯、 聚丙烯酸酯、 丙烯酸类树脂、 聚对苯二甲 酸乙二醇酯或者任何上面列出的聚合物的共混物及与填料和玻璃纤维等的复合材料。优选的基材也可以选自可生物降解的薄膜, 如含有天然或合成材料的可降解的薄膜。 上述基材和 / 或本发明的聚合物均可被电晕放电处理、 火焰处理、 电子束照射处 理、 γ 射线照射处理、 微波处理、 等离子体处理或硅烷化。
此外, 上述基材可以用至少一种粘合促进剂部分或完全地涂布。
本发明的另一目的是一种含有本发明的粘合剂的包装粘合剂。优选地, 本发明的 粘合剂是一种包装粘合剂或可以用作包装粘合剂。
包装和 / 或标签用的粘合剂的一种典型配方含有
a)15 ~ 80 重量%的本发明的至少一种聚合物体系 ;
b)10 ~ 70 重量%的至少一种增粘剂 ;
c)0 ~ 40 重量%的至少一种蜡 ; 和
d)0 ~ 30 重量%的至少一种添加剂。
包装和 / 或标签用的粘合剂的另一种典型配方含有
a)30 ~ 50 重量%的本发明的至少一种聚合物体系 ;
b)20 ~ 45 重量%的至少一种增粘剂 ;
c)5 ~ 30 重量%的至少一种蜡 ; 和
d)0 ~ 30 重量%的至少一种添加剂。
本发明的另一个目的是一种含有上述包装粘合剂的包装, 其中所述包装粘合剂应 用到一种或多种包装元件的至少一部分上, 所述包装元件选自纸、 卡纸、 箱板纸、 标签纸、 瓦 楞纸板、 硬纸板、 牛皮纸、 纸板、 纤维板、 塑料树脂、 金属、 金属固溶体、 箔、 薄膜、 塑料薄膜、 层 合板、 纸箱、 容器、 板条箱、 壳体、 瓦楞纸箱、 托盘、 谷类制品、 饼干产品、 啤酒包装、 冷冻食品、 纸袋、 饮料杯、 牛奶盒、 果汁盒、 饮料杯和航运集装箱。
本发明的另一个目的是一种含有本发明的粘合剂的一次性制品, 其中所述粘合剂 应用到一种或多种一次性元件的至少一部分上, 所述一次性元件选自无纺布、 非织造网、 非 弹性无纺布、 弹性无纺布、 收缩粘接的层合板、 拉伸粘接的层合板、 纺粘 - 熔喷 - 纺粘层合 板、 聚丙烯纺粘层、 聚乙烯层、 聚乙烯和聚丙烯纺粘组合层、 弹性绳、 苯乙烯 - 异戊二烯 - 苯 乙烯、 苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯、 苯乙烯 - 乙烯 / 丙烯 - 苯乙烯、 苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯共 聚物、 聚氨酯、 织物、 聚丙烯、 聚酯、 体液防渗背板、 体液防渗层、 体液渗透层、 体液渗透盖板、 吸收剂、 组织、 弹性材料、 高吸收性聚合物、 聚烯烃薄膜、 聚酯薄膜、 聚氯乙烯薄膜、 聚偏二氯 乙烯薄膜、 聚醋酸乙烯酯薄膜、 弹性连接带、 正面胶带背衬、 木材、 纸张、 阻挡薄膜、 薄膜层合 物、 非织造复合材料、 纺织材料、 织造材料、 坚固耐用的织物、 吸收剂、 弹性绳、 弹性网、 组织、 薄膜、 覆盖材料、 非织造聚乙烯、 穿孔聚乙烯、 高吸收性聚合物、 细丝、 多孔网、 纤维、 环状紧 固件材料、 纺粘无纺布制品、 衬垫、 弹性侧面板、 紧固带、 弹性带、 人造丝、 尼龙、 纤维素纸浆、 纤维素绒毛、 高吸收性棉胎、 尿布、 训练裤、 卫生巾、 护垫、 失禁服装、 床垫、 手术衣、 手术帘、 灭鼠陷阱、 钩环紧固件、 服装、 医疗服装和泳装。
一次性元件用的粘合剂的一种典型配方含有
a)15 ~ 80 重量%的本发明的至少一种聚合物体系 ;
b)10 ~ 70 重量%的至少一种增粘剂 ;
c)0 ~ 5 重量%的至少一种蜡 ; 和
d)0 ~ 30 重量%的至少一种添加剂。
一次性元件用的粘合剂的另一种典型配方含有
a)20 ~ 60 重量%的本发明的至少一种聚合物体系 ;
b)30 ~ 65 重量%的至少一种增粘剂 ;
c)0 ~ 5 重量%的至少一种蜡 ; 和
d)0 ~ 25 重量%的至少一种添加剂。
本发明的另一个目的是一种含有本发明的粘合剂的薄膜。在一个实施方案中, 所 述薄膜还含有选自聚乙烯、 聚丙烯、 聚酯、 聚对苯二甲酸乙二醇酯、 聚氯乙烯、 聚偏二氯乙 烯、 聚醋酸乙烯酯、 聚酰胺、 它们的均聚物及它们的共聚物的另一种额外的聚合物组分。
本发明的另一个目的是含有本文所述的粘合剂的压敏粘合剂。优选地, 本发明的 粘合剂是压敏粘合剂或可以用作压敏粘合剂。
此处使用的″压敏粘合剂″是在室温 ( 约 25℃ ) 下或室温附近在温和压力下具有 充分湿润基材并形成有用粘接的能力的粘合剂组合物。 此处使用的术语″有用粘接″随基 材应用而有所不同, 是指粘合剂和粘结强度的相应平衡。
本发明的另一个目的是一种含有本发明的粘合剂的书背胶 (spine glue) 或侧胶 (side glue)。
本发明的进一步目的是一种包括两个以上的层并在层之间存在本发明的粘合剂 的层合制品。
层合制品由经由合适的粘结剂粘结在一起的各层或薄片 (laminae) 构成。薄片通 常是很容易以连续片体形式获得的材料, 如纸或织物。粘结剂是合成树脂, 主要是酚醛树 脂, 被利用溶剂涂布或浸渍到基部薄片上。干燥后, 堆叠几个薄片, 并在加热和加压下固化 整个物品, 形成硬片或面板, 利用其机械、 电气、 化学或审美品质。在工业方面, 利用薄片的 电气性能、 冲击强度、 耐磨品质或耐化学品性。它们被用在电子应用、 电气开关、 齿轮等中。 虽然功能上非常重要, 但它们很少引入注目。
层合制品可以由穿过合成树脂材料的基质延伸的增强纤维网构成。 网和树脂的选 择决定了层合制品的性能, 并且在很大程度上决定了用于制造的方法。 此处使用的术语 “层 合制品” 包括在加热和 / 或加压下形成多层结构的任何多层制品。迭层是一种片状材料, 可以用树脂处理, 如下面描述的增粘剂, 并可以经加热和加压而固化。典型的层包括纸、 织 物、 地毯、 毛毯及类似材料。 这种层通常处于连续卷的形式, 虽然胶合板是值得注意的例外。 迭层可以根据形式 ( 如纸张、 织物等 ) 或成分而分类, 可以从吸收性有机纤维素变为非吸收 性无机玻璃。每一层都可以单独地是薄膜层、 涂层、 纤维层、 发泡层、 基材层和 / 或其他合适 的层。 层合物的每一层可以由相同或不同的材料形成, 如木材、 塑料、 纸、 橡胶、 热塑性塑料、 纸板、 金属 ( 包括金属固溶体 )、 复合材料、 金属箔 ( 如铝和锡箔 )、 金属化的表面、 动态硫化 的固溶体、 布、 纺粘纤维、 石材、 石膏、 玻璃 ( 包括通过在膜表面上蒸发氧化硅施加的氧化硅 (SiOx) 涂层 )、 岩石、 陶瓷、 薄膜、 泡沫、 无纺布 ( 尤其包括聚丙烯纺粘纤维 )、 用油墨、 染料、 颜料涂布的基材、 PVDC 等及它们的任何组合、 共混物和混合物。此外, 根据不同用途, 每一 层的厚度都可以变化。
在一个方面, 各层可以包含一种或多种以下物质, 单独包含或与此处所述的粘合 剂组合。本发明的另一个目的是含有本发明的粘合剂的热熔粘合剂。优选地, 本发明的粘 合剂是热熔粘合剂或可以用作热熔粘合剂。
热熔粘合剂在室温下作为固体存在, 并且通过加热可以转换成粘性液体。热熔粘 合剂通常以熔融形成应用于基材。
在一个方面, 热熔粘合剂的固化温度为 -20 ℃~ 250 ℃和开裂温度为 -20 ℃~ 250℃。此外, 在另一个方面, 热熔粘合剂的浊点为 275℃以下, 或 120℃以下。更优选地, 热 熔粘合剂的浊点为 100℃以下。
此处所述的热熔粘合剂可以使用本领域中公知的传统方法制备。例如, 可以在高 或低剪切混合下在升温下共混至少一种聚合物体系、 增粘剂以及所需的任选成分 ( 如增塑 剂油、 蜡、 液体树脂增粘剂等 ), 形成流体熔体。混合温度取决于特定的粘合剂配方, 一般为 约 130℃~约 200℃, 约 150℃~约 160℃是典型的适合范围。
进一步目的是一种含有本发明的粘合剂木工业的制品, 例如家具、 门、 窗、 窗台、 地 板、 型材和其他家具配件。
在特定的实施方案中, 本发明的粘合剂可用于木工中。 为了方便起见, 措词 “木工” 用来描述一种方法, 通过该方法经利用涂布到至少一个基材上的粘合剂将各基材接合而制 作木工业的制品, 如家具、 门、 窗、 窗台、 地板、 型材及其他家具配件。使用的典型方法是封 边、 型材包装和组装。 木工用的粘合剂的一种典型配方含有
a)20 ~ 80 重量%的本发明的至少一种聚合物体系 ;
b)10 ~ 50 重量%的至少一种增粘剂 ;
c)0 ~ 20 重量%的至少一种蜡 ; 和
d)0 ~ 50 重量%的至少一种添加剂。
木工用的粘合剂的另一种典型配方含有
a)50 ~ 70 重量%的本发明的至少一种聚合物体系 ;
b)20 ~ 40 重量%的至少一种增粘剂 ;
c)0 ~ 15 重量%的至少一种蜡 ; 和
d)0 ~ 30 重量%的至少一种添加剂。
本发明的进一步目的是一种含有本发明的粘合剂和装订元件的装订制品, 其中所 述粘合剂应用到所述装订元件的至少一部分上。
在特定的实施方案中, 本发明的粘合剂可用于装订。为了方便起见, 措词 “装订” 用来描述一种方法, 通过该方法制作具有装订元件的书籍, 其中粘合剂被涂布到所述装订 元件的至少一部分上。然而, 本文所述的实施例并不限于仅合适于装订书籍的粘合剂组合 物。此处使用的术语 “书籍” 意图包括含有用粘合剂组合物约束的页面的其他制品, 如平装 书、 软皮书、 说明书、 杂志、 目录、 贸易杂志和指南等。
装订用的粘合剂的一种典型配方含有
a)20 ~ 80 重量%的本发明的至少一种聚合物体系 ;
b)10 ~ 70 重量%的至少一种增粘剂 ;
c)0 ~ 20 重量%的至少一种蜡 ; 和
d)0 ~ 30 重量%的至少一种添加剂。
装订用的粘合剂的另一种典型配方含有
a)20 ~ 40 重量%的本发明的至少一种聚合物体系 ;
b)30 ~ 65 重量%的至少一种增粘剂 ;
c)5 ~ 15 重量%的至少一种蜡 ; 和
d)5 ~ 30 重量%的至少一种添加剂。
本发明的另一个目的是一种含有本发明的粘合剂的密封剂组合物。优选地, 本发 明的粘合剂是密封剂组合物或可以用作密封剂。
密封剂的目的是维持单一基材的两个表面之间的密封, 从而修复基材, 或可选择 地, 建立和维持一对基材之间的密封。基材可以包括混凝土、 屋面材料、 大理石、 阳极化的 铝、 砖、 砂浆、 花岗岩、 石灰石、 陶瓷、 玻璃、 油漆表面、 木材、 聚氯乙烯、 聚丙烯酸酯、 聚碳酸 酯、 聚苯乙烯、 织物、 衬垫、 刨花板、 塑料、 石材、 砖石材料、 管道、 软管、 金属、 电线、 滑雪板、 聚 乙烯、 聚丙烯、 聚酯、 丙烯酸类树脂、 PVDC、 纸张、 乙烯 - 醋酸乙烯酯、 汽车、 建筑物、 飞机、 面 板、 甲板、 骨骼、 人行道、 后挡板、 门板、 轮壳、 摇杆面板、 防火墙、 地板下摆凸缘、 行李箱和地 板面。例如, 密封剂组合物可用于修复漏水管道或断裂的汽车挡风玻璃。密封剂进一步在 两个以上表面之间产生承重弹性接头, 以防止空气、 水和污垢通过。
密封剂组合物不仅用于填充间隙而在修复操作中粘接基材的表面, 而且可用于将 一个基材粘接到另一个基材。特别地, 汽车业是密封剂用于此目的的主要用户。汽车从若 干个结构部件组装而成, 取决于特定的部件和部件必须忍受的应力程度, 各部件以不同方 式接合。例如, 密封剂被用于门板、 后侧围板、 后挡板和顶板的组装。焊接或螺栓连接在一 起的其他汽车部组件在其接缝处使用密封剂组合物。 轮壳、 震荡下板、 摇杆面板、 防火墙, 地 板下摆凸缘、 地板面和行李箱是采用密封剂的汽车应用的进一步例子。
表征和测试
如果不是另有说明, 以下的方法被用来表征本发明的聚合物 :
粘度
使 用 布 氏 Thermosell RVT 粘 度 计 ( 可 得 自 Brookfield Engineering Laboratories, Inc., Stoughton, Mass, USA) 在 200℃的温度下测量粘度 (mPas)。对于不超 过 100.000mPas 的粘度, 使用主轴 27 ; 较高的粘度使用主轴 29 测量。
差示扫描量热法 (DSC)
使用 TA Instruments Q2000 MDSC 在下列条件下进行 DSC 测量 : 将大约 6-10mg 聚 合物的小样品密封在铝制样品盘中, 装入室温下的仪器中, 并冷却到 -90℃。在此温度下平 衡 20 分钟后, 以 10℃ / 分钟的升温速率 ( 第一加热循环 ) 将样品加热到 200℃。然后将 样品在此温度下保持 10 分钟, 以破坏其热历史。然后, 以 5℃ /min 的冷却速度将样品冷却 到 -90℃。该冷却阶段下面称作返回阶段。将样品存放在 -90℃ 10 分钟, 然后在第二加热 阶段 ( 第二循环加热 ) 中以 10℃ /min 加热到 250℃。随后利用软件从实验数据文件评估 在三个阶段中发生的所有热效应, 如玻璃化转变、 峰值熔点 (Tm)、 熔化热 (ΔHm)。除非另有 说明, 熔化温度是得自第二次加热的峰值熔点。 对于显示多峰的聚合物, 记录较高的熔融峰 值温度。曲线下的面积用来确定熔化热 (ΔHm)。相对于样品重量对峰积分结果进行标准 化, 以 J/g 记录。
GPC 法凝胶渗透色谱体系由带有折射率检测仪的 Polymer Laboratories Model PL-220 仪器构成。在 150 ℃操作柱子和转盘室。使用三个线性柱子 (Polymer Laboratories, Typ″ Olexis″; 300×8mm)。溶剂是 1, 2, 4- 三氯苯。样品制备浓度 1.0mg/ml, 含有 200ppm 的丁基化的羟基甲苯 (BHT)。流量为 1.0ml/ 分钟。使用窄分子量分布的聚苯乙烯标准进行 GPC 柱子的校准。
拉伸性能的测定
根据 EN ISO 527-3-3 使用 Zwick 拉力试验机 ( 型号 ZMART.PRO) 测量拉伸性能。 所有样品均以 10mm/min 的速度测量。在测试前试样在 23℃和相对湿度 50%下调节 24 小 时。
软化点
根据 ASTM E-28 使用环球法测定软化点。
结合以下的非限制性实施例将更充分理解本发明。
实施例
使用下列材料 :
聚合物共混物起始原料
Adflex T100F : 聚丙烯共聚物, 含有高含量的 ERR 橡胶, 来自 LyondellBasell。
Softel CA02 : 聚丙烯共聚物, 含有高含量的 ERR 橡胶, 来自 LyondellBasell。该 聚合物共混物起始原料在 200℃的粘度为 68000Pas, 根据 EN ISO 527-3 的断裂伸长率为> 500%, 根据 EN ISO 527-3 的拉伸断裂强度为 10MPa。
含有非弹性橡胶的起始原料 (NERSM) :
NERSM 1 : 聚丙烯 / 乙烯无规共聚物。 该聚合物在 200℃的粘度为 1600Pas, 根据 EN ISO 527-3 的断裂伸长率为 500%, 根据 EN ISO 527-3 的拉伸断裂强度为 25MPa。
NERSM 2 : 聚丙烯 / 乙烯 / 丁烯无规三元共聚物。该聚合物在 200 ℃的粘度为 5000Pas, 根据 EN ISO 527-3 的断裂伸长率为> 500%, 根据 EN ISO 527-3 的拉伸断裂强度 为 35MPa。
Irganox 1010 : 抗氧化剂, Ciba
Regalite S1100 : 氢化的苯乙烯 / 甲基苯乙烯 / 茚共聚物, 来自 Eastman
Trigonox 145-E85 : 2, 5- 二 甲 基 -2, 5- 二 ( 叔 丁 基 过 氧 基 ) 己 炔 -3, 来自 AkzoNobel
实施例 1
通过以下方法获得聚合物体系 1 :
向熔融粘度 (200℃ ) 为 13500Pas 的聚合物共混物起始原料 Adflex T100F 中加入 按 Adflex T100F 的总量计 1.2 重量%的 Trigonox 145-E85。通过在 220℃在 25mm 双螺杆 挤出机 (ZSK 25/40D ; Werner&Pfleiderer) 中处理生成的混合物, 得到本发明的聚合物体 系, 其熔融粘度 (200℃ ) 为 25Pas。
聚合物共混物起始原料 Adflex T100F 和获得的聚合物体系的相应数据列于表 1。 可以看出, 断裂伸长率增大, 并且由于聚合物降解步骤, 使得粘度、 分子量 (Mw) 和分子量分 布 (MWD) 显著降低。
表1: 聚合物共混物 Adflex T100F 和获得的聚合物体系的聚合物数据的比较实施例 2
通过以下方法获得聚合物体系 2 :
向熔融粘度 (200℃ ) 为 68000Pas 的聚合物共混物起始原料 Softel CA02 中加入 按 Softel CA02 的总量计 2.0 重量%的 Trigonox 145-E85。 通过在 220℃在 25mm 双螺杆挤 出机 (ZSK 25/40D ; Werner&Pfleiderer) 中处理生成的混合物, 得到本发明的聚合物体系, 其熔融粘度 (200℃ ) 为 107Pas。
实施例 3
通过以下方法获得降解的含有非弹性橡胶的聚合物 1(DNERP 1) :
向 熔 融 粘 度 (200 ℃ ) 为 1600Pas 的 NERSM 1 中 加 入 按 NERSM 1 的 总 量 计 2.0 重 量 % 的 Trigonox 145-E85。 通 过 在 220 ℃ 在 25mm 双 螺 杆 挤 出 机 (ZSK 25/40D ; Werner&Pfleiderer) 中处理生成的混合物, 得到降解的含有非弹性橡胶的聚合物 DNERP 1, 其熔融粘度 (200℃ ) 为 9Pas。
实施例 4
通过以下方法获得降解的含有非弹性橡胶的聚合物 2(DNERP 2) :
向 熔 融 粘 度 (200 ℃ ) 为 5000Pas 的 NERSM 2 中 加 入 按 NERSM 2 的 总 量 计 2.0 重 量 % 的 Trigonox 145-E85。 通 过 在 220 ℃ 在 25mm 双 螺 杆 挤 出 机 (ZSK 25/40D ; Werner&Pfleiderer) 中处理生成的混合物, 得到降解的含有非弹性橡胶的聚合物 DNERP 2, 其熔融粘度 (200℃ ) 为 4.5Pas。
使用聚合物共混物起始原料 Adflex T100F、 获得的聚合物体系 1 和 2 以及降解的 含有非弹性橡胶的聚合物 1 和 2, 通过混合各组分获得不同的基本热熔制剂。 不同的制剂如 表 2 所示。
表2: 基本热熔制剂配方
由于配方 1 的极高粘度, 热熔制剂是不适用的。
粘合剂评价
在 200℃制备热熔制剂。 在此温度下, 通过用抹刀施加表 2 所示的 0.9-1.1 克热熔 制剂, 将两条牛皮纸瓦楞纸板 (5×5cm) 粘接到一起, 随后用手按压。 在室温 (23℃ ) 下存放 样品至少一天后, 用手拉开样品。
样品的纤维断裂程度被用来评价制剂的粘合性能。
粘合评价 :
粘合失效 : 粘合点上 0-30%的残余纤维 :
部分纤维断裂 : 粘合点上 30-60%的残余纤维 : -+
纤维断裂 : 粘合点上 60-90%的残余纤维 : +
大幅纤维断裂 : 粘合点上> 90%的残余纤维 : ++
如表 2 所示, 含有本发明的聚合物体系的热熔制剂 ( 制剂 2 和 3) 具有很高的粘结 强度, 同时粘度低。值得注意的是, 热熔制剂 3 具有显著较高的粘度, 对良好的润湿和粘附 性能未产生负面影响。两个比较制剂 4 和 5 太脆, 从而导致粘合失效。
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