具体实施方式
本发明的聚酯是通过使用主要包括以下(A)和(B)的组分作为
包括多元醇组分和多羧酸组分的起始原料组分,和让这些组分进行缩
聚反应所获得的聚酯,其中(A)具有由前述式(1)表示的结构单元即碳
酸酯结构单元的脂肪族二醇和(B)在具有三个或三个以上羟基的多元
醇和具有三个或三个以上羧基的多羧酸当中的至少一种。这里,作为
多羧酸组分,在使用作为组分(B)的具有三个或三个以上羧基的多羧
酸的情况下以及在不使用它的情况下通常使用二羧酸。作为多元醇组
分,除组分A以外的其它脂肪族二醇类可以相结合使用。另外,在本
说明书中,该术语“脂肪族二醇”是指包括脂环族二醇的二醇类。
对于用作组分A的脂肪族二醇,能够使用在主链中具有由式(1)表
示的结构单元的各种脂肪族二醇类,其中R表示含有2-20个碳原子的
直链或支链烃基。例如,可以列举碳酸酯二醇类如碳酸亚丙基酯二
醇和碳酸六亚甲基酯二醇;和聚碳酸酯二醇类,如通过在多元醇(例
如,乙二醇,1,3-丙二醇,1,4-丁二醇,1,6-己二醇,3-甲基-
1,5-戊二醇或1,9-壬二醇)和碳酸二烷基酯(例如,碳酸二亚乙基酯
或碳酸二甲基酯)之间的脱醇反应等获得的那些。作为聚碳酸酯二醇
的商购产品,可以列举“PLACCEL CD205”,“PLACCEL CD210”,
“PLACCEL CD220”,“PLACCEL CD205PL”,“PLACCEL CD210PL”
和“PLACCEL CD220PL”,由DAICEL CHEMICAL INDUSTRIES,LTD制
得。
作为除组分A以外的其它脂肪族二醇,可列举具有烃侧链的脂肪
族二醇类和直链脂肪族二醇类。这些当中,具有烃侧链的该脂肪族二
醇类包括新戊二醇,2-甲基-1,3-丙二醇,2,2-二乙基-1,3-丙二
醇,2-甲基-2-丙基-1,3-丙二醇,2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇,
3-甲基-1,5-戊二醇,2-甲基-2,4-戊二醇,2,4-二乙基-1,5-戊
二醇,1,3,5-三甲基-1,3-戊二醇,2-甲基-1,6-己二醇,2-甲基
-1,8-辛二醇,2-甲基-1,9-壬二醇和二聚体二醇。该直链脂肪族二
醇类包括乙二醇,1,3-丙二醇,1,4-丁二醇,1,5-戊二醇,1,6-
己二醇,1,8-辛二醇,1,9-壬二醇,1,10-癸二醇,1,18-十八烷
二醇和1,4-环己二醇。
作为除组分A以外的脂肪族二醇,除了上述脂肪族二醇外还使用
脂肪族聚合物二醇类如聚酯二醇,聚醚二醇和聚己内酯二醇,以便容
易获得具有所需分子量的聚合物。这些当中,该聚酯二醇包括由至少
一种二醇类如乙二醇,二甘醇,1,4-丁二醇,新戊二醇,3-甲基-1,5-
戊二醇,2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇,2,4-二乙基-1,5-戊二醇,
1,8-辛二醇,1,9-壬二醇,2-甲基-1,8-辛二醇,1,10-癸二醇和
十八烷二醇与琥珀酸,甲基琥珀酸,己二酸,pymelic acid,壬二酸,
癸二酸,1,12-十二烷酸,1,14-十四烷二酸,这些羧酸的酸酐或低级
烷基酯中的至少一种进行脱水反应所获得的那些产物。作为它们的商
购产品,可列举由KURAREY CO.,LTD.制备的“Kurarey Polyol P-
510”,“Kurarey Polyol P-1010”,“Kurarey Polyol P-2010”,
“Kurarey Polyol P-3010”和“Kurarey Polyol P-5010”,并
已知为在3-甲基-1,5-戊二醇和己二酸之间形成的聚酯二醇类。
作为聚醚二醇,可列举由环氧乙烷、环氧丙烷和四氢呋喃各自的
开环聚合反应获得的聚乙二醇,聚丙二醇和聚丁二醇,以及通过共聚
合它们所获得的共聚醚(二醇)。作为它们的可商购产品,可列举由
ASAHI DENKA KOGYO K.K.制造并已知由环氧丙烷加成到丙二醇上所
获得的聚醚二醇的“Adeka Polyether P-400”,“Adeka Polyether
P-1000”,“Adeka Polyether P-2000”和“Adeka Polyether P-3000”。
作为聚己内酯二醇,可列举由环状酯单体如ε-己内酯或δ-戊内酯的
开环聚合反应获得的己内酯型聚酯二醇。作为它们的商购产品,可列
举由DAICEL CHEMICAL INDUSTRIES,LTD制备的“PLACCEL L205AL”,
“PLACCEL L212AL”,“PLACCEL L220AL”和“PLACCEL L230AL”。
优选的是,作为组分A的脂肪族二醇的用量是相当于组分A与其它
脂族二醇一起的总量即全部二醇组分的量的30wt%或30wt%以上、更优
选50wt%或50wt%以上。因为,对于作为组分A的脂肪族二醇的用量低
于全部二醇组分的量的30wt%的情况,所制备的聚酯将具有低的机械
强度和不足够的耐热性。
作为组分B,可使用具有三个或三个以上羟基的多元醇和具有三
个或三个以上羧基的多羧酸之一或两者。作为具有三个或三个以上羟
基的多元醇,可列举脂肪族多元醇如甘油,三羟甲基丙烷,1,2,4-
丁三醇,1,2,5-戊三醇,1,2,6-己烷三醇,季戊四醇和双季戊四醇,
和它们的衍生物。作为具有三个或三个以上羧基的多羧酸,可列举脂
肪族多羧酸如1,2,4-丁烷三羧酸,1,2,5-己烷三羧酸,1,2,4-环己
烷三羧酸和1,2,3,4-丁烷四羧酸,芳族多羧酸如偏苯三酸和
1,2,4,5-苯四酸,以及它们的酸酐,低级烷基酯等。
另外,作为一般用作多羧酸组分的二羧酸,可提及脂族二羧酸和
芳族二羧酸。具体地说,可列举脂族二羧酸如琥珀酸,甲基琥珀酸,
己二酸,pymeric acid,壬二酸,癸二酸,1,12-十二烷酸,1,14-
十四烷二酸和二聚酸,芳族二羧酸如邻苯二甲酸,1,4-萘二羧酸和
4,4’-双苯基二羧酸,以及它们的酸酐,低级烷基酯等。
作为B组分的在具有三个或三个以上羟基的多元醇和具有三个或
三个以上羧基的多羧酸当中的至少一种的最佳量经过选择后应使得
所制备的聚酯的分散度(重均分子量/数均分子量)变成2.2或2.2以
上,这取决于分子量和每个分子的羟基或羧基的数量。通常,优选使
用脂肪族二醇和二羧酸的总量的2-30wt%、更优选4-15wt%的组分
B。对于组分B的量低于2wt%的情况,所制备的聚酯倾向于具有低于2.2
的分散度,而对于超过20wt%的情况,所制备的聚酯的分散度变得太
大,导致下面将要描述的麻烦。
本发明的聚酯是通过使用主要包括组分A和组分B的起始原料组
分和让它们进行缩聚反应而获得。生产该聚酯的方法没有特别的限
制,通常已知的方法都可以使用。例如可列举一种在催化剂存在下在
加热下让起始原料组分进行同时的缩聚反应的方法。这里所使用的催
化剂是用于普通缩合反应的催化剂并且具体地说,包括金属化合物如
钛酸四正丁基酯和三氧化锑。
本发明的聚酯的数均分子量是5,000或5,000以上(通常不超过
60,000),优选10,000到50,000,更优选12,000到40,000。对于聚
酯的数均分子量低于5,000的情况,没有获得作为压敏粘合剂所需要
的足够内聚力,而且倾向于得到不足够的耐热性和不足够的耐久性。
对于数均分子量太大的情况,该聚酯变得如此粘性,以致于压敏粘合
片的形成变得很困难。因此,最好调节数均分子量到在上述范围内。
本发明的聚酯具有分散度(重均分子量/数均分子量)是2.2或2.2
以上(通常不超过25),优选2.5至20,更优选2.7至15。正如以上早已
描述过的,聚酯的分散度能够通过适当地选择组分B的量、数均分子
量和每分子的羟基或羧基数量来调节,而且它足以调节到在上述范围
内的适宜分散度,这取决于最终应用。在分散度低于2.2时,很难平
衡机械强度与柔韧性,因此,无法兼顾耐热性与对粗糙表面的粘合性
能。对于分散度太大的情况,聚酯变得如此粘性,以致于容易发生凝
胶化而且压敏粘合片的形成变得很困难。因此,最好调节分散度在上
述范围内。
本发明的压敏粘合剂组合物包括上述聚酯作为主要组分,它通常
进行交联处理以赋予其以优异的耐热性。作为交联处理,现有一种使
用所谓的交联剂的方法,其中具有能够与聚酯中含有的羟基或羧基两
者中的至少一种反应的官能团的多官能化合物如多异氰酸酯化合
物、多环氧基化合物或多(氮杂环丙烷)(polyaziridine)化合物被
加入来进行交联反应。交联剂当中,多异氰酸酯化合物是特别优选
的。
作为多异氰酸酯化合物,可列举低级脂肪族多异氰酸酯如亚丁基
二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯;脂环族多异氰酸酯如亚环戊基二
异氰酸酯,亚环己基二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯;芳族多异氰
酸酯如2,4-甲苯二异氰酸酯,4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和亚二甲
苯基二异氰酸酯;和异氰酸酯加合物如三羟甲基丙烷的亚苄基二异氰
酸酯加合物和六亚甲基二异氰酸酯加合物。这些交联剂可单独使用或
以它们当中的两种或多种的混合物使用。
交联剂的量能够根据在聚酯的分子量和分散度之间的平衡和压
敏粘合剂组合物的最终用途来适当地选择。通常,交联剂优选以每100
重量份聚酯0.5-10重量份的量使用,因此交联的聚酯优选包括10wt%
或10wt%以上、更优选20-70wt%的溶剂不溶性组分。对于溶剂不溶性
组分的量低于10wt%的情况,得到了具有不充分的内聚力的压敏粘合
剂组合物,因此没有获得足够的耐热性。另一方面,对于溶剂不溶性
组分的量太大的情况,得到了柔韧性受损的压敏粘合剂组合物,因此
对粗糙表面的粘合性能变差。所以,最好选择在上述范围内的量。
另外,代替上述多官能化合物,主要的交联剂可作为多官能单体
配混进去,随后通过施加电子束等来进行交联。作为此类多官能单
体,可列举二(甲基)丙烯酸乙二醇酯,三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯,
四羟甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸
酯。与多官能化合物的情况一样,多官能单体的用量能够被适当地选
择,并且通常优选是每100重量份聚酯1重量份或1重量份以上,从而
将在使用电子束进行交联处理之后的溶剂不溶性组分的量调节到优
选10wt%或更高,更优选20wt%到70wt%或更高。
本发明的压敏粘合剂组合物包括聚酯作为主要组分和通常按以
上所述进行交联处理。在压敏粘合剂组合物中可以配混常规已知的各
种增粘剂及其它各种常规已知的添加剂如粉末物(例如,无机或有机
填料,金属粉末和颜料),粒状或叶形材料,等等。在某些情况下,
通过配混这些添加剂能够更容易地平衡压敏粘合剂各种性质。
如此构成的本发明的压敏粘合剂组合物优选具有-10℃或更低,
更优选-20℃或更低(通常-100℃或更高)的玻璃化转变温度(Tg)和
5×105Pa或更低、更优选2×105Pa或更低(通常1×104Pa或更高)的在23
℃下的储能弹性模量[G’],显示出良好的粘性,和具有良好的机械强
度和良好的柔韧性,因此,它显示出同时满足有关耐热性、耐久性和
对粗糙表面的粘合性能的要求的优异的粘合性能。
本发明的压敏粘合片可通过如下获得:使用包括塑料膜如聚对苯
二甲酸乙二醇酯膜或多孔材料如纸或无纺织物的各种基材,将具有上
述组成的压敏粘合剂组合物以通常优选10-150微米的干燥厚度施涂
到基材的一侧或两侧上,然后经过干燥而形成了片材状或带状压敏粘
合片。
本发明现在参考实施例来更详细地进行描述,但本发明不限于这
些实施例。另外,在下面的叙述中,术语“份”是指“重量份”,和
术语“分散度”是指聚酯的(重均分子量/数均分子量)的比率。
实施例1
在装有搅拌器、温度计和水离器的可拆卸四颈烧瓶中加入200g
的聚碳酸酯二醇(PLACCEL CD220PL;由DAICEL CHEMICAL
INDUSTRIES,LTD.制造;羟值:56.1KOH mg/g),10g三羟甲基丙
烷,40.8g的癸二酸和0.14g的作为催化剂的钛酸四正丁基酯,混合
物的温度升高至180℃,与此同时在作为反应水排除剂的少量二甲苯
存在下进行搅拌,和混合物保持在此温度下。不久,观察到水的流出
和分离,表明反应开始进行。通过继续进行该反应约20小时,获得了
具有20,000的数均分子量和3.0的分散度的聚酯。
这一聚酯用甲苯稀释到40wt%的固体组分浓度。将2份(固体组分)
的三羟甲基丙烷的六亚甲基二异氰酸酯三聚体加成产物(Coronate
HL;由NIPPON POLYURETHANE INDUSTRY CO.,LTD.制造)/每100份(固
体组分)聚酯加入其中来作为交联剂,获得压敏粘合剂组合物。这一
压敏粘合剂组合物使用涂敷器被涂敷在38微米厚聚对苯二甲酸乙二
醇酯膜的基材上,随后在130℃下干燥5分钟形成了包括压敏粘合剂组
合物的50微米厚的层,因此获得压敏粘合片。
实施例2
在装有搅拌器、温度计和反应副产物分离器的可拆卸四颈烧瓶中
加入100g的聚碳酸酯二醇(PLACCEL CD220PL;由DAICEL CHEMICAL
INDUSTRIES,LTD.制造;羟值:56.1KOH mg/g),100g的3-甲基-
1,5-戊二醇,10g三羟甲基丙烷,101g琥珀酸酐和0.34g的作为催
化剂的钛酸四正丁基酯,混合物的温度升高至180℃,与此同时在作
为反应水排除剂的少量二甲苯存在下进行搅拌,和混合物保持在此温
度下。不久,观察到水的流出和分离,表明反应开始进行。通过继续
进行该反应约30小时,获得了具有25,000的数均分子量和4.8的分散
度的聚酯。
这一聚酯用甲苯稀释到40wt%的固体组分浓度。将1.5份(固体组
分)的三羟甲基丙烷的六亚甲基二异氰酸酯三聚体加成产物
(Coronate HL;由NIPPON POLYURETHANE INDUSTRY CO.,LTD.制造)/
每100份(固体组分)聚酯加入其中来作为交联剂,获得压敏粘合剂组
合物。使用这一压敏粘合剂组合物按照与实施例1中同样的方式,在
聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的基材上提供包括压敏粘合剂组合物的涂
层而获得压敏粘合片。
实施例3
在装有搅拌器、温度计和反应副产物分离器的可拆卸四颈烧瓶中
加入100g的聚碳酸酯二醇(PLACCEL CD220PL;由DAICEL CHEMICAL
INDUSTRIES,LTD.制造;羟值:56.1KOH mg/g),100g的2-丁基-
2-乙基-1,3-丙二醇,10g偏苯三酸酐,15.6g癸二酸和0.08g的作
为催化剂的钛酸四正丁基酯,混合物的温度升高至180℃,与此同时
在作为反应水排除剂的少量二甲苯存在下进行搅拌,和混合物保持在
此温度下。不久,观察到水的流出和分离,表明反应开始进行。通过
继续进行该反应约20小时,获得了具有15,000的数均分子量和3.2的
分散度的聚酯。
这一聚酯用甲苯稀释到40wt%的固体组分浓度。将2份(固体组分)
的三羟甲基丙烷的六亚甲基二异氰酸酯三聚体加成产物(Coronate
HL;由NIPPON POLYURETHANE INDUSTRY CO.,LTD.制造)/每100份(固
体组分)聚酯加入其中来作为交联剂,获得压敏粘合剂组合物。使用
这一压敏粘合剂组合物按照与实施例1中同样的方式,在聚对苯二甲
酸乙二醇酯膜的基材上提供包括压敏粘合剂组合物的层而获得压敏
粘合片。
实施例4
将3份(固体组分)的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯作为主要交联剂混
入100份(固体组分)的在实施例1中获得的聚酯中,来制备压敏粘合剂
组合物。这一压敏粘合剂组合物使用涂敷器被涂敷在38微米厚聚对苯
二甲酸乙二醇酯膜的基材上,随后在100℃下干燥5分钟形成了包括压
敏粘合剂组合物的50微米厚的层。这一层然后用电子束以6兆拉德的
辐射剂量进行辐射以实施交联,因此获得了压敏粘合片。
对比实施例1
在装有搅拌器、温度计和水分离器的可拆卸四颈烧瓶中加入200
g的聚碳酸酯二醇(PLACCEL CD220PL;由DAICEL CHEMICAL
INDUSTRIES,LTD.制造;羟值:56.1KOH mg/g),20.2g的癸二酸
和0.07g的作为催化剂的钛酸四正丁基酯,混合物的温度升高至180
℃,与此同时在作为反应水排除剂的少量二甲苯存在下进行搅拌,和
混合物保持在此温度下。不久,观察到水的流出和分离,表明反应开
始进行。通过继续进行该反应约20小时,获得了具有32,000的数均分
子量和1.6的分散度的聚酯。
这一聚酯用甲苯稀释到40wt%的固体组分浓度。将5份(固体组分)
的三羟甲基丙烷的六亚甲基二异氰酸酯三聚体加成产物(Coronate
HL;由NIPPON POLYURETHANE INDUSTRY CO.,LTD.制造)/每100份(固
体组分)聚酯加入其中来作为交联剂,获得压敏粘合剂组合物。使用
这一压敏粘合剂组合物按照与实施例1中同样的方式,在聚对苯二甲
酸乙二醇酯膜的基材上提供包括压敏粘合剂组合物的层而获得压敏
粘合片。
对比实施例2
在装有搅拌器、温度计和反应副产物分离器的可拆卸四颈烧瓶中
加入200g的聚酯二醇(KURAREY POLYOL P-2010;由KURAREY CO.,
LTD.制造;羟值:56.1KOH mg/g),13g的三羟甲基丙烷,23.3g琥
珀酸酐,和0.16g的作为催化剂的钛酸四正丁基酯,混合物的温度升
高至180℃,与此同时在作为反应水排除剂的少量二甲苯存在下进行
搅拌,和混合物保持在此温度下。不久,观察到水的流出和分离,表
明反应开始进行。通过继续进行该反应约30小时,获得了具有18,000
的数均分子量和13.4的分散度的聚酯。
这一聚酯用甲苯稀释到40wt%的固体组分浓度。将2份(固体组分)
的三羟甲基丙烷的六亚甲基二异氰酸酯三聚体加成产物(Coronate
HL;由NIPPON POLYURETHANE INDUSTRY CO.,LTD.制造)/每100份(固
体组分)聚酯加入其中来作为交联剂,获得压敏粘合剂组合物。使用
这一压敏粘合剂组合物按照与实施例1中同样的方式,在聚对苯二甲
酸乙二醇酯膜的基材上提供包括压敏粘合剂组合物的层而获得压敏
粘合片。
对于在实施例1-4和对比实施例1和2中获得的压敏粘合片中的
每一种,以下述方式测量储能弹性模量,玻璃化转变温度和溶剂不溶
性组分。结果记录在表1中。
储能弹性模量的测量:
该术语“储能弹性模量[G’]”是指剪切储能弹性模量,它据说是
从外侧施加应力之后产生的应变的弹性分量。这一测量是通过使用由
Rheometrics,Inc.制造的动态粘弹性测量装置ARES的测量系统,在
室温(23℃)和1Hz的频率下,利用大约1.0mm的样品厚度和7.9mm的
直径的平行板的夹具,来进行的。
玻璃化转变温度的测量:
损耗模量变成峰值时的温度被取作玻璃化转变温度,该损耗模量
是通过使用由Rheometrics,Inc.制造的动态粘弹性测量装置ARES的
测量系统,在1Hz的频率下,利用大约1.0mm的样品厚度和7.9mm
的直径的平行板的夹具来测量。
溶剂不溶性组分的测量:
取样大约0.1g的各压敏粘合剂组合物,精确称量(Y1)。然后,在
室温下将这一样品在大约50ml的甲苯中浸泡5天,取出溶剂不溶性组
分并在130℃下干燥大约1小时,随后称量(Y2)。根据下面公式,从样
品在溶剂中浸泡之前和之后各样品的重量计算压敏粘合剂组合物的
溶剂不溶性组分(X)的含量(wt%):
X(wt%)=Y2(g)/Y1(g)×100
表1
储能弹性模量
[G’](Pa)
玻璃化转变
温度[Tg](℃)
溶剂不溶性
组分(wt%)
实施例1
1.5×105
-50
35
实施例2
9.3×104
-60
40
实施例3
2.0×105
-51
32
实施例4
1.2×105
-50
33
对比实施例1
6.2×105
-50
60
对比实施例2
5.2×104
-65
44
接着,对于在实施例1-4和对比实施例1和2中获得的压敏粘合片
中的每一种,按下面方式测量对粗糙表面的粘合性能和耐热性。所获
得的结果示于表2中:
对粗糙表面的粘合性能的测量:
使用500g压辊将压敏粘合带(20mm×100mm)粘附到用#180砂纸
打磨的铝板上,在23℃的大气温度和10秒的粘附时间和300mm/min
的脱离速率的条件下测量180°剥离粘合强度。
耐热性的测量:
将各压敏胶粘带作为粘合体以10mm×20mm的粘合面积粘附到胶
木板上,在80℃的大气温度下在垂直方向施加1kg的负荷,并测量一
直到胶带落下为止的保持时间(分钟)。
表2
对粗糙表面的粘合
性能(N/20mm宽度)
耐热性
(min)
实施例1
4.0
120或更高
实施例2
4.5
120或更高
实施例3
3.2
120或更高
实施例4
3.7
120或更高
对比实施例1
0.2
120或更高
对比实施例2
3.4
19
从表2中所示结果可以清楚地看出,在实施例1-4中获得的压敏
粘合片中的每一种显示出了比使用没有用组分B作为起始原料组分所
制备的聚酯的对比实施例1的压敏粘合片更好的对粗糙表面的粘合性
能,并显示出比使用没有用组分A所制备的聚酯的对比实施例2的压敏
粘合片更好的耐热性,因此证实了同时满足了有关对粗糙表面的粘合
性能和耐热性的要求。
如以上所述,本发明能够提供具有令人满意的耐热性和令人满意
的对粗糙表面的粘合性能的压敏粘合剂组合物和从它制备的压敏粘
合带,并发现有广泛的用途,这是通过使用具有碳酸酯结构的特定脂
肪族二醇和具有三个或三个以上羟基的多元醇或具有三个或三个以
上羧基的多羧酸作为聚酯的起始原料组分,从而使所制备的聚酯同时
获得良好的机械强度和良好的柔韧性来实现的。
尽管已经参考特定的实施方案详细地描述了本发明,但是所属领
域中的技术人员将会认识到在不脱离本发明的精神和范围的前提下
能够在其中作各种变化和改进。