用于压敏胶和密封胶的可固化粘合剂 本发明涉及基于环氧化聚(共轭二烯)聚合物的用于压敏胶和密封胶的可固化粘合剂。具体地,本发明涉及包括环氧化聚(共轭二烯)聚合物和单羟基化二烯聚合物的这种粘合剂。
已知低粘度环氧化聚(共轭二烯)聚合物适用于胶粘剂和密封胶,特别是辐射固化的压敏胶中。使用低粘度环氧化聚(共轭二烯)聚合物时,当环氧当量低时可使之迅速固化,但趋于严重地过固化,使之很少能作为用于压敏胶的粘合剂。过固化导致粘合剂的干粘性和剥离值不能接受。当环氧当量较高(333和更高)时,它们不能迅速固化,但几乎没有过固化的趋势而得到较好的粘性和剥离值。低粘度环氧化星形聚合物最好,因为甚至在有高环氧化物当量(333和更高)时,由于每个星形分子有相对大量的环氧化物基团,它们迅速固化并给出可接受的粘性和剥离,例如所述星形分子可从如US5,229,464和US5,247,026中得出。然而,性能、耐剪切性对粘性和剥离的总平衡需要进一步改善以增强它们总的实用性。
本发明提供满足此需要的改进的可固化粘合剂。本发明利用化学地连接至所述固化粘合剂凝胶网络的不承受负载的短聚合物臂。本发明不仅优于所述参考文献的低粘度环氧化二烯聚合物技术,而且优于US4,391,949和US4,444,953中所述的由不对称星形嵌段共聚物制备的不承受负载臂二烯粘合剂和胶粘剂。
本发明提供一种主要用于胶粘剂和密封胶的可固化粘合剂,由20%至95%(重)环氧化聚(共轭二烯)聚合物和约5至80%(重)羟基化聚合物(多数通常为单羟基化聚(共轭二烯)聚合物)组成。所述粘合剂可利于与增粘树脂(特别是氢化的)混合,而制备所需的可固化组合物如胶粘剂和密封胶。增粘树脂的量可为聚合物和树脂总量的0至80%(重)。在第二种实施方案中,用相对于可用地环氧化物官能团过量的多羟基二烯聚合物有效地替代部分或全部单官能二烯聚合物。
与胶粘剂和密封胶相关使用的术语粘合剂意指化学固化时,高分子量缠结或相分离物理交联形成软的、柔性的、三维网络的体系的组分,其在使用条件下为配方提供其粘结强度。保持网络的完整性一般依靠当配方必须在升温或在充满溶剂的环境中完成时产生共价交联的化学固化反应。
已用共轭二烯和乙烯基芳烃的嵌段共聚物作为此组合物中的粘合剂。我们已发现由环氧化聚(共轭二烯)聚合物和单羟基化二烯聚合物的混合物可制成极好的可固化粘合剂。一般地,当这些混合物与其它配方成分如增粘树脂组合时,可形成极好的胶粘剂或密封胶。
含有烯属不饱和的聚合物可由聚烯烃(特别是二烯烃)本身或与一种或多种链烯基芳烃单体阴离子共聚而制备。所述共聚物可以是无规的、组成递变的、嵌段的或其组合,及线性、星形或放射形的。
含二烯的聚合物(有适于环氧化的残余不饱和)也可用其它的聚合方法如阳离子聚合或自由基聚合而得到。用阳离子聚合,可共聚如取代的1-丁烯、1-戊烯和二烯如异戊二烯和丁二烯单体。类似阴离子聚合,活性阳离子聚合可使共聚物成为嵌段共聚物,从而残余的二烯双键可位于聚合物内。用自由基引发剂如过氧化物或AIBN引发,二烯可与丙烯酸单体一起聚合。用于压敏胶的用途,可使用单体如丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基-己酯和异戊二烯,也可使用其它改性单体如丙烯酸或丙烯酸2-羟乙酯。包括配位/插入机理如齐格勒-纳塔聚合、金属茂聚合和易位聚合的其它聚合方法也可用于制备这些聚合物。
一般地,当使用溶液阴离子技术时,使所述单体或要聚合的单体同时或相继地与阴离子聚合引发剂接触而制备共轭二烯烃与链烯基芳烃的共聚物,所述引发剂如第IA族金属、它们的烷基、氨化物、硅烷醇盐、萘基、二苯基或蒽基衍生物。优选使用在适合溶剂中的有机碱金属(如锂、钠或钾)化合物,温度在约-150℃至约300℃的范围内,优选在约0℃至约100℃。特别有效的阴离子聚合引发剂是有以下通式的有机锂化合物:
RLin
其中R为有1至约20个碳原子、优选3至5个碳原子的脂族、环脂族、芳族或烷基取代的芳族烃基,和n为1至4的整数。
可被阴离子聚合的共轭二烯包括含有4至24个碳原子的那些共轭二烯,如1,3-丁二烯、异戊二烯、戊间二烯、甲基戊二烯、苯基丁二烯、3,4-二甲基-1,3-己二烯、4,5-二乙基-1,3-辛二烯等。异戊二烯和丁二烯是优选用于本发明的共轭二烯单体,因为它们成本低且易得。可共聚的链烯基芳烃包括乙烯基芳基化合物如苯乙烯、各种烷基取代的苯乙烯类、烷氧基取代的苯乙烯类、乙烯基萘、烷基取代的乙烯基萘类。
一般地,可使用适用于制备此种聚合物的任何现有技术中已知的溶剂。适合的溶剂包括直链和支链的烃如戊烷、己烷、庚烷、辛烷等,及其烷基取代的衍生物;环脂族烃如环戊烷、环己烷、环庚烷等,及其烷基取代的衍生物;芳族及其烷基取代的衍生物;芳烃和烷基取代的芳烃如苯、萘、甲苯、二甲苯等;氢化的芳烃如四氢化萘、萘烷等;线性和环状醚如二甲醚、甲基乙基醚、二乙醚、四氢呋喃等。
更具体地,本发明聚合物可由共轭二烯单体和链烯基芳烃单体在烃溶剂中、在0和100℃之间的温度下、用烷基锂引发剂阴离子聚合而制备。通常通过加入二乙烯基单体使所述活性高分子链偶联而形成星形聚合物。可加入或不加入其它单体以使所述聚合物增加更多的分支或端基官能化。用质子源终止所述活性链端。
用锂引发剂引发共轭二烯烃阴离子聚合合成所述羟基化聚二烯烃。此方法为公知方法,如US4,039,593和Re.27,145中所述。用在每个锂位置建立起一活性高分子主链的单锂、双锂或多锂引发剂开始聚合。典型的含有共轭二烯烃的单锂活性高分子结构是:
X-A-B-Li
X-A-B-A-Li
其中B代表一种共轭二烯烃如丁二烯的聚合单元,A代表另一种共轭二烯如异戊二烯的聚合单元,A或者B可含有或由一种或多种乙烯基芳族化合物如苯乙烯形成,和X为单锂引发剂如仲丁基锂的残基。通过用环氧乙烷终止聚合而加入羟基。
所述基础聚合物的环氧化可通过与可预形成或就地形成的有机过酸反应而实现。适合的预形成的过酸包括过乙酸和过苯甲酸。就地形成可用过氧化氢和低分子量脂肪酸如甲酸完成。或者,在乙酸或乙酸酐和阳离子交换树脂存在下过氧化氢将形成过酸。阳离子交换树脂可任选地用强酸如硫酸或对甲苯磺酸替代。环氧化反应可在聚合胶浆(聚合物在其中聚合的聚合物溶液)中直接进行,或者,可将聚合物再溶解于惰性溶剂中。这些方法更详细地描述在US5,229,464和5,247,026中。
用于本发明的环氧化聚合物分子量可相对较低以产生低粘度的粘合剂,或者其分子量可较高以产生高粘度/固体粘合剂。低粘度类型的线性聚合物的重均分子量应为20,000或更低,但至少为1000,因为低于约1000,则每分子的环氧化物太少而没有足够的位置用于单羟基化二烯聚合物连接和没有足够的位置用于交联。对于放射或星形聚合物,臂的重均分子量应在此范围内。高粘度或固体类型的粘合剂体系,所述环氧化聚合物的分子量应大于20,000,线性聚合物和放射或星形聚合物的臂分子量也应大于20,000。此种高粘度粘合剂体系适用于方便的热熔和溶剂施用的体系。
这些聚二烯聚合物的环氧化的量在0.75至7毫当量环氧化物/克聚合物的范围内,因为低于0.75meq/g聚合物在单羟基二烯聚合物存在下固化不足,而高于7meq/g增加聚合物硬度、交联密度、成本、生产难度和极性(从而不接受所述单羟基二烯聚合物)。环氧化的优选量为1.0至5meq/g,最优选量为1.0至3meq/g。本文中可使用最宽范围的环氧含量生产可固化的胶粘剂和密封胶,因为可调节所述单羟基化聚二烯的存在以增加或减少可用于交联反应或粘合剂的环氧化物量。然而,所述优选范围更好,因为其可允许最佳的配方范围。
优选用于本发明的环氧化聚合物是下式的那些:
(A-B-Ap)n-Yr-(Aq-B)m
其中Y为一种偶联剂、偶联单体类或引发剂,A和B为聚合物嵌段,其为共轭二烯烃单体的均聚物嵌段、共轭二烯烃单体的共聚物嵌段或共轭二烯烃单体和单链烯基芳烃单体的共聚物嵌段。所述A嵌段每单位嵌段有比所述B嵌段更大量的二、三和四取代的环氧化物。所述A嵌段的分子量用凝胶渗透色谱法测量为100至3000,所述B嵌段的分子量用凝胶渗透色谱法测量为1000至15,000。p和q为0或1,n>0,r为0或1,m0,和n+m在1至100的范围内。其它优选用于本发明的聚合物描述在US5,229,464和5,247,026中。
本发明的环氧化聚合物也可被单羟基化。所述聚合物为至少两种可聚合烯属不饱和烃单体的环氧化单羟基化聚合物,其中至少一种为二烯单体,其产生适用于环氧化的不饱和性。优选地它们为二嵌段的异戊二烯和丁二烯,其中羟基连在所述丁二烯嵌段端部,多数环氧基在所述异戊二烯嵌段中。
所述环氧化聚合物的量必须不小于所述粘合剂的约20%(重),其中在配方中所述粘合剂为环氧化二烯聚合物和羟基二烯聚合物的混合物。相应地,所述粘合剂必须没有大于约80%(重)的单、二或多羟基二烯聚合物。在粘合剂中使用大于80%的羟基化聚合物时,此粘合剂体系的性能将受损失。特别地,对所述粘合剂的粘结强度有不利影响。一般地,要对粘合剂的性能有很大的影响,必须有至少5%(重)的所述羟基化聚合物。
所述单羟基化聚合物与所述环氧化聚合物反应至某种程度,消耗了一些环氧官能团,否则将引起过固化。这导致不承受负载的聚合物链从所述环氧化聚合物延伸出,而给所述混合物赋予附加的干粘性。下面讨论的单羟基化聚合物和多羟基化聚二烯聚合物均不能被环氧化或含有任何其它将与所述环氧化聚合物上的环氧基反应的官能团。重要的是所述单羟基化聚合物仅通过所述羟基反应从而提供前面所述的延伸的不承受负载链。否则,将损失某些干粘性能。
所述单羟基化二烯聚合物的羟基当量和重均分子量应在1000和20,000之间,优选在2,000和10,000之间,最优选在3,000和6,000之间。对于基本上单分散的聚合物,所述羟基当量和重均分子量基本相同。对于更多分散性的聚合物,必须控制这两个特征,并保持在本文所述的范围内。较低的分子量特别适合于与低粘度环氧化二烯聚合物一起使用,所述优选的当量范围能给粘合剂提供最好的剥离和粘性增强。
优选用于本发明的单羟基化聚二烯包括异戊二烯和丁二烯一元醇及其氢化物。还包括上面讨论的相同受让人的共同待审美国专利申请中所述的单羟基化环氧化聚合物的未环氧化前体。
在某些情况下,多羟基化聚合物可作为第三组分加入以增强性能。优选的多羟基化聚二烯聚合物是有两个羟基、聚合物的每一端一个羟基的聚合物。所述优选的二羟基化聚二烯聚合物过度地与所述环氧化聚合物反应时产生有效的不承受负载的支链。此聚合物可用一种双俚引发剂制备,如两摩尔仲丁基锂与一摩尔二异丙苯反应所形成的化合物。此双引发剂用于聚合在由90%(重)环己烷和10%(重)二乙基醚组成的溶剂中的二烯。双引发剂与单体的摩尔比决定聚合物的分子量。然后所述活性高分子用两摩尔的环氧乙烷封端,再用两摩尔甲醇终止,而产生所需的二羟基聚二烯。二羟基化二烯聚合物也可用含有已以甲硅烷基醚形式保护的羟基的单锂引发剂制备。多羟基化聚二烯聚合物也可用另一种类似技术获得。多官能锂引发剂可由仲丁基锂与二异丙苯以小于2∶1的摩尔比反应而制备。然后这些多锂引发剂可用于在溶剂中聚合二烯。之后所述活性高分子用环氧乙烷封端,用甲醇终止而得到所述多羟基化聚二烯聚合物。或者,可用保护的单锂引发剂聚合丁二烯或异戊二烯。所述活性高分子用多官能偶联剂偶联,再除去保护剂,再生羟基。
线性多羟基化二烯聚合物或支链聚合物的臂的重均分子量与单羟基化二烯聚合物的相同,但羟基当量为这些值的一半。多羟基化二烯聚合物的分子量应在1000和20,000之间,优选在2,000和10,000之间,最优选在3,000和6,000之间。多羟基化二烯聚合物的羟基当量应在500和10,000之间,优选在1,000和5,000之间,最优选在1,500和3,000之间。
当所述粘合剂(环氧化聚合物+单羟基化聚合物+可任选的多羟基化聚合物)中环氧化物官能度量与羟基官能度量的摩尔比(R)为1.5或更大时,所述单羟基化聚合物可用作唯一的羟基源。在存在所述单羟基二烯聚合物的情况下,R<1.5时,应使用多羟基(特别是二羟基)二烯聚合物。在此情况下,所述多羟基化聚合物的用量一般大于或小于等于所述单羟基化聚合物的量,并用作所述粘合剂体系的柔性交联剂。作为交联剂,它在建立共价凝胶网络中替代某些环氧-环氧交联。必须注意保留足够的环氧化物位置用于结合足量的单羟基化聚合物。当R降低时,必须使用更多的多羟基化聚合物直至R达到0.75,其中所述羟基源必须几乎完全是多羟基化聚合物。
当R在0.75和1之间时,环氧化物位置不足以用于每个二羟基化聚合物上的两个羟基反应。由于一些所述二羟基化聚合物将在两端反应,所以将发生一些交联。如果加入更多的二羟基化聚二烯聚合物,以致R<0.75,则越来越多的二羟基化聚合物将或者不与所述环氧化物聚合物相连,或者仅在一端反应,从而所述共价凝胶网络将不能发展,粘结强度将完全仅取决于分子缠结,在低粘度聚合物的情况下分子缠结极小。显然,用这种聚合物不能制备有效的粘合剂产品。使用每分子多于两个羟基的多羟基二烯聚合物也可有类似的结果。
线性聚合物或未就位(unassembled)的聚合物线性链段如单、双、三嵌段等,偶联之前星形聚合物的臂的分子量可用凝胶渗透色谱法(GPC)方便地测量,所述GPC体系已适当地校正。对于本发明所述类型的聚合物,适合的标准是窄分子量分布的聚丁二烯标准。对于阴离子聚合的线性聚合物,聚合物基本上是单分散(重均分子量/数均分子量之比接近一),记录所观测的窄分子量分布的“峰”分子量既方便又足以用于说明。通常,峰值在数均值和重均值之间。峰分子量是色谱上所示主要物质的分子量。对于多分散性聚合物,重均分子量应由色谱计算并使用。用于GPC柱中的材料,通常使用苯乙烯-二乙烯苯凝胶或硅胶,这些都是极好的材料。四氢呋喃是本文所述类型聚合物的极好溶剂。可用折光指数检测仪。
测量偶联的星形聚合物的真实分子量不象用GPC那样简单或容易。这是因为星形分子以与校正所用的线性聚合物相同的方式通过填充GPC柱时不分离和洗脱。因此,到达折光检测仪的时间不能很好地指示分子量。用于星形聚合物的好方法是通过光散射技术测量重均分子量。将试样以低于1.0克试样/100毫升溶剂的浓度溶解于适合的溶剂中,用注射器和孔尺寸小于0.5微米的多孔膜过滤器过滤而直接进入光散射池。用标准方法测量光散射随散射角、聚合物浓度和聚合物尺寸的变化。在与光散射所用的相同波长和相同溶剂中测量试样的示差折光率(DRI)。相关的参考文献是:
1.现代尺寸排阻液相色谱(Modern Size-Exclusion LiquidChromatography),M.W.Yau,J.J.Kirkland,D.D.Bly,John Wiley andSons,New York,New York,1979.
2.聚合物溶液光散射(Light Scattering From Polymer Solutions),M.B.Huglin,ed.,Academic Press,New York,New York,1972.
3.W.K.Kai and A.J.Havlik,应用光学(Applied Optics,12),541(1973).
4.M.L.McConnell,美国实验室(American Laboratory),63,May,1978.
如需要,可使这些嵌段共聚物部分地氢化。如US Re.27,145中所公开的,可选择性地进行氢化。这些聚合物和共聚物的氢化可用各种确定的方法进行,这些方法包括在催化剂如阮内镍、贵金属如铂等、可溶性过渡金属催化剂和钛催化剂存在下进行氢化,如US5,039,755中。所述聚合物可有不同的二烯嵌段,这些二烯嵌段可如US5,229,464中所述选择性地氢化。部分未饱和的单羟基化聚合物优选用于本发明,以允许进一步地官能化,从而制备本发明的环氧化聚合物。
本发明的粘合剂可用酸催化剂通过阳离子法固化,但优选利用紫外线或电子束辐射固化。利用很宽范围的电磁波长辐射固化是可行的。可用离子化辐射如α、β、γ、X-射线和高能电子或非离子化辐射如紫外线、可见光、红外线、微波和射频。如何进行此辐射的完整描述见共同受让人的US5,229,464。
使用非离子化辐射时,必须采用光引发剂引发交联反应。适用的光引发剂包括二芳基碘鎓、烷氧基取代的二芳基碘鎓、三芳基锍、二烷基苯甲酰甲基锍、二烷基-4-羟苯基锍盐类。这些盐中的阴离子一般有低的亲核性,并包括SbF6-、BF4、PF6-、AsF6-和B(C6F5)4-(四(五氟苯基)硼酸盐)。具体实例包括(4-辛氧基苯基)-苯基-碘鎓六氟锑酸盐、UVI-6990(来自Union Carbide)、FX-512(3MCompany)和SILCOLEASE UV200CATA光引发剂(Rhone-PoulencChemie)。双(十二烷基苯基)碘鎓六氟锑酸盐、UV 9310(GE)和UVI-6974(Union Carbide)特别有效。鎓盐可单独使用或与光敏剂一起使用以感应长波长的UV和可见光。(SILCOLEASE UV、UV、UVI为商标)。光敏剂的例子包括噻吨酮、蒽、苝、吩噻嗪酮、1,2-苯并蒽 晕苯、芘和并四苯。选择光引发剂和感光剂要与被交联的聚合物和可得的光源相匹配。
辐射诱导的阳离子固化也可与自由基固化混合进行。加入附加的自由基光引发剂和光敏剂可进一步增强自由基固化。
可加入所述粘合剂体系的反应性稀释剂包括单和多官能的醇类、乙烯基醚类、多官能环氧化物、和丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体。反应性稀释剂醇类的例子包括2-乙基-1,3-己二醇、月桂醇、NEODOL 25、NEODOL 23、NEODOL 23-3、NEODOL 23-3(AEC)(SHELL)、1,6-己二醇、1,4-丁二醇、和新戊二醇(NEODOL为商标)。蜡类添加剂和稀释剂将有损于好压敏胶的性能。应避免碱性材料,因为它们干扰阳离子固化。
此外,低聚和聚合材料如醇类、环氧化物类、丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类,及未官能化的聚合物也可加入所述粘合剂体系中,以改进粘度、成本、相容性、溶解性、固化等。多官能低聚环氧化物的例子包括环氧化脂油,如环氧化豆油和亚麻子油、及Vernonia油。醇类的例子包括e-己内酯基多元醇如TONE 301(Union Carbide),聚醚二元醇如VORANOL234-630(DOW)、POLY THF(BASF)和TERATHANE 1000(DUPONT)。(VORANOL、TONE、TERATHANE、BASF、DUPONT、DOW为商标)。
重要的是应认识到,能与所述粘合剂体系上的环氧化物或羟基发生化学反应的附加配方成分如不适宜地使用则可能影响本发明。必须避免可有力地竞争这些基团的环氧化物、羟基或任何官能团的大来源。具体地来自所有单羟基成分的羟基相对于来自多羟基源的羟基的相对量应遵循上述关于比例R的指标。进一步地,需避免大量很低当量的醇类和环氧化物类,以致所有羟基源的平均当量应为至少约500,所有环氧化物源的平均当量应为至少约140。应避免大量单官能单环氧化物。
在胶粘剂应用以及密封胶中,加入与所述聚合物相匹配的促进粘合或增粘的树脂可能是必要的。此增粘树脂的用量可为粘合剂和增粘剂总量的0至80%(重)。多于80%(重)则明显削弱配方的粘结强度。常用的增粘树脂是软化点为95℃的戊间二烯和2-甲基-2-丁烯的二烯-烯烃共聚物。此树脂可以商品名WINGTACK 95(商标)购得,如US3,577,398中所述,通过60%戊间二烯、10%异戊二烯、5%环戊二烯、15%2-甲基-2-丁烯和10%二聚物的阳离子聚合制备。也可采用其它增粘树脂,其中所述树脂共聚物包括20-80%(重)戊间二烯和80-20%(重)2-甲基-2-丁烯。所述树脂的环球软化点一般在80℃和115℃之间,由ASTM method E28测量。优选氢化的增粘树脂,因为它们不影响组合物的固化。
芳族树脂也可用作增粘剂,只要它们与配方中所用的具体聚合物相容。一般地,这些树脂也应有在80℃和115℃之间的环球软化点,虽然也可使用有高和低软化点的芳族树脂的混合物。适用的树脂包括苯并呋喃-茚树脂、聚苯乙烯树脂、乙烯基甲苯-α-甲基苯乙烯共聚物和聚茚树脂。
也适用于本发明组合物中的其它促进粘合的树脂包括氢化松香、松香的酯、聚萜烯、萜烯酚树脂和聚合的混合烯烃,软化点较低的树脂和液态树脂。液态树脂的一个例子是来自HERCULES的ADTAC LV树脂。为获得较好的热氧化和颜色稳定性,优选所述增粘树脂为饱和的树脂,例如,氢化的二环戊二烯树脂如EXXON生产的ESCOREZ 5000系列树脂或氢化的聚苯乙烯或聚α-甲基苯乙烯树脂如HERCULES生产的REGALREZ树脂。(ADTAC、ESCOREZ、REGALREZ、EXXON和HERCULES为商标)。促进粘合的树脂的用量为粘合剂和增粘剂总量的0至80%(重),优选25至75%(重),最优选40至60%(重)。具体增粘剂的选择在很大程度上取决于各胶粘剂组合物中所用的具体聚合物。
本发明的组合物可含有增塑剂,如橡胶增容增塑剂,或配合油或有机或无机颜料和染料。橡胶配合油在本领域为公知,既包括饱和度高的油也包括芳香含量高的油。通常优选的增塑剂是高饱和度的油,例如ARCO生产的TUFFLO 6056和6204油,和加工油,例如SHELL生产的SHELLFLEX371油。然而,在本发明中,据信加工油特别不利于所述胶粘剂或密封胶的粘结强度,应保持最低。(TUFFLO、ARCO、SHELLFLEX和SHELL为商标)。
本发明的可任选组分是抑制或延迟热降解、氧化、结皮和着色的稳定剂。典型地将稳定剂加入商购的化合物中,以防止所述聚合物在组合物的制备、使用和高温储存过程中热降解和氧化。
所述密封胶配方中可包括各种类型的填料和颜料。特别是对于外用密封胶,其中加入填料不仅可产生要求的吸引力,而且改善密封胶的性能如耐候性。可使用各种填料。适合的填料包括碳酸钙、粘土、滑石、硅石、氧化锌、二氧化钛等。填料的量通常为所述配方的无溶剂部分的0至65%(重),取决于所用填料的类型和密封胶的用途。特别优选的填料是二氧化钛。
本发明基于环氧化聚合物的所有胶粘剂和密封胶组合物将含有本文所公开的各种配方成分的某些组合。关于所用的成分不能提供限定规则。熟练的配方设计人员将选择成分的具体种类,并调节它们的浓度,以精确地给出组合物用于任何特殊胶粘剂或密封胶应用所需的性能的组合。
始终用于任何胶粘剂或密封胶中的成分仅有环氧化聚合物和单羟基化聚二烯或当R<1.5时代替所述单羟基化二烯聚合物的多羟基二烯聚合物。这些成分之外,配方设计人员将在各种树脂、填料和颜料、增塑剂、活性低聚物、稳定剂和溶剂中选择用或不用。
本发明的胶粘剂和密封胶组合物可通过以下方法制备:在升温(优选在室温和200℃之间)下混合所述组分直至得到均匀的混合物,通常少于3小时。本领域技术人员已知各种混合方法,能产生均匀混合物的任何方法均适用。或者,可将所述成分混入一种溶剂中。然后所得组合物可用于各种各样的用途。
本发明的胶粘剂组合物可用于很多不同种类的胶粘剂中,例如层压胶、压敏胶、粘结层、热熔胶粘剂、含溶剂胶粘剂、固化前已除去水的含水胶粘剂。所述胶粘剂可仅由所述交联的粘合剂组成,或者,更通常地,所述胶粘剂由配方的组合物组成,含有作为重要部分的所述聚合物以及其它已知的胶粘剂组合物组分。
本发明的胶粘剂组合物也特别适用于用作压敏胶(PSA)。PSA适用于极多种用途,从包装和掩蔽用胶带,到标识和装饰用标签,到保健品如一次性尿布和医疗器械用紧固件。通常将溶剂中、水中、或热熔的胶粘剂涂于纸或膜的背面。如需要,可加热胶粘剂以蒸发任何溶剂或水。然后,将其本身缠绕在有防粘涂层的背面作为胶带,或将其层压成一张可分开的纸并模切成标签。
密封胶为间隙填料。因此,它们以相当厚的层使用,以填充两基质之间的间隙。由于两基质通常相对移动,所以密封胶常为能抵抗此移动的低模量组合物。由于密封胶常暴露于气候中,所以常使用这些聚合物的氢化物。应选择树脂和增塑剂以保持低模量并使粘污性最小。应选择填料和颜料以使耐久性和颜色合适。由于密封胶以相当厚的层施用,所以溶剂含量应尽可能低以使收缩最小。
本领域的熟练配方者将认识到本发明环氧化聚合物的极大通用性,以制备有适合于许多不同应用的性能的胶粘剂和密封胶。
实施例
实施例中用几个胶粘剂试验证明用本发明改进的粘合剂的试验配方的性能。每个胶粘剂试样所得的共价固化度用J.R.Erickson为辐射固化胶粘剂研制的聚合物凝胶含量试验测量,该方法首次描述在论文“增加热熔压敏胶辐射交联的实验热塑性橡胶(Experimental Thermoplastic Rubbersfor Enhanced Radiation Crosslinking of Hot Melt PSA`s)”,TAPPI 1985热熔论文汇编(Hot Melt Symposium Proceedings),June 1985中。本实施例所执行的方法基本上与所公开的方法相同,但有较小的改进和修正。w%值表示共价地连至所述三维凝胶网络的所述粘合剂聚合物的重量百分率。从抛光钢上的180°剥离由压敏胶带协会(Pressure Sensitive TapeCouncil Method)No.1测量。大量数值表示从钢基质剥离试验胶带时强度高。环结粘性(LT)用TLMI Loop Tack Tester测量。Polyken探针粘性(PPT)由ASTM D-2979测量。LT和PPT的数值高表示干粘性。固定能力(HP)是在一定温度(23℃,95℃)下,在2°反剥离(压敏胶带协会(Pressure Sensitive Tape Council Method)No.7)中,在标准负载9.903N(500g)、19.614N(2kg)下从标准试验表面(MYLAR、钢)拉下一标准面积2.540×10-2m×2.540×10-2m(1英寸×1英寸)的胶带所需的时间。长时间表示胶粘和粘结强度高。剪切脱胶试验(SAFT)与HP相似,但记录脱胶时的温度不同。SAFT在以40°F/hr.的速度直线上升的烘箱中进行。高温度值表示粘结和胶粘强度高。
实施例1至6的粘合剂体系中使用若干聚合物。下表中给出它们的许多重要特性。
实施例中聚合物的描述 聚合 物号 类型 线性 wt%星形,线性链段的峰MW 重均MW (仅星 形) 组分的单体嵌 段 Meq/g OH Meq/g 环氧化 物 1 环氧化星形 二烯聚合物 17 5,800 100,000 (I-EB)nDVB +I-EB** 0 1.4 2 环氧化星形 二烯聚合物 40 5,600 77,000 (I-EB)nDVB +I-EB** 0 0.65 3 环氧化线性 单羟二烯聚 合物 100 6,000 - I-EB-OH** 0.17 1.5 4 线性单羟二 烯聚合物 100 3,000 - EB-OH 0.33 0 5 线性单羟二 烯聚合物 100 6,000 - I-EB-OH 0.17 0 6 线性二羟二 烯聚合物 100 4,000 - HO-B-OH 0.50 0 7 线性二羟二 烯聚合物 100 4,000 - HO-EB-OH 0.50 0 8 线性单羟二 烯聚合物 100 1,500 - I-OH 0.67 0 9 线性单羟二 烯聚合物 100 3,500 - I-OH 0.29 0 10 线性单羟二 烯聚合物 100 9,300 - I-OH 0.11 0 11 线性单羟二 烯聚合物 100 12,000 - EB-OH 0.08 0 12 线性单羟二 烯聚合物 100 18,000 - EB-OH 0.06 0
*I为聚异戊二烯,B为聚丁二烯,DVB为二乙烯苯,EB为聚乙烯-丁烯(完全氢化的聚丁二烯),n为星形聚合物上的臂数,OH为环氧乙烷封端的伯羟基。
**所述聚异戊二烯部分地氢化,再用过乙酸环氧化。
实施例中还使用若干其它配方成分,描述在下表中。
实施例中配方成分的描述 名称 描述 供应厂商UVI 6974IRGANOX1010REGALREZ1085SHELLFLEX371锍盐阳离子光引发剂酚类抗氧化剂氢化的增粘树脂加工油UNION CARBIDECIBA-GEIGY HERCULES SHELL
实施例1
用四氢呋喃(THF)作为溶剂,在室温下溶剂混合所有成分制备表1上面所示的胶粘剂1-A至1-D。将所述胶粘剂溶液浇注在干净的2.54×10-5m(1mil)MYLAR板上。最终所述胶粘剂的干膜厚度为1.01×10-4m-1.27×10-4m(4-5mil)。用LINDE光固化处理器,使所述胶粘剂在单介质压力的Hg灯泡下以0.152m/sec(30英尺/分钟fpm)的传送速度面对入射辐射,使试验膜直接UV固化。氮气氛仅用于减少来自灯泡的臭氧,因为阳离子体系不需在无氧气氛下固化。光干扰(lightbug)也在所述灯光下通过以测量辐射剂量。记录剂量为154mJ/cm。紧接所述UV照射后,将所试验的胶粘剂在121℃下后烘干10分钟。测试它们的性能,也示于表1中。聚合物2为仅有0.65meq环氧化物/g的星形聚合物,而聚合物1为有1.4meq环氧化物/g的星形聚合物。含有聚合物2和单羟二烯聚合物的胶粘剂1-A未固化好(44w%凝胶),由与所示低试验值相关的“v”(意指胶粘剂的粘性分裂)表示的粘结强度欠佳。实际上,它不比仅用聚合物2作为粘合剂的胶粘剂1-C好,且可能更差。胶粘剂1-A不是本发明的实施例,因为聚合物2的环氧含量低于0.75meq环氧化物/g聚合物。胶粘剂1-C也不是本发明的实例,因为它不合任何单羟基聚二烯聚合物。另一方面,使用聚合物1的胶粘剂1-B和1-D固化很好(86%和94%重量凝胶并具有好的粘结强度。胶粘剂1-B和1-D,虽然有非常低的干粘性,但固定能力极好。胶粘剂1-B和1-D能用作可复原的装配胶粘剂。由于它们的粘性值低,不能制备好的PSA。要用1-B和1-D的粘合剂体系制备PSA,应加入增粘树脂。1-B和1-D均为本发明的实施例,因为所述环氧化聚合物-聚合物1有环氧化物1.4meq/g,且分别存在51w%和28w%的单羟基聚二烯聚合物-聚合物4。
表1
UV可固化胶粘剂比较
不用增粘树脂
示出100份配方及结果 成分* 1-A 1-B 1-C 1-D聚合物1聚合物2聚合物4UVI 6974IRGANOX 1010粘合剂中环氧化聚合物组分w%粘合剂中线性单羟二烯聚合物w%环氧化物与羟基之比UV固化和后烘干后胶粘剂的性能:粘合剂混合物的凝胶含量(w%)*从钢板上的180°剥离(pli)TMI环结粘性(pli)Polyken探针粘性(kg)对钢的23℃固定能力,2.54×10-2m×2.540×10-2m(1英寸2)搭接,19.614N(2kg)(分钟)对MYLAR的95℃固定能力,2.540× 0 66.7 32.7 0.50 0.15 67 33 4 44 0.6v 1.1v 0.7v 3v 0v 48.7 0 50.7 0.50 0.15 49 51 4 86 0.0a 0.3a 0.3a >4000 >1000 0 99.4 0 0.50 0.15 100 0 无穷大 53 0.3a 0.8a 0.6v 1v >1000 72.0 0 27.3 0.50 0.15 72 28 11 94 0.1a 0.1a 0.2a >4000 >100010-2m×25.40×10-2m(1英寸2)搭接,4.903N(500g)(分钟)
“v”为胶粘剂的粘性分裂(粘合>内聚破坏),“a”为胶粘剂与基质界面脱开(内聚破坏>粘合)。
(MYLAR、LINDE、UVI、IRGANOX和REGALREZ为商标)。
实施例2
以与实施例1相同的方式制备、浇注和固化表2上面所示的胶粘剂2-E至2-H。表2中的试验结果表明:氢化的增粘树脂-REGALREZ 1085可加入所述粘合剂体系,而制备出极好的胶粘剂,包括极好的PSA 2-F和2-H。所有四种胶粘剂都是本发明聚合物有极高优越性的实例。
表2
使用增粘树脂的胶粘剂配方
示出100份配方及结果成分 2-E 2-F 2-G 2-H聚合物1聚合物4REGALREZ 1085UVI 6974IRGANOX 1010粘合剂环氧化二烯聚合物w%粘合剂中单羟二烯聚合物w%环氧化物与羟基之摩尔比UV固化和后烘干后胶粘剂的性能:粘合剂混合物的凝胶含量(w%)从钢板上的180°剥离(pli)TMI环结粘性(pli)Polyken探针粘性(kg)对钢的23℃固定能力,2.54×10-2m×2.54×10-2m(1英寸2),19.614N(2kg)(分钟)对MYLAR的95℃固定能力,2.54×10-2m×2.54×10-2m(1英寸2),4.903N(500g)(分钟) 53.9 20.5 25.0 0.50 0.15 72 28 11 100 0.1a 0.3a 0.6a >4000 >4000 >1000 >1000 35.8 13.6 50.0 0.50 0.15 72 28 11 100 3.8a 2.8a 1.5a >4000 >4000 >1000 >1000 36.4 37.9 25.0 0.50 0.15 49 51 4 100 0.3a 1.0a 0.5a >4000 >4000 >1000 0a 24.2 25.2 50.0 0.50 0.15 49 51 4 100 3.5a 4.4a 1.2a >4000 制备不 好 >1000 0a
“ v”为胶粘剂的粘性分裂(粘合>内聚破坏),“a”为胶粘剂与基质界面脱开(内聚破坏>粘合)。
实施例3
按实施例1中的方法制备、浇注和固化表3上面所示的胶粘剂3-I至3-N。将重复的PSA 2-F、3-M、2-H和3-K与表3中的胶粘剂3-I对比,显然含有单羟二烯聚合物-聚合物4的胶粘剂是优于不含所述单羟聚合物的PSA胶粘剂。PSA 2-F、3-M、2-H和3-K表现出极好的性能平衡。然而,3-I过固化而损失其粘结性能。
在所述粘合剂体系中用二羟二烯聚合物取代一些所述单羟聚合物可进一步改进胶粘剂的性能平衡,如表3中PSA 3-K所例证的。在直接与PSA3-K比较时,所述二羟聚合物-聚合物6的加入增加了聚合物的凝胶含量,而改善胶粘剂的粘结强度。
表3
有和无羟基二烯聚合物的胶粘剂配方
示出100份配方及结果成分 3-I 3-K 3-M 3-N聚合物1 49.7 24.2 35.8 24.2聚合物4 0 25.2 13.6 20.2聚合物6 0 0 0 5.0REGALREZ 1085 49.7 50.0 50.0 50.0UVI 6974 0.50 0.50 0.50 0.50IRGANOX 1010 0.15 0.15 0.15 0.15粘合剂中环氧化二烯聚合物w% 100 49 72 49粘合剂中羟基二烯聚合物w% 0 51 28 51环氧化物与羟基之比 无穷大 4 11 3.6UV固化和后烘干后胶粘剂的性能:粘合剂混合物的凝胶含量(w%) 98 82 93 97从钢板上的180°剥离(pli) 3.2a 4.3a 4.2a 3.3aTMI环结粘性(pli) 0a 4.5a 2.0a 3.6aPolyken探针粘性(kg) 0a 1.1a 0.7a 1.7a对钢的23℃固定能力,2.54×10-2m×2.54×10-2m(1英寸2),19.614N(2kg)(分钟) >4000 >4000 >4000 >4000 >4000 >4000 >4000 >4000对MYLAR的95℃固定能力,2.54×10-2m×2.54×10-2m(1英寸2),4.903N(500g)(分钟) >1000 >1000 >1000 0v >1000 >1000 >1000 >1000
“v”为胶粘剂的粘性分裂(粘合>内聚破坏),“a”为胶粘剂与基质界面脱开(内聚破坏>粘合)。
实施例4
按实施例1中的方法制备、浇注和固化表4中所示胶粘剂4-A至4-E。胶粘剂4-B和4-D不在本发明的范围内,因为其环氧化物与羟基之比R小于1.5。如粘合剂凝胶含量(51w%)所显示的,4-B固化较差,粘结强度欠佳。4-D甚至更差,由于其没有足够的粘结强度而无法进行凝胶含量试验。相信加入加工油-SHELLFLEX 371(商标)是4-D比4-B更差的主要原因。胶粘剂4-A、4-C和4-E均在本发明的范围内。4-A是极好的PSA。它不含加工油。4-C和4-E不是好胶粘剂。它们都证明用大量加工油稀释本发明的胶粘剂是危险的。4-E比4-C好,因为4-E用较少的加工油稀释。在不除去加工油的情况下,用二羟二烯聚合物取代一些所述单羟二烯聚合物,由于其R值(2.3)接近1.5,可改善4-E。然而,相信SHELLFLEX 371应从配方中除去。
表4
有低R值并有加工油的胶粘剂
示出100份配方及结果成分 4-A 4-B 4-C 4-D 4-E聚合物1聚合物4REGALREZ 1085SHELLFLEX 371UVI 6974IRGANOX 1010粘合剂环氧化二烯聚合物w%粘合剂中单羟二烯聚合物w%环氧化物与羟基之比UV固化和后烘干后胶粘剂的性能:粘合剂混合物的凝胶含量(w%)从钢板上的180°剥离(pli)TMI环结粘性(pli)Polyken探针粘性(kg) 24.3 25.3 49.7 0 0.50 0.15 49 51 4 85 3.3a 5.6a 1.4a 11.4 38.3 49.7 0 0.50 0.15 23 77 1.3 51 2.0v 1.4v v 14.6 15.2 52.1 17.4 0.50 0.15 59 51 4 49 好v 好v 好v 6.9 23.0 52.1 17.4 0.50 0.15 23 77 1.3 好v 好v 好v 好v 14.3 25.4 51.2 8.4 0.50 0.15 36 64 2.3 61 2.3v 2.0v v对MYLAR的SAFT,(℃) 168a 163a 88v 82v 好v 好v 140v 136v对钢的23℃固定能力,2.54×10-2m×2.54×10-2m(1英寸2),19.614N(2kg)(分钟) 3450a 不好制 备 - 好v 好v -对MYLAR的95℃固定能力,2.54×10-2m×2.54×10-2m(1英寸2),4.903N(500g)(分钟) >1000 >1000 - 好v 好v -
实施例5
按实施例1中的方法制备、浇注和固化表5中所示的胶粘剂5-F至5-Q。所有胶粘剂均使用由49w%环氧化二烯聚合物和51w%单羟二烯聚合物组成的粘合剂。都是本发明的实施例。胶粘剂5-F使用如前面实施例中所用的聚合物4。胶粘剂5-G至5-P是其中单羟聚合物的分子量从1,500增至18,000的系列。胶粘剂5-F至5-H是极好的压敏胶,有较高的干粘性和极好的固定能力。它们使用分子量从1,500至3,500的单羟二烯聚合物。胶粘剂5-I、5-J和5-P使用分子量从9,300至18,000的单羟二烯聚合物。也有极好的干粘性,但它们的粘结强度有些损失,18,000MW聚合物的胶粘剂比9,300和12,000MW的两个更弱。胶粘剂5-I至5-P需固化得再好一点即可成为很好的PSA。相信这可通过增加UV辐射剂量或用二羟二烯聚合物取代一部分单羟聚合物而实现。胶粘剂5-Q为所述环氧化二烯聚合物也含羟基的一个实施例。根据其干粘性和SAFT,5-Q的固化极好。它给出了所有有极好粘结强度的标记,并列出了在室温HP试验期间的粘性分裂、外观结果。
表5
单羟二烯聚合物分子量的影响
示出100份配方及结果成分 5-F 5-G 5-H 5-I 5-J 5-P 5-Q聚合物1聚合物3聚合物4EB-OH 3.0K聚合物8I-OH 1.5K聚合物9I-OH 3.5K聚合物10I-OH 9.3K聚合物11EB-OH 1.2K聚合物12EB-OH 18KREGALREZ 1085UVI 6974IRGANOX 1010环氧化物与羟基之比UV固化和后烘干后胶粘剂的性能:粘合剂的凝胶含量(w%)从钢板上的180°剥离(pli)TMI环结粘性(pli)Polyken探针粘性(kg)对MYLAR的SAFT,(℃)对钢的23℃固定能力,2.54×10-2m×2.54×10-2m(1英寸2),4.903N(500g)(分钟)对MYLAR的95℃固定能力,2.54×10-2m×2.54×10-2m(1英寸2),4.903N(500g)(分钟) 24.3 0 25.3 0 0 0 0 0 49.7 0.5 0.15 4 83 3.0a 4.3a 1.5a >168 >168 >4000 >4000 >1000 >1000 24.3 0 0 25.3 0 0 0 0 49.7 0.5 0.15 2.0 88 1.2a 3.4a 1.4a >168 >111a >4000 >4000 >1000 >1000 24.3 0 0 0 25.3 0 0 0 49.7 0.5 0.15 5 84 1.4a 3.3a 1.4a >168 >168 >4000 >4000 >1000 >1000 24.3 0 0 0 0 25.3 0 0 49.7 0.5 0.15 12 83 1.9a 3.4a 1.4a 88a 80a 235v 95v 233a 01 24.3 0 0 0 0 0 25.3 0 49.7 0.5 0.15 17 68 2.6a 4.6a 1.2a 68a 67a 368v 277v 0a 0a 24.3 0 0 0 0 0 0 25.3 49.7 0.5 0.15 22 76 3.5a 4.1a 1.7a 71v 59v 1429v 215v 0v 0v 0 24.3 25.3 0 0 0 0 0 49.7 0.5 0.15 2.6 98 5.3a 5.1a 1.9a >168 >168 1168v 511v 0a 0a
实施例6
按实验1中的方法制备、浇注和固化表6中所示的胶粘剂6-1至6-10。因为设备出故障,未进行180剥离试验。胶粘剂6-2、6-4和6-7不是本发明的实例。胶粘剂6-2使用环氧化物含量低于本发明下边界的聚合物2。因此,尽管实际上6-2使用了R值为4的优选单羟二烯聚合物,并含有优选量的增粘树脂,由于其环氧化物含量低,仍表现出较差的粘结强度。胶粘剂6-7也使用聚合物2,虽然用增强的二羟二烯聚合物替代部分单羟聚合物,仍表现出一些粘结强度问题。胶粘剂6-4根本没有粘结强度。甚至在UV固化和后烘干后仍保持“goo”,且不能拿起,甚至无法进行所述凝胶试验。胶粘剂6-4使用聚合物5,聚合物5与聚合物3相似,但未环氧化。胶粘剂6-9的粘合剂含有49w%聚合物1,但没有单羟二烯聚合物,而含有51w%二羟二烯聚合物。它表现出极好的固化和强度,但因没有所述单羟二烯聚合物而没有干粘性。胶粘剂6-1、6-3、6-5、6-6和6-8都是本发明的实施例,都有很好的PSA性能。胶粘剂6-10表明当R值低于1.5时如何使用二羟二烯聚合物。该胶粘剂刚好在本发明之外,因其R值(0.7)比0.75小一点。该粘合剂体系的凝胶含量低,胶粘剂开始表现出粘性分裂(在PPT试验上)。
表6
示出100份配方及结果成分 6-1 6-2 6-3 6-4 6-5 6-6 6-7 6-8 6-9 6-10聚合物1聚合物2聚合物3聚合物4聚合物5聚合物6聚合物7REGALREZ 1085UVI 6974IRGANOX 1010环氧二烯聚合物w%羟基二烯聚合物w%环氧化物/羟基比 24.3 0 0 0 25.3 0 0 49.7 0.5 0.15 49 51 4 0 33.3 0 0 16.3 0 0 49.7 0.5 0.15 67 33 4 0 0 24.3 0 25.3 0 0 49.7 0.5 0.15 49 51 2.7 0 0 0 24.3 25.3 0 0 49.7 0.5 0.15 0 51 0 24.2 0 0 0 20.2 5.0 0 50.0 0.5 0.15 49 51 3.7 24.2 0 0 0 20.2 0 5.0 50.0 0.5 0.15 49 51 3.7 0 31.3 0 0 13.0 0 5.0 50.0 0.5 0.15 64 36 3.5 0 0 24.2 0 20.2 0 5.0 50.0 0.5 0.15 49 51 3.1 24.3 0 0 0 0 0 25.3 49.7 0.5 0.15 49 51 2.7 9.7 0 0 0 0 0 39.9 49.7 0.5 0.15 20 80 0.7UV固化和后烘干后胶粘剂的性能:粘合剂的凝胶含量(w%)TMI环结粘性(pli)Polyken探针粘性(9.807N(Kg)对钢的23℃固定能力,2.540×10-2m×2.540×10-2m(1英寸2),19.674 N(2Kg)分钟对MYLAR的SAFT(℃)对MYLAR的95℃固定能力,2.540×10-2m×2.540×10-2m(1英寸2),4.903N(500g)分钟 86 3.8a 1.3a 1633a 644a 59a 59a 0a 0a 63 5.3a 2.4v 74v 20v 95v 95v 0a 0a 86 4.8a 2.1a >4000 2559a >168 1111 0a 01 goodv goodv goodv goodv goodv goodv 95 3.0a 1.1a >4000 >4000 >168 65a >1000 >1000 94 3.7a 1.5a >4000 >4000 66a 66a 0a 0a 59 5.8v 1.7a 477a 75a 61v 47v 0a 0a 90 3.7a 1.9a 3609a 11331 67a >168 0a 0a 95 0a 0.3a >4000 >4000 96a 69a 0a 0a 48 3.4a 1.3v 190a 75a 111a 57 0a 0a
实施例7
制配方以试验用环氧化二烯聚合物与二烯一元醇和二元醇的混合物作为层压胶的构思。层压胶似乎利用与PSA完全不同的机理操作,PSA以相对较厚的层浇注。此厚层在变形期间能够通过粘性流吸收很多能量,而提供PSA的强度。在层压胶中,所述层相对较薄,这些胶层必须将两基质牢固地连在一起。由于很薄,胶层内的粘性消能不是主要的强度机理。相反,胶和基质之间的粘结必须提供要求的强度。
在所述层压胶配方中使用两种环氧化二烯聚合物、一种一元醇和一种二元醇聚合物。这些聚合物描述在表7中。按表8制作配方。将所述成分溶解于THF中,以制备10%的固体溶液。准备工作表明我们的固化剂-Leecure B1310完全溶于THF中。发现用甲苯作为溶剂部分溶解。将除所述B1310(来自Leepoxy,Inc.的一种嵌段BF3催化剂)之外的所有成分溶于THF中。一旦加入溶解的B1310,将溶液放在辊压机上几分钟。然后,将配方浇注在聚(对苯二甲酸乙二醇酯)膜上,至额定胶层厚度为0.762×10-5m(0.3mils)。使所述膜风干1小时。干燥时,将另一聚(对苯二甲酸乙二醇酯)膜层压至所述胶层上面。用0.972kg(2磅)辊压机将所述层合材料压在一起。剪成一英寸的条,然后在50℃、适度的压力下热处理60秒。然后,在英斯特朗张力试验仪上用T形剥离几何图形试验所述层合材料的强度。剥离速度为10英寸/分钟。
表9示出所制备然后在室温下老化的层合材料的结果。使用星形环氧化二烯聚合物的对比例(对比例1)表现出较低的T形剥离强度,初始为0.519N(53g)/直线英寸2.540×10-2m(gli)。二嵌段羟基官能的环氧化聚合物有如此低的强度,以致不能试验。聚合物13的总分子量远低于所述星形聚合物-聚合物1,因此必须经历更多的化学交联以形成承受负载的网络。此对比例的增粘剂含量比对比例1高,这也将使之承受负载少。在配方(配方1)中包括一元醇(聚合物4),所得的强度较仅用所述环氧化聚合物的低。仅用聚合物13的,加入所述一元醇得到改善。比较对比例2和配方3和4。仅加入所述一元醇(配方3),强度从无法测量的低强度增至124gli。再加入一种二元醇,强度进一步增至211gli。
老化120小时后,除应与对比例1比较的配方2之外,继续保持开始的趋势。在非常长时间时,反应已进行至这样的程度,以致含有单羟基化环氧化二嵌段的配方甚至比非羟基化环氧化星形聚合物的对比例强。
老化24小时后,固化反应继续进行。所有试样的T-剥离值都有些增加。破坏方式仍为内聚破坏(为胶层破坏(粘性分裂)而非界面)。在24小时时继续初始T-剥离值所观察到的趋势。
当所述环氧化聚合物有羟基终端时,加入一元醇或二元醇用于增加层压胶的强度。所取得的最好强度是在100-400gli初始T-剥离强度的范围内。
表7
配方中所用的聚合物 聚合物 结构 分子量 环氧化物含量 (meq/g) 聚合物1 聚合物13 聚合物4 聚合物6 (I-EB)16 I-S/EB-EB-OH EB-OH HO-B-OH (1000-4800) 2000-2500/1350-150 3000 4000 1.4 1.5 0 0
I:异戊二烯
B:丁二烯
EB:氢化丁二烯
S:苯乙烯
S/EB:苯乙烯和氢化丁二烯的混合嵌段
OH:羟基
表8
层压胶配方 配方(成分量,克) 成分 对比例1 对比例2 1 2 3 4 聚合物1 聚合物13 聚合物4 聚合物6 REGALREZ 1085 LEECURE B1310 3.18 - - - 1.46 0.32 - 1.59 - - 3.27 0.16 2.46 - 1.05 - 1.24 0.27 - 2.47 1.05 - 1.26 0.26 - 1.80 0.66 - 2.42 0.18 - 1.17 1.00 0.26 2.45 0.14
表9
T-剥离结果 配方T-剥离(9.807×10-3N(g)/线性2.540×10-2m(英寸)(g),A为粘合,C为内聚破坏) 0 hrs 24 hrs 120 hrs 对比例1 对比例2 1 2 3 4 53/c 0/c 25/c 33/c 124/c 211/c 96/c 3/c 42/c 95/c 119/c 236/c 150/c 6/c 114/c 207/c 128/c 277/c