用于粘合剂配料的含水二氧化硅分散体.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200780035671.X

申请日:

20070925

公开号:

CN101535392B

公开日:

20111228

当前法律状态:

有效性:

有效

法律详情:

IPC分类号:

C08K3/36,C09D11/02,C09D111/02

主分类号:

C08K3/36,C09D11/02,C09D111/02

申请人:

阿克佐诺贝尔化学国际公司

发明人:

D·潘特克,R·穆施

地址:

荷兰阿默斯福特

优先权:

102006045384.0

专利代理机构:

北京市中咨律师事务所

代理人:

林柏楠;刘金辉

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内容摘要

本发明涉及含水组合物,特别地涉及以二氧化硅为基础的含水分散体及其生产方法,以及其在粘合剂层生产中作为组分的用途,和通过将该组合物喷涂到基材的一面或者两面进行粘合的应用。

权利要求书

1.一种制备分散体的方法,其特征在于:(a)通过加入至少一种强酸或者中强酸,将至少一种具有SiO平均粒子直径1-200nm的含水二氧化硅分散体的pH值设为6或者更小,以及(b)接下来,将其与至少一种具有聚氯丁二烯平均粒子直径50-200nm的聚氯丁二烯分散体进行混合。 2.如权利要求1的方法,其特征在于SiO粒子的粒子直径为5-100nm。 3.如权利要求1或2的方法,其特征在于含水二氧化硅分散体是二氧化硅溶胶。 4.如权利要求1的方法,其特征在于在工艺步骤(a)后获得的二氧化硅分散体具有1-5的pH值。 5.如权利要求1的方法,其特征在于分散体进一步包含:(c)至少一种水溶性的含OH基团的有机化合物。 6.如权利要求5的方法,其特征在于含OH基团的化合物是一种或者多种环糊精。 7.根据权利要求1至6中至少一项的方法所获得的分散体。 8.权利要求7的分散体在制备粘合剂或涂料配料中作为组分的用途。 9.权利要求7的分散体在制备喷涂粘合剂配料中作为组分的用途。 10.粘合剂或者涂料配料组合物,其含有至少一种权利要求7的分散体。 11.基材,其特征在于其被如权利要求7所述的分散体涂覆或粘合。

说明书

本发明涉及含水组合物,特别地涉及以二氧化硅为基础的含水分散体 及其生产方法,以及其在粘合剂涂料生产中作为组分的应用,和通过将该 组合物喷涂到基材的一面或者两面以粘合基材的用途。

根据当前工艺水平,二氧化硅产品在不同应用场合的应用是已知的, 例如在高质量模具中作为粘合剂,在表面改性中用作添加剂,或者在建筑 领域作为喷射混凝土的添加剂(参见,例如H.C.Starck GmbH公 司的小册子,Goslar Germany,www.hcstarck.com)。此外,已知有二氧 化硅分散体与聚氯丁二烯分散体的混合物。因而,EP-A 0,332,928公开了 在防护元件的制备中,在二氧化硅溶胶存在下,使用聚氯丁二烯胶乳作为 浸渍层。FR-A 2341537和FR-A 2,210,699描述了热解法二氧化硅与聚氯 丁二烯胶乳组合用于制备抗火泡沫漆或者用在沥青热处理中,并且在JP-A 06,256,738中描述了其与氯丁二烯-丙烯酸共聚物相结合。此外,在含水粘 合剂体系中使用二氧化硅分散体也是已知的(Ganster等人,”Neue Rohstoffe fürKleb-und Dichtstoffein”,Kleben und Dichten 期刊,3/2003)。

使用了二氧化硅溶胶的基于聚氯丁二烯分散剂的粘合剂配料的制备方 法在WO-A 03/102066中已有描述。虽然这些配料具有很长的“开放时间” 及其得到的干燥粘合剂膜层具有高度的“热稳定性”,但是由于它们的高 粘度,它们不适合在喷涂工艺中使用。

在粘合剂的情况下,“开放时间”指的是,根据DIN 16920,在施涂 粘合剂后其处于可以进行湿法粘合的情况下的时间长度。这是从施涂粘合 剂后到可以施加压力的时间。

“热稳定性”指的是,在受压的粘合剂层仍然能将胶合的粘合体保持在 一起的温度。

基于聚氯丁二烯分散体的可喷涂的接触型粘合剂被用在各种场合中, 特别是在床垫和家具领域中用于泡沫粘合。以下是两种基本工艺方法:

1.2C(组分)工艺方法

在该工艺方法中,粘合剂配料和含水凝固剂通过具有双喷嘴的喷枪被 同时雾化。两个混合物在喷雾流中遇到一起,并且在喷雾流中和/或在基材 表面上凝固在一起。例如在:Katsuyuki Hara,Institute of Technology, Osaka Japan,“双组分喷混水基粘合剂″(World adhesive congress, München 8-10,1988年6月),或者在Bayer Material Science AG公司的 技术信息中,Leverkusen,德国(KA-KR-0001e/01/05.96.)中有所描述。然 而,该工艺具有相互干扰倾向,并且难以操作,因为两种组分必须持续地 以特定比例的混合物的形式进行雾化,并且只能被具有一些储备的市场接 受。

2.1C(组分)工艺方法

在该工艺方法中,具有受限的剪切稳定性的粘合剂配料通过具有单喷 嘴的喷枪被雾化。适当的含水配料中含有有机溶剂以将粘合剂分散体进行 去稳定化,正如EP814139A1或者DE3028693A1中所描述的。由于严格 的环保法规,含溶剂的1C配料的使用仅仅可以在严格限制下允许使用。 因此,存在对无溶剂型粘合剂配料的需求。

在EP-A624634A1和EP-A470928中,对于基材表面的弹性粘合,描 述了所述无溶剂的含水1C配料。它们含有丙烯酸酯共聚物和聚氯丁二烯 的混合物。通过加入弱酸,诸如硼酸,和其它助剂,将pH值设置为约8.5。 这些压敏分散体在离开喷枪的喷嘴时凝固。在这种情况下的缺点是配料的 热稳定性低,因此它们只在“泡沫-泡沫粘合”中有用。

具有高热稳定性的涂层或粘合通过所谓“EPI体系”(乳液-聚合物- 异氰酸酯)的辅助来得到。通过往聚合物分散体中加入约15%异氰酸酯- 在大多数情况下使用MDI(二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯)-来达到。由于数 小时的非常短暂的“储存期”,在这种情况下仅可进行2C配料的短时间 处理。“储存期”指的是在至少一种其它分散体混入后,配料可以使用的 时间。

根据当前的工艺水平,也有潜在反应性聚异氰酸酯分散体,其在特定 条件下,在含有聚氯丁二烯的1C粘合剂配料中可以在数周内保持稳定。 合适的产品由Bayer Material Science AG,Leverkusen公司生产,其名称 为BL XP 2514和XP 2589。然而,在这种情况下 考虑到,胶合接缝的较高热稳定性直到要粘合的基材在粘合之前或者之后 被加热时才引入。无法以该方式获得在室温下粘合并且在不加热的情况下 达到高热稳定性的1C配料组合物。

在乳液聚合后,聚氯丁二烯分散体作为pH为12-13的强碱性分散体 存在,其固含量为约30-40重量%。为了逐渐达到固态橡胶,通常,需要 降低pH值到6-7的范围。这通常通过加入合适量的稀乙酸来达到;另一 方面,无机酸也可导致立刻的凝固。文献:″Ullmanns化学技术百科全书 (Ullmannsder technischen Chemie)″,Band 9,第366页, Verlag Urban und Schwarzenberg,Muncich-Berlin 1957;″聚合物科学和 技术百科全书(Encyclopedia of Polymer Science and Technology)″,第3 卷,第705-730页,John Wiley,New York 1965;″有机化学方法 (Methoden der Organischen Chemie)″(Houben-Weyl)XIV/1,738页起, Georg Thieme Verlag Stuttgart 1961。

如果分散体用作粘合剂原料,它们必须通过乳化后处理工艺方法将固 含量提升到54-60重量%的水平。同时在该阶段,它们的pH值一般>12。 用在1C可喷涂粘合剂中的含水聚氯丁二烯粘合剂配料,pH值必须<10, 以便获得特性分布。因为其高固含量,通过乙酸进行的pH值降低已不会 再奏效。仅仅可以使用弱酸,诸如甘氨酸(氨基醋酸)。在这种情况下, 粘合剂配料被稀释到不希望的程度。

因此,在此基础上,还需要含水1C粘合剂配料,其不具有所述缺点, 即,特别地需要那些适合喷涂并且在喷涂后立即显示高度快速硬化、具有 长的储存期、且能产生具有高耐热性的粘合的配料。

因此本发明的目标是提供所述1C粘合剂配料。

令人惊异地,发现通过强酸或者中强酸设成低pH值的二氧化硅分散 体可以与强碱性聚氯丁二烯分散体进行混合,而不发生凝固。在这种情况 下,可以制备出具有高固含量和低pH值的1C配料。

更加令人惊异地,当先制备二氧化硅和聚氯丁二烯分散体的混合物时, 获得的配料组合物的pH值不再能通过加入强酸或者中强酸来再次降低, 而不会发生自凝固。

因此,本发明的主题是一种制备分散体的方法,其特征在于:

(a)通过加入至少一种强酸或者中强酸,将至少一种具有SiO2平均粒 子直径1-200nm的含水二氧化硅分散体的pH值设为6或者更小,以及

(b)接下来,其与至少一种具有聚氯丁二烯平均粒子直径50-200nm的 聚氯丁二烯分散体进行混合。

本发明涉及的强酸优选具有小于或者等于0的pKA值。本发明涉及的 中强酸优选具有0-4之间的pKA值。酸决定了在水溶液中质子分裂的平衡 常数。本领域技术人员也可以在表中获取所述值。特征值是酸度常数pKA。 通常,强酸的情况下,pKA值小于或者等于0,在中强酸的情况下,pKA值为0-4之间;与它们不同,弱酸的pKA值通常大于4, (www.cci.ethz.ch/vorlesung/de/all/node7.html)。优选,在本发明工艺中, 二氧化硅分散体的pH值通过加入pKA值<4、特别优选<2.5的酸来进行设 置。

在本发明中,优选的强酸或者中强酸是含有酸基团的离子交换剂或者 无机酸,例如盐酸、硫酸或者磷酸,例如正磷酸。更特别地优选正磷酸。 特别优选地,二氧化硅分散体的pH值通过加入酸降低到pH值1-5,特别 优选pH值1.7-4。

优选在搅拌下加入酸。优选分批加入酸,特别优选逐滴加入。在完全 加入合适量的酸后,继续后续搅拌是有利的。后续搅拌可以在例如数分钟 到数小时的时间长度内进行,优选在1分钟到2小时内。酸的加入完全可 在二氧化硅分散体保持稳定的任何温度下进行。优选,酸的加入在室温下 进行。

在本发明中,术语“含水”指的是分散体基本上、即基于分散体重量 的至少30重量%含有水。

含水二氧化硅分散体是已知的,并且根据制备过程具有多种形式。

根据本发明,适合的二氧化硅分散体可以基于二氧化硅溶胶、硅胶、 热解法二氧化硅、沉淀法二氧化硅或者它们的混合物。

硅酸溶胶是无定形二氧化硅在水中的胶态溶液,其也被称为二氧化硅 溶胶,但是大多数情况下称为硅石溶胶。在该情况下,二氧化硅以球形且 表面羟基化的粒子形式存在。通常,胶体粒子的粒子直径为1-200nm,在 这种情况下,对应于粒子尺寸的BET比表面积(根据G.N.Sears,Analytical Chemistry Vol.28,N.12,1981-1983,December 1956中的方法进行测定) 为15-2000m2/g。假设提供的二氧化硅溶胶具有球形初级粒子并且密度为 2.2g/cm3,得到因子为2750。该因子被比表面积除,得到nm单位的粒子 尺寸。(因子的测定参见Ralph K.ller,The Chemistry of Silica,John Wiley &Sons New York 1979 p.465 ff.)。SiO2粒子的表面积具有被合适反离子 平衡的载荷,这将导致胶态溶液的稳定。碱稳定化的二氧化硅溶胶具有 7-11.5的pH值,并且含有作为碱化试剂的例如小剂量的Na2O、K2O、Li2O、 氨水、有机氮碱、四烷基氢氧化铵、碱金属铝酸盐或者铝酸铵。二氧化硅 溶胶也可以以弱酸形式使用,作为半稳定的胶态溶液。此外,也可通过用 Al2(OH)5Cl涂覆表面来制备阳离子调节的二氧化硅溶胶。二氧化硅溶胶的 固含量优选为5-60重量%SiO2。

二氧化硅溶胶的制备工艺过程基本上通过如下步骤进行,通过离子交 换对水玻璃进行去碱化,在各种SiO2粒子的情况下设定并且稳定化所需要 的粒子尺寸(分布),在各种情况下设定SiO2粒子的浓度,并且任选地进 行SiO2粒子的表面改性,诸如例如使用Al2(OH)5Cl来进行。在这些步骤 的任何之一中,都不让SiO2粒子脱离胶态溶解状态。这解释了离散的初级 粒子的存在。

此外,在热解法二氧化硅和沉淀法二氧化硅之间存在区别。在沉淀工 艺中,存在水,并且接下来同时加入水玻璃和酸例如H2SO4。在该工艺中, 形成了胶态初级粒子,其随着反应的进行发生聚集,并形成聚集体。比表 面积通常为30-800m2/g(测量方法:DIN 66131),并且初级粒径大小为 5-100nm。以固体存在的这些二氧化硅的初级粒子通常紧密交联来形成次 级聚集体。特征值是平均粒子尺寸-也被称为平均粒子尺寸。

热解法二氧化硅通过火焰水解的方式或者在电弧工艺的辅助下进行制 备。热解法二氧化硅的主要合成方法是火焰水解法,其中四氯硅烷在氢氧 气火焰的作用下分解。在该方法中形成的二氧化硅是X射线无定形的。热 解法二氧化硅在它们实际无孔的表面上,相比于沉淀法二氧化硅,明显具 有较少的OH基团。通过火焰水解法制备的热解法二氧化硅通常具有 50-600m2/g的比表面积(DIN 66131),初级粒子尺寸为5-50nm,通过电 弧法制备的二氧化硅具有25-300m2/g的比表面积(DIN 66131),初级粒 子尺寸为5-500nm。同样在这种情况下,以固体存在的这些二氧化硅的初 级粒子通常紧密交联来形成次级聚集体。平均粒子尺寸是其特征值。

固体形式的二氧化硅的合成及其特性的进一步细节可以从例如K.H. Büchel,H.-H.Moretto,P.Woditsch,工业无机化学(Industrielle Anorganische Chemie),Wiley VCH Verlag 1999,Chapter 5.8中得到。

当根据本发明的聚合物分散体使用SiO2原料例如热解法二氧化硅或 者沉淀法二氧化硅进行制备时,其以孤立固体的形式存在,然后通过分散 的手段被转化为含水SiO2分散体。

为了制备二氧化硅分散体,可以使用本领域公知的分散器,优选适于 得到高剪切速率的那些,诸如,例如Ultratorrax或者溶解器盘。

优选地,在步骤(a)中使用那些含水二氧化硅分散体,其中SiO2粒子具 有1-200nm的平均粒子尺寸,优选5-100nm,以及更优选8-60nm。在使 用沉淀法二氧化硅的情况下,其被研磨以便缩小粒子。在二氧化硅分散体 具有大于200nm平均粒子尺寸的情况下,存在缺陷:在得到的粘合剂配料 中粒子会在储存时沉淀,并且在喷涂时会堵塞喷枪的喷嘴。

在沉淀法二氧化硅和热解法二氧化硅的情况下,粒子可以以所谓初级 粒子的形式存在,也可以聚集的形式存在。术语“平均粒子尺寸”指的是, 根据本发明,由超离心方法测定的平均粒子尺寸,并且其包括初级粒子尺 寸和任选存在的聚集体的大小(参见:H.G.Müller,Progr.Colloid Polym. Sci.107,180-188(1997))。质量介质是指定的。

在本发明工艺方法的优选实施方案中,使用了那些二氧化硅分散体, 其中,二氧化硅分散体中的SiO2粒子以离散的非交联的初级粒子形式存 在。所述含有离散非交联的初级粒子的二氧化硅分散体特别地是二氧化硅 溶胶。

同样优选的是SiO2粒子具有在粒子表面上的羟基。

特别优选的是,使用的含水二氧化硅分散体是含水二氧化硅溶胶。合 适的二氧化硅溶胶可以从市场上购得。

通过在碱性含水介质中进行乳液聚合来制备聚氯丁二烯,参见 Ullmanns化学技术百科全书,Band 9,第366页,Verlag Urban und Schwarzenberg,Muncich-Berlin 1957;聚合物科学和技术百科全书,第3 卷,705-730页,John Wiley,New York 1965;有机化学方法(Houben- Weyl)XIV/1,738页起,Georg Thieme Verlag Stuttgart 1961。

根据本发明,使用了聚氯丁二烯分散体,其可通过氯丁二烯和0-20重 量份的可与氯丁二烯共聚的烯属不饱和单体在碱性介质中进行聚合而获 得。

合适的可共聚单体例如描述在“有机化学方法”(Houben-Weyl)XIV/1, 738页起,Georg Thieme Verlag Stuttgart 1961中。优选每分子带有3-12 碳原子和1或2个可共聚C=C双键的化合物。优选的可共聚单体的例子为 2,3-二氯丁二烯和1-氯丁二烯。

根据本发明使用的聚氯丁二烯分散体优选通过乳液聚合的方式,在 0-70℃、优选5-45℃和pH值10-14、优选11-13的条件下制备。通过常用 的本领域技术人员已知的活化剂或者活化剂体系进行活化。

优选,聚氯丁二烯分散体的粒子具有60-180nm的平均粒子直径。

根据本发明,聚氯丁二烯的制备可以连续地进行,也可以间歇式进行, 优选连续聚合法。

根据本发明,聚氯丁二烯的粘度可以通过常规链转移剂来进行设置, 诸如硫醇,例如在DE-A 3 002 711、GB-A 1 048 235、FR-A 2 073 106中所 描述的,或者二硫化黄原(xanthogen disulfides),例如在DE-A 1 186 215、 DE-A 2 156 453、DE-A 2 306 610和DE-A 3 044 811、EP-A 0 053 319、 GB-A 512 458、GB-A 952 156和US-A 2 321 693和US-A 2 567 117中所 述。

聚合反应通常在单体转化率为50%-95%时停止,优选60%-80%,其 中可以加入例如吩噻嗪、特丁基邻苯二酚或者二乙基羟基胺作为引发剂。

在聚合后,通过水蒸汽蒸馏除去剩余的氯丁二烯单体。这按照例如 W.Obrecht in Hou ben-Weyl:Methoden der organischen Chemie Bd.20 Teil 3 Makromolekulare Stoffe,(1987)第852页中所描述的方法进行。

在进一步的步骤中,分散体的固含量通过成乳化工艺进行提高。例如, 通过加入藻酸盐来进行成乳化处理,如Neoprene Latices,John C.Carl, E.I.Du Pont 1964,第13页中所述。

这种适用于粘合剂领域的聚氯丁二烯分散体由如下公司提供,例如 Bayer Material Science AG,Leverkusen公司的名称为C 84和 C 74的产品。

特别优选使用含水聚氯丁二烯分散体,其突出优势在于具有长的储存 稳定性,即,在储存期中pH值不会发生显著变化。

储存稳定的聚氯丁二烯分散体的制备在LeA 36711中有所描述。适用 于粘合剂领域的合适的聚氯丁二烯分散体由如下公司提供,例如Bayer Material Science AG,Leverkusen公司的名称为C VPLS 2325 和C VPLS 2372H的产品。

在本发明的优选实施方案中,根据本发明制备得到的分散体进一步包 含:

(c)至少一种水溶性的含有OH基团的有机化合物。

所述水溶性的含有OH基团的有机化合物可以加入到由聚氯丁二烯分 散体加入到酸化二氧化硅分散体中而制得的现成混合物中,也可将其与聚 氯丁二烯分散体或者酸化二氧化硅分散体这两种分散体之中的一种一起加 入到酸化二氧化硅分散体中,并且在加入聚氯丁二烯分散体之前进行混合。 水溶性的含有OH基团的有机化合物可以固体形式加入或者以水溶液形式 加入。同样地,优选在搅拌下加入。当水溶性的含有OH基团的有机化合 物是环糊精时,必须小心酸化二氧化硅分散体的pH值高于3.5。

在本发明的范围内,水溶性的含有OH基团的有机化合物指的是所有 线性或者环状的低聚物或者聚合物,其中在低聚物或者聚合物链上含有羟 基,并且是水溶性的。在本发明中,低聚物指的是那些具有至多10个重复 单元且分子量小于1000的化合物,聚合物指的是那些重复单元数多于10 个和/或分子量高于1000的化合物,在这两种情况下,重复单元都可能是 相同的或者不同的。含有OH基团的聚合物的优选例子是羟基烷基纤维素、 聚乙烯基醇或者聚环糊精,含有OH基团的低聚物的优选例子是环糊精。 在本发明中,含OH基团的低聚物或者聚合物优选是环糊精。

适合的环糊精是未取代和取代的环糊精。

优选的环糊精是-、β-和γ-环糊精,及其酯、烷基醚、羟基烷基醚、 烷氧羰基烷基醚、羧基烷基醚衍生物或者它们的盐。

特别优选的是甲基--环糊精、甲基-β-环糊精、甲基-γ-环糊精、乙基 -β-环糊精、丁基--环糊精、丁基-β-环糊精、丁基-γ-环糊精、2,6-二甲基-- 环糊精、2,6-二甲基-β-环糊精、2,6-二甲基-γ-环糊精、2,6-二乙基-β-环糊精、 2,6-二丁基-β-环糊精、2,3,6-三甲基--环糊精、2,3,6-三甲基-β-环糊精、2,3,6- 三甲基-γ-环糊精、2,3,6-三辛基--环糊精、2,3,6-三辛基-β-环糊精、2,3,6- 三乙酰基--环糊精、2,3,6-三乙酰基-β-环糊精、2,3,6-三乙酰基-γ-环糊精、 (2-羟基)丙基--环糊精、(2-羟基)丙基-β-环糊精、(2-羟基)丙基-γ-环糊精, 部分或者全部乙酰化的、甲基化的和琥珀酰基化的-、β-和γ-环糊精,2,6- 二甲基-3-乙酰基-β-环糊精,和2,6-二丁基-3-乙酰基-β-环糊精。

被单-、双-或三醚-取代的、被单-、双-或三-酯取代的或者被单酯/-二 酯取代的衍生物通常通过用烷基化剂对-、β-和γ-环糊精进行醚化来获得 和/或通过用乙酸或者琥珀酸在酸存在下进行酯化来获得,所述烷基化剂是 例如硫酸二甲基酯或者具有1-30个碳原子的烷基卤,例如甲基、乙基、丙 基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基的氯化物、溴化物或者碘化物。

环糊精也可在市场上购得,例如从Wacher公司获得(和 )。

在本发明方法中使用的二氧化硅分散体优选具有分散二氧化硅固含量 为5-60重量%,优选30-51重量%,基于二氧化硅分散体的总重量计。

在根据本发明方法制备分散体的情况下,所述分散体无法从其他任何 渠道获得。因此,根据本发明方法制备得到的分散体同样也是本发明的主 题。

根据本发明方法制备得到的分散体在喷涂粘合剂中可以出色地用作组 分,特别是在1C喷涂粘合剂配料中,因为所需要的凝固直到喷涂后才会 发生,并且可防止喷嘴的堵塞。

因此,本发明的另一主题是根据本发明制备的分散体在喷涂粘合剂中 作为组分的用途,特别是在1C喷涂粘合剂配料中。优选地,喷涂粘合剂 的制备在加入至少一种水溶性的含有OH基团的有机化合物的情况下进 行。

当使用根据本发明制备的分散体作为粘合剂配料中的组分时,该配料 含有3-45重量%的二氧化硅分散体,优选5-35重量%。聚氯丁二烯分散 体在配料中的含量高达97-35重量%,优选高达90-50重量%,并且任选 的含OH基团的水溶性有机化合物的用量为0-20重量%,优选5-15重量 %,百分比值基于非挥发组分的重量,并且其总和为100重量%。

使用本发明制备的分散体获得这样的配料组合物,其pH值为8-10, 优选8.5-9.5,在设定pH值时没有观察到凝固。当配料中使用目标量的二 氧化硅分散体不足以达到所需的pH值范围时,可使用甘氨酸来再次调节 剩余的pH差值。

根据本发明制备的粘合剂配料可含有其它添加剂和任选的涂料和粘合 剂助剂。

例如,可进一步加入聚合物胶乳,用量高达20重量%。作为聚合物胶 乳,原则上,所有分散体都是合适的,只要聚合物在乳化剂或者分散剂的 辅助下可分散在水中,或者通过乳液聚合来制备并且以在水中的聚合物分 散体形式存在。例子为由二烯或者烯属不饱和单体制成的聚合物及其共聚 物的胶乳,诸如聚苯乙烯-丁二烯-乳胶、丙烯腈-丁二烯-胶乳、氯化聚异戊 二烯乳胶或(甲基)丙烯酸酯乳胶。

优选用于粘合剂领域的天然或者合成聚合物分散体,如下所描述的: Irving Skeist,粘合剂手册(Handbook of),第2版,1977,Van Nostrand Reinhold,纽约。

任选使用的另外合适的助剂是例如有机增稠剂,用量为基于非挥发成 分计的0.01-1重量%,诸如纤维素衍生物、藻酸盐、淀粉、淀粉衍生物、 聚氨酯增稠剂或者聚丙烯酸;或者无机增稠剂,用量为基于非挥发成分计 的0.05-5重量%,诸如膨润土。

为了保存,同时也可往根据本发明制备出的分散体中加入杀菌剂。其 用量为基于非挥发成分计的0.02-1重量%。合适的杀菌剂为例如酚类和甲 酚类衍生物或者有机锡化合物。

任选地,增粘树脂,所谓粘合剂树脂,诸如例如未改性或改性的天然 树脂,诸如松香酯、烃树脂或合成树脂,诸如邻苯二甲酸酯树脂,也可以 以分散形式加入到根据本发明制备得到的分散体中(参见例如Klebharze, R.Jordan,R.Hinterwaldner,75-115页,Hinterwaldner Verlag Munich 1994)。优选烷基酚类树脂和萜烯酚类树脂分散体,其软化点高于70℃, 特别优选地高于110℃。

增塑剂,诸如基于己二酸、邻苯二甲酸酯或磷酸酯的那些,也可被加 入到根据本发明制备的分散体中,其用量为0.5-10重量份,基于非挥发成 分计。

氯化氢会从氯丁二烯聚合产物中脱离,作为小剂量氯化氢的接受体, 也可使用环氧化物,例如0164(双酚-A环氧氯丙烷树脂MW ≥700,粘度:8000-13000mPas,供应商:Bakelite AG,Varzinger Str.49, 47138 Duisburg-Meiderich)。

通过加入交联剂,例如多磷酸盐诸如六偏磷酸钠,萘磺酸,萘磺酸和 甲醛的缩合产物,十二烷基硫酸酸钠,或者聚丙烯酸铵或聚丙烯酸钠,粘 合剂配料的稳定性可以根据需要被增加到低于10的pH值。

为了制备本发明的分散体,选择各组分的相对量,使得得到的分散体 含有上述指定用量的各组分,诸如二氧化硅分散体、聚氯丁二烯分散体, 以及任选的水溶性的含有OH基团的有机化合物,以及任选地其它添加剂、 涂料助剂或者粘合剂助剂。

原则上,各组分可以按任何顺序进行混合。

本发明的分散体特别适合用作各种基材的粘合剂或者涂料试剂。例如, 可以涂敷或者粘合基材,诸如木料、纸张、塑料、织物、皮革、橡胶,或 者由无机材料诸如陶瓷、石料、玻璃纤维或者水泥制成的基材。在粘合基 材时,可以粘合相同或者不同类型的基材。本发明的聚合物分散体尽管具 有高水含量,与已知的含水聚合物分散体相比显示了快速的初始硬化,并 且得到的干涂层或者粘合剂膜具有高的热稳定性。

本发明分散体可以已知的方式进行施涂,例如通过刷涂、倾倒、刮刀 施涂、喷涂、辊涂或者沉浸,优选通过喷涂进行使用。涂层或者粘合剂膜 的干燥可以在室温下或者高温下进行。

用本发明聚合物分散体涂覆或者粘合的基材同样也是本发明的主题。

下列实施例用于对本发明以举例的形式进行阐述说明,并且不应被视 为对本发明的限制。

实施例

1.1.所用的物质

表1:H.C.Starck GmbH,Leverkusen德国公司的二氧化硅分散体 (二氧化硅溶胶)

(*)平均值,由比表面积计算得到。

表2:Wacker Burghausen Germany的环糊精产品,用作水溶性的含 有OH基团的化合物

表3:聚合物分散体

1.2测量方法:

1.2.1粘合剂的软化点的测定(热稳定性)

根据EN 1392进行测定。用砂纸(粗糙度=40)对由KASX(丁二烯 -丙烯腈-橡胶胶态物)制成的两个测试条进行打磨,切下测试样品,尺寸 20×60mm。用刷子在表面上涂覆上100μm厚的粘合剂配料的湿膜,面积 10×20mm,并且在室温下通风1小时。接着,将这些测试样品进行震动 活化10秒钟,并且压到一起,使得只有要粘合的表面按压在一起,角度为 180°。粘合在4巴(有效)的压力下在压机中压10秒钟。

在3-7天的储存期后,KASX测试样品被置于4kg负载下,并且在400 ℃的加热室内进行30分钟的软化。接着,测试样品以0.5℃/分钟的线性加 热速率被加热到150℃。记录下软化温度,即在4kg负载的剪切测试中粘 合失效时的温度,单位℃。对于所有情况,进行4个单独测试。

震动活化

将要粘合的表面用得自Funk(2000)的IR辐射 机进行红外辐射10秒钟。在涂覆有粘合剂的测试样品的热活化后立即发生 粘合,在该工艺过程中,要粘合的活化层被一对一地叠放,并且在压机中 压在一起。由此制备的测试样品在23℃、50%相对湿度下储存。

1.2.2在粘合剂配料进行喷涂后,接触型粘合和强度的建立的测定

粘合剂配料通过得自Krautzberger,Eltville的Spray-Mix installation 的帮助被施涂到聚氨酯泡沫体上。从Bayer Material Science AG公司的技 术信息KA-KR-000le/01/05.96中可以获得更多细节。涂覆好的基材在0-30 分钟的干燥时间后被按压,如图1中所描述的,并且测量粘合是否完全或 者部分裂开,或者是否粘合能够保持。

图1:泡沫-泡沫粘合的测试方法

在另一实验中,按压过程在10-20分钟的干燥时间后进行。接着,试 着再次将粘合的接缝裂开。以分钟为单位给出泡沫撕开后的时间,即,粘 合比泡沫体更坚固时的时间。

1.3.本发明粘合剂配料的制备的一般说明

1.3.1.酸化二氧化硅分散体的制备

根据本发明的制备方法步骤(a)来制备酸化二氧化硅分散体,将二氧化 硅分散体B、C或者D置于可密封的玻璃瓶中,逐滴加入85%的正磷酸, 直到二氧化硅分散体的pH值为2-3。在搅拌10分钟后,密封并且储藏该 玻璃瓶。

1.3.2.粘合剂配料的制备

为了制备粘合剂配料,将聚氯丁二烯分散体置于烧杯中。然后一个接 一个地边搅拌边加入添加剂或者助剂,即,其他配料组分,最后同样在搅 拌下加入二氧化硅分散体。储存24小时后,将粘合剂配料用于实验。

1.4.实施例:

1.4.1.设定粘合剂配料的pH值

表4a:粘合剂配料的组成

列出的值是各粘合剂配料中的各组分的重量份数。

粘合剂配料根据1.3.2中的一般说明制备。

*)对比例

参考来源:

(1)Rhein Chemie GmbH,Mannheim,德国(50%二苯基胺衍生物在 含水乳液中)

(2)Borchers GmbH,Langenfeld,德国(烷基羟基胺,85%在水中)

(3)DRT(Les Derives Resiniques+Terpeniques,Cedex,法国(萜烯酚 类树脂分散体)

表4b:在加入酸之前和之后的粘合剂配料的pH值

试图通过加入酸来将表4a中粘合剂配料1-8的pH值设成9。为此使 用下述酸:

作为弱酸的乙酸,其pKA值为4.75

作为中强酸的正磷酸,其pKA值为2.16

根据本发明制备的粘合剂配料9的pH值已经为9。

混合物编号 1*) 2*) 3*) 4*) 5*) 6*) 7*) 8*) 9 在加入酸前的配 料的pH值 10.7 10.7 10.4 10.4 10.6 10.6 12.0 12.0 9.0 加入10%乙酸 + + + + 加入10%磷酸 + + + + 观察结果 C C C C C C C C

*)对比例,+=将酸加入到现成的粘合剂配料中

C=在酸加入时发生胶乳凝固

正如表4b所示,现成的粘合剂配料1-4的pH值,二氧化硅/聚氯丁二 烯混合物5和6的pH值,以及纯聚氯丁二烯分散体7和8的pH值,都 无法通过加入弱酸乙酸或者通过加入中强酸正磷酸来进行设定。在所有情 况下,均在加入酸时发生凝固。只有通过预先将正磷酸与二氧化硅分散体 进行混合,才能让粘合剂配料的pH值达到9(参见混合物9)。

1.4.2.粘合剂配料的热稳定性测定

表5a:粘合剂配料的组成

列出的值为各粘合剂配料中的各组分的重量份数。

粘合剂配料根据1.3.2中的一般说明进行制备。

*)对比例,**)现有技术

混合物17表示根据现有技术的另一个对比实施例,其中粘合剂配料由 309组成。

参考来源:

(1)Rhein Chemie GmbH,Mannheim,德国(50%二苯基胺衍生物在 含水乳液中)

(2)Borchers GmbH,Langenfeld,德国(烷基羟基胺,85%在水中)

(3)DRT(Les Derives Resiniques+Terpeniques,Cedex,法国(萜烯酚类 树脂分散体)

表5b:粘合剂配料的pH值和固含量

混合物编号 10*) 11*)  12  13  14  15  16  17**) 配料的pH值 9.3 9.3  9.3  9.5  9.2  9.2  9.2  8.8 固含量,重量% 45 44  45  40  53  54  54  55

表5c:胶合接缝的耐热性能

混合物编号 10*)  11*) 12  13  14  15  16  17**) 耐热性,单位℃ 60  60 110  110  110  90  115  60

与对比例(例10、11、17)相比,本发明制备的配料显示了明显较高 的耐热性能。

表5d:接触粘合时间

干燥时间,分钟/混合物 10*) 11*) 12 13 14 15 16 17**) 0 - - + (+) + + + + 1 - - + + + + + + 3 - - + + + + + + 5 - + + + + + + + 10 + + + + + + + + 15 + + + + + + + + 20 + + (+) + + + + +

胶合接缝再次完全裂开-,轻微裂开(+),保持闭合+。

与对比例(例10、11)相比,本发明制备的配料显示了明显较好的接 触型粘合时间,特别是在较短的干燥时间内,并且因此在该性能上与现有 技术具有可比性。

表5e:在10分钟干燥时间后的粘合强度的建立

胶合后的储存时间,min/混合物 10*) 11*) 12 13 14 15 16 17**) 1 - - - - - - - - 3 - - - - - - (+) - 5 - - (+) - - (+) (+) (+) 7 - - (+) (+) (+) (+) + (+) 10 - (+) + (+) (+) + + + 15 (+) (+) + + + + + + 20 (+) + + + + + + +

粘合再次分离开-,显示了材料的部分撕开(+),以及材料被撕开+。

与对比例(例10、11、17)相比,由本发明制备的配料形成的粘合仅 在长储存期后显示了材料的撕开。

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1、(10)授权公告号 CN 101535392 B (45)授权公告日 2011.12.28 CN 101535392 B *CN101535392B* (21)申请号 200780035671.X (22)申请日 2007.09.25 102006045384.0 2006.09.26 DE C08K 3/36(2006.01) C09D 11/02(2006.01) C09D 111/02(2006.01) (73)专利权人 阿克佐诺贝尔化学国际公司 地址 荷兰阿默斯福特 (72)发明人 D潘特克 R穆施 (74)专利代理机构 北京市中咨律师事务所 11247 代理人 林柏楠 刘金辉 US 。

2、2003/0221778 A1,2003.12.04, JP 特开平 6-256738 A,1994.09.13, CN 1829767 A,2006.09.06, EP 0624634 A1,1994.11.17, WO 2005/035684 A1,2005.04.21, (54) 发明名称 用于粘合剂配料的含水二氧化硅分散体 (57) 摘要 本发明涉及含水组合物, 特别地涉及以二氧 化硅为基础的含水分散体及其生产方法, 以及其 在粘合剂层生产中作为组分的用途, 和通过将该 组合物喷涂到基材的一面或者两面进行粘合的应 用。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2009.0。

3、3.26 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EP2007/060149 2007.09.25 (87)PCT申请的公布数据 WO2008/037704 DE 2008.04.03 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 公琳洁 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 13 页 附图 1 页 CN 101535392 B1/1 页 2 1. 一种制备分散体的方法, 其特征在于 : (a) 通过加入至少一种强酸或者中强酸, 将至少一种具有 SiO2平均粒子直径 1-200nm 的含水二氧化硅分散体的 pH 值设为 6 或者更小, 以及 (b。

4、) 接下来, 将其与至少一种具有聚氯丁二烯平均粒子直径 50-200nm 的聚氯丁二烯分 散体进行混合。 2. 如权利要求 1 的方法, 其特征在于 SiO2粒子的粒子直径为 5-100nm。 3. 如权利要求 1 或 2 的方法, 其特征在于含水二氧化硅分散体是二氧化硅溶胶。 4. 如权利要求 1 的方法, 其特征在于在工艺步骤 (a) 后获得的二氧化硅分散体具有 1-5 的 pH 值。 5. 如权利要求 1 的方法, 其特征在于分散体进一步包含 : (c) 至少一种水溶性的含 OH 基团的有机化合物。 6. 如权利要求 5 的方法, 其特征在于含 OH 基团的化合物是一种或者多种环糊精。 。

5、7. 根据权利要求 1 至 6 中至少一项的方法所获得的分散体。 8. 权利要求 7 的分散体在制备粘合剂或涂料配料中作为组分的用途。 9. 权利要求 7 的分散体在制备喷涂粘合剂配料中作为组分的用途。 10. 粘合剂或者涂料配料组合物, 其含有至少一种权利要求 7 的分散体。 11. 基材, 其特征在于其被如权利要求 7 所述的分散体涂覆或粘合。 权 利 要 求 书 CN 101535392 B1/13 页 3 用于粘合剂配料的含水二氧化硅分散体 0001 本发明涉及含水组合物, 特别地涉及以二氧化硅为基础的含水分散体及其生产方 法, 以及其在粘合剂涂料生产中作为组分的应用, 和通过将该组合。

6、物喷涂到基材的一面或 者两面以粘合基材的用途。 0002 根据当前工艺水平, 二氧化硅产品在不同应用场合的应用是已知的, 例如在高 质量模具中作为粘合剂, 在表面改性中用作添加剂, 或者在建筑领域作为喷射混凝土的 添加剂 ( 参见, 例如H.C.Starck GmbH 公司的小册子, Goslar Germany, www. )。此外, 已知有二氧化硅分散体与聚氯丁二烯分散体的混合物。因而, EP-A 0,332,928 公开了在防护元件的制备中, 在二氧化硅溶胶存在下, 使用聚氯丁二烯胶乳作为 浸渍层。FR-A 2341537 和 FR-A 2,210,699 描述了热解法二氧化硅与聚氯丁二。

7、烯胶乳组合 用于制备抗火泡沫漆或者用在沥青热处理中, 并且在 JP-A06,256,738 中描述了其与氯丁 二烯 - 丙烯酸共聚物相结合。此外, 在含水粘合剂体系中使用二氧化硅分散体也是已知的 (Ganster 等人, ” NeueRohstoffe frKleb-und Dichtstoffein” , Kleben und Dichten 期刊, 3/2003)。 0003 使用了二氧化硅溶胶的基于聚氯丁二烯分散剂的粘合剂配料的制备方法在 WO-A 03/102066 中已有描述。虽然这些配料具有很长的 “开放时间” 及其得到的干燥粘合剂膜层 具有高度的 “热稳定性” , 但是由于它们的。

8、高粘度, 它们不适合在喷涂工艺中使用。 0004 在粘合剂的情况下,“开放时间” 指的是, 根据 DIN 16920, 在施涂粘合剂后其处于 可以进行湿法粘合的情况下的时间长度。这是从施涂粘合剂后到可以施加压力的时间。 0005 “热稳定性” 指的是, 在受压的粘合剂层仍然能将胶合的粘合体保持在一起的温 度。 0006 基于聚氯丁二烯分散体的可喷涂的接触型粘合剂被用在各种场合中, 特别是在床 垫和家具领域中用于泡沫粘合。以下是两种基本工艺方法 : 0007 1.2C( 组分 ) 工艺方法 0008 在该工艺方法中, 粘合剂配料和含水凝固剂通过具有双喷嘴的喷枪被同时雾化。 两个混合物在喷雾流中遇。

9、到一起, 并且在喷雾流中和 / 或在基材表面上凝固在一起。例 如在 : Katsuyuki Hara, Institute of Technology, Osaka Japan,“双组分喷混水基粘合 剂 (World adhesive congress, Mnchen 8-10, 1988 年 6 月 ), 或者在 Bayer Material Science AG 公司的技术信息中, Leverkusen, 德国 (KA-KR-0001e/01/05.96.) 中有所描述。 然而, 该工艺具有相互干扰倾向, 并且难以操作, 因为两种组分必须持续地以特定比例的混 合物的形式进行雾化, 并且只能。

10、被具有一些储备的市场接受。 0009 2.1C( 组分 ) 工艺方法 0010 在该工艺方法中, 具有受限的剪切稳定性的粘合剂配料通过具有单喷嘴的喷枪被 雾化。适当的含水配料中含有有机溶剂以将粘合剂分散体进行去稳定化, 正如 EP814139A1 或者 DE3028693A1 中所描述的。由于严格的环保法规, 含溶剂的 1C 配料的使用仅仅可以在 严格限制下允许使用。因此, 存在对无溶剂型粘合剂配料的需求。 0011 在EP-A624634A1和EP-A470928中, 对于基材表面的弹性粘合, 描述了所述无溶剂 说 明 书 CN 101535392 B2/13 页 4 的含水 1C 配料。它。

11、们含有丙烯酸酯共聚物和聚氯丁二烯的混合物。通过加入弱酸, 诸如硼 酸, 和其它助剂, 将 pH 值设置为约 8.5。这些压敏分散体在离开喷枪的喷嘴时凝固。在这种 情况下的缺点是配料的热稳定性低, 因此它们只在 “泡沫 - 泡沫粘合” 中有用。 0012 具有高热稳定性的涂层或粘合通过所谓 “EPI 体系” ( 乳液 - 聚合物 - 异氰酸酯 ) 的辅助来得到。 通过往聚合物分散体中加入约15异氰酸酯-在大多数情况下使用MDI(二 苯基甲烷 -4, 4 - 二异氰酸酯 )- 来达到。由于数小时的非常短暂的 “储存期” , 在这种情况 下仅可进行 2C 配料的短时间处理。 “储存期” 指的是在至少。

12、一种其它分散体混入后, 配料可 以使用的时间。 0013 根据当前的工艺水平, 也有潜在反应性聚异氰酸酯分散体, 其在特定条件下, 在含 有聚氯丁二烯的 1C 粘合剂配料中可以在数周内保持稳定。合适的产品由 Bayer Material Science AG, Leverkusen公司生产, 其名称为BL XP 2514和XP 2589。 然而, 在这种情况下考虑到, 胶合接缝的较高热稳定性直到要粘合的基材在粘合之前 或者之后被加热时才引入。 无法以该方式获得在室温下粘合并且在不加热的情况下达到高 热稳定性的 1C 配料组合物。 0014 在乳液聚合后, 聚氯丁二烯分散体作为 pH 为 12-。

13、13 的强碱性分散体存在, 其固含 量为约30-40重量。 为了逐渐达到固态橡胶, 通常, 需要降低pH值到6-7的范围。 这通常通 过加入合适量的稀乙酸来达到 ; 另一方面, 无机酸也可导致立刻的凝固。 文献 : Ullmanns 化学技术百科全书 (Ullmannsder technischen Chemie), Band 9, 第 366 页, Verlag Urban und Schwarzenberg, Muncich-Berlin 1957 ;聚合物科学 和技术百科全书 (Encyclopedia of Polymer Science and Technology), 第 3 卷,。

14、 第 705-730 页, John Wiley, New York 1965 ; 有机化学方法 (Methoden der Organischen Chemie) (Houben-Weyl)XIV/1, 738 页起, Georg Thieme Verlag Stuttgart 1961。 0015 如果分散体用作粘合剂原料, 它们必须通过乳化后处理工艺方法将固含量提升到 54-60 重量的水平。同时在该阶段, 它们的 pH 值一般 12。用在 1C 可喷涂粘合剂中的 含水聚氯丁二烯粘合剂配料, pH 值必须 10, 以便获得特性分布。因为其高固含量, 通过乙 酸进行的 pH 值降低已不会再。

15、奏效。仅仅可以使用弱酸, 诸如甘氨酸 ( 氨基醋酸 )。在这种 情况下, 粘合剂配料被稀释到不希望的程度。 0016 因此, 在此基础上, 还需要含水 1C 粘合剂配料, 其不具有所述缺点, 即, 特别地需 要那些适合喷涂并且在喷涂后立即显示高度快速硬化、 具有长的储存期、 且能产生具有高 耐热性的粘合的配料。 0017 因此本发明的目标是提供所述 1C 粘合剂配料。 0018 令人惊异地, 发现通过强酸或者中强酸设成低 pH 值的二氧化硅分散体可以与强 碱性聚氯丁二烯分散体进行混合, 而不发生凝固。 在这种情况下, 可以制备出具有高固含量 和低 pH 值的 1C 配料。 0019 更加令人惊。

16、异地, 当先制备二氧化硅和聚氯丁二烯分散体的混合物时, 获得的配 料组合物的 pH 值不再能通过加入强酸或者中强酸来再次降低, 而不会发生自凝固。 0020 因此, 本发明的主题是一种制备分散体的方法, 其特征在于 : 0021 (a) 通过加入至少一种强酸或者中强酸, 将至少一种具有 SiO2平均粒子直径 1-200nm 的含水二氧化硅分散体的 pH 值设为 6 或者更小, 以及 说 明 书 CN 101535392 B3/13 页 5 0022 (b) 接下来, 其与至少一种具有聚氯丁二烯平均粒子直径 50-200nm 的聚氯丁二烯 分散体进行混合。 0023 本发明涉及的强酸优选具有小于。

17、或者等于 0 的 pKA值。本发明涉及的中强酸优选 具有 0-4 之间的 pKA值。酸决定了在水溶液中质子分裂的平衡常数。本领域技术人员也可 以在表中获取所述值。特征值是酸度常数 pKA。通常, 强酸的情况下, pKA值小于或者等于 0, 在中强酸的情况下, pKA值为 0-4 之间 ; 与它们不同, 弱酸的 pKA值通常大于 4, (www.cci. ethz.ch/vorlesung/de/all/node7.html)。优选, 在本发明工艺中, 二氧化硅分散体的 pH 值通过加入 pKA值 4、 特别优选 2.5 的酸来进行设置。 0024 在本发明中, 优选的强酸或者中强酸是含有酸基团。

18、的离子交换剂或者无机酸, 例 如盐酸、 硫酸或者磷酸, 例如正磷酸。更特别地优选正磷酸。特别优选地, 二氧化硅分散体 的 pH 值通过加入酸降低到 pH 值 1-5, 特别优选 pH 值 1.7-4。 0025 优选在搅拌下加入酸。 优选分批加入酸, 特别优选逐滴加入。 在完全加入合适量的 酸后, 继续后续搅拌是有利的。 后续搅拌可以在例如数分钟到数小时的时间长度内进行, 优 选在 1 分钟到 2 小时内。酸的加入完全可在二氧化硅分散体保持稳定的任何温度下进行。 优选, 酸的加入在室温下进行。 0026 在本发明中, 术语 “含水” 指的是分散体基本上、 即基于分散体重量的至少 30 重 量含。

19、有水。 0027 含水二氧化硅分散体是已知的, 并且根据制备过程具有多种形式。 0028 根据本发明, 适合的二氧化硅分散体可以基于二氧化硅溶胶、 硅胶、 热解法二氧化 硅、 沉淀法二氧化硅或者它们的混合物。 0029 硅酸溶胶是无定形二氧化硅在水中的胶态溶液, 其也被称为二氧化硅溶胶, 但是 大多数情况下称为硅石溶胶。 在该情况下, 二氧化硅以球形且表面羟基化的粒子形式存在。 通常, 胶体粒子的粒子直径为1-200nm, 在这种情况下, 对应于粒子尺寸的BET比表面积(根 据 G.N.Sears, AnalyticalChemistry Vol.28, N.12, 1981-1983, De。

20、cember 1956 中的方法 进行测定)为15-2000m2/g。 假设提供的二氧化硅溶胶具有球形初级粒子并且密度为2.2g/ cm3, 得到因子为 2750。该因子被比表面积除, 得到 nm 单位的粒子尺寸。( 因子的测定参见 Ralph K.ller, The Chemistry of Silica, John Wiley&Sons New York 1979 p.465 ff.)。 SiO2粒子的表面积具有被合适反离子平衡的载荷, 这将导致胶态溶液的稳定。碱稳定化的 二氧化硅溶胶具有7-11.5的pH值, 并且含有作为碱化试剂的例如小剂量的Na2O、 K2O、 Li2O、 氨水、 有。

21、机氮碱、 四烷基氢氧化铵、 碱金属铝酸盐或者铝酸铵。二氧化硅溶胶也可以以弱酸 形式使用, 作为半稳定的胶态溶液。 此外, 也可通过用Al2(OH)5Cl涂覆表面来制备阳离子调 节的二氧化硅溶胶。二氧化硅溶胶的固含量优选为 5-60 重量 SiO2。 0030 二氧化硅溶胶的制备工艺过程基本上通过如下步骤进行, 通过离子交换对水玻 璃进行去碱化, 在各种 SiO2粒子的情况下设定并且稳定化所需要的粒子尺寸 ( 分布 ), 在 各种情况下设定 SiO2粒子的浓度, 并且任选地进行 SiO2粒子的表面改性, 诸如例如使用 Al2(OH)5Cl 来进行。在这些步骤的任何之一中, 都不让 SiO2粒子脱。

22、离胶态溶解状态。这解 释了离散的初级粒子的存在。 0031 此外, 在热解法二氧化硅和沉淀法二氧化硅之间存在区别。在沉淀工艺中, 存在 水, 并且接下来同时加入水玻璃和酸例如 H2SO4。在该工艺中, 形成了胶态初级粒子, 其随着 说 明 书 CN 101535392 B4/13 页 6 反应的进行发生聚集, 并形成聚集体。 比表面积通常为30-800m2/g(测量方法 : DIN 66131), 并且初级粒径大小为 5-100nm。以固体存在的这些二氧化硅的初级粒子通常紧密交联来形 成次级聚集体。特征值是平均粒子尺寸 - 也被称为平均粒子尺寸。 0032 热解法二氧化硅通过火焰水解的方式或者。

23、在电弧工艺的辅助下进行制备。 热解法 二氧化硅的主要合成方法是火焰水解法, 其中四氯硅烷在氢氧气火焰的作用下分解。在该 方法中形成的二氧化硅是 X 射线无定形的。热解法二氧化硅在它们实际无孔的表面上, 相 比于沉淀法二氧化硅, 明显具有较少的 OH 基团。通过火焰水解法制备的热解法二氧化硅通 常具有 50-600m2/g 的比表面积 (DIN 66131), 初级粒子尺寸为 5-50nm, 通过电弧法制备的 二氧化硅具有 25-300m2/g 的比表面积 (DIN 66131), 初级粒子尺寸为 5-500nm。同样在这 种情况下, 以固体存在的这些二氧化硅的初级粒子通常紧密交联来形成次级聚集。

24、体。平均 粒子尺寸是其特征值。 0033 固体形式的二氧化硅的合成及其特性的进一步细节可以从例如 K.H.Bchel, H.-H.Moretto, P.Woditsch, 工业无机化学 (IndustrielleAnorganische Chemie), Wiley VCH Verlag 1999, Chapter 5.8 中得到。 0034 当根据本发明的聚合物分散体使用 SiO2原料例如热解法二氧化硅或者沉淀法二 氧化硅进行制备时, 其以孤立固体的形式存在, 然后通过分散的手段被转化为含水 SiO2分 散体。 0035 为了制备二氧化硅分散体, 可以使用本领域公知的分散器, 优选适于得到高。

25、剪切 速率的那些, 诸如, 例如 Ultratorrax 或者溶解器盘。 0036 优选地, 在步骤(a)中使用那些含水二氧化硅分散体, 其中SiO2粒子具有1-200nm 的平均粒子尺寸, 优选 5-100nm, 以及更优选 8-60nm。在使用沉淀法二氧化硅的情况下, 其 被研磨以便缩小粒子。在二氧化硅分散体具有大于 200nm 平均粒子尺寸的情况下, 存在缺 陷 : 在得到的粘合剂配料中粒子会在储存时沉淀, 并且在喷涂时会堵塞喷枪的喷嘴。 0037 在沉淀法二氧化硅和热解法二氧化硅的情况下, 粒子可以以所谓初级粒子的形 式存在, 也可以聚集的形式存在。术语 “平均粒子尺寸” 指的是, 根。

26、据本发明, 由超离心方 法测定的平均粒子尺寸, 并且其包括初级粒子尺寸和任选存在的聚集体的大小 ( 参见 : H.G.Mller, Progr.Colloid Polym.Sci.107, 180-188(1997)。质量介质是指定的。 0038 在本发明工艺方法的优选实施方案中, 使用了那些二氧化硅分散体, 其中, 二氧化 硅分散体中的 SiO2粒子以离散的非交联的初级粒子形式存在。所述含有离散非交联的初 级粒子的二氧化硅分散体特别地是二氧化硅溶胶。 0039 同样优选的是 SiO2粒子具有在粒子表面上的羟基。 0040 特别优选的是, 使用的含水二氧化硅分散体是含水二氧化硅溶胶。合适的二氧。

27、化 硅溶胶可以从市场上购得。 0041 通过在碱性含水介质中进行乳液聚合来制备聚氯丁二烯, 参见 Ullmanns 化学技 术百科全书, Band 9, 第 366 页, Verlag Urban undSchwarzenberg, Muncich-Berlin 1957 ; 聚合物科学和技术百科全书, 第 3 卷, 705-730 页, John Wiley, New York 1965 ; 有机化学方 法 (Houben-Weyl)XIV/1, 738 页起, Georg Thieme Verlag Stuttgart 1961。 0042 根据本发明, 使用了聚氯丁二烯分散体, 其可通过。

28、氯丁二烯和 0-20 重量份的可与 氯丁二烯共聚的烯属不饱和单体在碱性介质中进行聚合而获得。 说 明 书 CN 101535392 B5/13 页 7 0043 合适的可共聚单体例如描述在 “有机化学方法” (Houben-Weyl)XIV/1, 738 页起, Georg Thieme Verlag Stuttgart 1961 中。优选每分子带有 3-12 碳原子和 1 或 2 个可共 聚 C C 双键的化合物。优选的可共聚单体的例子为 2, 3- 二氯丁二烯和 1- 氯丁二烯。 0044 根据本发明使用的聚氯丁二烯分散体优选通过乳液聚合的方式, 在 0-70、 优选 5-45和 pH 值。

29、 10-14、 优选 11-13 的条件下制备。通过常用的本领域技术人员已知的活化 剂或者活化剂体系进行活化。 0045 优选, 聚氯丁二烯分散体的粒子具有 60-180nm 的平均粒子直径。 0046 根据本发明, 聚氯丁二烯的制备可以连续地进行, 也可以间歇式进行, 优选连续聚 合法。 0047 根据本发明, 聚氯丁二烯的粘度可以通过常规链转移剂来进行设置, 诸如硫醇, 例如在 DE-A 3 002 711、 GB-A 1 048 235、 FR-A 2 073 106 中所描述的, 或者二硫化黄原 (xanthogen disulfides), 例如在 DE-A 1 186 215、 D。

30、E-A 2 156 453、 DE-A 2 306 610 和 DE-A 3 044 811、 EP-A 0 053 319、 GB-A 512 458、 GB-A 952 156 和 US-A 2 321 693 和 US-A 2 567 117 中所述。 0048 聚合反应通常在单体转化率为50-95时停止, 优选60-80, 其中可以加入 例如吩噻嗪、 特丁基邻苯二酚或者二乙基羟基胺作为引发剂。 0049 在聚合后, 通过水蒸汽蒸馏除去剩余的氯丁二烯单体。这按照例如 W.Obrecht in Hou ben-Weyl : Methoden der organischen Chemie B。

31、d.20Teil 3 Makromolekulare Stoffe, (1987) 第 852 页中所描述的方法进行。 0050 在进一步的步骤中, 分散体的固含量通过成乳化工艺进行提高。 例如, 通过加入藻 酸盐来进行成乳化处理, 如 Neoprene Latices, John C.Carl, E.I.Du Pont 1964, 第 13 页 中所述。 0051 这种适用于粘合剂领域的聚氯丁二烯分散体由如下公司提供, 例如 Bayer Material Science AG, Leverkusen公司的名称为C 84和C 74 的产品。 0052 特别优选使用含水聚氯丁二烯分散体, 其突出。

32、优势在于具有长的储存稳定性, 即, 在储存期中 pH 值不会发生显著变化。 0053 储存稳定的聚氯丁二烯分散体的制备在 LeA 36711 中有所描述。适用于粘合 剂领域的合适的聚氯丁二烯分散体由如下公司提供, 例如 BayerMaterial Science AG, Leverkusen 公司的名称为C VPLS 2325 和C VPLS 2372H 的产 品。 0054 在本发明的优选实施方案中, 根据本发明制备得到的分散体进一步包含 : 0055 (c) 至少一种水溶性的含有 OH 基团的有机化合物。 0056 所述水溶性的含有 OH 基团的有机化合物可以加入到由聚氯丁二烯分散体加入到。

33、 酸化二氧化硅分散体中而制得的现成混合物中, 也可将其与聚氯丁二烯分散体或者酸化二 氧化硅分散体这两种分散体之中的一种一起加入到酸化二氧化硅分散体中, 并且在加入聚 氯丁二烯分散体之前进行混合。水溶性的含有 OH 基团的有机化合物可以固体形式加入或 者以水溶液形式加入。同样地, 优选在搅拌下加入。当水溶性的含有 OH 基团的有机化合物 说 明 书 CN 101535392 B6/13 页 8 是环糊精时, 必须小心酸化二氧化硅分散体的 pH 值高于 3.5。 0057 在本发明的范围内, 水溶性的含有 OH 基团的有机化合物指的是所有线性或者环 状的低聚物或者聚合物, 其中在低聚物或者聚合物链。

34、上含有羟基, 并且是水溶性的。 在本发 明中, 低聚物指的是那些具有至多10个重复单元且分子量小于1000的化合物, 聚合物指的 是那些重复单元数多于 10 个和 / 或分子量高于 1000 的化合物, 在这两种情况下, 重复单元 都可能是相同的或者不同的。含有 OH 基团的聚合物的优选例子是羟基烷基纤维素、 聚乙烯 基醇或者聚环糊精, 含有 OH 基团的低聚物的优选例子是环糊精。在本发明中, 含 OH 基团的 低聚物或者聚合物优选是环糊精。 0058 适合的环糊精是未取代和取代的环糊精。 0059 优选的环糊精是-、 - 和 - 环糊精, 及其酯、 烷基醚、 羟基烷基醚、 烷氧羰基烷 基醚、。

35、 羧基烷基醚衍生物或者它们的盐。 0060 特别优选的是甲基-环糊精、 甲基-环糊精、 甲基-环糊精、 乙基-环 糊精、 丁基 - 环糊精、 丁基 - 环糊精、 丁基 - 环糊精、 2, 6- 二甲基 - 环糊精、 2, 6- 二甲基 - 环糊精、 2, 6- 二甲基 - 环糊精、 2, 6- 二乙基 - 环糊精、 2, 6- 二 丁基 - 环糊精、 2, 3, 6- 三甲基 - 环糊精、 2, 3, 6- 三甲基 - 环糊精、 2, 3, 6- 三甲 基 - 环糊精、 2, 3, 6- 三辛基 - 环糊精、 2, 3, 6- 三辛基 - 环糊精、 2, 3, 6- 三乙酰 基-环糊精、 2,。

36、 3, 6-三乙酰基-环糊精、 2, 3, 6-三乙酰基-环糊精、 (2-羟基)丙 基 - 环糊精、 (2- 羟基 ) 丙基 - 环糊精、 (2- 羟基 ) 丙基 - 环糊精, 部分或者全部 乙酰化的、 甲基化的和琥珀酰基化的-、 -和-环糊精, 2, 6-二甲基-3-乙酰基-环 糊精, 和 2, 6- 二丁基 -3- 乙酰基 - 环糊精。 0061 被单-、 双-或三醚-取代的、 被单-、 双-或三-酯取代的或者被单酯/-二酯取代 的衍生物通常通过用烷基化剂对-、 - 和 - 环糊精进行醚化来获得和 / 或通过用乙酸 或者琥珀酸在酸存在下进行酯化来获得, 所述烷基化剂是例如硫酸二甲基酯或者具。

37、有 1-30 个碳原子的烷基卤, 例如甲基、 乙基、 丙基、 丁基、 戊基、 己基、 庚基、 辛基的氯化物、 溴化物或 者碘化物。 0062 环糊精也可在市场上购得, 例如从 Wacher 公司获得 (和 )。 0063 在本发明方法中使用的二氧化硅分散体优选具有分散二氧化硅固含量为 5-60 重 量, 优选 30-51 重量, 基于二氧化硅分散体的总重量计。 0064 在根据本发明方法制备分散体的情况下, 所述分散体无法从其他任何渠道获得。 因此, 根据本发明方法制备得到的分散体同样也是本发明的主题。 0065 根据本发明方法制备得到的分散体在喷涂粘合剂中可以出色地用作组分, 特别是 在 1。

38、C 喷涂粘合剂配料中, 因为所需要的凝固直到喷涂后才会发生, 并且可防止喷嘴的堵 塞。 0066 因此, 本发明的另一主题是根据本发明制备的分散体在喷涂粘合剂中作为组分的 用途, 特别是在 1C 喷涂粘合剂配料中。优选地, 喷涂粘合剂的制备在加入至少一种水溶性 的含有 OH 基团的有机化合物的情况下进行。 0067 当使用根据本发明制备的分散体作为粘合剂配料中的组分时, 该配料含有 3-45 重量的二氧化硅分散体, 优选 5-35 重量。聚氯丁二烯分散体在配料中的含量高达 说 明 书 CN 101535392 B7/13 页 9 97-35 重量, 优选高达 90-50 重量, 并且任选的含 。

39、OH 基团的水溶性有机化合物的用量 为 0-20 重量, 优选 5-15 重量, 百分比值基于非挥发组分的重量, 并且其总和为 100 重 量。 0068 使用本发明制备的分散体获得这样的配料组合物, 其pH值为8-10, 优选8.5-9.5, 在设定 pH 值时没有观察到凝固。当配料中使用目标量的二氧化硅分散体不足以达到所需 的 pH 值范围时, 可使用甘氨酸来再次调节剩余的 pH 差值。 0069 根据本发明制备的粘合剂配料可含有其它添加剂和任选的涂料和粘合剂助剂。 0070 例如, 可进一步加入聚合物胶乳, 用量高达 20 重量。作为聚合物胶乳, 原则上, 所有分散体都是合适的, 只要聚。

40、合物在乳化剂或者分散剂的辅助下可分散在水中, 或者通 过乳液聚合来制备并且以在水中的聚合物分散体形式存在。 例子为由二烯或者烯属不饱和 单体制成的聚合物及其共聚物的胶乳, 诸如聚苯乙烯 - 丁二烯 - 乳胶、 丙烯腈 - 丁二烯 - 胶 乳、 氯化聚异戊二烯乳胶或 ( 甲基 ) 丙烯酸酯乳胶。 0071 优选用于粘合剂领域的天然或者合成聚合物分散体, 如下所描述的 : Irving Skeist, 粘合剂手册(Handbook of), 第2版, 1977, VanNostrand Reinhold, 纽 约。 0072 任选使用的另外合适的助剂是例如有机增稠剂, 用量为基于非挥发成分计的 0。

41、.01-1 重量, 诸如纤维素衍生物、 藻酸盐、 淀粉、 淀粉衍生物、 聚氨酯增稠剂或者聚丙烯 酸 ; 或者无机增稠剂, 用量为基于非挥发成分计的 0.05-5 重量, 诸如膨润土。 0073 为了保存, 同时也可往根据本发明制备出的分散体中加入杀菌剂。其用量为基于 非挥发成分计的 0.02-1 重量。合适的杀菌剂为例如酚类和甲酚类衍生物或者有机锡化 合物。 0074 任选地, 增粘树脂, 所谓粘合剂树脂, 诸如例如未改性或改性的天然树脂, 诸如 松香酯、 烃树脂或合成树脂, 诸如邻苯二甲酸酯树脂, 也可以以分散形式加入到根据本发 明制备得到的分散体中 ( 参见例如 Klebharze, R.。

42、Jordan, R.Hinterwaldner, 75-115 页, Hinterwaldner Verlag Munich1994)。优选烷基酚类树脂和萜烯酚类树脂分散体, 其软化 点高于 70, 特别优选地高于 110。 0075 增塑剂, 诸如基于己二酸、 邻苯二甲酸酯或磷酸酯的那些, 也可被加入到根据本发 明制备的分散体中, 其用量为 0.5-10 重量份, 基于非挥发成分计。 0076 氯化氢会从氯丁二烯聚合产物中脱离, 作为小剂量氯化氢的接受体, 也可 使用环氧化物, 例如0164( 双酚 -A 环氧氯丙烷树脂 MW 700, 粘度 : 8000-13000mPas, 供应商 : 。

43、Bakelite AG, Varzinger Str.49, 47138 Duisburg-Meiderich)。 0077 通过加入交联剂, 例如多磷酸盐诸如六偏磷酸钠, 萘磺酸, 萘磺酸和甲醛的缩合产 物, 十二烷基硫酸酸钠, 或者聚丙烯酸铵或聚丙烯酸钠, 粘合剂配料的稳定性可以根据需要 被增加到低于 10 的 pH 值。 0078 为了制备本发明的分散体, 选择各组分的相对量, 使得得到的分散体含有上述指 定用量的各组分, 诸如二氧化硅分散体、 聚氯丁二烯分散体, 以及任选的水溶性的含有 OH 基团的有机化合物, 以及任选地其它添加剂、 涂料助剂或者粘合剂助剂。 0079 原则上, 各组。

44、分可以按任何顺序进行混合。 0080 本发明的分散体特别适合用作各种基材的粘合剂或者涂料试剂。例如, 可以涂敷 说 明 书 CN 101535392 B8/13 页 10 或者粘合基材, 诸如木料、 纸张、 塑料、 织物、 皮革、 橡胶, 或者由无机材料诸如陶瓷、 石料、 玻 璃纤维或者水泥制成的基材。在粘合基材时, 可以粘合相同或者不同类型的基材。本发明 的聚合物分散体尽管具有高水含量, 与已知的含水聚合物分散体相比显示了快速的初始硬 化, 并且得到的干涂层或者粘合剂膜具有高的热稳定性。 0081 本发明分散体可以已知的方式进行施涂, 例如通过刷涂、 倾倒、 刮刀施涂、 喷涂、 辊 涂或者沉。

45、浸, 优选通过喷涂进行使用。涂层或者粘合剂膜的干燥可以在室温下或者高温下 进行。 0082 用本发明聚合物分散体涂覆或者粘合的基材同样也是本发明的主题。 0083 下列实施例用于对本发明以举例的形式进行阐述说明, 并且不应被视为对本发明 的限制。 实施例 0084 1.1. 所用的物质 0085 表1 : H.C.Starck GmbH, Leverkusen德国公司的二氧化硅分散体(二氧化硅溶胶) 0086 0087 ( ) 平均值, 由比表面积计算得到。 0088 表2 : Wacker Burghausen Germany的环糊精产品, 用作水溶性的含有OH基团的化 合物 0089 说 。

46、明 书 CN 101535392 B9/13 页 11 0090 表 3 : 聚合物分散体 0091 0092 1.2 测量方法 : 0093 1.2.1 粘合剂的软化点的测定 ( 热稳定性 ) 0094 根据 EN 1392 进行测定。用砂纸 ( 粗糙度 40) 对由 KASX( 丁二烯 - 丙烯腈 - 橡 胶胶态物)制成的两个测试条进行打磨, 切下测试样品, 尺寸2060mm。 用刷子在表面上涂 覆上100m厚的粘合剂配料的湿膜, 面积1020mm, 并且在室温下通风1小时。 接着, 将这 些测试样品进行震动活化 10 秒钟, 并且压到一起, 使得只有要粘合的表面按压在一起, 角 度为 1。

47、80。粘合在 4 巴 ( 有效 ) 的压力下在压机中压 10 秒钟。 0095 在 3-7 天的储存期后, KASX 测试样品被置于 4kg 负载下, 并且在 400的加热室内 进行 30 分钟的软化。接着, 测试样品以 0.5 / 分钟的线性加热速率被加热到 150。记 录下软化温度, 即在 4kg 负载的剪切测试中粘合失效时的温度, 单位。对于所有情况, 进 行 4 个单独测试。 0096 震动活化 0097 将要粘合的表面用得自Funk(2000)的IR辐射机进行红 外辐射 10 秒钟。在涂覆有粘合剂的测试样品的热活化后立即发生粘合, 在该工艺过程中, 说 明 书 CN 10153539。

48、2 B10/13 页 12 要粘合的活化层被一对一地叠放, 并且在压机中压在一起。由此制备的测试样品在 23、 50相对湿度下储存。 0098 1.2.2 在粘合剂配料进行喷涂后, 接触型粘合和强度的建立的测定 0099 粘 合 剂 配 料 通 过 得 自 Krautzberger, Eltville 的 Spray-Mix installation 的帮助被施涂到聚氨酯泡沫体上。从 Bayer Material Science AG 公司的技术信息 KA-KR-000le/01/05.96 中可以获得更多细节。涂覆好的基材在 0-30 分钟的干燥时间后被 按压, 如图 1 中所描述的, 并且。

49、测量粘合是否完全或者部分裂开, 或者是否粘合能够保持。 0100 图 1 : 泡沫 - 泡沫粘合的测试方法 0101 在另一实验中, 按压过程在 10-20 分钟的干燥时间后进行。接着, 试着再次将粘合 的接缝裂开。以分钟为单位给出泡沫撕开后的时间, 即, 粘合比泡沫体更坚固时的时间。 0102 1.3. 本发明粘合剂配料的制备的一般说明 0103 1.3.1. 酸化二氧化硅分散体的制备 0104 根据本发明的制备方法步骤 (a) 来制备酸化二氧化硅分散体, 将二氧化硅分散体 B、 C 或者 D 置于可密封的玻璃瓶中, 逐滴加入 85的正磷酸, 直到二氧化硅分散体的 pH 值 为 2-3。在搅拌 10 分钟后, 密封并且储藏该玻璃瓶。 0105 1.3.2. 粘合剂配料的制备 0106 为了制备粘合剂配料, 将聚氯丁二烯分散体置于烧杯中。然后一个接一个地边搅 拌边加入添加剂或者助剂, 即, 其他配料组分, 最后同样在搅拌下加入二氧化硅分散体。储 存 24 小时后, 将粘合剂配料用于实验。 0107 1.4. 实施例 : 0108 1.4.1. 设定粘合剂配料的 pH 值 0109 表 4a : 粘合剂配料的组成 0110 列出的值是各粘合剂配料中的各组分的重量份数。 01。

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