可紫外線固化的壓敏粘合劑的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 發(fā)明背景
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 壓敏粘合劑（"PSA"）組合物包含聚合物，所述聚合物具有結(jié)合至包含至少一個(gè)乙 烯基的聚合物鏈的光引發(fā)劑。所述PSA通過(guò)暴露于紫外線（"UV"）輻射來(lái)固化。就紫外 固化而言，結(jié)合的光引發(fā)劑和乙烯基的組合產(chǎn)生了協(xié)同效應(yīng)。固化的PSA適用于工業(yè)膠帶 (tape)，并且可尤其適用于醫(yī)療、食品或電子市場(chǎng)的膠帶應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0003] 包含結(jié)合的II型光引發(fā)劑組的PSA已在本領(lǐng)域中予以論述，它的一個(gè)實(shí)例是 BASF acResinu產(chǎn)品。II型光引發(fā)劑涉及基于例如二苯甲酮或噻噸酮等物質(zhì)的雙分子氫提 取。由于自由基-自由基偶聯(lián)，可能會(huì)發(fā)生PSA交聯(lián)反應(yīng)而不需要乙烯基。這類粘合劑的 一個(gè)局限性在于由于結(jié)合的光引發(fā)劑過(guò)濾UV光而引起的固化深度，以至于典型地僅能夠 在小于約2或3密耳的粘合劑膜厚度下實(shí)現(xiàn)有效固化。II型光引發(fā)劑、尤其是二苯甲酮的 另一個(gè)局限性是已顯示這類物質(zhì)僅在約256nm下有效，許多添加劑也會(huì)在這個(gè)區(qū)域中吸收 并損害紫外固化。
[0004] 已知由I型光引發(fā)劑即裂解型光引發(fā)劑所產(chǎn)生的自由基因較短的壽命而更具反 應(yīng)性。當(dāng)存在反應(yīng)性雙鍵時(shí)，這些類型的光引發(fā)劑可以對(duì)誘導(dǎo)紫外固化極其有效。同樣， 其可以被設(shè)計(jì)成具有比例如二苯甲酮等典型II型光引發(fā)劑更廣泛的UV吸收。取決于芳 環(huán)上的取代，一些I型光引發(fā)劑在256nm以上吸收良好，且少數(shù)甚至達(dá)到可見(jiàn)光譜（大于 390nm)。因此，可以選擇具有粘合劑組合物中例如芳族單體、抑制物和增粘劑等其它芳族物 質(zhì)吸收窗之外的吸收的光引發(fā)劑。當(dāng)使用II型光引發(fā)劑時(shí)，這并不總是可行的。I型光引 發(fā)劑的一個(gè)缺點(diǎn)是關(guān)于從粘合劑迀移的可能，且如果所述粘合劑用于擔(dān)憂未使用的光引發(fā) 劑從后固化的粘合劑迀移的應(yīng)用中，那么這就是一個(gè)重要的問(wèn)題。
[0005] 需要具有良好固化深度以及光引發(fā)劑物種的有限迀移和光引發(fā)劑與粘合劑組合 物的其它組分的相容性的UV可固化PSA。這類PSA是尤其例如醫(yī)療應(yīng)用、電子應(yīng)用和食品 等擔(dān)憂光引發(fā)劑的迀移的應(yīng)用中所找尋的。
[0006] 除非另有說(shuō)明，否則本說(shuō)明書(shū)和隨附權(quán)利要求中所記載的所有份數(shù)和百分?jǐn)?shù)都是 按重量計(jì)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] PSA組合物包含聚合物，所述聚合物具有結(jié)合至聚合物的I型光引發(fā)劑和至少一 個(gè)乙烯基（即碳-碳雙鍵）。所述PSA組合物還可以包含一種或多種另外的組分，典型地選 自增粘劑、穩(wěn)定劑、填充劑、溶劑、增塑劑和其它組分等及它們的組合的那些組分。
[0008] 所述包含結(jié)合的光引發(fā)劑的聚合物是用例如包含至少一個(gè)乙烯基的單體或聚合 物的包含乙烯基的衍生化試劑來(lái)衍生化的。典型地，所述衍生化試劑包含與包含結(jié)合的光 引發(fā)劑的聚合物的羥基反應(yīng)、以使聚合物與乙烯基以化學(xué)方式連接的官能團(tuán)。
[0009] PSA可以用于使用常規(guī)溶液PSA或其它UV可固化PSA的應(yīng)用中。然而，因?yàn)楣庖?發(fā)劑連接至聚合物主鏈，所以PSA適用于擔(dān)憂光引發(fā)劑從PSA迀移的應(yīng)用。這些領(lǐng)域典型地 是醫(yī)療、食品和電子應(yīng)用，雖然該P(yáng)SA還可以用于擔(dān)憂光引發(fā)劑迀移的其它應(yīng)用中。然而， PSA的應(yīng)用不一定局限于擔(dān)憂光引發(fā)劑迀移的應(yīng)用。結(jié)合的光引發(fā)劑和乙烯基的組合提供 了紫外固化中的協(xié)同效應(yīng)。
[0010] 發(fā)明詳述
[0011] 優(yōu)選地，包含結(jié)合的光引發(fā)劑的聚合物是丙烯酸系聚合物。出于本說(shuō)明書(shū)的目的， 術(shù)語(yǔ)"結(jié)合的"意指光引發(fā)劑或包含光引發(fā)劑的加合物連接于聚合物，或通過(guò)化學(xué)反應(yīng)而成 為聚合物主鏈的一部分。
[0012] 所述丙烯酸系聚合物包含單體，并可以與其一起配制，所述單體例如選自丙烯酸 2-乙基己酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸異癸酯、丙烯酸月桂酯、 丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、乙酸乙烯酯等及它們的組合的那 些單體。典型地，所述聚合物還包含羥基官能團(tuán)。聚合物可以包含賦予其羥基官能團(tuán)的 羥基官能的丙烯酸酯單體，并與其一起配制，所述單體包括選自丙烯酸2-羥基乙酯、丙烯 酸2-羥基丙酯、丙烯酸4-羥基丁酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基丙酯等 及它們的組合的那些單體。例如以引用的方式整體并入本文中的美國(guó)專利No. 7, 723, 461 中所描述的那些聚合物，如丙交酯改性丙烯酸2-羥基乙酯的丙交酯改性聚合物可以用 作丙烯酸系聚合物。此外，可以通過(guò)包括可聚合酸官能的單體，典型地通過(guò)將丙烯酸并 入聚合物中，而經(jīng)由酸基團(tuán)將羥基官能團(tuán)賦予聚合物。此外，聚合物可以包含例如甲基 丙烯酸和丙烯酸β-羧基乙酯等其它可聚合酸官能的單體，以及由酸酐和例如與琥珀酸 酐反應(yīng)的丙烯酸2-羥基乙酯的羥基官能丙烯酸酯的反應(yīng)制備的單體（例如來(lái)自Dixie Chemical,Pasedena,Texas,美國(guó)的MAES)，并與其一起配制。還可以使用可聚合酸官能的 單體的組合。
[0013] 首先通過(guò)將I型光引發(fā)劑與例如丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體（如酸或酸酐，例 如甲基丙烯酸酐）等一種或多種光引發(fā)劑加合物單體組合來(lái)形成加合物，從而將光引發(fā)劑 結(jié)合到聚合物中。其典型地是通過(guò)在催化劑存在下使I型光引發(fā)劑與所述光引發(fā)劑加合物 單體反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這些光引發(fā)劑加合物隨后可以與上文所論述的單體反應(yīng)，以獲得具有 結(jié)合的I型光引發(fā)劑的聚合物。
[0014] 適用于本發(fā)明的I型光引發(fā)劑包括具有用于與光引發(fā)劑加合物單體組合的可用 的反應(yīng)位點(diǎn)的那些光引發(fā)劑，尤其是含有羥基的那些光引發(fā)劑，例如苯偶姻或羥基苯乙酮 光引發(fā)劑等及它們的組合。一種適用的光引發(fā)劑是2-羥基-l-[4-(2-羥基乙氧基）苯 基]-2-甲基-1-丙酮，其可以商品名稱IRGACURE'K' 2959購(gòu)自美國(guó)NewJersey的 Parsippany的BASF，或可以R-gen259 購(gòu)自臺(tái)灣臺(tái)北市的ChitecTechnologyCorp。在一 個(gè)實(shí)施方案中，使所述2-羥基-l-[4-(2-羥基乙氧基）苯基]-2-甲基-1-丙酮與甲基丙 烯酸酐反應(yīng)。
[0015] 包含結(jié)合的I型光引發(fā)劑的聚合物以兩步方法來(lái)合成。首先，在催化劑存在下，將 羥基官能I型光引發(fā)劑與一種或多種、通常是一種類型的單體，即光引發(fā)劑加合物單體組 合。在甲基丙烯酸酐與羥基官能1型光引發(fā)劑反應(yīng)的情況下，在例如約l〇〇°C至約150°C、 優(yōu)選地約115°C至約130°C的升高的溫度下，將各組分混合一段時(shí)間，例如約1至約7小時(shí)、 優(yōu)選地約2小時(shí)至約5小時(shí)。所述方法中所用的典型催化劑包括N-甲基咪挫、4-二甲基氨 基吡啶、吡啶或適用于酸酐與羥基反應(yīng)的其它催化劑。例如丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯的其 它光引發(fā)劑加合物單體可以用于將可聚合的乙烯基連接于光引發(fā)劑，但這樣將會(huì)需要純化 以去除所產(chǎn)生的鹽酸。在甲基丙烯酸酐的情況下，則不需要純化，因?yàn)樗a(chǎn)生的甲基丙烯酸 還將與聚合物的其它組分共聚。
[0016] 在第二步驟中，將來(lái)自上文所描述的過(guò)程的包含光引發(fā)劑加合物的反應(yīng)產(chǎn)物或從 所述反應(yīng)產(chǎn)物分離的光引發(fā)劑加合物與一種或多種單體組合。典型地，將單體和光引發(fā) 劑/單體加合物與溶劑和引發(fā)劑在一個(gè)反應(yīng)器中混合。通常，所述單體混合物可以包含按 單體混合物的重量計(jì)約1%至約2%的光引發(fā)劑加合物。所述反應(yīng)是在例如約60°C至約 KKTC、典型地約70°C至約85°C的升溫下進(jìn)行。可以使用的典型引發(fā)劑包括偶氮二異丁腈 ("AIBN")、過(guò)氧化二月桂酰、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧辛酸叔丁酯等及它們的組合。常見(jiàn)溶劑是 乙酸乙酯、丙酮、己烷、庚烷、甲苯等及它們的組合。出于大多數(shù)目的，乙酸乙酯是優(yōu)選的溶 劑。聚合典型地是通過(guò)將單體混合物、溶劑和引發(fā)劑的一部分進(jìn)料至反應(yīng)器中來(lái)進(jìn)行。加熱 內(nèi)含物直到反應(yīng)開(kāi)始，然后將剩余的單體、溶劑和引發(fā)劑隨時(shí)間進(jìn)料至反應(yīng)器中，以撤除由 丙烯酸酯聚合的放熱性質(zhì)所產(chǎn)生的反應(yīng)熱。在進(jìn)料單體后需要例如多達(dá)約4至約5小時(shí)的 足夠的保持時(shí)間，以消耗所有的引發(fā)劑，以使得乙烯基的后續(xù)添加不會(huì)受自由基源的損害。
[0017] 用包含乙烯基的衍生化試劑使從以上聚合反應(yīng)得到的包含結(jié)合的I型光引發(fā)劑 的聚合物官能化。典型地，所述衍生化試劑包含具有至少一個(gè)乙烯基，即具有碳-碳雙鍵（C =C)的部分，和可以與包含結(jié)合的光引發(fā)劑的聚合物上的羥基反應(yīng)以用乙烯基衍生化聚 合物的至少一個(gè)官能部分。典型地，聚合物中的一種或多種單體中的至少一種包含羥基，且 使聚合物與衍生化試劑反應(yīng)的步驟包括使衍生化試劑與羥基反應(yīng)。
[0018] 具有至少一個(gè)碳-碳雙鍵