寡聚物、感压胶组合物、及感压胶的形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种寡聚物，更特别涉及其形成的感压胶组合物及感压胶形成方法。
【背景技术】
[0002] 感压胶（Pressure sensitive adhesives, PSAs)即感压型粘着剂，是指以外力轻 压即可产生粘着性的接着剂。一般传统感压胶主要是使用大量的石油产物制造，不仅造成 资源的浪费，而且使用后无法回收再利用，也造成废弃物处理的问题，提高环境负荷。近年 来，因为石油价格原料高涨与绿色环保议题的重视，而利用生质（biomass)资源来取代传 统石化原料，则成为各界积极进行研发的方向。
【发明内容】
[0003] 本发明一实施例提供的寡聚物，由100重量份的大豆油衍生物与10至50重量份 的多官能基羧酸共聚合而成，其中该多官能基羧酸是衣康酸与琥珀酸的组合，且衣康酸与 琥珀酸的重量比介于1:1至3:1之间。
[0004] 本发明一实施例提供的感压胶组合物，包括：1〇〇重量份的上述寡聚物；以及1至 5重量份的引发剂。
[0005] 本发明一实施例提供的感压胶的形成方法，包括：混合100重量份的上述的寡聚 物与3至20重量份的第一表面活性剂；混合325至665重量份的水与3至20重量份的第 二表面活性剂，形成第二反应溶液；将第二反应溶液加入第一反应溶液后加热，形成乳化溶 液；将热引发剂加入乳化溶液中，并加热乳化溶液以进行热交联反应；涂布乳化溶液于基 板上，形成薄膜；以及干燥薄膜以形成感压胶。
[0006] 本发明一实施例提供的感压胶形成方法，包括：混合100重量份的上述的寡聚物 与3至20重量份的第一表面活性剂，形成第一反应溶液；混合325至665重量份的水与3 至20重量份的第二表面活性剂，形成第二反应溶液；将光引发剂加入第一反应溶液或第二 反应溶液中；将第二反应溶液加入第一反应溶液后加热，形成乳化溶液；涂布乳化溶液于 基板上，形成薄膜；以及干燥并照光薄膜以形成感压胶。
【具体实施方式】
[0007] 在一实施例中，寡聚物（oligomer)可由大豆油衍生物与具有反应性双键的多官 能基羧酸聚合形成。大豆油衍生物可包括环氧化大豆油、酸酐化大豆油、聚甲基丙烯酸甲酯 化大豆油等。多官能基羧酸可为衣康酸（itaconic acid),或是衣康酸（itaconic acid)与 琥拍酸（succinic acid)的组合。以环氧化大豆油为例，其具有低Tg的特性，且分子链末 端具有可以反应的环氧官能基，藉由催化剂作用，环氧化大豆油的环氧官能基会产生开环 反应，与衣康酸及琥珀酸反应，形成具有高粘着性的胶体分子寡聚物。
[0008] 上述寡聚物的制备方式，以100重量份的大豆油衍生物为基准，加入10至50重量 份的多官能基羧酸，以及〇. 4~1. 5重量份的催化剂、0. 0625至0. 25重量份的抑制剂，溶解 于40~70重量份的溶剂中，加热至70至90°C反应6至24小时。反应过程中可以测量酸 价（acid value)，当酸价不再下降，即代表环氧大豆油与多官能基羧酸开环接枝反应结束。 若多官能基羧酸的用量过高，则无法完全反应，反应结束后未反应的多官能基羧酸会析出， 影响后续应用。若多官能基羧酸的用量过低，则寡聚物粘性偏低。若加热反应的温度太高和 /或反应时间过久，则寡聚物中的双键会因高温或过长反应时间而产生链聚合反应，造成寡 聚物形成交联的大分子结构，影响后续感压胶制备。若加热反应的温度太低和/或反应时 间过短，则温度太低或是时间过短，则无法让环氧大豆油脂环氧官能基与衣康酸或琥珀酸 的羧酸官能基进行完全的开环接枝反应。多官能基羧酸中的衣康酸（itaconic acid)与琥 拍酸（succinic acid)的重量比介于1:1至3:1之间。若衣康酸的比例过高，贝U环氧大豆油 /衣康酸寡聚物的单一分子双键过多，造成后续聚合感压胶分子时，交联性过高而失去粘着 性。若衣康酸的比例过低，则会因为无法提供足够的亲水官能基(如羧酸官能基)，大幅减少 后续感压胶的粘着性。催化剂可为有机磷化合物如三苯基膦（triphenylphosphine, TTP)。 抑制剂可为4-甲氧基苯酚（4-Methoxyphenol，MEHQ)。溶剂可为极性的有机溶剂，例如异 丙醇（IPA)、2_ 丁酮（Methyl Ethyl Ketone)、N-甲基吡咯酮（NMP)、乙醇（EtOH)、或上述的 组合。所形成的寡聚物其数量平均分子量介于5, 000至9, 000之间，每个寡聚物分子含有 3至12个双键官能基，其粘着性（peel)介于5gf至1000 gf之间，且其速粘性（Tack)介于 50gf至600gf之间。在上述寡聚物中，若双键的比例过高，则易使寡聚物在制作感压胶的过 程中自我交联，导致失去粘性；若双键的比例过低，则易使所制成的感压胶的粘性偏低。若 寡聚物的数量平均分子量过高，则表示环氧大豆油自身开环聚合而减少衣康酸和/或琥珀 酸的接枝量。若寡聚物的数量平均分子量过低，则表示环氧大豆油与衣康酸和/或琥珀酸 的接枝反应没有发生。
[0009] 在一实施例中，上述寡聚物可用于感压胶。举例来说，感压胶组合物可包括总计为 100重量份的寡聚物、1至6重量份的引发剂、与30至50重量份的溶剂，且寡聚物包括上述 寡聚物（由大豆油衍生物、衣康酸、与琥珀酸共聚而成）。在本发明一实施例中，感压胶可 进一步加入10至100重量份其他寡聚物，比如大豆油衍生物与衣康酸共聚形成的寡聚物。 引发剂可包括油性或水性的光引发剂或热引发剂。水性热引发剂可为过硫酸钠 （Sodium persulfate)。油性热引发剂可为 2,2'-偶氮二异丁腈（2,2^ -Azobis(2-methylpropion itrile)，AIBN)跟过氧化二苯甲酰（Benzoyl Peroxide, ΒΡ0)。水性光引发剂可为2, 2-二 乙氧基苯乙酮（2,2-Diethoxyacetophenone)。油性光引发剂可为1_羟基环己基酚酮（1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone)。溶剂可为极性的有机溶剂如异丙醇（IPA)、2_ 丁酮 (Methyl Ethyl Ketone)、N-甲基吡咯酮（NMP)、乙醇（EtOH)、或上述的组合。值得注意的 是，若采用溶剂法合成寡聚物，则不会采用水性引发剂。
[0010] 上述感压胶组合物可更包括表面活性剂，包括阴离子型表面活性剂、阳离子型 表面活性剂、非离子型表面活性剂、两性型表面活性剂（阴离子与非离子型混合、阳离子 与非离子型混合其中之一）、生质型表面活性剂、或上述的组合。阴离子型表面活性剂 例如十二烷基硫酸钠 （Sodium dodecyl sulfate, SDS，购自Acros)、苯磺酸钠 （Sodium benzenesulfonate，购自 Acros)、横基丁二酸二辛基纳盐（AEROSOL 0T-75,购自 Acros)。 阳离子型表面活性剂例如溴化十六烷基三甲基铵（CTAB，购自Acros)、氯化十六烷基三甲 基铵（CTAC，购自Acros)。非离子型表面活性剂例如壬基苯酚四十摩尔环氧乙烷附加物 (nonyl phenol_40mol ethylene oxide aduct，NP_40,购自中日合成）、或直链醇乙氧基化 物（linear alcohol ethoxylate，购自中日合成）。生质型表面活性剂可为十二烷基醚硫 酸钠 （Sodium lauryl ether sulphate) 〇 toon] 上述感压胶组合物可用以形成感压胶，制备方式分为水相或溶剂相。
[0012] 在溶剂相制备的一实施例中，以100重量份的寡聚物为基准，加入1至6重量份的 引发剂与30至50重量份的有机溶剂搅拌均匀后，涂布于基材上形成涂层。寡聚物包括上 述寡聚物（由大豆油衍生物、衣康酸、与琥珀酸共聚而成）。在本发明一实施例中，溶剂相 可进一步加入10至100重量份的其他寡聚物，比如大豆油衍生物与衣康酸共聚形成的寡聚 物。在溶剂相的制备方式中，不论引发剂为光引发剂或热引发剂，均属油相引发剂。若是采 用热引发剂，可在涂布前先加热搅拌均匀的混合物，使寡聚物产生交联反应，再将交联后的 寡聚物溶液涂布于基材上形成涂层，再干燥涂层即形成感压胶。若是采用光引发剂，则可将 搅拌均匀的混合物涂布于基材上，干燥涂层后照光使寡聚物产生交联反应，即形成感压胶。 基材可为纸类、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸二乙酯（PET)、聚酰亚胺（PI)、或 布纤维。
[0013] 在一实施例中，若基材为纸张等渗透性材料，则以100重量份的寡聚物为基准，进 一步加入3. 5至6重量份的触变剂如气相法二氧化硅、沉淀二氧化硅、和/或有机膨润土， 以避免涂层浸湿基材。
[0014] 在水相制备的一实施例中，先分别配制水相溶液与油相溶液。以100重量份的寡 聚物为基准，水相溶液可包括325至665重量份的水、3~20重量份的表面活性剂、与0. 06 至0. 12重量份的消泡剂。油相溶液可包括100重量份的寡聚物、0. 5至3重量份的共同稳 定剂、与3至20重量份的表面活性剂。寡聚物包括上述寡聚物（由大豆油衍生物、衣康酸、 与琥珀酸共聚而成）。在本发明一实施例中，油相溶液可进一步加入10至100重量份的其 他寡聚物，比如大豆油衍生物与衣康酸共聚形成的寡聚物。接着进行迷你乳液制备，将水 相溶液加入油相溶液，将反应器内升温至30°C至35°C之间，之后搅拌混合30分钟至1小 时以形成预乳化液，再使用均质机以形成迷你乳液。接着，将前述迷你乳液加入反应器，以 热水浴将其加热至65°C至85°C之间，将氮气通入10至30分钟以除去溶解在乳液中的氧 气。随后将热引发剂溶液（水性或油性）加入反应器中，以引发自由基加成聚合反应，并利 用氨水调整其PH值至6. 5至7. 5之间，在反应过程中温度维持在65°C至85°C之间，而搅 拌速率则维持在150rpm至250rpm左右，持续反应2至8小时，使寡聚物交联。最后再冷 去P，并分别以40mesh(0. 42mm)和200mesh(0. 074mm)滤网将过大粒子移除，附着在搅拌器、 温度计、和反应器壁上滤渣，亦尽可能地收集起来。所形成的感压胶组合物的理论固含量为 35~50wt%。最后，将上述感压胶组合物涂布在基材上，以烘箱烘干后，即形成感压胶。上 述水相溶液的表面活性剂可为阴离子型表面活性剂例如十二烷基硫酸钠 （sodium dodecyl sulfate, SDS)、苯横酸钠 （Sodium benzenes