利用可膨胀微球使聚合物分散体凝结的方法
【专利说明】利用可膨胀微球使聚合物分散体凝结的方法
[0001] 本发明涉及一种使聚合物水分散体凝结的方法，其中聚合物水分散体包含分散于 水相中的聚合物，以及还包含可热膨胀的热塑性微球，所述聚合物分散体通过能量输入而 凝结，并且凝结的组合物通过出口孔输出。
[0002] 在工业规模上以连续涂装线来处理水性粘合剂，例如层压粘合剂和压敏黏合剂。 在这些线上，使用合适的涂装系统将水性粘合剂以所需层厚度施用至快速移动的网状的载 体（例如由纸或热塑性聚合物（聚合物膜）构成）。该操作之后必须尽可能快地干燥。为此 目的，使经涂覆的载体以同样的速度通过干燥设备。在干燥后，通常将载体卷绕并随后进行 进一步加工而形成自粘制品，更特别是通过印刷和被切成一定形状（format)。干燥需要非 常大量的热。在干燥期间，粘结剂经成膜而形成内聚聚合物膜（coherent polymer film); 干燥的持续时间和干燥条件同样影响所得聚合物膜的质量并因此还影响自粘制品的后续 性能特性。
[0003] 热熔性粘合剂或简称热熔胶不含溶剂和水。它们被称为100%体系。在无后续化 学交联的情况下，热熔性粘合剂当然最高仅对其凝固温度的最大值具有耐热性，并且在无 后续交联的情况下，粘合强度有限。虽然可以通过后续交联，例如通过使用环氧交联剂或异 氰酸酯交联剂，或使用可UV交联热熔性粘合剂消除这些缺点，但所述后续交联在时间和/ 或设备方面牵涉到成本和复杂性的增加。
[0004] 因此，本发明的目的在于提供一种方法，其尽可能地将一方面使用热熔性粘合剂 的特定的优点与基于分散体的粘合剂的特定的优点相结合，并且同时其尽可能使特定的缺 点最小化。因此，本发明的具体的目的在于提供一种用于施用基于聚合物水分散体的粘合 剂体系的方法，其可使聚合物分散体有针对性地（deliberately)凝结并且在合成期间没 有显示出任何稳定性问题一一也就是，在施用之前对于过早凝固是稳定的。使聚合物分散 体有针对性的凝结的目的在于应尽可能地以与在热熔性体系的情况下相同的速度建立粘 合强度。
[0005] 出人意料地发现，用以下更详细描述的方法，通过优选在可加热喷嘴中凝结，可制 备具有与常规制备并干燥的薄膜粘合剂的粘接性能类似、但是在明显更短的时间内建立粘 合强度的聚合物股料（polymer strand)。
[0006] 本发明提供一种使聚合物水分散体凝结的方法，步骤是
[0007] -提供聚合物水分散体，其包含至少一种分散于水相的聚合物并且还包含可热膨 胀的热塑性微球，
[0008] -通过能量输入使聚合物分散体凝结，以及
[0009] -通过出口孔（优选以喷嘴的形式）输出凝结的组合物。
[0010] 用于凝结的能量优选热输入或通过剪切输入，更优选同时热输入和通过剪切输 入。
[0011] 涂料或粘合结合组合物（以下统称为涂料组合物）的重要组分是粘结剂或粘合结 合剂（以下统称为粘结剂）。水性涂料组合物优选包含聚合物水分散体作为其粘结剂。
[0012] 水分散体中的聚合物（粘结剂）的量优选为20至70重量％，更优选50至65重 量％。
[0013] 分散于水分散体中的聚合物可特别通过可自由基聚合的化合物（单体）的聚合而 得到，或包含可通过缩聚而得到的聚合物，例如聚氨酯。优选通过乳液聚合制备聚合物水分 散体。因此，优选地，分散于水分散体中的聚合物为乳液聚合物。
[0014] 在下文中，表述"（甲基）丙烯酰基…"和类似的表述为"丙烯酰基…或甲基丙烯 酰基…"的缩写。
[0015] 所述聚合物含有优选至少40重量％，更优选至少60重量％，非常优选至少80重 量％的已知主要单体。所述主要单体选自（甲基）丙烯酸C 1-C2。烷基酯、含有最多20个C 原子的羧酸的乙烯酯、具有最多20个C原子的乙烯基芳族化合物、烯键式不饱和腈、乙烯基 卤化物、含有1至10个C原子的醇的乙烯基醚、具有2至8个C原子和一个或两个双键的 脂族烃、或这些单体的混合物。分散的聚合物含有优选大于40重量％的（甲基）丙烯酸 C1-C2。烷基酯。
[0016] 实例包括具有C1-C1。烷基基团的（甲基）丙烯酸烷基酯，例如甲基丙烯酸甲酯、丙 烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸2-乙基己酯。还特别适合的为（甲基）丙 烯酸烷基酯的混合物。具有1至20个C原子的羧酸的乙烯酯为例如月桂酸乙烯酯、硬脂酸 乙稀酯、丙酸乙稀酯、叔羧酸（versatic acid)乙稀酯、和乙酸乙稀酯。合适的乙烯基芳族 化合物包括乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯和对甲基苯乙烯、α-丁基苯乙烯、4-正丁基苯乙 稀、4-正癸基苯乙烯和优选的苯乙稀。腈的实例为丙烯腈和甲基丙烯腈。乙烯基化物为 被氯、氟或溴取代的烯键式不饱和化合物，优选氯乙烯和偏二氯乙烯。乙烯基醚的实例包括 乙烯基甲基醚和乙烯基异丁基醚。优选的乙烯基醚为含有1至4个C原子的醇的乙烯基醚。 具有2至8个C原子和一个或两个烯双键的烃包括丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯、乙烯或丙 烯。随后还可使由丁二烯或异戊二烯制得的聚合物或共聚物氢化。
[0017] 优选的主要单体为乙烯酯，优选乙酸乙烯酯，还特别优选与乙烯结合（简称乙酸 乙烯酯/乙烯共聚物）；丁二烯，还特别优选与苯乙烯结合（简称丁二烯/苯乙烯共聚物）； 以及（甲基）丙烯酸CgC 1。烷基酯，更特别是（甲基）丙烯酸C 烷基酯（简称聚丙 烯酸酯），在每种情况下特别优选聚丙烯酸酯。
[0018] 特别优选作为主要单体的是（甲基）丙烯酸(^至C i。烷基酯；可特别提及的为丙 烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸辛酯和丙烯酸2-乙基己酯， 以及这些单体的混合物。乳液聚合物含有大于40重量％，更特别是大于60重量％，更优选 大于80重量％的（甲基）丙烯酸C 1-C2。烷基酯。
[0019] 除主要单体之外，聚合物还可包括其他单体，实例为具有羧酸、磺酸或膦酸基团的 单体。优选羧酸基团。实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸或富马酸。其他单体 为，例如，还含有羟基的单体、特别是（甲基）丙烯酸C 1-C1。羟烷基酯、（甲基）丙烯酰胺以 及含有脲基的单体如脲基（甲基）丙烯酸酯。此外，可提及的其他单体为单（甲基）丙烯酸 苯氧基乙基二醇酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和氨基（甲基）丙烯酸酯如 (甲基）丙烯酸2-氨基乙酯。除双键之外还带有其他官能团（例如异氰酸酯基-、氨基-、 羟基_、酰胺基-或缩水甘油基_)的单体可具有例如提高对基材的粘合力的作用。还特别 考虑的是环内酰胺如N-乙烯基吡咯烷酮或N-乙烯基己内酰胺。
[0020] 本发明的分散于聚合物水分散体中的另一类聚合物为聚氨酯，更特别是在室温下 (20°C )带粘着性的聚氨酯。优选考虑的是主要由多异氰酸酯（更特别是二异氰酸酯）和 作为共反应物的聚酯二醇、聚醚二醇或它们的混合物组成的聚氨酯。聚氨酯优选由至少40 重量％，更优选至少60重量％，以及非常优选至少80重量％的二异氰酸酯、聚醚二醇和/ 或聚酯二醇构成。聚氨酯优选包含大于10重量％，更优选大于30重量％，更特别是大于40 重量％或大于50重量％，非常优选大于60重量％的量的聚酯二醇，基于聚氨酯计。聚酯二 醇特别用作合成组分。如果聚酯二醇以与聚醚二醇的混合物形式使用，则优选聚酯二醇和 聚醚二醇的混合物的至少50mol %，更优选至少80mol %，非常优选IOOmol %为聚酯二醇。
[0021] 总之，聚氨酯优选由以下组分合成：
[0022] a)二异氰酸酯，
[0023] b)如下的二醇
[0024] bl) 10至IOOmol %的具有500至5000g/mol的分子量的二醇，基于二醇（b)的总 重量计，
[0025] b2) 0至90mol %的具有60至500g/mol的分子量的二醇，基于二醇（b)的总重量 计，
[0026] c)不同于单体（a)和（b)的单体，其具有至少一个异氰酸酯基或至少一个对异氰 酸酯基具有反应性的基团，并且还带有至少一个亲水基团或一个潜在的亲水基团以使聚氨 酯可在水中分散，
[0027] d)任选的不同于单体（a)至（c)的其他化合物，其为多价的且具有反应性基团，所 述反应性基团为醇羟基、伯氨基或仲氨基、或异氰酸酯基，以及
[0028] e)任选的不同于单体（a)至（d)的化合物，其为一价的并具有反应性基团，所述反 应性基团为醇羟基、伯氨基或仲氨基、或异氰酸酯基。
[0029] 所述聚合物水分散体或水性粘结剂优选包含粘合剂，更优选压敏粘合剂。术语压 敏粘合剂（PSA)指的是在室温下（20°C )具有永久粘性的粘合剂。PSA特征在于足够的粘 着力（粘性）与必要的内聚力（粘合剂层内的内部强度）相结合。
[0030] 对于粘合剂，聚合物（粘结剂）的玻璃化转变温度（Tg)通常小于或等于+15°C，而 对于PSA，