脲基和聚氨基甲酸酯基压敏粘合剂共混物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明整体涉及粘合剂领域，具体地涉及压敏粘合剂和压敏粘合剂共混物领域， 该压敏粘合剂共混物为非硅氧烷和脲基的或氨基甲酸酯基的。
【背景技术】
[0002] 粘合剂已用于各种标记、固定、保护、密封和掩蔽用途。粘合带通常包括背衬（也 称基底）以及粘合剂。一种类型的粘合剂一一压敏粘合剂（PSA)对许多应用而言是特别理 想的。
[0003] PSA为本领域中的普通技术人员熟知，其在室温下具有某些特性，这些特性包括以 下：（1)有力而持久的粘着力；（2)用不超过指压的压力即可粘附；(3)具有足够固定在粘 附体上的能力；以及（4)足够的内聚强度以便使其从粘附体干净地移除。已发现能够作为 PSA良好地发挥作用的材料为聚合物，该聚合物被设计并配制成表现出所需的粘弹性，从而 使得粘着性、剥离粘合性以及剪切强度达到所需的平衡。制备PSA最常用的聚合物为天然 橡胶、合成橡胶（例如，苯乙烯/ 丁二烯共聚物（SBR)和苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯（SIS) 嵌段共聚物）、各种（甲基）丙烯酸酯（例如，丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯）共聚物。除了一 些（甲基）丙烯酸酯（其为固有粘性的）之外，这些聚合物通常与适当增粘树脂共混以使 它们为压敏的。
[0004] 较少的普通类别的PSA为聚氨酯基或聚脲基的那些。这些类型的PSA的一些 实例为基于聚氨醋基聚合物的那些，诸如由Allport和Mohajer在《嵌段共聚物》（Block Copolymers) (D. C. Allport 和 W. Η· Janes 编辑（1973 年），第 443-92 页）所描述的聚醚 / 聚氨酯聚合物。另外，参见美国专利3, 718, 712 (Tushaus)和3, 767, 040 (Tushaus)。然而， 当利用聚氨酯基聚合物时，一直难以获得均衡粘弹性，这可解释它们在制备PSA时很少使 用。例如，美国专利5, 591，820 (Kydonieus等人）指出，现有聚氨醋基粘合剂作用为弱弹性 部件或高粘度液体。前者（弱弹性部件）通过从其已被施加的表面剥离往往逐渐失效。后 者（高粘度液体）通常在从表面移除时留下残余并且其内聚强度太低而不能承受在许多应 用中所施加的应力。一系列的聚氨醋基PSA分散体已描述于美国专利6, 518, 359 (Clemens 等人）和6, 642, 304(Hansen等人）中。这些聚氨酯基PSA分散体由大于2000g/mol分子 量的多元醇来制备。
[0005] 聚氨酯基聚合物通常通过使异氰酸酯功能性材料与羟基功能性材料反应来制备。 用于配制PSA的聚氨酯基聚合物的一些实例包括描述于美国专利3, 437, 622 (Dahl)中的那 些。然而，聚氨酯基聚合物不总是期望的，因为它们通常需要催化剂或外部热源来形成聚氨 基甲酸酯键。例如，参见美国专利5, 591，820 (Kydonieus等人）。
[0006] 此外，许多聚氨酯基聚合物必须被交联以如同PSA具有足够的内聚强度。存在两 种用于交联聚氨酯基聚合物的一般方法。一种方法为通过形成共价键的化学交联。然而， 化学交联的程度必须小心地控制使得所得材料的模量不被增大至不利地影响剥离粘附力 和粘着力的程度。此外，粘合剂的过早胶凝作用和PSA的有限适用寿命在使用化学交联来 增强PSA的内聚强度时也可为有问题的。
[0007] 文献中所描述的通用化学交联方法为使用多价组分来实现粘合剂组合物中的交 联网络。例如，交联网络可通过将聚氨基甲酸酯或脲键并入于聚氨酯聚合物链之间来形成。 通常通过例如使用多胺将脲键并入所述材料中。例如，参见JP-07-102, 233 (积水化学工业 株式会社（Sekisui Chemical))和 JP 62-297, 375 (花王株式会社（Kao Corp.))。一些所 得材料在部分固化状态或在最终组合物中据称具有PSA特性。
[0008] 例如，美国专利4, 803, 257 (Goel)描述了一种聚氨酯粘合剂（S卩，具有结构或半结 构特性），所述聚氨酯粘合剂包含用酚醛剂和多胺固化剂封端的多异氰酸酯的混合物。该组 合物可任选地包含聚环氧化合物。在部分固化状态下，这种组合物据说表现出类似于PSA 的那些的特性。该组合物在室温下固化，从而达到结构粘合剂的完全强度。
[0009] 另外，美国专利3, 437, 622和3, 761，307 (Dahl)描述了适用于制备PSA的聚氨酯 聚合物的制备，并且其可与某些胺交联。据提出，合适的胺为具有通过负基团（Cl、Br、I、0H 等）在空间上或以其它方式受阻的氨基的芳族二胺或多胺。这些负基团降低了相邻氨基的 反应性。在交联时，要求这些氨基为充分不反应的，使得多元醇和异氰酸酯可反应以在异氰 酸酯与氨基充分反应之前形成聚氨酯聚合物。
[0010] 交联聚氨酯基聚合物的第二种方法为物理交联。此类聚合物的物理交联通常涉 及利用例如胺增链剂将脲嵌段并入聚氨酯基聚合物链中。然而，聚脲基聚合物甚至不大可 能是用于配制成PSA的候选物，因为聚脲由于聚脲中脲基团的化学性质而具有甚至高于对 应聚氨酯的模量。因此，聚脲往往为更具弹性的并且由其制备的粘合剂可不具有足够剥 离粘附力和粘着力、特性，这些特性对某些应用而言可能是不期望的。例如，参见Chen，Z 等人的 "The Study of Polyurethanes and Polyureas by Transmission Spectra of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (聚氨醋和聚脲通过傅里叶变换红外光谱的 透射光谱的研宄）"，Gaofenzi Cailiao Kexue Yu Gongcheng(《高分子材料科学与工程》） (1993 年，9(3)，第 58-62 页）和 Chen, Z 的 "Study About Effect of Urea and Urethane Linkages on Phase Separation of Segmented Polyurethanes and Polyureas (关于脈和 聚氨基甲酸醋键对嵌段聚氨醋和聚脲的相分离的影响的研宄）"Gaofenzi Cailiao Kexue Yu Gongcheng(《高分子材料科学与工程》）（1990年，6(5)，第66-71页）。在试图将聚脲配 制成PSA，特别地PSA对许多应用而言具有足够剥离粘附力时，聚脲的较高模量存在一个问 题。也许因为这个明显的困难，存在有很少的聚脲基的PSA的描述。因此，聚脲基聚合物， 特别地有机硅聚脲基聚合物通常用于剥离材料，诸如美国专利5, 866, 222 (Seth等人）中所 描述的那些。
[0011] 使用聚氨酯基聚合物来配制PSA的另一个缺点为通常在寻找聚合物的合适增粘 剂中所经历的困难。例如，美国专利3, 767, 040 (Tushaus)提出了利用合成自环状萜烯醇和 芳族异氰酸酯的某些独特增粘剂来提供聚氨酯基PSA。然而，Tushaus提出，以其中所具体 描述的那些之外的天然橡胶或苯乙烯-丁二烯橡胶或聚氨酯聚合物来提供PSA，未发现其 中的增粘剂是有效的。
[0012] 聚脲基聚合物提供了聚氨酯基聚合物的替代形式。通过使异氰酸酯功能材料与胺 功能材料反应，聚脲为可制备的。有利地，聚脲基聚合物对于其制备而言通常不需要催化剂 或外部热源。
[0013] 在较少描述的聚脲基PSA之间，Leir等人（欧洲专利公布号0250248A2)描述了 可用作PSA的有机硅氧烷聚脲嵌段共聚物。其中所描述的有机硅氧烷聚脲嵌段共聚物通过 双官能有机聚硅氧烷胺与二异氰酸酯的缩合聚合来制备。该反应可包括任选的双官能胺增 链剂。当增粘时，这些共聚物被注明为可用作PSA组合物。
[0014] 然而，Leir等人需要独特的二氨基聚娃氧烧的制备。Leir等人还提出，使用相对 于有机硅氧烷聚脲嵌段共聚物的大约等量的硅氧烷增粘剂树脂来制备其中的PSA。然而，使 用此类高度增粘组合物可能不为期望的，因为增粘剂通常包括较高量的低分子量杂质，这 在某些应用中可为有问题的。此外，某些此类增粘剂通常往往为相对昂贵的。
[0015] 聚脲基压敏粘合剂和热活化粘合剂描述于美国专利