专利名称：一种水性热发泡粘合胶板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种不含溶剂型树脂的水性热发泡粘合胶板，特别是一种使用经过 反应型乳化剂改性的水性压克力乳液的环保型水性热发泡粘合胶板。
背景技术：
市售的热剥离压敏粘合片的结构，包括基板，一层似橡胶状树脂的涂布在该基 板上的有机弹性层，一层含有发泡剂或膨胀剂的涂布在该有机弹性层上的树脂粘合层， 一层可剥离的贴合于该树脂粘合层的表面上的离型膜保护层。但，市售的热剥离压敏粘合片，过去常使用溶剂型树脂，在加工过程中，溶剂 会大量排放到大气之中，造成严重的污染及温室效应问题。近年来，温室效应日益严 重，如何减少挥发性有机化合物(VOC)的排放，以及如何达成节能减碳的终极目标，已 成为合成树脂业界的主要课题，其中水性树脂是一项相当具有潜力的研究方向。压克力乳液在水性树脂当中占有举足轻重的地位，但压克力乳液为了乳液粒子 的安定，常会加入一些乳化剂，以维持乳液的稳定性，由于所加入的乳化剂分子量低， 会有渗移现象，而影响压克力乳液成膜后的粘合性。为改善此缺点，发明人对水性压克力乳液树脂的粘合性进行长期研究，发现使 用反应型乳化剂与压克力单体进行聚合反应，除了仍然维持乳液的稳定效果外，且通过 乳化剂反应基的导入，水性压克力乳液树脂具有优异的粘合特性及贮存稳定性。而且， 所制得的水性压克力乳液，可减少VOC排放量及降低温室效应，可有效改善气候暖化所 带来的冲击。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种水性压克力乳液，利用特殊合成技 术将反应性乳化剂键合到丙烯酸聚合物合成压克力乳液，再搭配交联剂、发泡剂、添加 剂共同调配而成，具有优异的粘合特性及贮存稳定性，可搭配不同粒径的发泡剂制成一 种加热会膨胀的压敏粘合剂，非常适合电子或塑料加工业在加工过程中用于暂时固定待 加工的电子或塑料零件。本发明的另一主要目的在于提供一种水性热发泡粘合胶板，由基材层、底胶层 及热发泡胶层叠合构成，或进一步包括聚酯离型膜层共同叠合构成，其中，该基材层作 为底层，该底胶层涂布在该基材层上，且具干燥后不具粘性的表面，该热发泡胶层为含 有发泡剂且加热后会膨胀的压敏粘合剂，且涂布在该底胶层上，最后在该热发泡胶层上 再贴合具有离型效果的聚酯离型膜层保护。将聚酯离型膜层撕开之后，该水性热发泡粘 合胶板的热发泡胶层具良好粘合特性，在电子及塑料零件加工过程中，适用于暂时固定 待加工的电子及塑料零件，且加工完成后，只要将水性热发泡粘合胶板加热到发泡温度 一定时间，即可将被粘合固定待加工的电子及塑料零件自水性热发泡胶板分离回收。具 环保及减少VOC排放量的功效。
具体地，本发明提供了一种水性热发泡粘合胶板，其包括作为底层的基材层、 涂布在该基材层上的底胶层，涂布在该底胶层上的热发泡胶层，其特征在于，该底胶层 为由具有反应性官能团的乙烯类乳化剂与丙烯酸单体，进行乳液聚合而成的水性压克力 乳液，再添加水性交联剂及偶联剂经干燥后制得；该热发泡胶层为含有发泡剂，且加热 后会膨胀的压敏粘合剂，由具反应性官能团的乙烯类乳化剂与丙烯酸单体，进行乳液聚 合而成的水性压克力乳液，再与发泡剂、水性交联剂调配制得。本发明的“热发泡压敏粘合剂”不使用有机溶剂，有别于一般市售的热发泡胶 层所使用的粘合剂，具有节能减碳及环保效果。
图1为本发明的水性热发泡粘合胶板叠层结构示意图。主要组件符号说明10......水性热发泡粘合胶板20......基材层30......底胶层40......热发泡胶层50......聚酯离型膜层
具体实施例方式如图1所示，本发明的水性热发泡粘合胶板10，包括基材层20、底胶层 (Primer) 30及热发泡胶层40叠合构成，或进一步包括聚酯离型膜层50共同叠合构成。其 中，该基材层20作为底层，该底胶层30涂布在该基材层20上，该热发泡胶层40涂布在 该底胶层30上，该聚酯离型膜层50贴合于该热发泡胶层40的表面上。所述基材层20具耐高热特性，可适应本发明的水性热发泡粘合胶板10的加工温 度。所述基材层20可选用各种塑料膜及片材，包括聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，乙烯/ 丙烯共聚物，乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲 酸丁二酯(PBT)或聚氯乙烯(PVC)所制成的聚酯基材。而且，基材层20所选用的聚酯 基材，可以经过拉伸或类似处理，以调整聚酯基材的物理性质，例如伸长率等。所述基材层20可以经过一般表面处理，使其对热发泡胶层40或其它层有较佳的 粘合力。所述表面处理包括化学及物理氧化处理，例如，经过铬酸处理、曝露至臭氧、 曝露至火焰及离子化辐射处理，也可以经过特殊底漆、氟素、硅酮树脂等涂布处理。本发明的水性热发泡粘合胶板10结构中，所述底胶层30作为介于基材层20与 热发泡胶层40之间的中间层，用于促使基材层20与热发泡胶层40之间的粘合性更佳 外，对于热发泡胶层40的发泡剂经加热后对于基材层20产生的发泡应力也具有缓和效 果，可以避免热发泡胶层40因为发泡而造成基材层20与热发泡胶层40之间产生脱落。所述底胶层30的厚度为1 50微米(μ m)，优选为5 40微米，特优选为8 20微米。所述底胶层30的材质，是一种环保的水性压克力乳液，由压克力单体(即(甲 基)丙烯酸系单体)与反应型乳化剂经乳液聚合而成的压克力乳液，为方便说明，本文以 下将简称为“底胶压克力乳液”，可直接涂布在经过表面处理的基材层20上。经过干燥
5之后，即形成不具粘性表面的底胶层30。所述“底胶压克力乳液”是以下列主要成分进行乳液聚合而成a) 75 92wt%含烷基的压克力单体；b) 2 10wt% %含羟基的压克力单体；c) 1 5wt% %含羧基的压克力单体及；及d)5 10_%%具有反应性官能团的乳化剂。为了促进该底胶层30与基材层20之间的粘合性，该底胶层30所使用的“底胶 压克力乳液”，可以添加树脂、交联剂、偶联剂、增稠剂及消泡剂等改性剂，以发挥该 底胶层30的功能。所述热发泡胶层40的厚度为10 100微米，优选为20 80微米，特优选为 30 70微米。所述热发泡胶层40的材质，是一种含有发泡剂且加热后会膨胀的压敏粘合 剂，由压克力单体与反应型乳化剂经乳液聚合而成的压克力乳液，再调配发泡剂制成， 为方便说明，本文以下将简称为“热发泡压敏粘合剂”，可直接涂布在已经具底胶层30 的基材层20上。经过干燥之后，即形成具优异粘合粘性的热发泡胶层40。用于制成热发泡胶层的水性压克力乳液，是以下列主要成分进行乳液聚合而 成a) 83 95wt% %含烷基的压克力单体；b)3 含羟基的压克力单体；c)0.3 羧基的压克力单体；及d) 1 7wt% %具有反应性官能团的乳化剂；为了促进该热发泡胶层40的功能，该热发泡胶层40所使用的“热发泡压敏粘合 剂”，可以添加发泡剂、增稠剂、交联剂、偶联剂或染料等添加剂。一般市售的热发泡胶层使用丙烯酸系粘合剂，橡胶系粘合剂，聚酯基粘合剂或 胺基甲酸酯粘合剂等，均需使用大量有机溶剂，不环保且增加二氧化碳的排放量造成温 室效应。本发明的“热发泡压敏粘合剂”不使用有机溶剂，有别于一般市售的热发泡胶 层所使用的粘合剂，具有节能减碳及环保效果。本发明的水性热发泡粘合胶板10，其中热发泡胶层40的“热发泡压敏粘合剂” 的特性，是利用动态分析流变仪(Dynamic Mechanical Analyzer，DMA)评估。该“热发 泡压敏粘合剂”的粘弹性曲线，经过评估，在25°C的E'值(储存模数)需在3.0X IO6达 因/cm2以上，在105°C的E'值需在1.0X IO6达因/cm2以上。因为，“热发泡压敏粘合剂”的粘弹性曲线，在25°C的E'值(储存模数)若 低于3.0X IO6达因/cm2，该热发泡胶层40的粘合性，虽符合粘贴需求，但热发泡后的分 离性差，无法满足剥离需求；同样情形，在105°C的高温下，其E'值(储存模数)若低 于1.0X IO6达因/cm2，该热发泡胶层40的粘合性将出现与上述25°C的现象相同。所述聚酯离型膜层50是一种具有离型效果的聚酯离型膜，贴合在该该热发泡胶 层40上面，以保护该热发泡胶层40。本发明所提供的“底胶压克力乳液”及“热发泡压敏粘合剂”，包括由压克力 单体与反应型乳化剂经特殊技术合成的压克力乳液，亦即，是由主要成份去离子水、压克力单体、引发剂、乳化剂、链转移剂、pH缓冲溶液(pH Buffer)进行乳液聚合反应而得。去离子水乳液聚合需使用去离子水，如果水中含有金属离子、盐类等，将会影响乳化剂 胶束的形成及聚合体颗粒的稳定性，且会导致凝聚现象。去离子水的pH值需为6 8之 间，总硬度0，导电度10以下，否则会凝聚。压克力单体所选用的压克力单体，为(甲基)丙烯酸系单体，需要依据压克力乳液的物性要 求，做适当的调整。例如，通过调整压克力单体的玻璃化温度(Tg)，可改变及调整压克 力乳液成品的软硬物性。本发明所选用的压克力单体，包括1.含烷基的压克力单体选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基) 丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正 辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十八酯、(甲基) 丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯及(甲基)丙烯酸乙氧基甲酯中的一种单独使 用或两种以上混合并用。2.含羟基的压克力单体选自(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、丙烯酸氯2-羟 基丙酯、二乙二醇单(甲基)丙烯酸酯及烯丙醇中的一种单独使用或两种以上混合并用。3.含羧基的压克力单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丁烯酸、马来酸、富马酸及马来酸酐中的 一种单独使用或两种以上混合并用。4.除上述单体成份外，在不损害本发明的范围内，亦可加入其它单体共聚合， 例如乙酸乙烯、苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、(甲基)丙烯腈等。乳化剂乳化剂的选择是乳液聚合最重要的一环，它将会影响到(1)聚合速度及转化 率；(2)聚合体的颗粒大小；(3)膜的特性；及(4)乳液的稳定性。本发明所使用的乳 化剂为含C = C双键结构的反应性乳化剂，有阴离子型与非离子型两类，可以阴离子乳 化剂或阴/非离子乳化剂混合搭配使用。1)阴离子乳化剂反应型如三洋化成的PC-10，中日合成的MS-2N，晋一化工的 NOIGENRN-20、RN-30、RN-50，旭懋的 SDBS95，清泰的 Maxmu卜6112，花王的 LATEMUL PS> LATEMULASK,及非反应型的聚益化学公司NP6SF等。2)非离子乳化剂反应型如清泰的5010，及中日合成化学公司的E950等。引发剂乳液聚合所使用的引发剂大都为水溶性的，如压02、过硫酸钠(Sodium Persulfate, Na2S2O8)，过硫酸铵(Ammomium Persulfate, (NH4)2S2O8)，过硫酸钾 (Potassium Persulfate, K2S2O8)等。所使用的还原剂有亚硫酸氢钠(sodium bissulfite，NaHSO3),焦亚硫酸钠(sodium metabissulfite, Na2S2O5)，连二亚硫酸钠(sodium hydrosulfite，Na2S2O4J 等。其它添加剂1)保护胶体通常为高分子量材料，它可增加粒子周围水相的粘度来保护粒子，尤其是使用 亲水性单体聚合时，常使用保护胶体，其原因是亲水性单体于聚合时，阴、非、阳离子 等各乳化剂不能使得粒子稳定化，而被吸收于粒子内部，故需通过保护胶体增加粒子周 围水相的粘度，而达到保护粒子的功能，使反应能持续进行。所使用的保护胶体为聚乙 烯醇(PVA)、纤维素等。2)链转移剂乳液的分子量虽可以通过调整引发剂的用量来控制，但是一般大多数都用链转 移剂来控制，此类化合物可中止成长中的聚合物链，且本身将变为具有活性的自由基。 通常所使用的链转移剂为硫醇类，如正十二烷基硫醇(n-dodecyl mercaptan)或叔十二 烷基硫醇(t-dodecyl mercaptan)等。反应中，链转移剂的添加量约为单体总量的0.25% 0.75%。上述乳液聚合所得乳液，再配合下列原料加工成底胶层及热发泡层水性交联剂本发明所使用的水性交联剂，包括水性异氰酸酯系化合物、水性环氧系化合 物、胺系化合物、金属螯合系化合物及吖啶(aziridine)系化合物等商业化产品，其中以 水性异氰酸酯系化合物为最理想交联剂，但不限于下述商品。所述异氰酸酯系化合物为选自甲苯二异氰酸酯、氯苯二异氰酸酯、六甲撑二异 氰酸酯、四甲撑二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷 二异氰酸酯、加氢二苯基甲烷二异氰酸酯等的异氰酸酯单体，或选自将此等异氰酸酯单 体与三羟甲基丙烷等进行加成反应所成的异氰酸酯化合物，如CL(南亚塑料工业(股) 制)或三聚异氰酸酯化物、缩二脲(biuret)型化合物。或者，选自已知聚醚多元醇或聚 酯多元醇、丙烯酸多元醇、聚丁二烯多元醇、聚异戊二烯多元醇等附加反应胺酯预聚物 型的异氰酸酯及三聚氰胺(Melamine)树脂等。所述交联剂的添加量，相对于100重量份“底胶压克力乳液”或“热发泡压敏 粘合剂”的压克力乳液，通常为0.1至20重量份，优选为0.5至6重量份，特优选为1至 5重量份。发泡剂本发明使用的发泡剂，是一种热膨胀微球(或称微胶囊)发泡剂，是由热塑性树 脂包覆液化碳氢化合物(膨胀剂)所组成的具有核壳结构的超细球状塑料粉末，其粒径约 为6 50微米。加热后，热膨胀微球发泡剂的体积，可迅速膨胀增大几十倍，达到发泡 的效果。发泡剂的种类，涵盖发泡膨胀温度50-200°C的热膨胀微球发泡剂，可视实际加 工温度及需求，选择合适的热膨胀微球发泡剂。所述发泡剂的添加量，相对于100重量份“热发泡压敏粘合剂”的压克力乳 液，通常为0.1至30重量份，较佳为0.5至20重量份，更佳为1至15重量份。然而， 也有超过50重量份者，可视情况调整。
增稠剂本发明除了 “底胶压克力乳液”或“热发泡压敏粘合剂”的压克力乳液外，于 涂布加工时，尚须添加增稠剂以调整粘度。—般常使用的增稠剂如下表所列
权利要求
1.一种水性热发泡粘合胶板，包括作为底层的基材层、涂布在该基材层上的底胶 层，涂布在该底胶层上的热发泡胶层，其特征在于，该底胶层为由具有反应性官能团的 乙烯类乳化剂与压克力单体，进行乳液聚合而成的水性压克力乳液，再添加水性交联剂 及偶联剂经干燥后制得；该热发泡胶层为含有发泡剂，且加热后会膨胀的压敏粘合剂， 由具有反应性官能团的乙烯类乳化剂与压克力单体，进行乳液聚合而成的水性压克力乳 液，再与发泡剂、水性交联剂调配制得。
2.如权利要求1所述的水性热发泡粘合胶板，其中，用于制成该底胶层的水性压克力 乳液，以下列主要成分进行乳液聚合而成a)75 92wt%含烷基的压克力单体；b)2 10wt%%含羟基的压克力单体；c)1 5wt% %含羧基的压克力单体及；及d)5 10*1%%具有反应性官能团的乳化剂。
3.如权利要求1所述的水性热发泡粘合胶板，其中，用于制成热发泡胶层的水性压克 力乳液，以下列主要成分进行乳液聚合而成a)83 95wt% %含烷基的压克力单体；b)3 6wt% %含羟基的压克力单体；c)0.3 羧基的压克力单体；及d)l 具反应性官能团的乳化剂。
4.如权利要求2或3所述的水性热发泡粘合胶板，其中，所述含烷基的压克力单体选 自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正 丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十八酯、(甲基)丙烯 酸环己酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯及(甲基)丙烯酸乙氧基甲酯中的一种单独使用或 两种以上混合并用。
5.如权利要求2或3所述的水性热发泡粘合胶板，其中，所述含羟基的压克力单体选 自(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、丙烯酸氯2-羟基丙酯、 二乙二醇单(甲基)丙烯酸酯及烯丙醇中的一种单独使用或两种以上混合并用。
6.如权利要求2或3所述的水性热发泡粘合胶板，其中，所述含羧基的压克力单体选 自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丁烯酸、马来酸、富马酸及马来酸酐中的一种单独使 用或两种以上混合并用。
7.如权利要求2或3所述的水性热发泡粘合胶板，其中，所述具有反应性官能团的乳 化剂包含反应型阴离子乳化剂与非离子反应型乳化剂中的一种单独使用或两种以上混合 使用。
8.如权利要求1所述的水性热发泡粘合胶板，其特性以动态机械分析仪分析，其分析 曲线25°C的E'值需在3.0X IO6达因/cm2以上，105°C的E'值需在1.0X IO6达因/cm2 以上。
9.如权利要求1所述的环保水性热发泡胶板，其中，所述发泡剂的平均粒径为5至50 微米，其热发泡温度为50°C 250°C ；其中，所述水性交联剂选自水性异氰酸酯系化合 物、水性环氧系化合物、胺系化合物、金属螯合系化合物及吖啶系化合物中的一种，优选为水性异氰酸酯系化合物及三聚氰胺树脂。
10.如权利要求1所述的水性热发泡粘合胶板，其中，该热发泡胶层的表面贴合聚酯离型膜层。
全文摘要
一种环保型水性热发泡粘合胶板，不含溶剂型树脂，其结构至少包括作为底层的基材层、涂布在该基材层上的底胶层及涂布在该底胶层上的热发泡胶层，该热发泡胶层为经过反应型乳化剂改性的水性压克力乳液调配加热后会膨胀的发泡剂而成的压敏粘合剂，具有良好粘合特性；在电子或塑料组件加工过程中，该水性热发泡粘合胶板适用于供待加工的电子或塑料组件暂时贴合以进行加工，加工完毕欲回收组件时，只需在固定温度下加热一定时间，加工组件即与水性热发泡粘合胶板分离，具有减少VOC排放量的环保功效。
文档编号B32B27/08GK102019737SQ201010299
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者冯殿润, 吴鸿勋, 庄惠钧, 徐森煌 申请人:南亚塑胶工业股份有限公司