由马来酸化植物油和环氧化植物油制备的压敏粘合剂的制作方法
【专利说明】由马来酸化植物油和环氧化植物油制备的压敏粘合剂
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年12月5日提交的美国临时申请号61/733, 816的权益，其通过 引用以其全部并入本文。
[0003] 发明背景
[0004] 本发明一般地涉及压敏粘合剂（PSA)领域。更具体地，本发明涉及由可再生资源 形成的压敏粘合剂和用于形成这种压敏粘合剂的方法。
[0005] 发明概述
[0006] 在一个实施方式中，本发明包括用于形成压敏粘合剂的方法。该方法包括将一种 或多种环氧化的天然产生的油或脂肪与至少一种三元酸结合以形成反应混合物，和施加热 至反应混合物以形成压敏粘合剂。
[0007] 在另一个实施方式中，本发明包括压敏粘合剂标签或胶带。标签或胶带可以包括 面材和压敏粘合剂层。至少一部分压敏粘合剂通过将一种或多种环氧化的天然产生的油或 脂肪与至少一种三元酸结合以形成反应混合物并且施加热至反应混合物以形成压敏粘合 剂来制备而产生。
[0008] 在仍另一个实施方式中，本发明包括压敏粘合剂标签或胶带。标签或胶带包括面 材和布置在面材上的压敏粘合剂组合物。此外，至少一部分压敏粘合剂组合物包括由使环 氧化的天然产生的油或脂肪与三元酸反应制备的组合物。
[0009] 在进一步的实施方式中，本发明包括压敏粘合剂标签或胶带。标签或胶带包括具 有上面和下面的面材和布置在面材的下面上的一个或多个粘合剂层。此外，一个粘合剂层 的至少一部分包括由使环氧化的天然产生的油或脂肪与三元酸反应制成的组合物。
[0010] 在另外的实施方式中，本发明还包括用于形成三元酸的方法。该方法包括将具有 至少三个羟基的天然产生的油或脂肪与酸酐混合以形成成酸混合物。该方法进一步包括加 热该成酸混合物以形成三元酸。
[0011] 以下描述和附图，其被并入本说明书并组成本说明书的一部分，图解了本发明的 一个或多个实施方式，并且用来解释本发明的原理和示例性实施方式。
[0012] 附图简述
[0013] 图1是图解涉及压敏粘合剂前体的示例性过程的流程图；
[0014] 图2是图解本发明的一个实施方式的示例性过程的流程图；
[0015] 图3是示出了依照不同催化剂的测试数据的对比的图；和
[0016] 图4是示出了两种催化剂的测试数据的对比的图。
[0017] 示例性实施方式详述
[0018] 现在将详细参考本发明的示例性实施方式，其一个或多个实例在附图中图解。每 个实例以解释本发明而非限制本发明的方式提供。在不偏离本发明的范围和精神的情况下 可以作出本发明中的改变和变化对本领域普通技术人员将是显而易见的。例如，作为一个 实施方式的一部分而图解或描述的特征可用于另一个实施方式以产生仍进一步实施方式。 本发明意欲覆盖这种改变和变化，如同这种改变和变化在所附权利要求书和它们的等价形 式的范围内。
[0019] 术语"天然产生的"或"天然的"脂肪和/或油如本文所用通常指的是从植物、藻 类或动物获得的脂肪或油，与从石油或其他化石燃料中获得的材料相反。因此，术语"天然 产生的"或"天然的"排除直接或间接从石油资源或化石燃料资源获得的油或其他材料。如 将理解的是，化石燃料的实例包括煤、基于石油的油和天然气。本文提及的天然的脂肪和/ 或油包括从植物、藻类或动物中获得的脂肪和/或油，以及已经经受各种提纯、加工或化学 反应的这种脂肪和/或油。
[0020] 以实例而非限制的方式，来自植物、藻类或动物来源的天然的脂肪和油可以包括 豆油、棕榈油、橄榄油、玉米油、菜籽油、亚麻子油、菜子油、蓖麻油、椰子油、棉子油、棕榈仁 油、米糠油、红花油、芝麻油、葵花油、妥尔油、猪油、牛脂、鱼油和其组合。通常，与天然的脂 肪和油有关的脂肪酸包括长链，例如(： 8到C22部分，其中的许多每条链包括多个双键。甘油 分子具有三个羟基（0H-)基团。每种脂肪酸具有羧基（C00H-)。在甘油三酯中，甘油的羟基 结合脂肪酸的羧基以形成酯键。
[0021] 术语"生物基"如本文所用指的是从天然产生的脂肪和/或油获得的这种试剂。
[0022] 术语"可再生资源"指的是通过生物或其他天然过程可被替换并且随着时间的推 移可被补充的自然资源。
[0023] 贯穿本公开，除非另有说明，术语"脂肪"、"油"和其他试剂可交换地以单数和复数 形式被引用。应当理解的是，对每种试剂的引用还包括与这种试剂自然存在的或作为获得 这种试剂的过程的结果的其他组分、混合物和/或杂质。
[0024] 在本发明的各种实施方式中，压敏粘合剂可以由一种或多种天然产生的脂肪和/ 或油产生。在一些实施方式中，天然的脂肪或油可被环氧化并与一种或多种三元酸反应以 产生压敏粘合剂。在一些实施方式中，这种三元酸本身可以由天然产生的油或脂肪形成。在 本发明的其他实施方式中，三元酸可以由具有一个或多个羟基的生物基甘油三酯或具有羟 基的其他天然产生的化合物产生。以进一步说明的方式，本发明的各种示例性实施方式提 供如下。
[0025] 如上所述，本发明包括其中三元酸可以与环氧化的植物油反应以产生压敏粘合剂 的实施方式。如本文所用，术语三元酸意思是具有三个反应位点的三官能酸，其中三官能酸 的官能度在大约2.0至大约3.0的范围内。在一些实施方式中，本发明的三元酸可以具有 大约2. 5至大约3. 0的官能度。如本文所用，三元酸进一步包括具有大约2. 5至大约2. 9 的官能度的酸。
[0026] 以实例而非限制的方式，本发明的范围内的三元酸可以以下面的方式制备：
[0027] 具有三个羟基的化合物+酸酐一三元酸
[0028] 如上所述，本发明包括使用具有三个羟基的天然产生的化合物诸如具有三个羟基 的植物油以形成三元酸的实施方式。在上述反应中三-羟基化合物与酸酐的比可以在大约 2. 5 : 1至大约3 : 1的范围内。在一些实施方式中，该反应可以在大约室温至大约200°C 的温度下混合并且蒸煮时间可以在从大约2小时至大约72小时的范围内。在其他实施方 式中，该混合物可以在大约80°C至大约140°C的温度下加热。在一些实施方式中，蒸煮时间 可以在大约4至大约8小时的范围内。在仍另一个实施方式中，该反应可以在搅拌混合物 的同时在大约90°C至大约130°C范围内的温度下进行大约7小时至大约8小时。还可以以 从大约10克至大约100克的量加入甲苯至反应混合物。最后，可以改变反应温度和蒸煮时 间以改变所得的三元酸的官能度。
[0029]可以使用任何酸酐以形成本发明内考虑的三元酸。以实例而非限制的方式，酸酐 诸如马来酸酐、苯基马来酸酐、甲基马来酸酐、琥珀酸酐、苯基琥珀酸酐、甲基琥珀酸酐、戊 二酸酐、邻苯二甲酸酐、萘二甲酸酐、柠康酸酐、衣康酸酐和高邻苯二甲酸酐，单马来酸甘油 三酯可以用于本发明的各种实施方式中以制备三元酸。
[0030] 在一个具体的实施方式中，使用以上讨论的条件的蓖麻油和马来酸酐的以下反应 是在本发明的范围内制备三元酸的实施方式的示例：
[0032]如上所示，所得的产品是蓖麻油三元酸或C0TA，其是蓖麻油的马来酸酐，并且用作 具有大约2和大约3的范围内的官能度的多官能羧酸。在一些实施方式中，所得的C0TA酸 的官能度是大约2. 5至大约2. 9。
[0033] 以下实施例进一步说明三元酸的形成，如本发明的示例性实施方式考虑的：
[0034] 实施例1
[0035] 将马来酸酐（MA)和蓖麻油以3 : 1的摩尔比加入装有加热套、搅拌器、温度计、冷 凝器和干燥氮气的入口的500mL四颈反应器。加入90克甲苯。连续搅拌下该反应在大约 90°C的温度下进行大约7小时的时间段。冷却至50°C后，将反应混合物与大约10wt% HC1 溶液混合随后在室温下搅拌该混合物过夜。随后用分液漏斗分离所得的两相。用去离子水 洗涤4次后，用无水MgS0 4干燥有机层相。随后分离固体，并且将滤液输送至旋转蒸发仪并 将其放置在10毫巴的真空下大约6小时。随后将粘性淡黄色C0TA保存在1升广口瓶中用 于进一步使用。
[0036] 实施例2
[0037] 将马来酸酐（MA)和蓖麻油以3 : 1的摩尔比加入装有加热套、搅拌器、温度计、冷 凝器和干燥氮气的入口的500mL四颈反应器。加入22克甲苯。连续搅拌下该反应在大约 130°C的温度下进行大约7小时45分钟的时间段。冷却至50°C后，用乙酸乙酯稀释反应混 合物，并与大约l〇wt%HCl溶液混合。随后在室温下搅拌该混合物过夜。随后用分液漏斗 分离所得的两相。用去离子水洗涤4次后，用无水MgS04干燥有机层相。随后分离固体，并 且将滤液输送至旋转蒸发仪并将其放置在10毫巴的真空下大约6小时。随后将粘性淡黄 色COTA保存在1升广口瓶中用于进一步使用。
[0038] 实施例3
[0039] 将