[发明专利]水性聚合物分散体和方法

说明书

技术领域

本发明涉及包含增粘丙烯酸乳液的压敏粘合剂(PSA)的领域。

背景技术

人们希望PSA乳液对各类基底(例如具有较低表面能的基底 (如聚合膜)以及厚纸板等其它基底类型)具有更高的粘合性。实 现这一点的方法之一是添加增粘剂，例如多萜，松香树脂和/或烃类。 然而向乳液添加增粘剂可能对水乳胶的稳定性形成不利作用，特别 当该乳胶经历高剪切时。

增粘剂在水中的分散体在高剪切下由于凝结而不稳定。例如烃 类增粘剂通常在4000至5000s^-1以上的剪切速率下凝结。当该种增 粘剂分散体被加入常规的丙烯酸PSA乳液时，所得的混合物同样在 高剪切下凝结。

被用于在高容量下铺涂商用PSAs的高速涂覆机可生成高剪切 场。这一点严重限制了增粘丙烯酸乳液作为PSAs的商业用途。例 如典型的设备(如Moyno泵，缝模，加压凹版以及幕涂机)在涂覆 头和/或螺杆抽油泵中形成通常超过150,000s^-1的剪切场。如果在这 些机器中使用常规增粘丙烯酸乳液，则该乳液会在这种高剪切场下 不稳定化，从而形成凝结物。该凝结物阻塞模具，导致涂覆网上的 刮痕，并在模具和泵中形成高压。因此必需去除过量的凝结物，这 要求该涂覆机暂时关闭，后者由于提高了成本而不受欢迎。

在配方设计师中存在一种意见，即向PSA添加增粘剂可能对某 些应用具有不良作用。例如增粘剂可能对应用在透明面材(例如聚 合物膜)的PSA膜具有不良作用，因为在受热或UV老化时可能增 加混浊性或者PSA可能变色。为了解决这些问题，特定的烃类增粘 剂被用于PSAs，因为人们认为它们比其它增粘剂类型显示出了更 好的颜色和脱离属性。但由于烃类增粘剂较差的高剪切稳定性，这 些PSAs仅可用于将PSA低速涂覆在膜上的场合，而无法应用于高 剪切场合。为了可用于商业高流量(high volume)应用，PSA必须被 高速应用在膜上，从而要经受高剪切。

因此，目前应用在透明基底(例如，聚合物膜)上的商用PSAs 未被增粘。为了增加PSA对具有低表面能的表面的粘合，并提供良 好的润湿(wet out)和澄清度，这些未增粘的PSAs可由具有低凝胶含 量和低分子量的丙烯酸聚合物制备。对PSA的该种改良形成了其自 身的缺陷，例如在膜边缘的粘合剂过量渗出导致的较差的可转化性 (inferior convertibility)。

人们还尝试通过各种其它的方法来改善增粘剂分散体的稳定 性，例如通过选择适当的表面活性剂和/或通过以正确的颗粒大小范 围来制备增粘剂分散体。然而这些方法具有其它的缺陷，例如，它 们限制了可用的成分，需要对过程小心控制和/或限制了最终PSA 的性质。

申请人发现微乳液过程可用于在丙烯酸乳液中稳定结合烃类 增粘剂，从而得到具有改良粘合性质的增粘PSA。该种增粘PSAs 通常可在高剪切条件下应用于基底。有利的是，生产的增粘PSAs 可在它们的凝聚力(cohesive)和粘合属性之间达到平衡。

水性聚合物分散体通过微乳液聚合进行制备已有多年历史。在 该方法中，单体被分散在纳米大小的液滴中，油在水乳液中形成分 散相。在微乳液聚合中所用过的单体乳液具有从10至1000nm的 平均液滴直径，并可与液滴和微团大小较其大1至10μm(微米) 的常规单体乳液和乳液聚合方法相区别。在微乳液方法中，每个纳 米大小的液滴成为成核和聚合的主要部位，进而以高度平行的方式 生成与初始液滴具有类似大小的聚合物乳胶颗粒。微乳液聚合相对 常规乳液聚合具有多种优势，例如，疏水成分可在聚合过程中被封 装或整合进入聚合物。

各种微乳液及其稳定化方法已有描述。

WO 04/069879(UCB，现已转让给Cytec)描述了具有800至 100,000的数均分子量M_n和50至400mg KOH/g的酸价的两亲聚合 物在稳定化微乳液液滴中的用途。

WO 00/29451(Max Planck)和US 5,686,518(Georgia Tech)披露 了一系列适用于稳定化微乳液的疏水成分。这些文件启示了除了这 些疏水成分外，还需要表面活性剂来同时稳定乳液液滴和聚合后得 到的聚合物颗粒。所用的表面活性剂为：月桂基硫酸钠或其它烷基 硫酸酯，十二烷基苯磺酸钠或其它烷基或芳基磺酸酯，硬脂酸钠或 其它脂肪酸盐或聚乙烯醇。