[发明专利]基于可再生资源的压敏粘合剂及相关方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2010年8月18日提交的美国临时申请序号61/374,743的优先权。

发明领域

本发明总体涉及压敏粘合剂（PSAs）领域。更具体地，本发明涉及由可再生资源例如生物基材料形成的压敏粘合剂和形成该压敏粘合剂的方法。

背景

目前，几乎所有已知的压敏粘合剂均主要由基于石油产品的单体制成。随着油成本增加和供应有限，可再生资源用作这种粘合剂的原料组分已具有经济吸引力和社会责任性。用于丙烯酸压敏粘合剂的丙烯酸单体的有限生产能力是研究替代来源的另一驱动力。此外，生物基压敏粘合剂的性能优势可包括生物降解性，其支持这些粘合剂的环境友好性。本发明满足这些需求。

发明概述

与此前已知的压敏粘合剂及其生产相关的困难和缺陷在本发明粘合剂和方法中得以解决。

一方面，本发明提供形成压敏粘合剂的方法。该方法包括提供环氧化天然存在油或脂肪和使其与至少一种多官能剂反应，该多官能剂选自醇类、胺类、氨基醇类及其组合。本发明还提供通过这些方法形成的压敏粘合剂。

另一方面，本发明提供通过提供有效量的生物基甘油酯形成压敏粘合剂的方法。甘油酯包括大比例的C₈至C₂₂脂肪酸。该方法还包括将环氧化物官能团至少掺入大比例的甘油酯，从而生成环氧化甘油酯中间体。并且，该方法包括使环氧化甘油酯中间体与至少一种多官能剂反应，该多官能剂选自（i）醇类、（ii）胺类、（iii）氨基醇类及（iv）其组合，从而形成压敏粘合剂。本发明还提供通过这些方法形成的压敏粘合剂。

如将理解，本发明能够进行其他和不同的实施方式，并且其若干细节能够进行多个方面的改动，其全部均未背离本发明。因此，描述将被认为具有示例性而非限制性。

实施方式详述

在本发明的多个优选实施方式中，压敏粘合剂产自一种或多种天然存在的脂肪和/或油。天然脂肪或油被环氧化，然后与一种或多种醇类、胺类、氨基醇类或其组合反应，生成压敏粘合剂。在本发明的其他优选实施方式中，压敏粘合剂产自生物学基或生物基甘油酯。如将理解，甘油酯包括甘油单酯、甘油二酯、甘油三酯及其组合。生物基甘油酯被环氧化，并与一种或多种醇类、胺类、氨基醇类或其组合反应，生成压敏粘合剂。这些和其他方面在本文中描述如下。

本文所用的术语“天然存在”或“天然”的脂肪和/或油总体是指相对于得自石油或其他化石燃料的那种材料而得自植物或动物的脂肪或油。因此，术语“天然存在”或“天然”不包括直接或间接得自石油来源或化石燃料来源的油或其他材料。如将理解，化石燃料的实例包括煤、石油基油和气。天然脂肪和/或油在本文中是指包括得自植物或动物的脂肪和/或油以及已经过多种纯化、处理或化学反应的这种脂肪和/或油。

术语“生物基”在关于甘油酯、甘油单酯、甘油二酯、甘油三酯及其组合使用时指得自天然存在的脂肪和/或油的这种剂。

天然脂肪和油包括甘油三酯，其是包括三个结合于甘油分子的脂肪酸的酯。来自植物或动物来源的天然脂肪和油的实例包括但不限于，大豆油、棕榈油、橄榄油、玉米油、芥花籽油、亚麻籽油、菜籽油、蓖麻油、椰子油、棉籽油、棕榈仁油、米糠油、红花油、芝麻油、葵花籽油、妥尔油、猪油、牛油、鱼油及其组合。一般地，天然脂肪和油相关的脂肪酸包括长链——例如C₈至C₂₂，更一般是C₁₂至C₁₄——部分，其中多种脂肪酸的每条链包含多个双键。甘油分子具有三个羟基（OH-）。每个脂肪酸具有羧基（COOH-）。在甘油三酯中，甘油的羟基结合脂肪酸的羧基，形成酯键。

如述，天然存在或生物基甘油三酯中脂肪酸的链长可以为不同长度。但是，具有16、18和20个碳的链长最常见。在植物和动物中发现的天然脂肪酸基于其由乙酰辅酶A生物合成的方式一般仅由偶数个碳原子组成。但是，某些细菌具有合成奇数支链脂肪酸的能力。因此，反刍动物脂肪由于细菌在瘤胃中的作用通常包含奇数个脂肪酸，如15个。

多数天然脂肪包含单独甘油三酯的复杂混合物。因此，多数天然脂肪在宽温度范围下融化。可可脂不同寻常，因为其仅由几种甘油三酯组成，其中一种以浓度为序包含棕榈酸、油酸和硬脂酸。因此，可可脂的融化温度范围相对较窄。

目标天然脂肪和油的甘油三酯中的优选脂肪酸显示在下文表1中。

表1-常见脂肪酸的化学名称和描述