[发明专利]基于萜烯树脂和烃树脂的表面活性剂以及增粘剂树脂的水分散体

说明书

本申请是2004年1月28日提交的申请号为200480003732.0的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般性地涉及表面活性剂，更具体地说涉及用于制备增粘剂树脂水分散体的表面活性剂，其中所述树脂可以与胶乳混合，提供水性(water-born)粘合剂。

背景技术

由于意识到溶剂基粘合剂对健康和环境的危害，政府对溶剂的管制已经极大地促进了用来代替溶剂基粘合剂的改进的水性(即水分散的)粘合剂的不断发展。结果，水性粘合剂已经被广泛地用来粘接各种基底。这些粘合剂通常包含高分子量的弹性胶乳(或者胶乳混合物，例如丙烯酸和丁苯橡胶胶乳)和至少一种水分散的增粘剂树脂。可以制备不用增粘剂树脂的官能化水性粘合剂。但是，为了能够经济地制得适合工业生产的对多种基底都具有粘合作用的粘合剂，通常需要加入上述的官能化水性粘合剂。

工业水性粘合剂的一个重要部分是压敏粘合剂(“PSA”)。举例来说，后者被用于胶带，以将标签粘贴到瓶子和其它包装容器的纤维素质、聚烯烃和极性聚合物基底上；以及粘接橱柜和墙面装饰等。

虽然PSAs通常对大量的基底表现出良好的粘合性，但它们的粘合性能是有限的。举例来说，PSAs与基底的粘合通常比它们的溶剂基对应物要差。这种不足至少部分归因于用来分散增粘剂树脂或者制备用于PSA的胶乳或胶乳混合物的表面活性剂。表面活性剂内在地塑化了聚合物-增粘剂树脂混合物，这就降低了粘合剂的切变(adhesiveshear)。另外，表面活性剂经常通过向基底界面迁移而阻碍了粘合，从而干扰了粘合剂对基底的粘合能力。

水性PSAs的特征还在于有限的保存期限、有限的润湿粘合基底(即用于制造胶带、标签等的基底)的能力以及在高剪切和高速应用中的不理想的机械稳定性。延长保存期限通常是可取的。特别是粘合基底的润湿性和优越的机械稳定性对于用粘合剂高速涂覆粘合基底是重要的。现在通常使用高速的涂布机，例如凹版印刷、反模凹版印刷以及缝隙冲模涂布机(slot die coater)，以低的涂胶量来实现增加的产量。

另外，在制备增粘剂树脂分散体中使用的表面活性剂是一个限制因素。已经使用壬基苯酚基表面活性剂生产出增粘剂树脂分散体，并且由此制得具有与上述高速涂覆方法相匹配的基底润湿性和机械稳定性的PSAs。但是，壬基苯酚以及衍化物现在逐渐遭到政府规章的限制，这些规章要求减少或者杜绝它们在市场以及化工厂废水中的存在。

树脂的自乳化方法已经公开。例如参阅美国专利第4,670,504和5,268,399号，以及英国专利第2,273,294和2,288,179号。在这些方法中，对树脂进行处理，从而在小部分所述树脂中引入亲水基团。即，向树脂中引入少量的亲水基团，从而在小部分所述树脂分子中引入亲水基团。然后，当向树脂/改性的树脂混合物中加入水以及任选的某些助溶剂时，含有这些亲水基团的树脂分子起着表面活性剂的作用。

因此，有待开发用于制备增粘剂的表面活性剂，当与胶乳混合时，所述表面活性剂产生水性粘合剂，特别是PSAs，其具有改善的粘合性、改善的粘合基底可湿性、适合高速涂覆操作的较大的机械强度，以及改善的保存期限。本发明实现这些需求并且进一步提供了如此处所述的相关优点。

发明内容

简要地说，本发明涉及制备用于在水中分散树脂，特别是增粘剂树脂的表面活性剂的方法，其中所述分散的增粘剂树脂随后用于制备水性粘合剂。本发明还涉及使用所公开的方法制备的表面活性剂以及组合物，例如包含所述表面活性剂的水分散体和粘合剂组合物。

一方面，本发明涉及一种制备表面活性剂的方法。该方法包括选择树脂，其中所述树脂包含单体的聚合残留物，并且所述单体是不饱和烃或者包括不饱和烃。所选择的树脂与α，β-不饱和羧酸或者酸酐或其酯反应，得到含羰基的树脂，此处也称作加合物。然后，所述加合物与反应性的聚环氧烷反应，得到本发明的表面活性剂。所述表面活性剂可以通过磷酸化或者磺化化学改性。

在一个代表性的实施方案中，本发明涉及一种制备表面活性剂的方法，其包括如下步骤：(1)使α，β-不饱和羧酸或酸酐或其酯与选自多萜树脂、萜烯-酚树脂、萜烯-烃树脂、烃树脂和乙烯基芳香化合物改性的烃树脂的树脂反应，以制得加合物；以及(2)使所述加合物与羟基终端的聚环氧烷反应，以提供表面活性剂。在一个相关的实施方案中，所述α，β-不饱和酸是马来酸，并且相应的酸酐是马来酸酐(“MA”)。在另一个相关的实施方案中，所述聚环氧烷是聚乙二醇。