[发明专利]制造自粘制品用的压敏胶粘剂水性分散体的多阶段制备方法

说明书

本发明涉及一种由烯键式不饱和的可自由基聚合的单体制备压敏胶粘剂水性分散体的方法，其中在第一阶段中，第一聚合物通过自由基乳液聚合制备。在第二阶段中，在第一聚合物的存在下制备聚合物水性分散体。第一阶段的单体包括含酸基团的单体。第一阶段的聚合反应在较低pH下发生，且第一聚合物的酸基团仅在第一阶段之后被中和，或在第二阶段的聚合期间、或第二阶段的聚合之前和期间被中和。压敏胶粘剂水性分散体可用于制造自粘制品。

对于压敏胶粘剂（PSA），不仅需要对基材的有效粘合力，而且需要胶粘剂层内足够的内聚力（内部强度）。粘合力和内聚力是有分歧的性能特性。引起粘合力改进的措施通常会同时导致内聚力的劣化，反之亦然。通过乳液聚合获得的PSA基聚合物水性分散体已知了很长一段时间。它们更具体而言包括聚丙烯酸酯。通常它们是共聚物，其中至少一种单体是形成具有较低的玻璃化转变温度的聚合物的丙烯酸酯。在使用较大量的乳化剂通过乳液聚合制备的PSA分散体的情况下，粘结值可能会受自然存在的较高乳化剂含量不利地影响。不含乳化剂，或含有显著减少量的乳化剂，可能存在分散体不稳定的情况，或可能凝块的形成增加。如果使用保护胶体代替乳化剂，则基本上不含乳化剂的乳液聚合的实施原则上也是已知的。常用的保护胶体是含有酸基团的聚合物，当酸基团被中和时，该聚合物在提高的pH水平下是水溶性。在这些提高的pH水平和通常提高的温度下，在该条件下进行乳液聚合，可能存在不想要的副反应——以丙烯酸酯水解的形式。在这类反应中形成的少量的副产品可不利地影响PSA的粘结性能。

目的是提供具有尽可能少的乳化剂含量、具有良好的粘合力和内聚力、形成尽可能少的凝块的PSA水性分散体。

已发现该目的可以通过以下详细阐述的制备方法和通过所述方法获得的聚合物分散体实现。本发明提供了一种制备PSA水性分散体的方法，

-首先在第一阶段在水性介质中分散在水中的第一聚合物通过自由基乳液聚合制备，所述第一聚合物由包含烯键式不饱和的可自由基聚合的单体的第一组合物制备，并且其中

-随后在第二阶段中聚合物分散体在水性介质中并且在第一聚合物的存在下通过第二组合物的自由基乳液聚合而制备，所述第二组合物不同于第一组合物并且包括烯键式不饱和的可自由基聚合的单体，

-其中第一阶段的单体包括至少一种含至少一个酸基团的单体，该单体含量为至少0.1重量份，基于第一阶段和第二阶段的单体的总量计，并且

-其中第一阶段的聚合反应在pH小于5、优选小于或等于4.5下发生，并且，在第二阶段的聚合过程中或在第二阶段的聚合之前或期间，将第一聚合物的酸基团中和至一定的程度，使得在第二阶段结束时聚合物分散体的pH大于5，优选大于或等于5.5；并且

-其中由第二阶段的单体制备的聚合物的所计算的玻璃化转变温度低于-20℃。

PSA是粘弹性的胶粘剂，其凝固薄膜在室温（20℃）下在干燥状态下保持永久的粘性和粘合性。对基材的粘结在温和的压力下瞬间完成。PSA水性分散体是包含分散在水中或水性介质中的聚合物的组合物，该组合物具有压敏胶粘剂特性。

所描述的方法包括用于作为PSA施用的聚丙烯酸酯分散体的制备方法，通过特别经调整的“一锅”法进行，该一锅法是基于通过保护胶体或起类似保护胶体作用的两亲性聚合物或低聚物对乳液聚合物的稳定，所述保护胶体原位（即在乳液聚合过程中）形成。

本发明的方法的原则是基于在第一聚合物阶段中优选种子控制的小的聚合物颗粒在水性分散体中的生成，通过含有至少一种含至少一个酸基团的烯键式不饱和单体的第一单体组合物（例如，（甲基）丙烯酸烷基酯、（甲基）丙烯酸和任选的其它单体的混合物）的自由基聚合，且随后中和酸基团而进行。酸基团的中和部分地发生在第二聚合阶段中的第二单体组合物（例如，丙烯酸烷基酯和任选的其它单体的混合物）的供给和聚合之前和部分地同时发生。或者酸基团的中和与第二聚合阶段中的第二单体组合物的供给和聚合完全同时发生。中和之后，在第一阶段中形成的颗粒能够如保护胶体进行作用并且能够稳定本发明的聚合物分散体。在第一阶段的反应开始时，反应器中的pH因酸和引发剂的连续加入而持续下降。其结果是，在第一聚合阶段中形成的聚合物颗粒未被溶解。仅随着第二聚合阶段期间的中和的增加（例如，通过加入氨），第一阶段聚合物颗粒的亲水特性增加，这些颗粒在乳液聚合中能够如稳定分散体的两亲性保护胶体一样进行作用，因为所述颗粒优选由非极性的（甲基）丙烯酸烷基酯单元和极性的（甲基）丙烯酸单元组成，所述乳液聚合随着第二阶段的主要单体的添加而开始。