[发明专利]聚硅氧烷防粘涂料和涂层以及涂有该涂料的底材及其制法

说明书

本发明涉及辐射可固化的硅氧烷防粘涂料组合物和由其制备的防粘涂层以及涂有所述涂料的底材及该涂覆底材的制备方法。尽管该防粘涂层包含低含量的硅氧烷聚合物，但它们达到了从优质到贴紧的全范围防粘。

在压敏粘合剂工业中，在底材例如薄膜或纸张上的硅氧烷聚合物的薄涂层已开始形成大量产品结构中的一个完整部分，特别是在标牌制造中，这种被涂片材通常被称作防粘衬。对于这种应用所要求的防粘程度或剥离力在大多数情况下是非常低的。已经发现聚硅氧烷材料特别好地适用于这个目的，这是因为压敏粘合剂粘附于用基本上纯的聚二甲基硅氧烷涂敷的表面有低的倾向。许多主要由聚二甲基硅氧烷组成的材料已经被研制出来，该聚二甲基硅氧烷被少量不同的活性官能团所取代，这是为了在涂敷后的底材上化学交联这种液体聚硅氧烷，并且通常需要在烘箱中加热一段时间以使在压敏粘合剂可被涂敷之前实现固化。当然，聚硅氧烷涂层被完全固化，和对于制造的可行性而言尽可能快地完成固化，对于最终产品的性能而言是必不可少的。

聚硅氧烷涂层的完全和快速固化在过去一直是个问题。然而，近来已经可获得许多活化聚硅氧烷，通过暴露于通常由紫外光或可见光、电子射线(E-射线)装置或热装置发射出的足够剂量的辐射下，它们经历了快速固化。辐射源的选择依赖于具体的加工要求。例如，象在美国专利号4,563,539(Gornowicz等人)中描述的那样，当与光敏引发剂混合并作为液体膜涂敷在大多数底材上，在含少量氧或不含氧的气氛中短暂地暴露在辐射下时，被少量丙烯酸酯侧基取代的聚二甲基硅氧烷通过丙烯酸侧链的自由基聚合而交联，以提供固态的、不剥落的、质量改进的防粘涂层。另一个实例是如美国专利号4,279,717(Eckberg)中描述的，可从通用电气公司买到的环氧官能的聚硅氧烷。这些是基本上由聚二甲基硅氧烷和少量可溶性催化剂组成的组合物，聚二甲基硅氧烷中1-20摩尔％的硅原子已被环氧烷基基团取代，优选的是环氧环己基乙基，可溶性催化剂特别是二芳基碘六氟锑酸盐。当这种液体配方的稀涂料被通过一种标准涂敷技术涂敷到底材上，并随后暴露于足够剂量的辐射下时，催化剂瞬间分解以产生痕量强酸。这种强酸引发了环氧基的快速阳离子聚合以提供不剥落的涂层，通常用大约几秒钟或更短的时间，辐射后的完全固化用大约几分钟到几小时。

在这些类型的聚硅氧烷防粘涂层中，最终的固化膜具有一种基本上是聚硅氧烷贯穿涂层整体的结构，该结构由聚二甲基硅氧烷链段与少量的低分子量聚亚环己基氧化物链一起交联成的网络组成。因为非-聚硅氧烷组分的这种低浓度，使得与这些涂层相接触的压敏粘合剂很容易分离，即使当高温下在延长的时间内熟化时。热熟化的从这些涂层上的剥离力通常纪录在0.5-2.0牛顿/分米(N/dm)范围内，依赖于所采用的特定压敏粘合剂(PSA)。

另一方面，对于很多产品，要求有大大高于能够从带有低含量官能团的纯聚硅氧烷获得的剥离力；例如，在某些标牌结构中，或在辊式胶带的防粘涂层中(通常被称为低粘背面胶)。增加这些活性聚硅氧烷的剥离程度的两种方法已公开在一些专利文献中。第一种方法涉及用另外的丙烯酸酯(美国专利号4,576,999，Eckberg)或环氧烷基基团(美国专利号4,313,988，Koshar)，或其他基团例如亚烷基苯酚(美国专利号4,952,657，Desorcie等人)进一步取代聚硅氧烷链中的硅原子。第二种方法是向低环氧或丙烯酸酯官能的聚硅氧烷中加入有限量的某些非硅氧烷共活性稀释剂。因此，在环氧聚硅氧烷的情况下，许多适宜的添加剂都已被描述过，例如在美国专利号4,576,999(Eckberg等人)中描述的环氧烷烃，在美国专利号4,547,431(Eckberg)中描述的聚环氧树脂，和美国专利号4,988,741(Stein)中描述的双苯乙烯的单体。

当少量的这些阳离子型共活性单体被加入到环氧官能聚硅氧烷中时，对于通过在固化衬层上压敏粘合剂的溶剂浇铸，随后把一层膜层压到干燥的压敏粘合剂背面，再熟化胶带试样所制备的胶带试样，观察到除去胶带条的剥离力增加了，大约与所加非硅氧烷组分的量成正比。因此，包含5-约40％重量活性稀释剂的环氧聚硅氧烷的混合物提供了固化涂层，在所研究的改性剂的最大填充量(40％)下，显示出除去胶带条所增加的剥离力最高达到约225克/英寸(8.7牛顿/分米)。据推测，这些加入的单体与被环氧化物键合的聚硅氧烷进行了有效共聚合。基于这些结果以及其他包含在现有技术体系中的学说，建议加入的活性稀释剂的量不超过环氧聚硅氧烷的40％重量，因为高于那个水平发现防粘程度将上升太快以致于不能用于压敏粘合剂防粘的目的。