КЛЕИ НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ
WATER-BASED ADHESIVES

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Часто необходимо склеить вместе две или большее количество подложек с использованием клеящей композиции в ситуациях, в которых одна или большее количество подложек содержат агент, снижающий трение. Например, склеенное изделие можно получить путем склеивания вместе двух подложек, изготовленных из полимера, путем введения во взаимодействие клеящей композиции с обеими подложками и образования связи между подложками. Иногда одна или большее количество подложек изготовлены из полимера, который содержит агент, снижающий трение. Такой агент, снижающий трение, иногда добавляют к полимеру, чтобы поверхность подложки, изготовленной из этого полимера, обладала сравнительно низким коэффициентом трения. Одним затруднением, которое возникает в таких системах, является то, что агент, снижающий трение, может перемещаться из подложки в клей и, таким образом, в подложке уменьшается количество агента, снижающего трение, и, соответственно, коэффициент трения этой подложки увеличивается.
Одной методикой, которую использовали ранее для уменьшения перемещения агента, снижающего трение, из подложки, является включение некоторого количества агента, снижающего трение, в клеящую композицию до склеивания с подложкой. Например, если клеящей композицией является композиция, не содержащая растворитель, или композиция, в которой клей растворен в органическом растворителе, то в клеящей композиции часто можно растворить некоторое количество агента, снижающего трение. Затем, если на поверхности подложки, которая содержит агент, снижающий трение, образуется слой клеящей композиции, то слой клея также будет содержать некоторое количество агента, снижающего трение, и наличие агента, снижающего трение, в слое клеящей композиции уменьшит перемещение агента, снижающего трение, из подложки. Поэтому у подложки сохранится сравнительно низкий коэффициент трения.
Часто необходимо использовать клеящие композиции на водной основе. Агенты, снижающие трение, обычно нерастворимы в воде и добавление агента, снижающего трение, в композицию на водной основе обычно приводит к образованию смеси, которая является неприемлемой вследствие разделения фаз, нестабильности и других нежелательных последствий несовместимости ингредиентов. Поэтому, описанную выше методику поддержания коэффициента трения подложки путем добавления в клеящую композицию агента, снижающего трение, ранее было невозможно использовать в случае клеящей композиции на водной основе.
В WO 2012/158602 описана клеящая композиция на водной основе, которая разработана для предупреждения перемещения агента, снижающего трение, из подложки в клей. Необходимо получить клеящую композицию на водной основе, которая содержит один или большее количество амидов жирной кислоты - агентов, снижающих трение.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Первым объектом настоящего изобретения является клеящая композиция, содержащая непрерывную водную среду, и дополнительно содержащая (i) частицы полимера, диспергированные в указанной водной среде; и (ii) частицы, содержащие амид жирной кислоты и одну или большее количество жирных кислот, где 50 мол.% или большее количество указанной жирной кислоты находится в форме карбоксилата и где отношение массы указанного амида жирной кислоты к массе указанной жирной кислоты составляет от 0,12:1 до 2,3:1, где указанные частицы, содержащие амид жирной кислоты и одну или большее количество жирных кислот, диспергированы в указанной водной среде.
Вторым объектом настоящего изобретения является способ склеивания первой подложки со второй подложкой, где указанный способ включает (а) нанесение слоя композиции, соответствующей первому объекту настоящего изобретения, на поверхность указанной первой подложки, (b) сушку указанного слоя композиции, соответствующей первому объекту настоящего изобретения, для удаления воды, и (с) введение во взаимодействие поверхности указанной второй подложки с указанным слоем, где одна или обе из следующих: указанная первая подложка и указанная вторая подложка, содержат один или большее количество агентов, снижающих трение.
Третьим объектом настоящего изобретения является склеенная структура, полученная способом, соответствующим второму объекту настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
При использовании в настоящем изобретении приведенные ниже термины обладают указанными определениями, если из контекста явно не следует иное.
"Полимер" при использовании в настоящем изобретении означает сравнительно большую молекулу, являющуюся продуктом реакций меньших повторяющихся звеньев. Молекулярную массу полимера можно определить по стандартным методикам, таким как, например, эксклюзионная хроматография (ЭКХ, также называющаяся гельпроникающей хроматографией или ГПХ). Полимеры обладают среднемассовой молекулярной массой (Mw), равной 1000 или более. Некоторые полимеры обладают одной или большим количеством температур стеклования (Tg). Tg определяют с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии с использованием методики средней точки.
При использовании в настоящем изобретении "масса полимера" означает массу сухого полимера.
Молекулы, которые могут вступать в реакцию друг с другом с образованием повторяющихся звеньев полимера, в настоящем изобретении называются "мономерами". Виниловые мономеры означают мономеры, содержащие по меньшей мере одну углерод-углеродную двойную связь, которая не является частью ароматического кольца и которая может участвовать в реакции полимеризации с другими углерод-углеродными двойными связями. Виниловые мономеры обладают молекулярной массой, равной менее 500. Виниловые мономеры включают, например, стирол, замещенные стиролы, диены, этилен, производные этилена и их смеси. Производные этилена включают, например, незамещенные и замещенные модификации следующих: винилацетат, акрилонитрил, (мет)акриловые кислоты, алкиловые эфиры (мет)акриловой кислоты, амиды (мет)акриловой кислоты, винилхлорид, галогенированные алкены и их смеси. При использовании в настоящем изобретении "(мет)акриловый" означает акриловый или метакриловый; "(мет)акрилат" означает акрилат или метакрилат; и "(мет)акриламид" означает акриламид или метакриламид. "Замещенный" означает содержащий по меньшей мере одну присоединенную химическую группу, такую как, например, алкильную группу, алкенильную группу, винильную группу, гидроксигруппу, карбоксигруппу, другие функциональные группы и их комбинации.
При использовании в настоящем изобретении мономер, содержащий кислотную функциональную группу, означает мономер, который содержит карбоксигруппу или сульфоновую группу. Карбоксигруппа и сульфоновая группа могут находиться в протонированной форме или в ионной форме.
Ароматический виниловый мономер означает виниловый мономер, молекула которого содержит одно или большее количество ароматических колец. Виниловый мономер, который не является ароматическим виниловым мономером, в настоящем изобретении называется "неароматическим виниловым мономером". Олефиновый мономер означает виниловый мономер, молекула которого содержит только водород и углерод.
Полимер, который получен путем полимеризации определенного мономера по отдельности или с другими мономерами, в настоящем изобретении означает, что он содержит этот мономер в виде полимеризованного звена.
При использовании в настоящем изобретении мономер является неионогенным, если полимер, который содержит полимеризованные звенья этого мономера, находится в воде и ни при каком значении pH в диапазоне от 2,5 до 9 полимеризованные звенья этого мономера не являются ионизированными. Полимеризованное звено считается ионизированным, если 50 мол.% или большее количество этих полимеризованных звеньев в пересчете на полное количество молей этих полимеризованных звеньев находятся в ионизированном состоянии.
При использовании в настоящем изобретении "виниловый полимер" означает полимер, в котором 90 мас. % или большее количество звеньев в пересчете на массу полимера представляют собой полимеризованные звенья одного или большего количества виниловых мономеров.
При использовании в настоящем изобретении композиция "на водной основе" означает композицию, которая содержит воду в количестве, составляющем 30 мас. % или более в пересчете на массу композиции. В композиции на водной основе вода образует непрерывную среду и все другие ингредиенты растворимы или диспергированы в воде, или наблюдается комбинация этих явлений.
При использовании в настоящем изобретении "количество твердых веществ", содержащихся в композиции на водной основе, означает количество материала, которое остается, когда слой композиции на водной основе наносят на подложку и затем сушат или ему позволяют высохнуть. Количество твердых веществ можно определить путем формирования слоя композиции на водной основе глубиной от 1 до 2 мм в емкости, открытой сверху; и выдерживания этой емкости в сушильном шкафу с циркуляцией воздуха при 100°С в течение 30 мин. Выраженное в процентах количество твердых веществ составляет 100×(LB)/(IC), где LB обозначает массу материала композиции на водной основе, который остался в емкости после выдерживания в шкафу, и IC обозначает исходную массу композиции на водной основе. Количество материала композиции на водной основе, который остался в емкости после выдерживания в шкафу в настоящем изобретении называется "содержанием твердых веществ" в композиции.
При использовании в настоящем изобретении "клеящая композиция" означает композицию, которая может склеивать вместе две подложки при ее введении во взаимодействие с обеими подложками (возможно после сушки и/или нагрева композиции).
При использовании в настоящем изобретении "полиол" означает соединение, молекулы которого содержат две или большее количество гидроксигрупп. При использовании в настоящем изобретении "полиизоцианат" означает соединение, молекулы которого содержат две или большее количество изоцианатных групп.
При использовании в настоящем изобретении дисперсия означает композицию, которая содержит отдельные частицы, распределенные в непрерывной жидкой среде. Распределенные частицы называются диспергированными. Каждая отдельная частица может быть твердым веществом, жидкостью или их комбинацией. Непрерывная жидкая среда является жидкой при температуре, находящейся в диапазоне от 10 до 40°С. Непрерывная жидкая среда является водной средой, если композиция, включающая непрерывную жидкую среду, содержит воду в количестве, составляющем 60 мас. % или более в пересчете на массу непрерывной жидкой среды.
В настоящем изобретении композиция, состоящая из набора частиц, считается однородной, если состав частиц существенно не различается.
1
1
1
При использовании в настоящем изобретении жирная кислота описывается химической формулой R-COOH, в которой R обозначает замещенную или незамещенную гидрокарбильную группу, которая содержит 8 или большее количество атомов углерода. При использовании в настоящем изобретении термин жирная кислота включает и карбоксильную форму R-COOH, и карбоксилатную форму . Карбоксилатная форма может находится в виде раствора или в виде соли.
2
3
2
3
При использовании в настоящем изобретении амид жирной кислоты описывается химической формулой R-C(O)NHR, в которой R обозначает замещенную или незамещенную гидрокарбильную группу, которая содержит 8 или большее количество атомов углерода, и в которой R выбран из числа следующих:
3
(I) R обозначает водород (амид жирной кислоты "типа I")
3
(II) R обозначает алифатическую незамещенную гидрокарбильную группу (амид жирной кислоты "типа II"), или
3
4
4
2
2
(III) R обладает структурой -CHCH-NHC(O)-R, в которой R обозначает замещенную или незамещенную гидрокарбильную группу, которая содержит 8 или большее количество атомов углерода (амид жирной кислоты "типа III").
3
2
7
2
11
2
3
2
7
2
11
3
2
7
2
7
2
3
2
7
2
7
Эрукамид описывается химической формулой СН-(СН)-СН=СН-(СН)-C(O)-NH. Эруковая кислота описывается химической формулой СН-(СН)-СН=СН-(СН)-С(O)-ОН. Олеамид описывается химической формулой СН-(CH)-CH=CH-(CH)-C(O)-NH. Олеиновая кислота описывается химической формулой СН-(СН)-СН=СН-(СН)-С(O)-ОН.
При использовании в настоящем изобретении утверждение о том, что отношение составляет "Х:1 или более", означает, что отношение составляет Y:1, где Y равно или больше X. Например, отношение, составляющее "3:1 или более", может составлять 3:1 или 4:1, или 100:1, но не может составлять 2,9:1. Аналогичным образом, утверждение о том, что отношение составляет "W:1 или менее", означает, что отношение составляет Z:1, где Z равно или меньше W. Например, отношение, составляющее "20:1 или менее", может составлять 20:1 или 19:1, или 0,15:1, но не может составлять 21:1.
При использовании в настоящем изобретении "комнатная температура" равна примерно 25°С.
В настоящем изобретении используют непрерывную жидкую среду, которая является водной средой. Предпочтительно, если количество воды, содержащееся в водной среде, составляет 70 мас. % или более; более предпочтительно 80 мас. % или более; более предпочтительно 90 мас. % или более в пересчете на массу водной среды.
Количество твердых веществ, содержащихся в предпочтительных композициях, предлагаемых в настоящем изобретении, составляет 30% или более. Количество твердых веществ, содержащихся в предпочтительных композициях, предлагаемых в настоящем изобретении, составляет 65% или менее.
Композиция, предлагаемая в настоящем изобретении, содержит один или большее количество полимеров. Подходящие полимеры включают любые полимеры, которые можно диспергировать в виде частиц в водной среде, включая, например, диспергирующиеся в воде полиуретаны, диспергирующиеся в воде виниловые полимеры, включая сополимеры этилен/винилацетат и другие виниловые полимеры. Предпочтительными являются виниловые полимеры. Предпочтительные виниловые полимеры содержат полимеризованные звенья одного или большего количества (мет)акрилатов. (Мет)акрилат представляет собой алкиловый эфир (мет)акриловой кислоты, в котором алкильная группа может быть замещенной или незамещенной. Предпочтительными являются замещенные или незамещенные алкильные группы, содержащие 2 или большее количество атомов углерода; более предпочтительно 4 или большее количество атомов углерода. Предпочтительными являются замещенные или незамещенные алкильные группы, содержащие 20 или меньшее количество атомов углерода; более предпочтительно 10 или меньшее количество; более предпочтительно 8 или меньшее количество. Из числа замещенных алкильных групп предпочтительными являются такие, которые замещены гидроксиалкильными группами. Более предпочтительными являются незамещенные алкиловые эфиры (мет)акриловой кислоты. Более предпочтительными являются незамещенные алкиловые эфиры акриловой кислоты.
Предпочтительное количество полимеризованных звеньев (мет)акрилатов, содержащихся в полимерах, предлагаемых в настоящем изобретении, составляет 20 мас. % или более; более предпочтительно 40 мас. % или более; более предпочтительно 50 мас. % или более в пересчете на массу полимера. Предпочтительное количество полимеризованных звеньев (мет)акрилатов составляет 80 мас. % или менее; более предпочтительно 70 мас. % ли менее в пересчете на массу полимера.
Полимеры, которые содержат полимеризованные звенья одного или большего количества (мет)акрилатов, необязательно содержат полимеризованные звенья одного или большего количества дополнительных виниловых мономеров.
Предпочтительные полимеры, предлагаемые в настоящем изобретении, содержат полимеризованные звенья одного или большего количества неионогенных ароматических виниловых мономеров, одного или большего количества незамещенных алкиловых эфиров метакриловой кислоты или их смесь. Более предпочтительные полимеры, предлагаемые в настоящем изобретении, содержат полимеризованные звенья одного или большего количества неионогенных ароматических виниловых мономеров. Если используют неионогенный ароматический виниловый мономер, то предпочтительными неионогенными ароматическими виниловыми мономерами являются стирол и алкилзамещенные стиролы; более предпочтительными являются стирол и альфа-метилстирол; более предпочтительным является стирол. Если используют незамещенный алкиловый эфир метакриловой кислоты, то предпочтительные алкильные группы содержат 4 или меньшее количество атомов углерода; более предпочтительные алкильные группы содержат 2 или меньшее количество атомов углерода; более предпочтительным является метил.
Более предпочтительные полимеры, предлагаемые в настоящем изобретении, содержат полимеризованные звенья одного или большего количества незамещенных алкиловых эфиров акриловой кислоты и также содержат полимеризованные звенья одного или большего количества неионогенных ароматических виниловых мономеров, одного или большего количества незамещенных алкиловых эфиров метакриловой кислоты или их смесь. Еще более предпочтительные полимеры, предлагаемые в настоящем изобретении, содержат полимеризованные звенья одного или большего количества незамещенных алкиловых эфиров акриловой кислоты и также содержат полимеризованные звенья одного или большего количества неионогенных ароматических виниловых мономеров.
Предпочтительное количество полимеризованных звеньев неионогенного ароматического мономера составляет 5 мас. % или более; более предпочтительно 10 мас. % или более; более предпочтительно 20 мас. % или более в пересчете на массу полимера. Предпочтительное количество полимеризованных звеньев неионогенного ароматического мономера составляет 60 мас. % или менее; более предпочтительно 50 мас. % или менее; более предпочтительно 40 мас. % или менее в пересчете на массу полимера.
Предпочтительные полимеры, предлагаемые в настоящем изобретении, содержат полимеризованные звенья одного или большего количества мономеров, содержащих кислотные функциональные группы. Предпочтительными мономерами, содержащими кислотные функциональные группы, являются ароматические виниловые мономеры, содержащие одну или большее количество сульфоновых групп, присоединенных к ароматическому кольцу, и (мет)акриловая кислота; более предпочтительными являются стиролсульфоновая кислота и (мет)акриловая кислота; наиболее предпочтительной является (мет)акриловая кислота. Предпочтительно, если количество полимеризованных звеньев мономера, содержащего кислотную функциональную группу, составляет 0,1 мас. % или более; более предпочтительно 0,3 мас. % или более; более предпочтительно 1 мас. % или более в пересчете на массу полимера. Предпочтительно, если количество полимеризованных звеньев мономера, содержащего кислотную функциональную группу, составляет 10 мас. % или менее; более предпочтительно 5 мас. % или менее в пересчете на массу полимера.
Полимер, предлагаемый в настоящем изобретении, в дополнение к полимеризованным звеньям одного или большего количества (мет)акрилатов; одного или большего количества неионогенных ароматических мономеров и одного или большего количества мономеров, содержащих кислотные функциональные группы, необязательно содержит полимеризованные звенья одного или большего количества мономеров. Если содержится один или большее количество таких дополнительных мономеров, то предпочтительно, если такие дополнительные мономеры выбраны из числа неионогенных виниловых мономеров. Предпочтительными дополнительными мономерами являются амиды (мет)акриловой кислоты, гидроксиалкиловые эфиры (мет)акриловой кислоты и их смеси. Предпочтительными амидами (мет)акриловой кислоты являются акриламид и метакриламид; более предпочтительным является акриламид. Предпочтительными гидроксиалкиловыми эфирами (мет)акриловой кислоты являются гидроксиэтилакрилат, гидроксиэтилметакрилат, гидроксипропилакрилат и гидроксипропилметакрилат.
Композицию, предлагаемую в настоящем изобретении, можно охарактеризовать с помощью содержания твердого полимера, которое означает массу сухого полимера, содержащегося в композиции, деленную на полную массу композиции и выраженную в процентах. Предпочтительно, если содержание твердого полимера составляет 5% или более; более предпочтительно 20% или более; более предпочтительно 30% или более; более предпочтительно 40% или более. Предпочтительно, если содержание твердого полимера составляет 70% или менее; более предпочтительно 60% или менее.
Предпочтительно, если Tg полимера, предлагаемого в настоящем изобретении, равна -50°С или выше; более предпочтительно -30°С или выше. Предпочтительно, если Tg полимера, предлагаемого в настоящем изобретении, равна 20°С или ниже. Предпочтительно, если среднемассовая молекулярная масса полимера, предлагаемого в настоящем изобретении, равна от 5000 до 2000000; более предпочтительно от 100000 до 2000000.
Полимеры, предлагаемые в настоящем изобретении, содержатся в форме полимерных частиц (в настоящем изобретении называющиеся "частицами (i)"), диспергированных в воде. Предпочтительный средний размер частиц (i) составляет от 50 до 1000 нм. Предпочтительные полимеры, предлагаемые в настоящем изобретении, получают путем эмульсионной полимеризации; продуктом эмульсионной полимеризации является латекс. Латексы содержат одно или большее количество анионогенных поверхностно-активных веществ, одно или большее количество неионогенных поверхностно-активных веществ или их смесь. Предпочтительно, если после завершения реакции полимеризации полученный латекс нейтрализуют путем добавления основания до обеспечения значения pH, равного от 6 до 8.
Композиция, предлагаемая в настоящем изобретении, содержит диспергированные частицы (в настоящем изобретении называющиеся "частицами (ii)", которые содержат один или большее количество амидов жирной кислоты и одну или большее количество жирных кислот. 50 мол.% или большее количество жирной кислоты, содержащейся в частицах (ii), находится в форме карбоксилата, и отношение массы эрукамида к массе жирной кислоты составляет от 0,12:1 до 2,3:1.
Предпочтительно, если средний диаметр диспергированных частиц (ii), равен 50 мкм или менее; более предпочтительно 20 мкм или менее; более предпочтительно 10 мкм или менее; более предпочтительно 5 мкм или менее. Предпочтительно, если средний диаметр диспергированных частиц (ii) равен 0,01 мкм или более; более предпочтительно 0,02 мкм или более; более предпочтительно 0,05 мкм или более; более предпочтительно 0,1 мкм или более.
Предпочтительно, если состав диспергированных частиц (ii) является однородным.
2
2
В предпочтительных амидах жирной кислоты R обозначает незамещенную гидрокарбильную группу, содержащую 12 или большее количество атомов углерода; более предпочтительно 16 или большее количество атомов углерода; более предпочтительно 18 или большее количество атомов углерода. В предпочтительных амидах жирной кислоты R обозначает незамещенную гидрокарбильную группу, содержащую 30 или меньшее количество атомов углерода, более предпочтительно 25 или меньшее количество.
4
4
3
Предпочтительно, если в амидах жирной кислоты типа III R обозначает незамещенную гидрокарбильную группу, содержащую 12 или большее количество атомов углерода; более предпочтительно 16 или большее количество атомов углерода; более предпочтительно 18 или большее количество атомов углерода. Предпочтительно, если в амидах жирной кислоты типа III R обозначает незамещенную гидрокарбильную группу, содержащую 30 или меньшее количество атомов углерода, более предпочтительно 25 или меньшее количество атомов углерода. Предпочтительно, если в амидах жирной кислоты типа II R содержит 12 или большее количество атомов углерода; более предпочтительно 16 или большее количество атомов углерода; более предпочтительно 18 или большее количество атомов углерода.
3
Предпочтительно, если в амидах жирной кислоты типа II R содержит 30 или меньшее количество атомов углерода, более предпочтительно 25 или меньшее количество.
Амиды жирной кислоты типа I являются предпочтительными. Предпочтительными амидами жирной кислоты являются эрукамид и олеамид; наиболее предпочтительным является эрукамид.
Предпочтительно, если количество амида жирной кислоты, содержащегося в частицах, составляет 60 мас. % или менее; более предпочтительно 55 мас. % или менее в пересчете на массу частиц. Предпочтительно, если количество амида жирной кислоты, содержащегося в частицах, составляет более 10 мас. %; более предпочтительно 15 мас. % или более в пересчете на массу частиц.
Предпочтительно, если количество жирной кислоты, содержащейся в частицах, составляет 40 мас. % или более; более предпочтительно 45 мас. % или более в пересчете на массу частиц. Предпочтительно, если количество жирной кислоты, содержащейся в частицах, составляет 95 мас. % или менее; более предпочтительно менее 90 мас. %; более предпочтительно 85 мас. % или менее в пересчете на массу частиц.
Предпочтительно, если отношение массы амида жирной кислоты к массе жирной кислоты в частицах составляет 0,12:1 или более; более предпочтительно 0,18:1 или более. Предпочтительно, если отношение массы амида жирной кислоты к массе жирной кислоты в частицах составляет 2,3:1 или менее; более предпочтительно 1,5:1 или менее; более предпочтительно 1,2:1 или менее.
1
1
1
Предпочтительно, если группа R, содержащаяся в жирной кислоте (определенной выше), представляет собой незамещенную углеводородную группу, содержащую 8 или большее количество атомов углерода; более предпочтительно 14 или большее количество атомов углерода; более предпочтительно 18 или большее количество атомов углерода; более предпочтительно 20 или большее количество атомов углерода. Предпочтительно, если группа R, содержащаяся в жирной кислоте, представляет собой углеводородную группу, содержащую 30 или меньшее количество атомов углерода; более предпочтительно 25 или меньшее количество атомов углерода. Предпочтительно, если группа R, содержащаяся в жирной кислоте, представляет собой углеводородную группу, содержащую одну или две углерод-углеродные двойные связи. Предпочтительно, если жирной кислотой является олеиновая кислота или эруковая кислота; более предпочтительно эруковая кислота.
1
2
Предпочтительно, если группа R, содержащаяся в жирной кислоте, является такой же, как группа R, содержащаяся в амиде жирной кислоты.
Предпочтительно, если некоторое количество жирной кислоты или вся жирная кислота находится в форме карбоксилата. Предпочтительно, если выраженное в мол.% количество жирной кислоты, находящейся в форме карбоксилата, составляет 50-100%; более предпочтительно 75-100%.
Предпочтительно, если количество амида жирной кислоты, содержащегося в композиции, предлагаемой в настоящем изобретении, составляет 0,1 мас. % или более; более предпочтительно 0,2 мас. % или более в пересчете на массу сухого полимера. Предпочтительно, если количество амида жирной кислоты, содержащегося в композиции, предлагаемой в настоящем изобретении, составляет 5 мас. % или менее; более предпочтительно 2 мас. % или менее в пересчете на массу сухого полимера.
Предпочтительно, если композицию, предлагаемую в настоящем изобретении, получают следующим образом. В одном эксперименте путем эмульсионной полимеризации получают виниловый полимер и получают частицы (i). В отдельном эксперименте получают дисперсию частиц (ii). Предпочтительно, если дисперсию частиц (i) смешивают с дисперсией частиц (ii) и необязательно с другими ингредиентами и получают композицию, предлагаемую в настоящем изобретении.
Предпочтительно, если дисперсию частиц (ii) получают следующим образом.
Получают эмульсию с высоким содержанием внутренней фазы (эмульсия ВВФ), которая определена в настоящем изобретении, как эмульсия, в которой количество дисперсной фазы составляет 30 мас. % или более в пересчете на массу эмульсии. В предпочтительных эмульсиях ВВФ количество дисперсной фазы составляет 50 мас. % или более; более предпочтительно 70 мас. % или более в пересчете на массу эмульсии. Для получения эмульсии ВВФ готовят смесь (I), которая содержит воду, амид жирной кислоты, жирную кислоту, нейтрализующий агент, необязательно поверхностно-активное вещество и необязательно дополнительные ингредиенты.
Предпочтительно, если в смеси (I) отношение массы амида жирной кислоты к массе жирной кислоты составляет 2,3:1 или менее; более предпочтительно 1,5:1 или менее; более предпочтительно 1,2:1 или менее. Предпочтительно, если в смеси (I) отношение массы амида жирной кислоты к массе жирной кислоты составляет 0,12:1 или более; более предпочтительно 0,18:1 или более.
Предпочтительно, если количество воды, содержащейся в смеси (I), составляет 70 мас. % или менее; более предпочтительно 50 мас. % или менее; более предпочтительно 30 мас. % или менее; более предпочтительно 20 мас. % или менее; более предпочтительно 15 мас. % или менее в пересчете на массу смеси. Предпочтительно, если количество воды, содержащейся в смеси (I), составляет 1 мас. % или более; более предпочтительно 2 мас. % или более в пересчете на массу смеси.
Предпочтительными нейтрализующими агентами, содержащимися в смеси (I), являются неорганические основания и органические основания. Из числа органических оснований предпочтительными являются органические амины. Неорганические основания являются предпочтительными. Предпочтительными неорганическими основаниями являются гидроксисоединения; наиболее предпочтительными являются гидроксид натрия, гидроксид калия и гидроксид аммония; наиболее предпочтительными являются гидроксид калия и гидроксид аммония.
Количество нейтрализующего агента, содержащегося в смеси (I), характеризуют отношением количества эквивалентов, которое определено в настоящем изобретении, как отношение количества эквивалентов нейтрализующего агента к количеству эквивалентов жирной кислоты. Предпочтительно, если отношением количества эквивалентов в смеси (I) составляет 1,2:1 или менее; более предпочтительно 1,01:1 или менее. Предпочтительно, если отношением количества эквивалентов в смеси (I) составляет 0,5:1 или более; более предпочтительно 0,6:1 или более; более предпочтительно 0,7:1 или более.
Предпочтительно, если в смесь (I) включено одно или большее количество неионогенных поверхностно-активных веществ.
Предпочтительно, если к смеси (I) прикладывают сдвиговое усилие путем использования механической мешалки.
Если смесь (I) обладает более, чем одной температурой плавления, то предпочтительно, если к смеси (I) прикладывают сдвиговое усилие, когда температура смеси (I) выше самой высокой температуры плавления из всех температур плавления одного или большего количества амидов жирной кислоты и одной или большего количества жирных кислот, содержащихся в смеси (I). Предпочтительно, если смесь (I) обладает одной температурой плавления, к смеси (I) прикладывают сдвиговое усилие, когда температура смеси (I) выше температуры плавления смеси (I).
Предпочтительно, если результатом приложения сдвигового усилия к смеси (I) является то, что смесь (I) становится эмульсией ВВФ. Предпочтительно, если после получения эмульсии ВВФ композицию охлаждают до комнатной температуры. После получения эмульсии ВВФ эмульсию ВВФ необязательно разбавляют путем добавления воды или другой жидкой среды. Подразумевается, что охлаждение до комнатной температуры и добавление дополнительного количества воды не приводит к изменению размера диспергированных частиц.
Композиция, предлагаемая в настоящем изобретении, может необязательно содержать один или большее количество диспергирующихся в воде полиолов. Если используют один или большее количество полиолов, то предпочтительными полиолами являются следующие. Предпочтительными полиолами являются простые полиэфирполиолы, сложные полиэфирполиолы, полиолы, содержащие сложные и простые полиэфирные группы, или их смеси. Предпочтительные полиолы выбраны из группы, включающей диолы, триолы или их смеси. Предпочтительный полиол обладает достаточно низкой летучестью, чтобы в ходе проведения смешивания он был полностью или по меньшей мере частично доступен для реакции с изоцианатом, если изоцианат также содержится в композиции. Предпочтительно, если полиол обладает среднечисловой молекулярной массой, равной от 100 до 7500, более предпочтительно от 150 до 5000 и еще более предпочтительно от 200 до 1000. Предпочтительно, если молекулярная масса полиола равна менее 1500 и еще более предпочтительно менее 600. Примером наиболее предпочтительного полиола является полипропиленгликоль (ППГ), такой как полипропиленгликоль, обладающий ММ (молекулярная масса), равной 400.
Если в композиции содержится один или большее количество полиолов, то предпочтительное количество полиола является следующим. Предпочтительное количество полиола составляет 0,1-10% от количества твердых веществ, содержащихся в композиции, предлагаемой в настоящем изобретении. Предпочтительно, если количество полиола составляет не более 5%, более предпочтительно не более 3%, еще более предпочтительно не более 2% и наиболее предпочтительно не более 1,5%. Предпочтительно, если количество полиола составляет по меньшей мере 0,3%, более предпочтительно по меньшей мере 0,4% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 0,6%.
Композицию, предлагаемую в настоящем изобретении, необязательно можно смешать с отверждающей композицией. Отверждающая композиция содержит один или большее количество отверждающих реагентов. Отверждающий реагент представляет собой соединение, молекула которого содержит две или большее количество реакционноспособных групп, которые могут вступать в реакцию с одним или большим количеством веществ, содержащихся в композиции, с целью получения полимера, увеличения молекулярной массы имеющихся полимеров и/или получения сшитой сетки. Веществом может являться полимер, предлагаемый в настоящем изобретении, или другое вещество, такое как полиол, или их комбинация. Если отверждающий реагент содержится, то характеристики этого отверждающего реагента являются следующими. Предпочтительными отверждающими реагентами являются один или большее количество диспергирующихся в воде полиизоцианатов. Используемым полиизоцианатом может являться любой подходящий полиизоцианат, но предпочтительно, если им является алифатический полиизоцианат, ароматический полиизоцианат или их смесь. Предпочтительно, если полиизоцианатом является диизоцианат. Примеры подходящих полиизоцианатов включают полиизоцианаты на основе толуолдиизоцианат (ТДИ), изофорондиизоцианат (ИФДИ), гексаметилендиизоцианат (ГДИ), дифенилметандиизоцианат (МДИ), дициклогексилметандиизоцианат (ГМДИ), их изомеры или их смеси. Также можно использовать преполимеры полиизоцианата и полиола. Особенно предпочтительными являются алифатические полиизоцианаты.
Если используют один или большее количество полиизоцианатов, то предпочтительно, если количество полиизоцианата определяют следующим образом. Отношение количества изоцианатных групп к количеству групп, реакционноспособных по отношению к изоцианатным группам, может меняться так, как это необходимо, при молярном отношении (группы NCO)/(группы, реакционноспособные по отношению к группам NCO), находящемся в диапазоне от 1:1 до 8:1. Группы, реакционноспособные по отношению к группам NCO, включают, например, гидроксигруппу, аминогруппу и карбоксигруппу. Предпочтительно, если молярное отношение (группы NCO)/(группы, реакционноспособные по отношению к группам NCO) составляет по меньшей мере 3:1. Предпочтительно, если молярное отношение (группы NCO)/(группы, реакционноспособные по отношению к группам NCO) составляет более 5:1. Предпочтительными группами, реакционноспособными по отношению к изоцианатным группам, являются гидроксигруппы, первичные аминогруппы, вторичные аминогруппы, карбоксигруппы, эпоксигруппы и карбодиимидные группы.
Предпочтительно, если значение pH полученной общей смеси равно от 5 до 9 и более предпочтительно равно от 6 до 8. Если полимер содержит присоединенные карбоксигруппы или сульфоновые группы, то наиболее предпочтительным является диапазон значений pH, в котором 75 мол.% или большее количество присоединенных к полимеру сульфоновых групп или карбоксигрупп (независимо от того, какие из них содержатся) нейтрализованы.
Предусмотрены варианты осуществления, в которых композиция, предлагаемая в настоящем изобретении, не содержит никакого полиола. Также предусмотрены варианты осуществления, в которых композиция, предлагаемая в настоящем изобретении, не содержит никакого полиизоцианата. Также предусмотрены варианты осуществления, в которых композиция, предлагаемая в настоящем изобретении, не содержит ни полиола, ни полиизоцианата. Предпочтительными являются варианты осуществления, в которых содержится один или большее количество полиизоцианатов.
Предполагается, что при практическом осуществлении вариантов осуществления, в которых используют один или большее количество полиизоцианатов, полиизоцианат добавляют к композиции сравнительно незадолго до того, как композицию, предлагаемую в настоящем изобретении, используют в качестве клеящей композиции. Предпочтительно, если промежуток времени между получением одной композиции, которая содержит и полиизоцианат, и полимерное соединение, с которым полиизоцианат может вступать в реакцию, и проведением стадии введения во взаимодействие этой композиции с поверхностью подложки, составляет 48 ч или менее; более предпочтительно 24 ч или менее; более предпочтительно 12 ч или менее; более предпочтительно 8 ч или менее.
Другие необязательные компоненты композиций, предлагаемых в настоящем изобретении, включают, но не ограничиваются только ими, средства, выбранные из группы включающей сорастворители, коалесцирующие агенты, пигменты или другие красители, наполнители, упрочняющие средства (например, волокна), диспергирующие средства, смачивающие агенты, воска, катализаторы, вспенивающие агенты, противовспенивающие агенты, поглотители УФ-излучения, огнезащитные средства, промоторы адгезии, антиоксиданты, биоциды, коалесцирующие агенты или стабилизаторы. Эти необязательные компоненты (при необходимости) можно добавить при любом порядке добавления, если при этом не происходит несовместимости компонентов. Компоненты, которые не растворяются в водном носителе (такие как пигменты и наполнители), можно диспергировать в композиции на водной основе или в водном носителе, или в сорастворителе с использованием смесителя (необязательно смесителя с большим сдвиговым усилием). Значение pH композиции можно регулировать путем проводимого при перемешивании добавления кислоты или основания. Примеры оснований включают, но не ограничиваются только ими, аммиак, диэтиламин, триэтиламин, диметилэтаноламин, триэтаноламин, гидроксид натрия, гидроксид калия и ацетат натрия. Примеры кислот включают, но не ограничиваются только ими, уксусную кислоту, муравьиную кислоту, хлористоводородную кислоту, азотную кислоту и толуолсульфоновую кислоту.
Композиции, предлагаемые в настоящем изобретении, можно наносить на необходимые подложки по обычным методикам нанесения, таким как ротационная глубокая печать, флексографическая печать, обычное или безвоздушное распыление, нанесение покрытия валиком, нанесение покрытия щеткой, нанесение покрытия стержнем, обмотанным проволокой, нанесение покрытия ножевым устройством, или по методикам нанесения покрытия, таким как нанесение покрытия наливом, обливом, электростатическим распылением, раскатным диском и погружением. Покрытие из клеящей композиции можно наносить на всю поверхность или только на ее часть, например, по краю или с промежутками. После нанесения на подложку композиции сушат, например путем нагревания или обработки потоком воздуха, или с использованием некоторых других методик удаления в основном всей оставшейся воды.
Клеящие композиции, предлагаемые в настоящем изобретении, могут найти другое подходящее применение в качестве наружных покрытий или других промежуточных покрытий, что делает возможным их применение в красках, чернилах, пластмассах и т.п. Клеящие композиции, предлагаемые в настоящем изобретении, можно использовать для одной или множества самых различных подходящих подложек.
Подходящие подложки включают, например, полимеры, бумагу, древесину и реконструированный шпон, подложки с полимерным покрытием, картон с покрытием из воска, картон, древесностружечные плиты, ткани, кожу и металл (например, алюминиевая фольга) и металлизованную пластмассу.
Предпочтительно, если одной или большим количеством подложек является полимер. Предпочтительными полимерами являются полиолефины, полистирол, поливинилхлорид, полиакрилаты, простые полиэфиры, полиамиды, сложные полиэфиры, полиуретаны, полисульфоны, полифенилены, их сополимеры и их смеси. Категория полиолефинов включает гомополимеры олефиновых мономеров, таких как этилен, пропилен и бутилен, а также включает сополимеры олефиновых мономеров с другими мономерами, такими как акриловые мономеры (например, метилакрилат), сложные виниловые эфиры (например, винилацетат) и их смеси. Подразумевается, что такие полимеры включают полимеры, смешанные с различными добавками, включая, например, модифицирующие добавки, добавки, увеличивающие ударную прочность, технологические добавки, смазывающие вещества, агенты, снижающие трение, стабилизаторы, другие добавки и их смеси. Более предпочтительными являются полиолефины, сложные полиэфиры и полиамиды; более предпочтительными являются полиолефины; более предпочтительными являются гомополимеры олефиновых мономеров. Из числа гомополимеров олефиновых мономеров предпочтительными являются полиэтилены; более предпочтительными являются полиэтилены низкой плотности, включая полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП), высокопрочный полиэтилен (ВППЭ) и полученный по катализируемой металлоценом реакции линейный полиэтилен низкой плотности (МЛПЭНП). Предпочтительно, если одной или большим количеством подложек является полимер, который содержит агент, снижающий трение.
Подложки могут обладать любой формой. Предпочтительными подложками являются пленки. Пленки представляют собой объекты, обладающие размером в одном направлении, равным 250 мкм (10 мил) или менее. Поверхность пленки, расположенная перпендикулярно стороне, обладающей наименьшим размером, в настоящем изобретении называется "лицевой стороной" пленки. Предпочтительным применением композиции, предлагаемой в настоящем изобретении, является ламинирование (т.е. получение ламината). Ламинат образуется, когда лицевую сторону одной пленки склеивают с лицевой стороной другой пленки. Две пленки могут обладать одинаковым составом или их составы могут различаться.
Хотя можно проводить влажное ламинирование, предпочтительно, если клеящая композиция является особенно подходящей для сухого ламинирования ряда подложек, где каждая подложка является пленкой. В предпочтительном варианте осуществления слой клеящей композиции наносят на лицевую сторону первой пленки-подложки, воду удаляют (например, с использованием нагретого воздуха или другим образом) и полученный высушенный слой клеящей композиции накрывают лицевой стороной второй пленки-подложки и получают ламинированное изделие, в котором две пленки-подложки склеены вместе с помощью высушенного слоя клеящей композиции. В предпочтительном варианте осуществления слои подложки предоставляют в виде рулонов материала подложки. Предпочтительные листы обладают толщиной, равной от 12 до 250 мкм (от 0,5 до 10 мил); более предпочтительные листы обладают толщиной, равной от 12 до 250 мкм (от 0,5 до 5 мил). Можно использовать листы, обладающие большей толщиной, а также меньшей толщиной (например, 1 мкм или более).
Предпочтительно, если по меньшей мере одна подложка содержит один или большее количество агентов, снижающих трение. Агент, снижающий трение, является композицией, которая при добавлении к подложке снижает коэффициент трения этой подложки. Предпочтительными являются агенты, снижающие трение, которые снижают коэффициент трения полимерных пленок. Предпочтительными агентами, снижающими трение, являются силоксаны, включая модифицированные органосилоксаны, и жирные соединения. Предпочтительными являются жирные соединения. Более предпочтительными являются амиды жирной кислоты. Предпочтительными амидами жирной кислоты являются амиды тех же типов, как описанные выше, как предпочтительные для включения в композицию, предлагаемую в настоящем изобретении.
Ниже приведены примеры осуществления настоящего изобретения.
Полимеры получали путем обычной эмульсионной полимеризации. Значение pH полученных латексов доводили до равного 7,5 путем добавления основания.
Дисперсии, содержащие смесь эрукамид/эруковая кислота, получали путем получения дисперсии ВВФ, как это описано выше. Дисперсии хранили при комнатной температуре (примерно 25°С) в течение 6 месяцев и установлено, что в течение этого промежутка времени дисперсии остаются стабильными.
Латексный полимер являлся следующим:
Дисперсия, содержащая смесь эрукамид/эруковая кислота, являлась следующей:
Примечание (1): неионогенное поверхностно-активное вещество Pluronic™ F-108 (BASF).
Коэффициент трения (КТР) определяли в соответствии с методикой исследования ASTM D1894 (American Society of Testing and Materials (Американское общество тестирования и материалов), Conshohocken, PA, USA).
Сначала готовили предварительную смесь. Смешивали равные выраженные в мас. част. количества полимерного латекса и дисперсии, содержащей смесь эрукамид/эруковая кислота, и получали жидкость, в которой не наблюдалось выраженное разделение фаз.
2
При энергичном перемешивании к 100 г латекса добавляли разные количества предварительной смеси. Добавляли 2 г диспергирующегося в воде гексаметилендиизоцианата. В каждом случае количества предварительной смеси выбирали таким образом, чтобы получить концентрации эрукамида, приведенные в представленной ниже таблице. На пленку из полиэтилентерефталата наносили покрытие из полученной смеси при массе покрытия, равной 2,44 г/м (1,5 фунт/стопа) и затем сушили. Пленку высокопрочного полиэтилена (ВППЭ) ламинировали со слоем высушенного клея. Предполагали, что ВППЭ содержал агент, снижающий трение, которым являлся эрукамид или олеамид.
КТР определяли на поверхности ВППЭ, являющейся внешней стороной ламината. Ламинат выдерживали при комнатной температуре в течение 1 недели и определяли КТР ("исходный" КТР). Затем ламинат выдерживали в сушильном шкафу при 50°С в течение 24 ч и затем выдерживали при комнатной температуре в течение 24 ч и затем повторно определяли КТР (КТР "через 1 день"). Через 1 день повторно определяли КТР (КТР "через 2 дня"). Результаты являлись следующими:
Примечание (2): выраженное в мас. % количество эрукамида в пересчете на массу твердого полимера
Как и требовалось, все образцы, содержащие эрукамид, обладают более низким КТР, чем образец сравнительного примера.