聚有机硅氧烷防粘涂层及其制备和用途
阅读说明:本技术 聚有机硅氧烷防粘涂层及其制备和用途 (Polyorganosiloxane release coatings, their preparation and use ) 是由 黄福明 田中英文 西嶋一裕 张胜蓝 刘志华 于 2019-05-21 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种可固化聚有机硅氧烷防粘涂料组合物,该可固化聚有机硅氧烷防粘涂料组合物包含:A)支链脂族不饱和聚有机硅氧烷,B)每分子具有至少3个硅键合的氢原子的交联剂,C)硅氢加成反应催化剂,D)硅氢加成反应抑制剂,以及E)具有一定含量的脂族不饱和基团的芳基官能化聚二有机硅氧烷。还提供了具有该涂层(101)的防粘衬垫(100)及其制备方法。(The present invention provides a curable polyorganosiloxane release coating composition comprising: A) a branched aliphatic unsaturated polyorganosiloxane, B) a crosslinking agent having at least 3 silicon-bonded hydrogen atoms per molecule, C) a hydrosilylation reaction catalyst, D) a hydrosilylation reaction inhibitor, and E) an aryl-functionalized polydiorganosiloxane having a content of aliphatic unsaturated groups. A release liner (100) having the coating (101) and a method of making the same are also provided.)
相关申请的交叉引用
无。
技术领域
可将有机硅防粘涂料组合物涂覆在基底诸如塑料膜或纸上,并经由硅氢加成反应固化以形成防粘衬垫。有机硅防粘涂料组合物可提供优于本领域已知的防粘衬垫的一种或多种有益效果,诸如较低的剥离力和/或良好的后续粘附强度和/或低迁移率(对于粘附到防粘衬垫和/或基底的背侧的粘合剂)。防粘衬垫可用于诸如电子设备应用(例如,触控面板)的应用中以用于胶带剥离、标签剥离和/或粘合剂转移膜。
背景技术
有机硅防粘涂层可用于需要相对非粘性表面的应用中。单面衬垫(诸如,用于压敏粘合剂标签的背衬纸)通常适于暂时保持标签而不影响标签的粘附特性。使用双面衬垫(诸如用于双面胶带和转移胶带的衬纸)来保护自粘胶带。
已知的有机硅防粘涂层的缺点在于,如果防粘涂料组合物被配制成具有期望的超低剥离力,则该涂层可遭受迁移。
发明内容
一种可固化聚有机硅氧烷防粘涂料组合物(组合物),该组合物包含:
A)支链脂族不饱和聚有机硅氧烷,
B)每分子具有至少3个硅键合的氢原子的交联剂,
C)硅氢加成反应催化剂,
D)硅氢加成反应抑制剂,以及
E)具有脂族不饱和基团的芳基官能化聚二有机硅氧烷。
可将防粘涂料组合物涂覆在基底的表面上并经由硅氢加成反应固化以制备防粘衬垫。
附图说明
图1示出了防粘衬垫100的局部横截面。该防粘衬垫包括通过将上述组合物固化在膜基底103的第一表面102上而制备的防粘涂层101。防粘衬垫100还包括安装到膜基底103的相对表面105的载体104。
具体实施方式
一种可固化聚有机硅氧烷防粘涂料组合物(组合物),该组合物包含:
A)支链脂族不饱和聚有机硅氧烷,
B)每分子具有至少3个硅键合的氢原子的交联剂,
C)硅氢加成反应催化剂,
D)硅氢加成反应抑制剂,以及
E)具有脂族不饱和基团的芳基官能化聚二有机硅氧烷。
防粘涂料组合物还可任选地包含一种或多种附加起始物质,该一种或多种附加起始物质选自:F)固着添加剂、G)溶剂和H)防雾添加剂。
A)支链脂族不饱和聚有机硅氧烷
在可固化聚有机硅氧烷防粘涂料组合物中,起始物质A)为支链脂族不饱和聚有机硅氧烷。支链脂族不饱和聚有机硅氧烷可选自(A-1)Q-支链聚有机硅氧烷、(A-2)倍半硅氧烷以及(A-3)(A-1)和(A-2)两者的组合。
Q-支链聚有机硅氧烷具有单元式(A-I):(R1 3SiO1/2)a(R2R1 2SiO1/2)b(R1 2SiO2/2)c(SiO4/2)d,其中每个R1独立地为不含脂族不饱和基团的单价烃基团或不含脂族不饱和基团的单价卤代烃基团,并且每个R2为脂族不饱和单价烃基团,下标a≥0,下标b>0,15≥c≥995,并且下标d>0。
R1的单价烃基团的例子有:1至6个碳原子的烷基基团、6至10个碳原子的芳基基团、1至6个碳原子的卤代烷基基团或6至10个碳原子的卤代芳基基团。适于R1的烷基基团的例子有但不限于甲基、乙基、丙基(例如,异丙基和/或正丙基)、丁基(例如,异丁基、正丁基、叔丁基和/或仲丁基)、戊基(例如,异戊基、新戊基和/或叔戊基)、己基、以及6个碳原子的支链饱和烃基团。适于R1的芳基的例子有但不限于苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、苄基和二甲基苯基。适于R1的卤代烷基的例子有但不限于上述烷基,其中一个或多个氢原子被卤素原子诸如F或Cl替代。例如,氟甲基、2-氟丙基、3,3,3-三氟丙基、4,4,4-三氟丁基、4,4,4,3,3-五氟丁基、5,5,5,4,4,3,3-七氟戊基、6,6,6,5,5,4,4,3,3-九氟己基、以及8,8,8,7,7-五氟辛基、2,2-二氟环丙基、2,3-二氟环丁基、3,4-二氟环己基、以及3,4-二氟-5-甲基环庚基、氯甲基、氯丙基、2-二氯环丙基和2,3-二氯环戊基为合适的卤代烷基的示例。适于R1的卤代芳基的例子有但不限于上述芳基,其中一个或多个氢原子被卤素原子诸如F或Cl替代。例如,氯苄基和氟苄基为合适的卤代芳基。另选地,每个R1独立地为不含脂族不饱和基团的单价烃基团。另选地,每个R1为烷基基团。另选地,每个R1独立地为甲基、乙基或丙基。R1的每个实例可以相同或不同。另选地,每个R1为甲基基团。
R2的脂族不饱和单价烃基团能够进行硅氢加成反应。适于R2的脂族不饱和烃基团的例子有烯基基团,诸如乙烯基、烯丙基、丁烯基和己烯基;以及炔基基团,诸如乙炔基和丙炔基。另选地,每个R2可以为乙烯基、烯丙基或己烯基;以及另选地乙烯基或己烯基。R2的每个实例可以相同或不同。另选地,每个R2为乙烯基基团。以上(A-I)单元式中的下标的值可足以使得基于支链硅氧烷(A-I)的重量,(A-I)的支链硅氧烷的乙烯基含量可为0.1%至1%、另选地0.2%至0.5%。
在(A-I)的单元式中,下标a≥0。下标b>0。另选地,下标b≥3。下标c为15至995。下标d>0。另选地,下标d≥1。另选地,对于下标a:22≥a≥0;另选地,20≥a≥0;另选地,15≥a≥0;另选地,10≥a≥0;以及另选地5≥a≥0。另选地,对于下标b:22≥b>0;另选地,22≥b≥4;另选地,20≥b>0;另选地,15≥b>1;另选地,10≥b≥2;以及另选地15≥b≥4。另选地,对于下标c:800≥c≥15;以及另选地400≥c≥15。另选地,对于下标d:10≥d>0;另选地,10≥d≥1;另选地,5≥d>0;以及另选地d=1。另选地,下标d为1或2。另选地,当下标d=1时,下标a可为0,并且下标b可为4。
Q-支链聚有机硅氧烷可含有至少两个式(R1 2SiO2/2)y的聚二有机硅氧烷链,其中每个下标y独立地为2至100。另选地,支链硅氧烷可包含键合到四个式(R1 2SiO2/2)z的聚二有机硅氧烷链的至少一个式(SiO4/2)的单元,其中每个下标z独立地为1至100。
Q-支链聚有机硅氧烷可为一种Q-支链聚有机硅氧烷或单元式(A-I)的多于一种Q-支链聚有机硅氧烷的组合,所述单元式在一种或多种选自分子量、结构、硅氧烷单元和顺序的特性方面不同。适于起始物质(A-1)的Q-支链聚有机硅氧烷的例子有美国专利6,806,339中所公开的那些。
倍半硅氧烷具有单元式(A-II):(R1 3SiO1/2)e(R2R1 2SiO1/2)f(R1 2SiO2/2)g(R1SiO3/2)h,其中R1和R2如上所述,下标e≥0,下标f>0,下标g为15至995,并且下标h>0。下标e可为0至10。另选地,对于下标e:12≥e≥0;另选地,10≥e≥0;另选地,7≥e≥0;另选地,5≥e≥0;以及另选地3≥e≥0。
另选地,下标f≥1。另选地,下标f≥3。另选地,对于下标f:12≥f>0;另选地,12≥f≥3;另选地,10≥f>0;另选地,7≥f>1;另选地,5≥f≥2;以及另选地7≥f≥3。另选地,对于下标g:800≥g≥15;以及另选地400≥g≥15。另选地,下标h≥1。另选地,下标h为1至10。另选地,对于下标h:10≥h>0;另选地,5≥h>0;以及另选地h=1。另选地,下标h为1至10,另选地下标h为1或2。另选地,当下标h=1时,则下标f可为3并且下标e可为0。基于倍半硅氧烷的重量,下标f的值可足以提供烯基含量为0.1%至1%、另选地0.2%至0.6%的单元式(A-II)的倍半硅氧烷。
倍半硅氧烷可为一种倍半硅氧烷或单元式(A-II)的多于一种倍半硅氧烷的组合,所述单元式在一种或多种选自分子量、结构、硅氧烷单元和顺序的特性方面不同。适于起始物质(A-2)的倍半硅氧烷的例子有美国专利4,374,967中所公开的那些。
B)交联剂
起始物质B)为平均每分子具有至少3个硅键合的氢原子的交联剂。交联剂可以是单元式(B-I)的聚有机氢硅氧烷交联剂:(R1 3SiO1/2)2(R1 2SiO2/2)k(R1HSiO2/2)m,其中R1如上所述,并且下标k≥0,下标m>0,并且量(m+k)为8至400。下标m和k的值可被选择成使得聚有机氢硅氧烷交联剂在25℃下具有5mPa·s至1000mPa·s、另选地10mPa·s至350mPa·s的粘度。添加到防粘涂料组合物中的起始物质B)的量可为每100重量份起始物质A)0.5重量份至10重量份。
成分B)的聚有机氢硅氧烷的例子有:
B-1)三甲基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/甲基氢硅氧烷),
B-2)三甲基甲硅烷氧基封端的聚甲基氢硅氧烷,以及
B-3)B-1)和B-2)的组合。交联剂可为一种聚有机氢硅氧烷交联剂或在一种或多种选自分子量、结构、硅氧烷单元和顺序的特性方面不同的两种或更多种交联剂的组合。
C)硅氢加成反应催化剂
起始物质C)为硅氢加成反应催化剂。催化剂可选自:(C-1)选自铂、铑、钌、钯、锇和铱的金属;(C-2)金属(C-1)的化合物,(C-3)化合物(C-2)与有机聚硅氧烷的络合物,以及(C-4)微封装于基质或核/壳型结构中的化合物(C-2)。合适的硅氢加成反应催化剂是本领域已知的,并且可商购获得。此类常规的硅氢加成催化剂可以为(C-1)选自铂、铑、钌、钯、锇和铱的金属。另选地,硅氢加成反应催化剂可以是(C-2)此类金属的化合物,例如氯化三(三苯基膦)合铑(I)(威尔金森催化剂(Wilkinson’s Catalyst))、铑二膦螯合物诸如[1,2-双(二苯基膦)乙烷]二氯二铑或[1,2-双(二乙基膦)乙烷]二氯二铑、氯铂酸(Speier催化剂)、氯铂酸六水合物、二氯化铂。另选地,硅氢加成反应催化剂可以为(C-3)上述(C-2)化合物与低分子量有机聚硅氧烷的络合物,或者微封装于基质或核/壳型结构中的铂化合物。铂与低分子量有机聚硅氧烷的络合物包括1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷与铂的络合物(Karstedt催化剂)。另选地,硅氢加成反应催化剂可包括(C-4)微封装于树脂基质中的上述化合物或络合物。示例性硅氢加成催化剂在美国专利3,159,601;3,220,972;3,296,291;3,419,593;3,516,946;3,814,730;3,989,668;4,784,879;5,036,117;和5,175,325以及EP 0347 895 B中有所描述。微封装的硅氢加成催化剂以及制备它们的方法是本领域已知的,如美国专利4,766,176和5,017,654中所举例说明的。
用于可固化聚有机硅氧烷防粘涂料组合物中的硅氢加成反应催化剂的量将取决于多种因素,包括起始物质A)和B)的选择、以及硅键合的氢原子和脂族不饱和基团各自的含量,然而,催化剂的量足以催化SiH和脂族不饱和基团的硅氢加成反应,另选地基于组合物中所有起始物质的组合重量,催化剂的量足以提供1ppm至500ppm,另选地基于相同的基准1ppm至300ppm、另选地1ppm至100ppm、以及另选地5ppm至100ppm的铂族金属。
起始物质D)为抑制剂。抑制剂可选自:(D-1)炔醇、(D-2)甲硅烷基化炔属化合物、(D-3)环烯基硅氧烷、(D-4)烯-炔化合物、(D-5)三唑、(D-6)膦、(D-7)硫醇、(D-8)肼、(D-9)胺、(D-10)延胡索酸酯诸如二烷基延胡索酸酯、二烯基延胡索酸酯或二烷氧基烷基延胡索酸酯、(D-11)马来酸酯、(D-12)腈、(D-13)醚、以及(D-14)(D-1)至(D-13)中的两种或更多种的组合。合适的炔醇包括二甲基己炔醇和3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、1-丁炔-3-醇、1-丙炔-3-醇、2-甲基-3-丁炔-2-醇、3-甲基-1-丁炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、3-苯基-1-丁炔-3-醇、4-乙基-1-辛炔-3-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇和1-乙炔基-1-环己醇、以及它们的组合。合适的环烯基硅氧烷包括甲基乙烯基环硅氧烷,其例子有:1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基环四硅氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四己烯基环四硅氧烷、以及它们的组合。合适的烯-炔化合物包括3-甲基-3-戊烯-1-炔、3,5-二甲基-3-己烯-1-炔。合适的三唑包括苯并三唑。合适的胺包括四甲基乙二胺。合适的延胡索酸酯包括公开于美国专利4,774,111中的那些。合适的马来酸酯包括马来酸二烯丙酯。
另选地,抑制剂可以是甲硅烷基化炔属化合物。不希望受理论的束缚,据认为与不含有甲硅烷基化炔属化合物或含有有机炔醇稳定剂(诸如上述的那些)的组合物的硅氢加成所得反应产物相比,添加甲硅烷基化炔属化合物降低了由组合物硅氢加成反应而制备的反应产物的黄化。
甲硅烷基化炔属化合物的例子有(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)三甲基硅烷、((1,1-二甲基-2-丙炔基)氧基)三甲基硅烷、双(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)二甲基硅烷、双(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)硅烷甲基乙烯基硅烷、双((1,1-二甲基-2-丙炔基)氧基)二甲基硅烷、甲基(三(1,1-二甲基-2-丙炔基氧基))硅烷、甲基(三(3-甲基-1-丁炔-3-氧基))硅烷、(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)二甲基苯基硅烷、(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)二甲基己烯基硅烷、(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)三乙基硅烷、双(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)甲基三氟丙基硅烷、(3,5-二甲基-1-己炔-3-氧基)三甲基硅烷、(3-苯基-1-丁炔-3-氧基)二苯基甲基硅烷、(3-苯基-1-丁炔-3-氧基)二甲基苯基硅烷、(3-苯基-1-丁炔-3-氧基)二甲基乙烯基硅烷、(3-苯基-1-丁炔-3-氧基)二甲基己烯基硅烷、(环己基-1-乙炔-1-氧基)二甲基己烯基硅烷、(环己基-1-乙炔-1-氧基)二甲基乙烯基硅烷、(环己基-1-乙炔-1-氧基)二苯基甲基硅烷、(环己基-1-乙炔-1-氧基)三甲基硅烷以及它们的组合。可用作本文的抑制剂的甲硅烷基化炔属化合物可通过本领域已知的方法制备,例如,美国专利6,677,740公开了通过将上述炔醇与氯硅烷在存在酸受体的情况下反应,使上述炔醇被甲硅烷基化。
添加到防粘涂料组合物中的抑制剂的量将取决于多种因素,包括防粘涂料组合物的期望贮存期、防粘涂料组合物将是单部分组合物还是多部分组合物、使用的具体抑制剂、以及交联剂的选择和量。然而,抑制剂的量可为每100重量份起始物质A)0.001重量份至1重量份抑制剂。另选地,基于防粘涂料组合物中所有起始物质的重量,抑制剂的量可以为另选地0.001%至5%、另选地0.001%至1%、另选地0.01%至0.5%、以及另选地0.0025%至0.025%。
E)芳基官能化聚二有机硅氧烷
芳基官能化聚二有机硅氧烷具有单元式(E-1):(R3 3SiO1/2)r(R3 2R4SiO1/2)s(R3 2R5SiO1/2)t(R3 2SiO2/2)u(R3R4SiO2/2)v(R3R5SiO2/2)w(R4 2SiO2/2)x,其中每个R3为独立选择的烷基基团,每个R4为独立选择的芳基基团,每个R5独立地选自烯基和炔基,下标r≥0,下标s≥0,下标t≥0,下标u≥0,下标w≥0,下标x≥0,量(r+s+t)=2,量(t+w)>0且其值足以为芳基官能化聚二有机硅氧烷提供含量为>0.06%至<0.24%的脂族不饱和基团,量(s+v+x)>0,并且量(r+s+t+u+v+w+x)≥3。适于R3的烷基基团的例子有但不限于甲基、乙基、丙基(例如,异丙基和/或正丙基)、丁基(例如,异丁基、正丁基、叔丁基和/或仲丁基)、戊基(例如,异戊基、新戊基和/或叔戊基)、己基、以及6个碳原子的支链饱和烃基团。R3的每个实例可以相同或不同。另选地,每个R3可为甲基。适于R4的芳基基团可具有6至10个碳原子并且例子有但不限于苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、苄基和二甲基苯基。R4的每个实例可以相同或不同。另选地,每个R4可为苯基。适于R5的脂族不饱和基团的例子有烯基基团,诸如乙烯基、烯丙基、丁烯基和己烯基;以及炔基基团,诸如乙炔基和丙炔基。另选地,每个R5可以为乙烯基、烯丙基或己烯基;以及另选地乙烯基或己烯基。R5的每个实例可以相同或不同。另选地,每个R5为乙烯基基团。
芳基官能化聚二有机硅氧烷中脂族不饱和基团的含量为>0.06%至<0.24%。另选地,脂族不饱和基团的含量可为0.07%至0.21%、另选地0.08%至0.19%、另选地0.09%至0.16%、另选地0.10%至0.14%、另选地0.11%至0.13%、以及另选地0.12%。量(t+w)足以为芳基官能化聚二有机硅氧烷提供这种含量的脂族不饱和基团。
另选地,芳基官能化聚二有机硅氧烷可具有单元式(E-2):(R3 3SiO1/2)2(R3 2SiO2/2)u(R3R4SiO2/2)v(R3R5SiO2/2)w(R4 2SiO2/2)x,其中0≤u≤1,000,0≤v≤120,0<w≤4,0≤x≤26,并且量(v+x)的值足以为芳基官能化聚二有机硅氧烷提供含量为0.07%至0.21%、另选地0.08%至0.19%、另选地0.09%至0.16%、另选地0.10%至0.14%、另选地0.11%至0.13%、以及另选地0.12%的脂族不饱和基团。
芳基官能化聚二有机硅氧烷的示例包括三甲基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基/甲基苯基/甲基乙烯基)硅氧烷共聚物、三甲基甲硅烷氧基封端的聚(甲基苯基/甲基乙烯基)硅氧烷共聚物、三甲基甲硅烷氧基封端的聚(二苯基/甲基乙烯基)硅氧烷共聚物、二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基/甲基苯基/甲基乙烯基)硅氧烷共聚物、二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚(甲基苯基/甲基乙烯基)硅氧烷共聚物、二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚(二苯基/甲基乙烯基)硅氧烷共聚物、以及它们中的两种或更多种的组合。具有甲基、乙烯基和苯基基团的此类芳基官能化聚二有机硅氧烷可具有500mPa·s至60,000mPa·s、另选地600mPa·s至10,000mPa·s、以及另选地600mPa·s至8,000mPa·s的粘度(锥板),各自在25℃下通过具有锥心轴CP-52的Brookfield Dial粘度计测量。具有甲基、乙烯基和苯基基团的示例性聚硅氧烷是本领域已知的,并且可例如以VPT-1323从Gelest,Inc.(Morrisville,Pennsylvania,USA)商购获得。另选地,芳基官能化聚二有机硅氧烷可通过本领域已知的平衡工艺合成,诸如美国专利6,956,087和美国专利5,169,920中所述的那些。
基于组合物中的起始物质A)、B)、C)、D)和E)的组合重量,可固化聚有机硅氧烷防粘涂料组合物中的起始物质E)芳基官能化聚二有机硅氧烷的量为>0%至1%。另选地,基于相同的基准,起始物质E)的量可为0.2%至0.9%、以及另选地0.4%至0.8%。
起始物质A)、B)、C)、D)和E)以足以提供>1.35:1至<1.9:1、另选地1.4:1至1.8:1、另选地1.5:1至1.7:1、以及另选地1.6:1的脂族不饱和基团与硅键合的氢原子的总摩尔比(SiH:Vi比率)的量存在。
防粘涂料组合物还可任选地包含一种或多种附加起始物质。附加起始物质可选自:F)固着添加剂、G)溶剂和H)防雾添加剂。
F)固着添加剂
起始物质F)为固着添加剂。合适的固着添加剂的例子有乙烯基烷氧基硅烷与环氧官能化烷氧基硅烷的反应产物;乙烯基乙酰氧基硅烷与环氧官能化烷氧基硅烷的反应产物;以及每分子具有至少一个脂族不饱和烃基团和至少一个可水解基团的聚有机硅氧烷与环氧官能化烷氧基硅烷的组合(例如,物理共混物和/或反应产物)(例如,羟基封端的乙烯基官能化聚二甲基硅氧烷与缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷的组合)。合适的固着添加剂及其制备方法公开于例如美国专利申请公布号2003/0088042、2004/0254274和2005/0038188;以及EP 0 556 023中。固着添加剂的确切量取决于多种因素,包括基底的类型以及是否使用底漆,然而,基于起始物质A)、B)、C)、D)和E)的组合重量,防粘涂料组合物中的固着添加剂的量可以为0%至2%、另选地0.01%至2%、另选地0.1%至1%、另选地0.2%至0.9%、另选地0.3%至0.8%、另选地0.4%至0.7%、以及另选地0.5%至0.6%。
起始物质G)溶剂
起始物质G)为溶剂。合适的溶剂包括聚烷基硅氧烷、醇、酮、芳族烃、脂族烃、二醇醚、四氢呋喃、溶剂油、石脑油、四氢呋喃、溶剂油、石脑油或它们的组合。具有合适蒸气压的聚烷基硅氧烷可用作溶剂,并且这些包括六甲基二硅氧烷、八甲基三硅氧烷、六甲基环三硅氧烷以及其他低分子量聚烷基硅氧烷,诸如0.5cSt至1.5cSt的DOWSILTM 200流体和DOWSILTM OS流体,其可从Dow Silicones Corporation(Midland,Michigan,U.S.A.)商购获得。
另选地,起始物质G)可包括有机溶剂。有机溶剂可为醇,诸如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇或正丙醇;酮,诸如丙酮、甲基乙基酮或甲基异丁基酮;芳族烃,诸如苯、甲苯或二甲苯;脂族烃,诸如庚烷、己烷或辛烷;二醇醚,诸如丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、丙二醇正丁醚、丙二醇正丙醚或乙二醇正丁醚、四氢呋喃;溶剂油;石脑油;或它们的组合。
溶剂的量将取决于多种因素,包括所选溶剂的类型以及为可固化聚有机硅氧烷防粘涂料组合物选择的其他起始物质的量和类型。然而,基于防粘涂料组合物中所有起始物质的重量,溶剂的量可为0%至99%、另选地2%至50%。可在防粘涂料组合物的制备期间添加溶剂,例如以有助于混合和递送一种或多种起始物质。例如,可在溶剂中递送催化剂。在制备好防粘涂料组合物后,可任选地去除溶剂的全部或一部分。
H)防雾添加剂
起始物质H)为防雾添加剂,其可被添加到可固化聚有机硅氧烷防粘涂料组合物中以减少或抑制涂覆过程中,特别是利用高速涂覆设备的涂覆过程中的有机硅雾形成。防雾添加剂可为每分子具有至少三个硅键合的烯基基团的有机氢硅化合物、氧化烯化合物或有机烯基硅氧烷与合适的催化剂的反应产物。适于起始物质H)的防雾添加剂公开于例如美国专利申请2011/0287267;美国专利8,722,153;美国专利6,586,535;和美国专利5,625,023中。
防雾添加剂的量将取决于多种因素,包括为防粘涂料组合物选择的其他起始物质的量和类型。然而,基于防粘涂料组合物中所有起始物质的重量,防雾添加剂的量可为0%至10%、或者0.1%至3%。
也可添加到本文所述的可固化聚有机硅氧烷防粘涂料组合物中的其他任选起始物质包括例如反应性稀释剂、芳香剂、防腐剂和填料,例如二氧化硅、石英或白垩。
另选地,可固化聚有机硅氧烷防粘涂料组合物可不含填料或仅含有有限量的填料,诸如防粘涂料组合物的0重量%至30重量%。填料可附聚或以其他方式粘附到用于施加防粘涂层的涂布机设备。它们可阻碍防粘涂层和由其形成的防粘衬垫的光学特性,例如透明度。填料可能不利于对粘附体的粘附。
可固化聚有机硅氧烷防粘涂料组合物可不含过去已用于控制(降低)剥离力水平(防粘涂层与其粘附体诸如包含压敏粘合剂的标签之间的粘合力)的常规防粘改性剂。此类防粘改性剂的示例包括三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基,苯基甲基硅氧烷。不希望受理论的束缚,据认为,在防粘涂料组合物中包含三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基,苯基甲基硅氧烷可降低后续粘附强度和/或增加由其制备的防粘涂层的迁移。
可固化聚有机硅氧烷防粘涂料组合物可不含氟代有机硅氧烷化合物。据信,在固化期间,含氟化合物将由于其低表面张力而快速迁移至涂料组合物和基底的界面,例如聚有机硅氧烷防粘涂料组合物/PET膜界面,并且通过制备含氟屏障来防止防粘涂层(通过固化防粘涂料组合物制备)粘附到基底。通过制备屏障,含氟化合物防止任何组分在界面处反应。此外,氟代有机硅化合物通常是昂贵的。
本发明的防粘涂料组合物可通过将起始物质混合在一起例如以制备单部分组合物来制备。然而,可能期望将防粘涂料组合物制备为多部分组合物,其中交联剂和催化剂以单独的部分储存,直到这些部分在使用时(例如,在即将施加到基底之前)组合。
例如,多部分组合物可包含:
部分(A)基础部分,其包含A)支链脂族不饱和聚有机硅氧烷共混物、C)硅氢加成反应催化剂和E)芳基官能化聚二有机硅氧烷;以及当存在时,H)防雾添加剂,以及
部分(B)固化剂部分,其包含A)支链脂族不饱和聚有机硅氧烷共混物和B)交联剂。起始物质D)硅氢加成反应抑制剂可添加到部分(A)、部分(B)或两者中。当存在时,可将F)固着添加剂和G)溶剂添加到部分(A)、部分(B)或两者中。部分(A)和部分(B)可以(A):(B)的1:1至10:1、另选地1:1至5:1、以及另选地1:1至2:1的重量比组合。可以在试剂盒中提供部分(A)和部分(B)的说明,该说明关于如何组合各部分以制备防粘涂料组合物、和/或如何将防粘涂料组合物施加到基底。
另选地,当存在固着添加剂时,其可掺入部分(A)或部分(B)中的任一者中,或者其可添加到单独的(第三)部分中。
另选地,防粘涂料组合物可通过包括如下步骤的方法制备:
1)将起始物质混合,从而形成混合物,该起始物质包含A)支链脂族不饱和聚有机硅氧烷、B)交联剂、C)硅氢加成反应催化剂、D)硅氢加成反应抑制剂、E)芳基官能化聚二有机硅氧烷,以及任选地F)固着添加剂、G)溶剂和H)防雾添加剂中的一种或多种;以及
2)将混合物施加在基底上。
防粘涂料组合物可例如通过任何便利的方式(诸如喷涂、刮涂刀、浸渍、丝网印刷或通过辊轴涂布机例如偏移幅材涂布机、吻合涂布机或蚀刻滚筒涂布机)施加到基底。
可将本发明的防粘涂料组合物施加到任何基底,诸如聚合物膜基底,例如聚酯,具体地讲聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯膜。另选地,可将防粘涂料组合物施加到纸坯,包括塑料涂布纸(例如涂覆有聚乙烯的纸)、玻璃纸、超级压延机纸或粘土涂布牛皮纸。另选地,可将防粘涂料组合物施加到金属箔基底,例如铝箔。
该方法还可包括:3)在将混合物涂覆在基底上之前处理该基底。处理基底可通过任何便利的方式进行,诸如等离子体处理或电晕放电处理。另选地,基底可通过施加底漆来处理。在某些情况下,如果在涂覆之前处理基底,则可改善防粘涂层的固着性。
该方法还可包括:4)去除溶剂,这可通过任何常规方式进行,诸如在50℃至100℃下加热足以去除溶剂的全部或一部分的时间。该方法还可包括:5)固化防粘涂料组合物以在基底的表面上形成防粘涂层。固化可通过任何常规方式进行,诸如在100℃至200℃下加热。
在生产涂布机条件下,固化可在120℃-150℃的空气温度下,在1秒至30秒、另选地1秒至6秒、另选地1.5秒至3秒的停留时间内实现。步骤4)和/或5)的加热可在烘箱例如空气循环烘箱或隧道式炉中进行,或通过使涂覆的膜围绕加热的圆筒通过来进行。
防粘涂层的涂层重量可为0.97g/m2至1.3g/m2。不希望受理论的束缚,本文所述的可固化聚有机硅氧烷防粘涂层的一个有益效果是在低涂层重量(例如,1.3g/m2或更小)下提供低剥离力(如通过参考例2(2)中的方法所测试的<3.0g/英寸)和高后续粘附强度(如通过参考例2(4)中的方法所测试的>80%)的能力。
使用方法
如上所述制备的防粘衬垫可用于保护压敏粘合剂。消费者可将液体压敏粘合剂组合物直接涂覆在防粘衬垫上,并且通过加热,另选地通过UV固化去除溶剂或水,然后与基底层合并重新卷绕成卷。另选地,消费者可将防粘衬垫与干压敏粘合剂或粘性膜层合以用于胶带、标签或模切应用。
实施例
这些实施例旨在向本领域的技术人员说明本发明的一些实施方案,并且不解释为限制权利要求书中所述的本发明的范围。使用以下缩写:RF:剥离力(剥离测试仪),CW:涂层重量(Oxford XRF),RO:擦掉(固着性能),并且SAS:后续粘附强度(迁移性能)。
RT:25℃的室温。下表1示出了用于这些实施例中的起始物质。除非另外指明,否则粘度在25℃下测量。
表1-用于实施例的起始物质
在上表中,M表示式(Me3SiO1/2)的单元,DPh表示式(MePhSiO2/2)的单元,DVi表示式(MeViSiO2/2)的单元,DPh2表示式(Ph2SiO2/2)的单元,Me表示甲基,Ph表示苯基,并且Vi表示乙烯基。
参考例1–防粘涂层制备
使用表中所示的起始物质和量,通过以下步骤I.和II.制备防粘涂料组合物样品。
I.将以下起始物质在容器中组合:
i)混合物1或A-2-1和D-1-1的混合物,
ii)表1中的剥离力调节剂E)中的一种,
iii)固着添加剂F-1-1,以及
iv)交联剂B-1-1并混合直至均匀。如果需要,添加适量的甲苯溶剂以匀化起始物质。
II.加入催化剂C-1-1,并将所得混合物混合10分钟,从而形成防粘涂料组合物。
然后使用涂布机将防粘涂料组合物涂覆在PET基底上。在烘箱中经由热加成固化来使防粘涂料组合物固化。(通常在140℃下持续30秒)。根据参考例2制备和评估每种防粘涂料组合物(配方F)的三个样品,并将结果取平均值。除非另外指明,否则配方示于表2中,其中每种起始物质的量以重量份计。
参考例2–防粘涂层评估
(1)使用由Oxford Instruments PLC(Oxon,United Kingdom)制造的Oxford lab-x 3500仪器,使用X射线来评估以g/m2为单位的涂层重量(CW)以检测基底上的固化防粘涂层的涂层重量。将未涂覆的PET用作对照样品(空白)。测试方法为FINAT第7条测试方法(FINAT技术手册,第7版,2005年)。
(2)使用180度剥离测试来评估以g/in为单位的剥离力(RF-RT)以测量从防粘衬垫的剥离力。将Tesa 7475标准胶带层合在固化防粘涂层上,将20g/cm2的加载重量置于层合样品上并留在RT(25℃的室温)下20小时。20小时之后,移除加载重量,并使样品静置30分钟。然后通过ChemInstruments AR-1500使用FINAT第10条测试方法(FINAT技术手册,第7版,2005年)测试剥离力。
(3)使用180度剥离测试来评估以g/in为单位的剥离力(RF-70℃老化)以测量从防粘衬垫的剥离力。将Tesa 7475标准胶带层合在固化防粘涂层上,将20g/cm2的加载重量置于层合样品上并留在70℃下20小时。20小时之后,移除加载重量,并使样品静置30分钟。然后通过ChemInstruments AR-1500使用FINAT第10条测试方法(FINAT技术手册,第7版,2005年)测试剥离力。
(4)如下评估以%为单位的SAS(后续粘附强度,迁移的指标)。在20g/cm2的加载重量下,通过Nitto Denko 31B胶带将测试胶带层合在固化防粘涂层上,并留在70℃下20小时。20小时后,移除加载重量,并使样品在室温下静置30分钟。然后将31B胶带转移到PET基底上,并且再等待1小时。通过ChemInstruments AR-1500使用FINAT第11条测试方法(FINAT技术手册,第7版,2005年)测试剥离力。在该SAS测试中,测试PTFE基底上的层合物31B胶带,并且按照与固化防粘涂层样品相同的方式处理PTFE样品。将SAS值记录为RFrelease/RFPTFE×100%。
(5)通过目视检查评估透明度。
用于制备不同样品的起始物质和测试结果示于表中。
表2-防粘涂层样品、起始物质和评估结果
样品F1、F2和F3;以及样品F4、F5和F6示出,由含有作为剥离力调节剂的聚(二甲基/甲基苯基/甲基乙烯基)硅氧烷共聚物的组合物制备的防粘涂层具有比含有三甲基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基/甲基苯基)硅氧烷共聚物的相当的防粘涂料组合物更高的后续粘附强度(SAS),同时保持在相同条件下测试的相当的剥离力。这些实施例还示出,不具有剥离力调节剂的相当组合物产生剥离力(RF-RT)>3.0的防粘涂层,这对于一些应用而言不期望地高。
样品F2、F18和F19示出,当防粘涂料组合物的SiH/Vi比率≤1.35:1时,则后续粘附强度对于一些应用而言不期望地低,并且当SiH/Vi比率≥1.9:1时,则剥离力(RF-RT)对于一些应用而言太高(>3.0)。
重复参考例2中所述的RF-RT、RF-70℃和SAS评估,不同的是将样品老化1个月而不是20小时。表3示出了这些评估结果。
表3–老化评估
样品
F20(工作)
F21(工作)
RF-RT,1个月
2.3
2.8
RF-70℃,1个月
4.6
5.1
SAS,1个月
86.2
86.8
这些结果示出样品具有随时间推移稳定的剥离力和持续的粘附强度。
表4–防粘涂层样品、起始物质和评估结果
这些实施例示出,由含有聚(二甲基/甲基苯基/甲基乙烯基)硅氧烷共聚物的组合物制备的防粘涂层具有比含有三甲基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基/甲基苯基)硅氧烷共聚物的相当的防粘涂料组合物更高的后续粘附强度,同时保持在相同条件下测试的相当的剥离力。这些实施例还示出,不具有剥离力调节剂的相当组合物产生剥离力(RF-RT)>3.0的防粘涂层,这对于一些应用而言不期望地高。
表5-比较防粘涂料组合物
样品
F11
F12
F13
F14
F15
F16
混合物1
80
80
80
80
80
80
B-1-1
1.52
1.57
1.57
1.57
1.66
1.57
F-1-1
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
C-1-1(以Pt的ppm表示)
130
130
130
130
130
130
E-1-2
0
20
0
0
0
E-1-3
0
0
0
0
0
20
E-1-4
0
0
20
0
0
0
E-1-5
0
0
0
20
0
0
E-1-6
20
0
0
0
0
0
E-1-7
0
0
0
0
20
0
CW
1.217
1.095
1.207
1.309
1.319
1.234
RF-RT
2.2
1.9
2.5
2.0
3.7
2.1
RF-70℃
2.6
2.1
3.4
2.3
4.8
2.9
SAS
65.7
70.6
70.1
68.7
71.9
69.6
这些比较例示出,当剥离力调节剂的量过高时,后续粘附强度<80%,这对于一些应用而言不期望地低。此外,样品F15示出,当使用乙烯基含量为0.24%的三甲基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基/甲基苯基/甲基乙烯基)硅氧烷共聚物时,剥离力>3.0,这对于一些应用而言不期望地高。
工业适用性
含有具有脂族不饱和基团的芳基官能化聚二有机硅氧烷的防粘涂料组合物适用于在基底上形成固化防粘涂层,并且该固化防粘涂层具有期望的(高)持续粘附强度和(低)剥离力,使得它们适用于电子设备应用,诸如用于电子设备应用(诸如触控面板)中的有机硅压敏粘合剂的防粘衬垫。不希望受理论的束缚,据认为脂族不饱和基团反应以在基底上形成部分固化网络,该部分固化网络能够提供对粘性粘合剂的较低剥离力,同时保持较高后续粘附强度。
本发明的实施方案
1.一种可固化聚有机硅氧烷防粘涂料组合物(组合物),所述组合物包含:
A)支链脂族不饱和聚有机硅氧烷;
B)每分子具有至少3个硅键合的氢原子的交联剂;
C)硅氢加成反应催化剂,基于起始物质A)、B)、C)、D)和E)的组合重量,所述硅氢加成反应催化剂的量足以提供按重量计1ppm至500ppm的铂族金属;
D)硅氢加成反应抑制剂,基于起始物质A)、B)、C)、D)和E)的组合重量,所述硅氢加成反应抑制剂的量为0.001%至5%;以及
E)芳基官能化聚二有机硅氧烷,所述芳基官能化聚二有机硅氧烷具有含量为0.07%至0.23%的脂族不饱和基团,其中基于起始物质A)、B)、C)、D)和E)的组合重量,起始物质E)以0.4%至0.8%的量存在;并且
其中所有起始物质均以足以在所述防粘涂料组合物中提供1.4:1至1.8:1的硅键合的氢原子与脂族不饱和基团的摩尔比(总体SiH:Vi比率)的量存在。
2.根据实施方案1所述的组合物,所述组合物还包含一种或多种附加起始物质,所述一种或多种附加起始物质选自F)固着添加剂、G)溶剂和H)防雾添加剂。
3.根据实施方案1或实施方案2所述的组合物,其中所述支链脂族不饱和聚有机硅氧烷选自:
单元式(A-1)(R1 3SiO1/2)a(R2R1 2SiO1/2)b(R1 2SiO2/2)c(SiO4/2)d,其中每个R1独立地为不含脂族不饱和基团的单价烃基团,并且每个R2为脂族不饱和烃基团,其中下标a≥0,下标b>0,下标c为15至995,并且下标d>0;
单元式(A-2)(R1 3SiO1/2)e(R2R1 2SiO1/2)f(R1 2SiO2/2)g(R1SiO3/2)h,其中下标e≥0,下标f>0,下标g为15至995,并且下标h>0;以及(A-1)和(A-2)两者的组合。
4.根据实施方案3所述的组合物,其中22≥a≥0,22≥b>0,995≥c≥15,10≥d>0,12≥e≥0,12≥f>0,995≥g≥15,并且10≥h>0。
5.根据实施方案3或实施方案4所述的组合物,其中每个R1为1至6个碳原子的烷基基团,并且每个R2为2至6个碳原子的烯基基团。
6.根据实施方案5所述的组合物,其中每个R1为甲基,并且每个R2为乙烯基。
7.根据实施方案1至6中任一项所述的组合物,其中所述交联剂具有单元式(B-1):(R1 3SiO1/2)2(R1 2SiO2/2)k(R1HSiO2/2)m,其中每个R1独立地选自不含脂族不饱和基团的单价烃基团和不含脂族不饱和基团的单价卤代烃基团,下标k≥0,下标m>0,并且量(m+k)为8至400。
8.根据实施方案7所述的组合物,其中在单元式(B-1)中,每个R1为1至6个碳原子的烷基基团。
9.根据实施方案8所述的组合物,其中每个R1为甲基。
10.根据实施方案1至9中任一项所述的组合物,其中所述铂族金属催化剂选自:(C-1)选自铂、铑、钌、钯、锇和铱的金属;(C-2)所述金属(C-1)的化合物,(C-3)所述化合物(C-2)与有机聚硅氧烷的络合物,以及(C-4)微封装于基质或核/壳型结构中的所述化合物(C-2)。
11.根据实施方案1至10中任一项所述的组合物,其中所述硅氢加成反应抑制剂选自(D-1)炔醇、(D-2)甲硅烷基化炔属化合物、(D-3)环烯基硅氧烷、(D-4)烯-炔化合物、(D-5)三唑、(D-6)膦、(D-7)硫醇、(D-8)肼、(D-9)胺、(D-10)延胡索酸酯、(D-11)马来酸酯、(D-12)腈、(D-13)醚、以及(D-14)(D-1)至(D-13)中的两种或更多种的组合。
12.根据实施方案1至11中任一项所述的组合物,其中所述芳基官能化聚二有机硅氧烷具有单元式:(R3 3SiO1/2)r(R3 2R4SiO1/2)s(R3 2R5SiO1/2)t(R3 2SiO2/2)u(R3R4SiO2/2)v(R3R5SiO2/2)w(R4 2SiO2/2)x,其中每个R3为独立选择的烷基基团,每个R4为独立选择的芳基基团,每个R5独立地选自烯基和炔基,下标r≥0,下标s≥0,下标t≥0,下标u≥0,下标w≥0,下标x≥0,量(r+s+t)=2,量(t+w)的值足以为所述芳基官能化聚二有机硅氧烷提供含量为>0.06%至<0.24%的脂族不饱和基团,量(s+v+x)>0,并且量(r+s+t+u+v+w+x)≥3。
13.根据实施方案12所述的组合物,其中所述芳基官能化聚二有机硅氧烷具有单元式:(R3 3SiO1/2)2(R3 2SiO2/2)u(R3R4SiO2/2)v(R3R5SiO2/2)w(R4 2SiO2/2)x,其中0≤u≤1,000,0≤v≤120,0<w≤4,0≤x≤26,并且量(v+x)的值足以为所述芳基官能化聚二有机硅氧烷提供含量为0.07%至0.21%、另选地0.08%至0.19%、另选地0.09%至0.16%、另选地0.10%至0.14%、另选地0.11%至0.13%、以及另选地0.12%的脂族不饱和基团。
14.根据实施方案13所述的组合物,其中所述芳基官能化聚二有机硅氧烷具有500mPa·s至60,000mPa·s的粘度,并且选自三甲基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基/甲基苯基/甲基乙烯基)硅氧烷共聚物、三甲基甲硅烷氧基封端的聚(甲基苯基/甲基乙烯基)硅氧烷共聚物、三甲基甲硅烷氧基封端的聚(二苯基/甲基乙烯基)硅氧烷共聚物、二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基/甲基苯基/甲基乙烯基)硅氧烷共聚物、二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚(甲基苯基/甲基乙烯基)硅氧烷共聚物、二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚(二苯基/甲基乙烯基)硅氧烷共聚物、以及它们中的两种或更多种的组合。
15.根据实施方案14所述的组合物,其中所述芳基官能化聚二有机硅氧烷具有600mPa·s至60,000mPa·s的粘度,并且选自三甲基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基/甲基苯基/甲基乙烯基)硅氧烷共聚物、三甲基甲硅烷氧基封端的聚(甲基苯基/甲基乙烯基)硅氧烷共聚物、三甲基甲硅烷氧基封端的聚(二苯基/甲基乙烯基)硅氧烷共聚物、以及它们中的两种或更多种的组合。
16.根据实施方案2所述的组合物,其中F)所述固着添加剂存在,并且所述固着添加剂选自F-1)每分子具有至少一个脂族不饱和烃基团、至少一个可水解基团和至少一个环氧官能团的聚有机硅氧烷以及环氧官能化烷氧基硅烷;F-2)每分子具有至少一个脂族不饱和烃基团和至少一个可水解基团的聚有机硅氧烷与环氧官能化烷氧基硅烷的组合;以及F-3)F-1)与F-2)的组合。
17.根据实施方案2所述的组合物,其中所述溶剂存在,并且所述溶剂选自:聚烷基硅氧烷、醇、酮、芳族烃、脂族烃、二醇醚、四氢呋喃、溶剂油、石脑油、或它们的组合。
18.一种用于制备防粘衬垫的方法,所述防粘衬垫包括位于基底的表面上的防粘涂层,所述方法包括:
任选地处理基底的表面,
1)将根据实施方案1至17中任一项所述的组合物施加到所述基底的所述表面,
任选地2)去除溶剂,如果存在的话;
3)使所述组合物固化以在所述基底的所述表面上形成所述防粘涂层。
19.根据实施方案186所述的方法,其中所述组合物以足以提供0.97g/m2至1.3g/m2的所述防粘涂层的涂层重量的量施加。
20.一种防粘衬垫,所述防粘衬垫通过根据实施方案18或实施方案19所述的方法制备。
21.根据实施方案20所述的防粘衬垫,其中所述防粘衬垫具有如通过参考例2(4)中的测试方法所测量的>80%的持续粘附强度和如通过参考例2(2)中的测试方法所测量的<3.0g/英寸的剥离力。
22.根据实施方案20或实施方案21所述的防粘衬垫用于电子设备应用中的有机硅压敏粘合剂制品的用途。
23.根据实施方案22所述的用途,其中所述电子设备包括触控面板,所述压敏粘合剂制品被施加到所述触控面板。
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