寡聚物、感壓膠組合物、及感壓膠的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種寡聚物，更特別涉及其形成的感壓膠組合物及感壓膠形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 感壓膠（Pressure sensitive adhesives, PSAs)即感壓型粘著劑，是指以外力輕 壓即可產(chǎn)生粘著性的接著劑。一般傳統(tǒng)感壓膠主要是使用大量的石油產(chǎn)物制造，不僅造成 資源的浪費，而且使用后無法回收再利用，也造成廢棄物處理的問題，提高環(huán)境負荷。近年 來，因為石油價格原料高漲與綠色環(huán)保議題的重視，而利用生質(zhì)（biomass)資源來取代傳 統(tǒng)石化原料，則成為各界積極進行研發(fā)的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明一實施例提供的寡聚物，由100重量份的大豆油衍生物與10至50重量份 的多官能基羧酸共聚合而成，其中該多官能基羧酸是衣康酸與琥珀酸的組合，且衣康酸與 琥珀酸的重量比介于1:1至3:1之間。
[0004] 本發(fā)明一實施例提供的感壓膠組合物，包括：1〇〇重量份的上述寡聚物；以及1至 5重量份的引發(fā)劑。
[0005] 本發(fā)明一實施例提供的感壓膠的形成方法，包括：混合100重量份的上述的寡聚 物與3至20重量份的第一表面活性劑；混合325至665重量份的水與3至20重量份的第 二表面活性劑，形成第二反應(yīng)溶液；將第二反應(yīng)溶液加入第一反應(yīng)溶液后加熱，形成乳化溶 液；將熱引發(fā)劑加入乳化溶液中，并加熱乳化溶液以進行熱交聯(lián)反應(yīng)；涂布乳化溶液于基 板上，形成薄膜；以及干燥薄膜以形成感壓膠。
[0006] 本發(fā)明一實施例提供的感壓膠形成方法，包括：混合100重量份的上述的寡聚物 與3至20重量份的第一表面活性劑，形成第一反應(yīng)溶液；混合325至665重量份的水與3 至20重量份的第二表面活性劑，形成第二反應(yīng)溶液；將光引發(fā)劑加入第一反應(yīng)溶液或第二 反應(yīng)溶液中；將第二反應(yīng)溶液加入第一反應(yīng)溶液后加熱，形成乳化溶液；涂布乳化溶液于 基板上，形成薄膜；以及干燥并照光薄膜以形成感壓膠。
【具體實施方式】
[0007] 在一實施例中，寡聚物（oligomer)可由大豆油衍生物與具有反應(yīng)性雙鍵的多官 能基羧酸聚合形成。大豆油衍生物可包括環(huán)氧化大豆油、酸酐化大豆油、聚甲基丙烯酸甲酯 化大豆油等。多官能基羧酸可為衣康酸（itaconic acid),或是衣康酸（itaconic acid)與 琥拍酸（succinic acid)的組合。以環(huán)氧化大豆油為例，其具有低Tg的特性，且分子鏈末 端具有可以反應(yīng)的環(huán)氧官能基，藉由催化劑作用，環(huán)氧化大豆油的環(huán)氧官能基會產(chǎn)生開環(huán) 反應(yīng)，與衣康酸及琥珀酸反應(yīng)，形成具有高粘著性的膠體分子寡聚物。
[0008] 上述寡聚物的制備方式，以100重量份的大豆油衍生物為基準，加入10至50重量 份的多官能基羧酸，以及〇. 4~1. 5重量份的催化劑、0. 0625至0. 25重量份的抑制劑，溶解 于40~70重量份的溶劑中，加熱至70至90°C反應(yīng)6至24小時。反應(yīng)過程中可以測量酸 價（acid value)，當酸價不再下降，即代表環(huán)氧大豆油與多官能基羧酸開環(huán)接枝反應(yīng)結(jié)束。 若多官能基羧酸的用量過高，則無法完全反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后未反應(yīng)的多官能基羧酸會析出， 影響后續(xù)應(yīng)用。若多官能基羧酸的用量過低，則寡聚物粘性偏低。若加熱反應(yīng)的溫度太高和 /或反應(yīng)時間過久，則寡聚物中的雙鍵會因高溫或過長反應(yīng)時間而產(chǎn)生鏈聚合反應(yīng)，造成寡 聚物形成交聯(lián)的大分子結(jié)構(gòu)，影響后續(xù)感壓膠制備。若加熱反應(yīng)的溫度太低和/或反應(yīng)時 間過短，則溫度太低或是時間過短，則無法讓環(huán)氧大豆油脂環(huán)氧官能基與衣康酸或琥珀酸 的羧酸官能基進行完全的開環(huán)接枝反應(yīng)。多官能基羧酸中的衣康酸（itaconic acid)與琥 拍酸（succinic acid)的重量比介于1:1至3:1之間。若衣康酸的比例過高，貝U環(huán)氧大豆油 /衣康酸寡聚物的單一分子雙鍵過多，造成后續(xù)聚合感壓膠分子時，交聯(lián)性過高而失去粘著 性。若衣康酸的比例過低，則會因為無法提供足夠的親水官能基(如羧酸官能基)，大幅減少 后續(xù)感壓膠的粘著性。催化劑可為有機磷化合物如三苯基膦（triphenylphosphine, TTP)。 抑制劑可為4-甲氧基苯酚（4-Methoxyphenol，MEHQ)。溶劑可為極性的有機溶劑，例如異 丙醇（IPA)、2_ 丁酮（Methyl Ethyl Ketone)、N-甲基吡咯酮（NMP)、乙醇（EtOH)、或上述的 組合。所形成的寡聚物其數(shù)量平均分子量介于5, 000至9, 000之間，每個寡聚物分子含有 3至12個雙鍵官能基，其粘著性（peel)介于5gf至1000 gf之間，且其速粘性（Tack)介于 50gf至600gf之間。在上述寡聚物中，若雙鍵的比例過高，則易使寡聚物在制作感壓膠的過 程中自我交聯(lián)，導致失去粘性；若雙鍵的比例過低，則易使所制成的感壓膠的粘性偏低。若 寡聚物的數(shù)量平均分子量過高，則表示環(huán)氧大豆油自身開環(huán)聚合而減少衣康酸和/或琥珀 酸的接枝量。若寡聚物的數(shù)量平均分子量過低，則表示環(huán)氧大豆油與衣康酸和/或琥珀酸 的接枝反應(yīng)沒有發(fā)生。
[0009] 在一實施例中，上述寡聚物可用于感壓膠。舉例來說，感壓膠組合物可包括總計為 100重量份的寡聚物、1至6重量份的引發(fā)劑、與30至50重量份的溶劑，且寡聚物包括上述 寡聚物（由大豆油衍生物、衣康酸、與琥珀酸共聚而成）。在本發(fā)明一實施例中，感壓膠可 進一步加入10至100重量份其他寡聚物，比如大豆油衍生物與衣康酸共聚形成的寡聚物。 引發(fā)劑可包括油性或水性的光引發(fā)劑或熱引發(fā)劑。水性熱引發(fā)劑可為過硫酸鈉 （Sodium persulfate)。油性熱引發(fā)劑可為 2,2'-偶氮二異丁腈（2,2^ -Azobis(2-methylpropion itrile)，AIBN)跟過氧化二苯甲酰（Benzoyl Peroxide, ΒΡ0)。水性光引發(fā)劑可為2, 2-二 乙氧基苯乙酮（2,2-Diethoxyacetophenone)。油性光引發(fā)劑可為1_羥基環(huán)己基酚酮（1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone)。溶劑可為極性的有機溶劑如異丙醇（IPA)、2_ 丁酮 (Methyl Ethyl Ketone)、N-甲基吡咯酮（NMP)、乙醇（EtOH)、或上述的組合。值得注意的 是，若采用溶劑法合成寡聚物，則不會采用水性引發(fā)劑。
[0010] 上述感壓膠組合物可更包括表面活性劑，包括陰離子型表面活性劑、陽離子型 表面活性劑、非離子型表面活性劑、兩性型表面活性劑（陰離子與非離子型混合、陽離子 與非離子型混合其中之一）、生質(zhì)型表面活性劑、或上述的組合。陰離子型表面活性劑 例如十二烷基硫酸鈉 （Sodium dodecyl sulfate, SDS，購自Acros)、苯磺酸鈉 （Sodium benzenesulfonate，購自 Acros)、橫基丁二酸二辛基納鹽（AEROSOL 0T-75,購自 Acros)。 陽離子型表面活性劑例如溴化十六烷基三甲基銨（CTAB，購自Acros)、氯化十六烷基三甲 基銨（CTAC，購自Acros)。非離子型表面活性劑例如壬基苯酚四十摩爾環(huán)氧乙烷附加物 (nonyl phenol_40mol ethylene oxide aduct，NP_40,購自中日合成）、或直鏈醇乙氧基化 物（linear alcohol ethoxylate，購自中日合成）。生質(zhì)型表面活性劑可為十二烷基醚硫 酸鈉 （Sodium lauryl ether sulphate) 〇 toon] 上述感壓膠組合物可用以形成感壓膠，制備方式分為水相或溶劑相。
[0012] 在溶劑相制備的一實施例中，以100重量份的寡聚物為基準，加入1至6重量份的 引發(fā)劑與30至50重量份的有機溶劑攪拌均勻后，涂布于基材上形成涂層。寡聚物包括上 述寡聚物（由大豆油衍生物、衣康酸、與琥珀酸共聚而成）。在本發(fā)明一實施例中，溶劑相 可進一步加入10至100重量份的其他寡聚物，比如大豆油衍生物與衣康酸共聚形成的寡聚 物。在溶劑相的制備方式中，不論引發(fā)劑為光引發(fā)劑或熱引發(fā)劑，均屬油相引發(fā)劑。若是采 用熱引發(fā)劑，可在涂布前先加熱攪拌均勻的混合物，使寡聚物產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)，再將交聯(lián)后的 寡聚物溶液涂布于基材上形成涂層，再干燥涂層即形成感壓膠。若是采用光引發(fā)劑，則可將 攪拌均勻的混合物涂布于基材上，干燥涂層后照光使寡聚物產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)，即形成感壓膠。 基材可為紙類、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚對苯二甲酸二乙酯（PET)、聚酰亞胺（PI)、或 布纖維。
[0013] 在一實施例中，若基材為紙張等滲透性材料，則以100重量份的寡聚物為基準，進 一步加入3. 5至6重量份的觸變劑如氣相法二氧化硅、沉淀二氧化硅、和/或有機膨潤土， 以避免涂層浸濕基材。
[0014] 在水相制備的一實施例中，先分別配制水相溶液與油相溶液。以100重量份的寡 聚物為基準，水相溶液可包括325至665重量份的水、3~20重量份的表面活性劑、與0. 06 至0. 12重量份的消泡劑。油相溶液可包括100重量份的寡聚物、0. 5至3重量份的共同穩(wěn) 定劑、與3至20重量份的表面活性劑。寡聚物包括上述寡聚物（由大豆油衍生物、衣康酸、 與琥珀酸共聚而成）。在本發(fā)明一實施例中，油相溶液可進一步加入10至100重量份的其 他寡聚物，比如大豆油衍生物與衣康酸共聚形成的寡聚物。接著進行迷你乳液制備，將水 相溶液加入油相溶液，將反應(yīng)器內(nèi)升溫至30°C至35°C之間，之后攪拌混合30分鐘至1小 時以形成預乳化液，再使用均質(zhì)機以形成迷你乳液。接著，將前述迷你乳液加入反應(yīng)器，以 熱水浴將其加熱至65°C至85°C之間，將氮氣通入10至30分鐘以除去溶解在乳液中的氧 氣。隨后將熱引發(fā)劑溶液（水性或油性）加入反應(yīng)器中，以引發(fā)自由基加成聚合反應(yīng)，并利 用氨水調(diào)整其PH值至6. 5至7. 5之間，在反應(yīng)過程中溫度維持在65°C至85°C之間，而攪 拌速率則維持在150rpm至250rpm左右，持續(xù)反應(yīng)2至8小時，使寡聚物交聯(lián)。最后再冷 去P，并分別以40mesh(0. 42mm)和200mesh(0. 074mm)濾網(wǎng)將過大粒子移除，附著在攪拌器、 溫度計、和反應(yīng)器壁上濾渣，亦盡可能地收集起來。所形成的感壓膠組合物的理論固含量為 35~50wt%。最后，將上述感壓膠組合物涂布在基材上，以烘箱烘干后，即形成感壓膠。上 述水相溶液的表面活性劑可為陰離子型表面活性劑例如十二烷基硫酸鈉 （sodium dodecyl sulfate, SDS)、苯橫酸鈉 （Sodium benzenes