專利名稱：聚合物泡沫的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及含有低含量的高表面積二氧化硅的聚合物泡沫。也描述了熱熔融粘合劑泡沫、含有這種泡沫的條帶以及它們的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
簡言之，在一個方面，本發(fā)明提供了一種泡沫，所述泡沫包括聚合物、多個至少部分膨脹的可膨脹聚合物微球和O. 3至I. 5重量％的表面積為根據(jù)ASTM D1993-03 (2008)測得的至少300平方米/克的二氧化硅。在一些實施例中，所述泡沫包括至少O. 5重量％的所述二氧化硅。在一些實施例中，所述泡沫包括不大于I重量％的所述二氧化硅。在一些實施例中，所述聚合物包括丙烯酸類聚合物。在一些實施例中，所述聚合物包括低分子量丙烯酸類聚合物和高分子量丙烯酸類聚合物的共混物。在一些實施例中，所述泡沫條帶包括所述泡沫和粘合到所述泡沫的第一表面上的第一粘合劑。在一些實施例中，所述泡沫條帶還包括粘合到所述泡沫的第二表面上的與所述第一粘合劑相對的第二粘合劑。在一些實施例中，所述第一粘合劑和所述第二粘合劑的至少一個包括壓敏粘合齊Li。在一些實施例中，所述第一粘合劑和所述第二粘合劑的至少一個包括熱活化粘合劑。在一些實施例中，所述第一粘合劑和所述第二粘合劑的至少一個包括丙烯酸類聚合物。在一些實施例中，所述第一粘合劑和所述第二粘合劑的至少一個包括嵌段共聚物。在一些實施例中，所述第一粘合劑和所述第二粘合劑的至少一個包括硅氧烷聚合物。在一些實施例中，所述第一粘合劑和所述第二粘合劑的至少一個包括至少兩種聚合物的共混物，所述聚合物選自丙烯酸類聚合物、嵌段共聚物和硅氧烷聚合物。本公開的上述發(fā)明內(nèi)容并不旨在描述本發(fā)明的每一個實施例。本發(fā)明的一個或多個實施例的細節(jié)還在以下描述中給出。本發(fā)明的其他特征、目標和優(yōu)點根據(jù)描述和權利要求將顯而易見。


圖I示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的示例性泡沫。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的示例性泡沫條帶。
具體實施例方式Gehlsen等人(美國專利No. 6，103, 152和No. 6，797，371)描述了制作聚合物泡沫(包括丙烯酸泡沫)的多種方法。在一些實施例中，所述方法包括利用至少一種可膨脹聚合物微球(“印m”)熔融混合聚合物混料以及將混料通過模具擠出以形成聚合物泡沫。這些泡沫可隨后被電子束(“E-beam”)固化。所述泡沫可與一個或多個粘合劑層合并以形成粘合劑制品，例如在泡沫芯的每個主表面上包括一層表皮粘合劑的制品。雖然這種粘合劑制品已經(jīng)成功地應用于大范圍的應用中，但是本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)將少量高表面積二氧化硅添加到泡沫芯將導致多個關鍵機械性能的驚人提高，所述機械性能包括斷裂伸長率、粘合強度和層間粘合力的一個或多個。在一些實施例中，本發(fā)明提供了一種泡沫，其包括聚合物、多個至少部分膨脹的可膨脹聚合物微球和O. 5至I. 5重量％的二氧化硅，其BET表面積為至少300平方米/克。一般來講，對聚合物的選擇不受具體限制。在一些實施例中，可能有利的是，選擇適于熔融擠出工藝的聚合物或聚合物的共混物。示例性聚合物包括丙烯酸類聚合物、不溶性丙烯酸酯聚合物、含有紫外線輻射活化基團的彈性體和由非光致聚合型單體制備的聚合物。在一些實施例中，所述聚合物可包括一種或多種丙烯酸類聚合物，例如丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯粘合劑聚合物和共聚物。如本文所用，術語“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯，即(甲基)丙烯酸乙酯是指丙烯酸乙酯和/或(甲基)丙烯酸
乙酯。在一些實施例中，丙烯酸類聚合物包括至少一種非叔烷基醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯與可選地至少一種共聚的強化單體的反應產(chǎn)物。在一些實施例中，丙烯酸類聚合物包含至少約70份，在一些實施例中，至少約80份、至少約90份、至少約95份或甚至約100份的至少一種非叔烷基醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。在一些實施例中，丙烯酸類粘合劑聚合物包含不超過約30份，在一些實施例中，不超過約20份、不超過約10份、不超過約5份，甚至不超過約I份的至少一種共聚的強化單體。在一些實施例中，所述丙烯酸類粘合劑組合物不包括共聚的強化單體。在一些實施例中，非叔烷基醇含有4至20個碳原子。示例性的丙烯酸酯包括丙烯酸異辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異冰片酯以及它們的組合。示例性的甲基丙烯酸酯包括這些丙烯酸酯的甲基丙烯酸酯類似物。在一些實施例中，共聚的強化單體選自丙烯酸、甲基丙烯酸、2-羧乙基丙烯酸酯、N，N' 二甲基丙烯酰胺、N，N' 二乙基丙烯酰胺、丁基氨基甲酰乙基丙烯酸酯以及它們的組
八
口 ο在一些實施例中，可能有利的是，將至少一種高分子量(甲基)丙烯酸酯聚合物與至少一種低分子量(甲基)丙烯酸酯聚合物合并。在一些實施例中，所述聚合物可包括嵌段共聚物。在一些實施例中，所述嵌段共聚物包括橡膠態(tài)嵌段R和至少一種玻璃態(tài)嵌段G。在一些實施例中，嵌段共聚物包含至少三個玻璃態(tài)嵌段。在一些實施例中，第一嵌段共聚物包含在三個和五個之間的玻璃態(tài)嵌段，包括三個和五個。在一些實施例中，第一嵌段共聚物包括四個玻璃態(tài)嵌段。在一些實施例中，第一嵌段共聚物是多臂嵌段共聚物，其具有通式Qn_Y，其中Q代表多臂嵌段共聚物的臂；n代表臂的數(shù)量并且為至少3的整數(shù)；并且Y是多官能偶聯(lián)劑的殘基。每個臂Q，獨立地具有式R-G，其中G代表玻璃態(tài)嵌段；R代表橡膠態(tài)嵌段。一般來講，橡膠態(tài)嵌段表現(xiàn)出具有低于室溫的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。在一些實施例中，橡膠態(tài)嵌段的Tg小于約0°C，或甚至小于約-10°c。在一些實施例中，橡膠態(tài)嵌段的Tg小于約-40°c，或甚至小于約-60°c。通常，玻璃態(tài)嵌段表現(xiàn)出具有高于室溫的Tg。在一些實施例中，玻璃態(tài)嵌段的Tg為至少約40°C、至少約60°C、至少約80°C或甚至至少約100°C。
在一些實施例中，橡膠態(tài)嵌段包括聚合共軛雙烯、聚合共軛雙烯的氫化衍生物或它們的組合。在一些實施例中，共軛雙烯包含4至12個碳原子。示例性的共軛雙烯包括丁二烯、異戊二烯、乙基丁二烯、苯基丁二烯、戊間二烯、戊二烯、己二烯、乙基己二烯和二甲基丁二烯。聚合共軛雙烯可單獨使用或作為與彼此的共聚物使用。在一些實施例中，共軛雙烯選自異戊二烯、丁二烯、乙烯丁二烯共聚物以及它們的組合。在一些實施例中，至少一個玻璃態(tài)嵌段包含聚合的單乙烯基芳族單體。在一些實施例中，三嵌段共聚物的兩個玻璃態(tài)嵌段包含聚合的單乙烯基芳族單體。在一些實施例中，單乙烯基芳族單體包含8至18個碳原子。示例性的單乙烯基芳族單體包括苯乙烯、乙烯基批唳、乙烯基甲苯、α -甲基苯乙烯、甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、二乙基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、二正丁基苯乙烯、異丙基苯乙烯、其它燒基化苯乙烯、苯乙烯類似物和苯乙烯同系物。在一些實施例中，單乙烯基芳族單體選自苯乙烯、苯乙烯相容單體或單體共混物以及它們的組合。如本文所用，“苯乙烯相容單體或單體共混物”指優(yōu)先與聚苯乙烯相連或與嵌段共
聚物的聚苯乙烯末端嵌段締合的可聚合或共聚的單體或單體的共混物。相容性可產(chǎn)生自與單體苯乙烯的實際共聚作用；在熱熔融或溶劑加工過程中相容單體或共混物或聚合的單體或共混物在聚苯乙烯相中的可溶性；或在加工之后靜置時單體或共混物與富含苯乙烯的相疇的締合。在本發(fā)明的一些多臂嵌段共聚物的通式Qn-Y中，η代表臂的數(shù)量并且為至少3的整數(shù)，即多臂嵌段共聚物是星形嵌段共聚物。在一些實施例中，η在3-10的范圍內(nèi)。在一些實施例中，η在3-5的范圍內(nèi)。在一些實施例中，η為4。在一些實施例中，η等于6或更大。在一些實施例中，嵌段共聚物是多模嵌段共聚物。本文所用的術語“多?！笔侵赴ň哂兄辽賰蓚€不同分子量的玻璃態(tài)嵌段的共聚物。這種嵌段共聚物還可被表征為具有至少一個“高”分子量玻璃態(tài)嵌段，和至少一個“低”分子量玻璃態(tài)嵌段，其中術語高和低是相對于彼此使用的。在一些實施例中，高分子量玻璃態(tài)嵌段的數(shù)均分子量(Mn)11相對于低分子量玻璃態(tài)嵌段的數(shù)均分子量(Μη\的比率為至少約I. 25。在一些實施例中，(Mn)11的范圍在約5，000至約50，000克/摩爾。在一些實施例中，(Mn)11S至少約8，000克/摩爾，在一些實施例中，為至少約10，000克/摩爾。在一些實施例中，(Mn)11F大于約35，000克/摩爾。在一些實施例中，(Μη\的范圍在約1，000至約10，000克/摩爾。在一些實施例中，(Mnh為至少約2，000克/摩爾，在一些實施例中，為至少約4，000克/摩爾。在一些實施例中，(Mnh小于約9，000克/摩爾，在一些實施例中，小于約8，000克/摩爾。在一些實施例中，嵌段共聚物是非對稱嵌段共聚物。本文所用的術語“非對稱”是指嵌段共聚物的臂不是都一樣的。一般來講，由于玻璃態(tài)嵌段的分子量并非都一樣，因此多模嵌段共聚物是并非所有多模嵌段共聚物的臂都一樣的非對稱嵌段共聚物(即，多模非對稱嵌段共聚物)。在一些實施例中，本發(fā)明的嵌段共聚物是多模非對稱嵌段共聚物。在例如美國專利No. 5，296，547中描述了制造非對稱多模嵌段共聚物的方法。一般來講，多官能偶聯(lián)劑可為任何聚烯基偶聯(lián)劑或已知具有可與活性聚合物的負碳離子反應以形成連接的聚合物的官能團的其它材料。聚烯基偶聯(lián)劑可為脂族的、芳族的或雜環(huán)的。示例性的脂族聚烯基偶聯(lián)劑包括聚乙烯基乙炔和聚烷基乙炔、二乙炔、磷酸酯、亞磷酸酯和二甲基丙烯酸酯(例如二甲基丙烯酸酯乙二醇酯)。示例性的芳族聚烯基偶聯(lián)劑包括聚乙烯基苯、聚乙烯基甲苯、聚乙烯基二甲苯、聚乙烯基蒽、聚乙烯基萘和二乙烯均四甲苯。示例性的聚乙烯基基團包括二乙烯基基團、三乙烯基基團和四乙烯基基團。在一些實施例中，可使用二乙烯基苯(DVB)并且可包括鄰二乙烯基苯、間二乙烯基苯、對二乙烯基苯以及它們的混合物。示例性的雜環(huán)聚烯基偶聯(lián)劑包括二乙烯基吡啶和二乙烯基噻吩。其它示例性的多官能偶聯(lián)劑包括鹵化硅、聚環(huán)氧樹脂、多異氰酸酯、聚酮、聚酐和二羧酸酯。在一些實施例中，嵌段共聚物可為線型嵌段共聚物。線型嵌段共聚物可通過下式描述R- (G)m其中R代表橡膠態(tài)嵌段，G代表玻璃態(tài)嵌段，m為玻璃態(tài)嵌段的數(shù)量，為I或2。在
一些實施例中，m為I，并且線型嵌段共聚物是包含一個橡膠態(tài)嵌段和一個玻璃態(tài)嵌段的二嵌段共聚物。在一些實施例中，m為2，并且線型嵌段共聚物包含兩個玻璃態(tài)末端嵌段和一個橡膠中間嵌段，即線型嵌段共聚物是三嵌段共聚物。在一些實施例中，第二嵌段共聚物的橡膠態(tài)嵌段包含聚合的共軛雙烯、其氫化衍生物或它們的組合。在一些實施例中，共軛雙烯包含4至12個碳原子。示例性共軛雙烯包括上述示例性共軛雙烯中的任一種。在一些實施例中，第二嵌段共聚物的至少一個玻璃態(tài)嵌段，并且在一些實施例中，線型嵌段共聚物的每個玻璃態(tài)嵌段包含聚合的單乙烯基芳族單體。在一些實施例中，單乙烯基芳族單體包含8至18個碳原子。示例性聚合單乙烯基芳族單體包括上述示例性聚合單乙烯基芳族單體中的任一種。在一些實施例中，所述聚合物可包括硅氧烷聚合物。在一些實施例中，所述聚合物可包括兩種或更多種聚合物的共混物(例如高分子量丙烯酸聚合物和低分子量丙烯酸聚合物的共混物)、一種或多種丙烯酸類聚合物與一種或多種嵌段共聚物的共混物等等?？膳蛎浘酆衔镂⑶蛲ǔＬ卣髟谟谌嵝?、熱塑性聚合物外殼包圍包括在加熱時膨脹的液體和/或氣體的芯。市售的可膨脹聚合物微球的實例包括以商品名MICR0PEARL可得自 Pierce & Stevens (Buffalo, New York)和 Henkel AG 的那些和以商品名 EXPANCEL 可得自Akzo-Nobel的那些。一般來講，基于泡沫的期望特性來選擇可膨脹微球的量。通常，微球的量越多，泡沫的最終密度越小。在一些實施例中，泡沫包括在每100份聚合物樹脂中至少O. I重量份的可膨脹微球，在一些實施例中，至少O. 5重量份的可膨脹微球。在一些實施例中，所述泡沫包括在每100份聚合物樹脂中不大于50重量份的可膨脹微球，在一些實施例中，不大于20重量份的可膨脹微球。本發(fā)明的泡沫包括少量高表面積二氧化硅。在一些實施例中，所述泡沫包括在每100份聚合物樹脂中O. 3至I. 5重量份的二氧化硅。在一些實施例中，所述泡沫包括在每100份聚合物樹脂中至少O. 5，或甚至O. 7重量份的二氧化硅。在一些實施例中，所述泡沫包括在每100份聚合物樹脂中不大于I. 4重量份或甚至不大于I重量份的二氧化硅。相對于通常作為填料添加的二氧化硅，所述二氧化硅顆粒具有高表面積。在一些實施例中，根據(jù)ASTM D1993-03 (2008)“用多點BET氮吸附對沉淀二氧化硅表面積的標準測試方法(Standard Test Method for Precipitated Silica-Surface Area by MultipointBET Nitrogen Adsorption) ”測量,所述二氧化娃顆粒的表面積為至少300平方米/克，在一些實施例中，為至少320平方米/克。
具體實施例方式實施例表I :制備實例所使用的材料。
權利要求
1.一種泡沫，所述泡沫包括聚合物、多個至少部分膨脹的可膨脹聚合物微球和O. 3至I.5重量％的表面積為根據(jù)ASTM D1993-03(2008)測得的至少300平方米/克的二氧化硅。
2.根據(jù)權利要求I所述的泡沫，其中所述泡沫包括至少O.5重量％的所述二氧化硅。
3.根據(jù)前述任一項權利要求所述的泡沫，其中所述泡沫包括不大于I重量％的所述二氧化硅。
4.根據(jù)前述任一項權利要求所述的泡沫，其中所述聚合物包括丙烯酸類聚合物。
5.根據(jù)前述任一項權利要求所述的泡沫，其中所述聚合物包括低分子量丙烯酸類聚合物和高分子量丙烯酸類聚合物的共混物。
6.一種泡沫條帶，所述泡沫條帶包括根據(jù)前述任一項權利要求所述的泡沫和粘合到所述泡沫的第一表面上的第一粘合劑。
7.根據(jù)權利要求6所述的泡沫條帶，所述條帶進一步包括粘合到所述泡沫的第二表面的與所述第一粘合劑相對的第二粘合劑。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的泡沫條帶，其中所述第一粘合劑和所述第二粘合劑的至少一個包括壓敏粘合劑。
9.根據(jù)權利要求6至8的任一項所述的泡沫條帶，其中所述第一粘合劑和所述第二粘合劑的至少一個包括熱活化粘合劑。
10.根據(jù)權利要求6至9的任一項所述的泡沫條帶，其中所述第一粘合劑和所述第二粘合劑的至少一個包括丙烯酸類聚合物。
11.根據(jù)權利要求6至10的任一項所述的泡沫條帶，其中所述第一粘合劑和所述第二粘合劑的至少一個包括嵌段共聚物。
12.根據(jù)權利要求6至11的任一項所述的泡沫條帶，其中所述第一粘合劑和所述第二粘合劑的至少一個包括硅氧烷聚合物。
13.根據(jù)權利要求6至12的任一項所述的泡沫條帶，其中所述第一粘合劑和所述第二粘合劑的至少一個包括至少兩種如下聚合物的共混物，所述聚合物選自丙烯酸類聚合物、嵌段共聚物和硅氧烷聚合物。
全文摘要
本發(fā)明描述了包括丙烯酸泡沫的聚合物泡沫，其包括低含量的高表面積二氧化硅。還描述了制備這種泡沫和包括這種泡沫的制品的方法。
文檔編號C09J4/02GK102803361SQ201080027190
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月14日 優(yōu)先權日2009年6月18日
發(fā)明者帕努·K·措勒爾 申請人:3M創(chuàng)新有限公司