CN106977899A - 压敏粘合剂组合物、压敏胶带及其制备方法、载体、组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了压敏粘合剂组合物、压敏胶带及其制备方法、载体、组件。所述组合物包含以下组分：包含具有环氧基的单体单元的(甲基)丙烯酸酯聚合物，重均分子量Mw为40,000‑100,000且Tg为‑40℃至30℃的聚酯，环氧树脂，多元醇，以及阳离子型光引发剂。所述压敏胶带包含由所述组合物形成的压敏粘合剂层，其可为单面胶带或双面胶带的形式。本发明的压敏胶带适合于对粘接产品的抗跌落性能有特定要求的应用场合，尤其适合应用于智能手机的窄边框和玻璃的粘接。
Description
技术领域
本发明涉及粘合剂。更具体而言，本发明涉及压敏粘合剂组合物，由该组合物制备的具有改善的抗跌落冲击性的压敏胶带及其制备方法，可用于承载粘合剂层的载体，以及用压敏胶带粘接而成的组件。
背景技术
智能手机的应用正日益增长。这些智能手机的边框和玻璃粘接需要消耗大量的粘合剂材料。目前，用于粘接智能手机边框和玻璃的粘合剂材料包括以下几类：液体胶水，其固化后形成结构胶，这类粘合剂的例子例如可得自汉高公司；热熔胶，例如可得自3M公司的615S；以及双面胶带，这类粘合剂的例子可得自3M公司、积水化学工业株式会社、日东电工株式会社和德莎公司。未来的智能手机边框将会小于1mm宽、或者甚至设计成无边框，为了美观，玻璃上面还会印刷彩色油墨，因此，智能手机的新设计和新要求将会使现有的粘合剂材料面临严峻的挑战。
液体结构胶水或者热熔胶(其在经受热压时会变成液体)具有很好的抗跌落冲击性能(drop shock resistance)和顶推力(push-out force)，但是这两类胶在使用时流动性太强，容易溢胶，会污染手机屏幕，因此常常需要返工；其次，通过现有的点胶设备，也很难将液体胶水用于窄边框的手机上面。
US20040033362A1和WO201399755描述了泡棉型的胶带，它们使用泡棉来吸附冲击能以提供抗跌落冲击性能。双面泡棉胶带具有很好的抗跌落性能，但是其顶推力通常较差，并且难以模切成小于1mm宽的胶条。
双面PET胶带具有很高的顶推力，但是它的抗跌落冲击性能比双面泡棉胶带要差得多，也不能满足智能手机抗跌落性能的应用要求(即，从1米高的高度自由落体，抗跌落次数优选大于100次)。
US2012/0040190A1、US6319603B1和US005476748A公开了采用阳离子型紫外(UV)光引发剂引发固化的丙烯酸酯/环氧杂化涂料体系。但是这些专利文献都没有公开或教导如何改善这些涂料体系对聚碳酸酯基材的粘接性以及作为粘合剂使用时的抗跌落性能。
因此，需要一种新的可供选择的粘合剂，以满足对粘接产品的抗跌落性能有特定要求的应用场合。
发明内容
针对这样的技术现状，本发明开发了一种可固化组合物，该组合物可由紫外光引发固化，并且包含以下组分：
(a)(甲基)丙烯酸酯聚合物，其包含具有环氧基的单体单元；
(b)聚酯，其重均分子量Mw为40,000-100,000，并且玻璃化转变温度Tg为-40℃至30℃；
(c)环氧树脂；
(d)多元醇；和
(e)阳离子型光引发剂。
本发明的组合物在UV辐照后能够形成粘合剂，因此，其可用于制备粘合剂，尤其是半结构化到结构化的粘合剂，具体为压敏粘合剂。因此，本发明还提供了由该组合物制备的压敏胶带、以及由该压敏胶带粘接而成的组件。此外，本发明还提供了可用于承载粘合剂层的载体，以及包括该载体的压敏胶带及其制备方法。
本发明的压敏胶带能够在模切性能、抗跌落冲击性能和顶推力之间达到良好的平衡，因此适合于对粘接产品的抗跌落性能有特定要求的应用场合，尤其适合应用于智能手机的窄边框和玻璃的粘接。
附图说明
图1示意性示出本发明的一个实施方案的双面胶带的结构。
图2是示意性示出对粘合剂的搭接剪切强度进行测试的流程图。
图3示意性示出用于对粘合剂的抗跌落冲击性能进行测试的样品。
图4示出本发明的样品(A-D)和对比样品的搭接剪切强度(简称为“剪切强度”)测试结果。
图5示出本发明的样品(B、E-G)和对比样品的搭接剪切强度测试结果。
图6示出基于不同环氧树脂体系的本发明样品(B、H和I)的搭接剪切强度测试结果。
图7示出基于不同聚丙烯酸酯配方的本发明样品(B、J和K)的搭接剪切强度测试结果。
图8示出样品B与不同载体构成的胶带的搭接剪切强度测试结果。
图9示出本发明的样品(A-D)和对比样品的抗跌落冲击性测试结果。
图10示出本发明的样品(B、E-G)和对比样品的抗跌落冲击性测试结果。
图11示出基于不同环氧树脂体系的本发明样品(B、H和I)的抗跌落冲击性测试结果。
图12示出基于不同聚丙烯酸酯配方的胶带(B、J和K)的抗跌落冲击性能测试结果。
图13示出样品B与不同载体构成的胶带的抗跌落冲击性能测试结果。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明进行更详细的说明。这些实施方式旨在示例性地说明本发明，以便本领域技术人员能够更好地理解本发明，但是其细节不应视为对本发明的限制。
压敏粘合剂组合物
本发明提供了一种可由紫外光引发固化的压敏粘合剂组合物(也称为可UV固化的组合物)，该组合物包含以下组分：(a)(甲基)丙烯酸酯聚合物，(b)聚酯，(c)环氧树脂，(d)多元醇，以及(e)阳离子型光引发剂。
-(a)(甲基)丙烯酸酯聚合物
适合用于本发明的(甲基)丙烯酸酯聚合物包含具有环氧基的单体单元。这样的(甲基)丙烯酸酯聚合物具有UV光反应活性。在经受UV辐照时，所述(甲基)丙烯酸酯聚合物的环氧基团能够发生开环，从而与所述组合物中的其他组分形成交联网络，例如半互穿或全互穿聚合物网络(IPN)。
(甲基)丙烯酸酯聚合物既包括(甲基)丙烯酸酯的均聚物，也包括(甲基)丙烯酸酯的共聚物，只要所述聚合物包含具有环氧基的单体单元即可。术语“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯。
作为非限制性的例子，(甲基)丙烯酸酯可以为：丙烯酸C1-C10烷基酯，丙烯酸C3-C8环烷基酯，丙烯酸C6-C12芳基酯，甲基丙烯酸C1-C10烷基酯，甲基丙烯酸C3-C8环烷基酯，或甲基丙烯酸C6-C12芳基酯，其中C1-C10烷基、C3-C8环烷基和C6-C12芳基可以被一个或多个取代基取代，所述取代基独立地选自羟基、氨基、羧基、环氧基或任选地被羟基、氨基、羧基或环氧基取代的C3-C8环烷基、C6-C12芳基或C6-C12芳氧基。丙烯酸C1-C10烷基酯的实例包括但不限于丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸己酯等。甲基丙烯酸C1-C10烷基酯的实例包括但不限于甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸己酯等。丙烯酸C3-C8环烷基酯的实例包括但不限于丙烯酸环丙酯、丙烯酸环丁酯、丙烯酸环戊酯、丙烯酸环己酯等。甲基丙烯酸C3-C8环烷基酯的实例包括但不限于甲基丙烯酸环丙酯、甲基丙烯酸环丁酯、甲基丙烯酸环戊酯、甲基丙烯酸环己酯等。丙烯酸C6-C12芳基酯的实例包括但不限于丙烯酸苯酯、丙烯酸萘酯等。甲基丙烯酸C6-C12芳基酯的实例包括但不限于甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸萘酯等。在一些实施方案中，C1-C10烷基优选为C1-C6烷基，C3-C8环烷基优选为C3-C6环烷基，C6-C12芳基优选为C6-C10芳基。
可选单体的实例包括但不限于：丙烯酸丁酯(BA)，丙烯酸甲酯(MA)，丙烯酸苯氧基乙酯(PEA)，丙烯酸(2-羟基-3-苯氧基丙基)酯(HPPA)。
优选的是，所述具有环氧基的单体单元来源于具有环氧基团的(甲基)丙烯酸酯单体，其包括但不限于：丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，丙烯酸(3,4-环氧-环己基甲基)酯(ECA)等。
所述(甲基)丙烯酸酯聚合物可以仅由(甲基)丙烯酸酯类的单体均聚或共聚而成，例如，一个具体的例子为丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
所述(甲基)丙烯酸酯聚合物可以通过自由基聚合而获得。例如，可以通过传统的溶剂自由基聚合的方法来合成。可以使用的溶剂包括但不限于酯、醇、酮、羧酸、脂族烃、环烷烃、卤代烷、芳族烃等，其实例包括但不限于乙酸乙酯、正丁醇、丙酮、乙酸、苯、甲苯、乙苯、异丙苯、叔丁苯、庚烷、环己烷、氯正丁烷、溴正丁烷、碘正丁烷等，可以使用它们中的任一种，或它们中两种以上的混合物。可以使用的引发剂包括但不限于偶氮类引发剂和过氧类引发剂，其实例包括但不限于偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(ABVN)、2,2’-偶氮-二(2-甲基丁腈)(AMBN)、过氧化苯甲酰(BPO)、过硫酸盐等。这样的(甲基)丙烯酸酯聚合物也是市售可得的，例如，可得自3M金山工厂的CSA9005X。
所述(甲基)丙烯酸酯聚合物优选包含1.5-15重量％(wt％)的具有环氧基的单体单元，更优选包含2-15wt％、特别是3-15wt％的具有环氧基的单体单元，例如其含量可为2.5、5、7.5、10、12.5、15wt％。如果具有环氧基的单体单元的含量太低，则很难形成合适的IPN，从而影响耐温性；但其含量太高则交联密度太高，容易变脆。
所述(甲基)丙烯酸酯聚合物的玻璃化转变温度(Tg)优选为-35℃至12℃，更优选为-25至6℃，特别是-15至0℃。Tg越低，粘合剂的初粘性越好，但是剪切强度越低；反之，Tg越高，剪切强度升高，但是粘合剂会渐渐失去初粘性，并表现出脆性。聚合物的Tg可以通过差示扫描量热法(DSC)等本领域常用方法测得，或通过FOX方程计算。
对(甲基)丙烯酸酯聚合物的分子量没有特别的限定，但是其重均分子量(Mw)通常为300,000-1,000,000。如果(甲基)丙烯酸酯聚合物的Mw低于300,000，则内聚强度较低；如果其Mw高于1,000,000，则胶水粘度很高，用常规方法难以生产。(甲基)丙烯酸酯聚合物的Mw优选为600,000-800,000。
在本发明的可UV固化的组合物中，基于所述组分(a)-(e)的总重量计算，(甲基)丙烯酸酯聚合物的含量一般为9.5-40wt％，例如，15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％，优选为19-28.5wt％。这样，可以与环氧树脂具有很好的相容性，并能对固化后的环氧树脂有很好的增韧效果。
-(b)聚酯
适合用于本发明的聚酯的重均分子量(Mw)为40,000-100,000，并且玻璃化转变温度(Tg)为-40℃至30℃。相对于纤维或塑料中用的聚酯而言，本发明所用聚酯的Tg较低，所以也被称为低Tg聚酯。
聚酯是主链上具有羧酸酯基团(-COO-)的缩聚物。本发明可用的聚酯包括脂族或芳族、线形或支链形的饱和聚酯。
可以通过使二元酸或其衍生物(一般为酸酐或酯，例如二甲酯，其提供羧基)与二元醇(其提供羟基)发生缩聚反应来制备聚酯，因此，聚酯的分子链末端具有羧基和/或羟基，具体取决于原料的配比。例如，如果多元醇过量，可以得到羟基终止的聚酯；如果酸过量，则得到的是以羧基终止的聚酯。
在所述缩聚反应中，还可以使用一些三官能度单体，例如三元醇，如甘油、三羟甲基丙烷等，但是其含量相对较低，以保证所述聚酯为非交联的。如果在缩聚反应中，使用了两种以上提供羧基的单体、或者使用了两种以上提供羟基的单体，则所得的聚酯为共聚聚酯。
本发明出乎意料地发现，通过向组合物中引入低Tg聚酯，可以提高所得粘合剂的抗跌落冲击性能，并保持或改善剪切强度。不受理论的束缚，据信，这可能是由于聚酯自身具有良好的机械性能，同时，由于其分子链末端具有羧基和/或羟基，可以参与固化反应，与丙烯酸酯和环氧树脂一起交联而形成杂化的IPN，因此发挥了协同增效的作用。
优选的是，所述聚酯为线形饱和聚酯，尤其是线形饱和共聚聚酯。饱和聚酯是指聚酯结构中不含除苯环以外的不饱和键。所述聚酯可以是无定形的，也可以是半结晶性的，其通常为粘性的。术语“半结晶性”是指当通过差示扫描量热法(DSC)或等效技术，参照高晶体聚丙烯标准测定时具有30％或更小结晶度的聚合物。术语“无定形”是指当通过DSC或等效技术测定时不具有晶体熔点的聚合物。术语“粘性”是指表面在触碰时发生一定程度粘连的聚合物，其涵盖例如上述无定形和半结晶性的聚酯。
可用于形成聚酯的酸或其衍生物包括但不限于：脂肪族或芳香族的二元酸、三元酸，例如，对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、壬二酸、己二酸、癸二酸、1,6-环己烷二甲酸及其异构体、叔丁基间苯二甲酸、偏苯三酸、4,4-联苯二甲酸及其异构体；以及这些酸的低级烷基酯，如甲酯或乙酯，特别是二甲酯。
可用于形成聚酯的醇包括但不限于：直链、支链或环脂族的二元醇、三元醇，例如，乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇及其异构体、1,6-己二醇及其异构体、新戊二醇、多聚乙二醇(如二乙二醇)、三环癸烷二醇、1,4-环己烷二甲醇及其异构体、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、2,2,4-三乙基-1,3-戊二醇、三羟甲基丙烷；芳族二醇，例如，1,4-苯二甲醇及其异构体、双酚A；1,8-二羟基联苯及其异构体、以及1,3-双(2-羟基乙氧基)苯。
优选的是，所述聚酯是由C4-C8二元酸或该二元酸的二甲酯与C2-C6二元醇通过缩聚反应而制备的。例如，二元酸包括丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、或它们的任意组合。二元醇包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、或它们的任意组合。
所述聚酯可以通过常规的缩聚反应方法获得，包括直接酯化法和间接酯化法，也可以通过共挤出或反应(包括例如酯交换)形成为可混溶的共混物形式的聚酯。可以直接使用市售的产品，例如可得自Bostik公司的Vitel 3350B、Vitel 3200B、Vitel 3650B、KP7915等。
所述聚酯的Mw一般为40,000-100,000，例如，约为50,000、60,000、70,000、80,000、90,000，优选为40,000-75,000。这样，聚酯可具有合适的酸值和羟值。
聚酯的酸值是指在实验条件下中和1克试样所需要的氢氧化钾毫克数，单位mgKOH/g，测试方法参照GB/T 2895-2008。
聚酯的羟值是指1克样品中的羟基所相当的氢氧化钾毫克数，单位mgKOH/g，测试方法参照HG/T 2709-1995。
优选的是，所述聚酯的酸值为0-4mgKOH/g，羟值为1-8mgKOH/g。
所述聚酯的Tg一般为-40℃至30℃，例如，约-30℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃，优选为-20℃至20℃。这样，聚酯可具有较强的活动能力和表现出压敏性。
在本发明的可UV固化的组合物中，基于所述组分(a)-(e)的总重量计算，聚酯的含量一般为20-70wt％，例如30wt％、40wt％、50wt％、60wt％，优选为28.5-47wt％。
-(c)环氧树脂
可用于本发明组合物中的环氧树脂是在粘合剂组合物中通常所用的那些，其可与组合物中的其他反应性组分(即(甲基)丙烯酸酯聚合物、聚酯、多元醇)反应生成杂化的交联网络。
环氧树脂的分子结构中具有环氧基团。在一些实施方案中，环氧树脂分子中含有至少两个环氧基团，其环氧当量可在150-400之间，例如200、250、300、350、400。术语“环氧当量”是指含有1克当量环氧基团的环氧树脂的重量克数，因此，环氧树脂的分子量越高，其环氧当量越大。所述组合物中使用的环氧树脂一般为液态的。
作为环氧树脂的非限制性例子，例如可以使用双酚A、双酚F、双酚S、六氢双酚A、四甲基双酚A、二芳基双酚A、四甲基双酚F等多元酚和表氯醇反应所获得的缩水甘油醚等脂环式环氧树脂，以及环氧化聚烯烃等公知的环氧树脂类。这样的环氧树脂也是市售可得的，例如，可得自国都化工(昆山)有限公司的YD-128，其环氧当量约为187；或者可得自陶氏化学的Airstone TM 550E，其环氧当量为180-184。
在本发明的可UV固化的组合物中，基于所述组分(a)-(e)的总重量计算，环氧树脂的含量一般为19-60wt％，例如为30wt％、40wt％、50wt％，优选为29-38wt％。这样可以确保固化后的粘合剂具有足够的强度。
-(d)多元醇
多元醇是具有至少两个羟基的化合物，其在环氧基团以阳离子机理反应时起着链转移剂的作用。
本发明所用的多元醇一般为液体。本发明的粘合剂组合物在经UV固化前，由于环氧树脂(c)和多元醇(d)通常为液体组分，对整个组合物起到增塑作用，能够降低(甲基)丙烯酸酯聚合物(a)和聚酯(b)混合物的Tg温度，例如可降低到0℃以下，因此在常温下所述组合物具有压敏性。经UV固化后，所述组合物转变成半结构胶，粘接强度增加4-6倍。因此，本发明的粘合剂既能够满足初粘性/压敏性的要求，又能够满足最终使用时的粘接强度的要求。
在一些实施方案中，可使用聚醚多元醇和/或聚酯多元醇，包括聚醚三元醇、聚醚二元醇、聚酯三元醇、聚酯二元醇、双酚A多元醇等。这些多元醇可以单独使用，也可以将两种或更多种组合使用。
可以使用市售可得的多元醇产品，例如陶氏化学(美国)的Tone 0230、VORANOL230-238、Varonol 2070A，Seppic公司(法国)的Dianol 285，拜耳公司的Desmophen 1100。
在本发明的可UV固化的组合物中，基于所述组分(a)-(e)的总重量计算，多元醇的含量一般为0.3-8wt％，优选为1-6wt％，更优选为2-4wt％。多元醇含量过低，粘合剂固化后会比较脆；多元醇含量过高，粘合剂固化后会太软，有可能影响剪切强度。
-(e)阳离子型光引发剂
阳离子型光引发剂起到引发固化反应的作用。可以使用的阳离子型光引发剂包括但不限于重氮盐、碘鎓盐、硫鎓盐、锑酸盐和铁芳烃，它们的具体实例包括二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐、铁芳烃盐、磺酰氧基酮及三芳基硅氧醚。在一些实施方案中，使用六氟磷酸三芳基硫鎓盐或六氟锑酸盐。
阳离子型光引发剂的用量为能够在UV辐照下有效地引发固化反应的量。在本发明的可UV固化的组合物中，基于所述组分(a)-(e)的总重量计算，阳离子型光引发剂的含量一般为0.02-5wt％，更优选为0.5-2.5wt％，例如1wt％，2wt％。一般而言，阳离子型光引发剂的含量提高，组合物的固化速度加快。阳离子型光引发剂用量太小，则固化时UV的辐射能量要求高，固化速度慢；反之，阳离子型光引发剂用量太大，则固化时UV的辐射能量要求很低，固化速度太快，甚至在日光或日光灯光下(含少量UV光)都可能固化，因而可能会影响组合物的室温储存稳定性。
除上述组分(a)-(e)以外，本发明的组合物还可以任选地包含其他在压敏粘合剂中常规使用的附加成分。
在一个优选的实施方案中，本发明的组合物包含：9.5-40wt％的包含具有环氧基的单体单元的(甲基)丙烯酸酯聚合物；20-70wt％的Mw为40,000-100,000且Tg为-40℃至30℃的聚酯；19-60wt％的环氧树脂；0.3-8wt％的多元醇；以及0.02-5wt％的阳离子型光引发剂，其中各wt％均是基于所述(甲基)丙烯酸酯聚合物、聚酯、环氧树脂、多元醇和阳离子型光引发剂的总重量计算的。
在一个更优选的实施方案中，本发明的组合物包含：19-28.5wt％的包含具有环氧基的单体单元的(甲基)丙烯酸酯聚合物；28.5-47wt％的Mw为40,000-100,000且Tg为-40℃至30℃的聚酯(优选Mw为40000-75000,Tg为-20℃至20℃)；29-38wt％的环氧树脂；1-6wt％的多元醇；以及0.5-2.5wt％的阳离子型光引发剂，其中各wt％均是基于所述(甲基)丙烯酸酯聚合物、聚酯、环氧树脂、多元醇和阳离子型光引发剂的总重量计算的。
本发明出乎意料地发现，通过将具有环氧基的单体单元的(甲基)丙烯酸酯聚合物、低Tg聚酯、环氧树脂和多元醇组合到一起，特别是引入低Tg聚酯，可以提高所得粘合剂经UV引发固化后的抗跌落冲击性能，并保持或改善剪切强度。不受理论的束缚，据信，这归因于组合物的反应性组分经UV引发固化后生成了协同增效的聚丙烯酸酯-聚酯-环氧树脂型杂化交联网络。
压敏胶带
在另一个方面，本发明提供了一种压敏胶带，其包括由本发明的可UV固化的组合物形成的压敏粘合剂层。
所述压敏胶带还包括载体(可为常规载体如PET载体，或者下文所述的本发明提供的载体)，其承载着压敏粘合剂层。此外，压敏胶带还可以包括保护层，例如，通常所用的离型纸或离型膜，其包括但不限于玻璃纸、PCK离型纸、层压纸、聚酯(如PET)薄膜、聚丙烯薄膜等，以免粘合剂层受损或被玷污。在使用时，将保护层剥离，露出下面的粘合剂层，然后进行粘接。所述压敏胶带可以为单面或双面胶带的形式。
本发明的压敏粘合剂在固化后具有提高的抗跌落冲击性能，同时剪切强度得到保持或改善。例如，按照搭接剪切强度测试，本发明的压敏粘合剂固化后的剪切强度可至少为2MPa，3MPa，甚至可高达5MPa以上，最高可达到约12MPa；按照抗跌落冲击性测试，其抗跌落次数可大幅提高，例如可达27次以上，优选为50次以上，更优选高达100次以上。
载体
在现有技术中，粘合剂或胶带常用的载体为聚酯、聚酰胺类等材料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、聚酰亚胺(PI)膜等。
本发明提供了一种新的用于承载粘合剂层的载体。所述载体是由包含环氧树脂(一般为固体的)和苯氧树脂或聚酯改性苯氧树脂的混合物固化而形成的聚合物载体片材。所述载体的拉伸强度为20MPa以上，例如30MPa以上、40MPa以上、50MPa以上，通常为20-60MPa。
可用的环氧树脂的例子包括但不限于：双酚A、双酚F、双酚S、六氢双酚A、四甲基双酚A、二芳基双酚A、四甲基双酚F等多元酚和表氯醇反应所获得的缩水甘油醚等脂环式环氧树脂，以及环氧化聚烯烃等公知的环氧树脂类。在一些实施方式中，所述环氧树脂的环氧当量为400-1000，优选为600-800。所述载体所用的环氧树脂一般为固态的。可以使用市售可得的环氧树脂，例如可得自国都化工(昆山)有限公司的KD-242GHF(环氧当量为625-675)，YD-014(环氧当量900-1000)；陶氏化学DER TM 671(环氧当量470-550)，DER664U(环氧当量为875-955)。
苯氧树脂又称为酚氧树脂或聚羟基醚，其可由双酚A与表氯醇共聚而成。一种代表性的苯氧树脂为线形的，可由下式表示：
其中，n通常在90-220的范围内。
苯氧树脂的Mw可为25,000-60,000，优选为45,000-60,000。可以使用市售可得的苯氧树脂，例如可得自Inchem.Corp.的那些线形的固体苯氧树脂，如PKHH，其Mw约为52000。
聚酯改性苯氧树脂也可用于本发明，其结构式表示如下：
聚酯改性苯氧树脂的Mw可为25,000-60,000，优选为45,000-60,000。聚酯改性苯氧树脂可以为得自Inchem.Corp的聚己内酯接枝改性苯氧树脂，如PKCP-80。
基于所述环氧树脂(一般为固体)和苯氧树脂的总重量计算，所述环氧树脂的量为3-10wt％(例如4、5、6、7、8、9wt％)，所述苯氧树脂和/或聚酯改性苯氧树脂的总量为90-97wt％(例如91、92、93、94、95、96wt％)。
在一些实施方案中，载体是由包含环氧树脂和苯氧树脂的混合物经UV引发固化而形成的。在这种情况下，所述混合物还可包含阳离子型光引发剂。所述阳离子型光引发剂可为上文中针对可UV固化组合物所述的那些阳离子型光引发剂。阳离子型光引发剂的量为能够有效地引发所述混合物中的环氧树脂和苯氧树脂发生固化反应的量，例如，可为环氧树脂和苯氧树脂总重量的0.02-5wt％，优选为0.5-2.5wt％，例如1wt％，2wt％。
载体的厚度可为2微米-2毫米，优选5微米-1毫米，更优选10-500微米。
本发明进一步提供了一种压敏胶带，其包括由本发明的可UV固化的组合物形成的压敏粘合剂层、以及本发明的由包含环氧树脂和苯氧树脂的混合物固化(特别是UV光引发固化)而形成的载体。
所述压敏粘合剂层可以位于所述载体的一侧或相对的两侧上，从而形成单面胶带或双面胶带。
所述压敏胶带还可以包括覆盖所述压敏粘合剂层的保护层，例如，通常所用的离型纸或离型膜，其包括但不限于玻璃纸、PCK离型纸、层压纸、聚酯(如PET)薄膜、聚丙烯薄膜等。在使用时，将保护层剥离，露出下面的粘合剂层，然后进行粘接。
本发明的压敏胶带在固化后具有提高的抗跌落冲击性能，同时剪切强度得到保持或改善。例如，按照搭接剪切强度测试，本发明的压敏胶带固化后的剪切强度可至少为2MPa，3MPa，甚至可高达5MPa以上，最高可达到约12MPa；按照抗跌落冲击性测试，其抗跌落次数可大幅提高，例如可达27次以上，优选为50次以上，更优选高达100次以上。
本发明还提供了制备所述压敏胶带的方法，包括以下步骤：
-提供包含环氧树脂、苯氧树脂和阳离子型光引发剂的混合物；
-将所述混合物成膜，形成载体层；
-将本发明所述的可UV固化的组合物(即包含(甲基)丙烯酸酯聚合物、聚酯、环氧树脂、多元醇和阳离子型光引发剂的组合物)成膜，形成压敏粘合剂层；以及
-将所述压敏粘合剂层贴合到所述载体层的一侧或相对的两侧上。
以上方法中所用的各物质在上文的“压敏粘合剂组合物”和“载体”部分中已详细描述。另外，所述载体层中所用的阳离子型光引发剂可与所述可UV固化组合物中所用的阳离子型光引发剂相同或不同。
优选的是，形成载体层的步骤进一步包括：将所述混合物以处于溶剂中的液体形式(例如溶液)涂布到防粘衬片上，以及干燥除去所述溶剂。
同样，形成压敏粘合剂层的步骤可进一步包括：将所述可UV固化的组合物以处于溶剂中的液体形式(例如溶液)涂布到防粘衬片上，以及干燥除去所述溶剂。
用于涂布的液体(包括用于形成载体层的液体、以及用于形成压敏粘合剂层的液体)的粘度通常在500-23000cPs之间，优选为1500-16000cPs，更优选为2000-8000cPs。粘度过高或过低均不利于涂布，具体的粘度取决于所用的涂布方法。为了调节粘度，可以加入溶剂，例如酯、醇、酮、羧酸、脂族烃、环烷烃、卤代烷、芳族烃等，其实例包括但不限于乙酸乙酯、正丁醇、异丙醇、丙酮、丁酮、乙酸、苯、甲苯、乙苯、异丙苯、叔丁苯、庚烷、环己烷、氯正丁烷、溴正丁烷和碘正丁烷中的任意一种，或它们中两种以上的混合物。
可用的涂布方式包括辊涂、刮刀涂布、逗号辊涂布、拖拽叶片式涂布、逆转辊涂布、线棒(Mayer)涂布、凹印辊涂布、狭缝式模头挤出(Die)涂布、帘幕式涂布等。
涂布所用的防粘衬片是通常用来作为隔离衬片的那些材料，例如通常所用的离型纸或离型膜，其包括但不限于玻璃纸、PCK离型纸、层压纸、聚酯(如PET)薄膜、聚丙烯薄膜等。另外，涂布载体层所用的防粘衬片与涂布压敏粘合剂层所用的防粘衬片可以为相同材质的防粘衬片。
粘合剂层的厚度(干胶厚度)通常在8-250微米之间，优选为25-150微米，更优选为50-125微米。具体的厚度取决于所用的涂布方法以及应用的需求。
在将所述压敏粘合剂层贴合到所述载体层之后，可以任选地进行UV照射；也可以直到使用时，即，将胶带粘贴到被粘物(例如手机边框)上以后，才进行UV照射。UV照射的条件一般为：UV光波长为200-400nm，光照能量(即光强×光照时间)为2000-8000mJ/cm2。例如，可用UVA光进行照射，光照能量为5000mJ/cm2。
由于载体层与粘合剂层可一起UV固化，因而能够在二者界面产生一些结合作用。这样，可以增强载体层与粘合剂层的粘附性，以免出现常规载体在粘合剂层固化后二者粘附不牢的问题。
如果需要，在UV照射后还可以进一步加热，以使粘合剂层充分固化。但是UV固化后进一步加热的操作并不是必须的，常温也能实现完全固化，只是固化速度稍慢，例如，在有些情况下可能需要大约10小时才能完全固化，因此，可以通过加热来加速固化，以缩短固化时间。加热条件一般为：40-80℃，加热10-60分钟。如果加热温度高于80℃，则紫外光固化的质子酸引发中心性能不稳定，容易导致副反应增加。例如，在一个具体的实施方案中，可在80℃下加热30分钟。
任选地，可以用保护层覆盖所述压敏粘合剂层。在使用时，将保护层剥离，露出下面的粘合剂层，然后进行粘接。
图1示意性示出了本发明的一个实施方案的双面胶带的结构。其中，在根据本发明制备的载体1的上下两侧分别承载着一层粘合剂层2、2’，所述粘合剂层均是由本发明所述的可UV固化的组合物形成的，在所述粘合剂层2、2’上分别覆盖了一层保护层3、3’。
本发明的压敏胶带不使用泡棉，而是使用聚合物膜作为载体，因此，其具有常规PET载体型胶带的压敏性能和良好的模切性能，可以被精准地模切成所需的形状(例如手机边框的形状)，然后被贴合定位到被粘物(例如手机边框)上面。经过紫外光引发固化后，可以形成半结构胶到结构胶，其粘接强度可以达到3M公司的VHB胶带的4-6倍；同时又具有很高的抗跌落冲击性能(可高达100次以上)，也不会出现液体胶水和热熔胶的溢胶现象。本发明克服了现有技术的双面胶带、结构胶水和热熔胶的不足之处，可以平衡模切性能、抗跌落冲击性能和高粘接性，因而适合于对抗跌落冲击性能有特别要求的应用场合，尤其是适合用于智能手机边框(尤其是低至0.6mm的窄边框)和玻璃的粘接。
因此，在另一个方面，本发明还提供了一种组件，其包括第一基材、第二基材、以及本发明所述的压敏胶带，其中所述第一基材和第二基材通过所述压敏胶带粘接在一起。所述第一基材和第二基材可以为任何待粘接的物体、部件、元件，尤其是可以为电子领域的元器件，例如为手机边框和手机显示屏的玻璃。
本发明的各个方面、各个实施方式的技术特征可以相互组合。本文引述的专利文献和出版物的全部公开内容以引用的方式并入本文，如同每一份被单独并入本文一样。
本文中涉及的“聚合物”应理解为包括聚合物、共聚物(例如，使用两种或多种不同的单体形成的聚合物)、低聚物及其组合，也包括可以通过例如共挤出或反应(包括酯交换)形成为可混溶的共混物形式的聚合物、低聚物或共聚物。除非另作说明，否则嵌段共聚物和无规共聚物都包括在内。
在本申请的说明书和权利要求书中，某一名词前所用的“一种”、“该”、“所述”或未指明数量的情况包括所指对象多于一个的情况，除非所述内容明确表示为其它含义。例如，组合物包含聚酯包括将一种或多种聚酯用于所述组合物中的情况。另外，术语“任选地”表示可有可无，根据实际需要而定。术语“和/或”表示备选项可以同时被选择，也可以只选择备选项中的任意一项。
除非另外指明，否则本文中使用的表示特征尺寸、数量和物理特性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语“约”来修饰的。因此，除非有相反的说明，否则说明书和权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。另外，除非特别指明，否则由端值表示的数值范围包括该端值、以及该范围内的所有子范围和数值(例如，20-70wt％包括20wt％、30wt％、50wt％、70wt％、20-35wt％、30-55wt％等)。
除非特别指明，否则在实施例和本文的其余部分中所述的所有的份数、百分率、比例等都按重量计算。
实施例
试验材料
以下例子中所用的材料说明见下表1：
表1 原材料说明
测试方法
1.搭接剪切强度测试
在搭接剪切强度测试中，测试了双面胶带样品在铝板、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)板和聚碳酸酯(PC)板(尺寸均为125mm×25.4mm×5mm)上的剪切强度。样品制备和剪切强度测试步骤如下(参见图2)：
(1)将铝板、ABS板和PC板都用异丙醇擦洗干净；
(2)将厚度为120微米的胶带样品切成长25.4mm×宽12.7mm的小胶片，然后撕除胶片上的PCK离型纸，贴合到一块板材上面；
(3)再撕除PET离型膜，将贴有胶带的板材放到LED紫外灯(峰翔技术公司，只有UVA光)下光照，光照能量为5000mJ/cm2；
(4)再将另一块板材贴合到光照后的胶面上，用手指压5秒；
(5)将贴合后的板材用夹子夹住，在80℃下加热30分钟，加速胶膜固化；
(6)加热后，将板材放在室温下冷却1小时，然后进行剪切强度测试；
(7)在Instron拉力机上拉伸测试胶带样品的剪切强度，夹头拉伸速度为2.54mm/min。
2.抗跌落冲击性测试
智能手机的边框和玻璃粘接的另一项要求是粘合剂必须具有很好的抗跌落性能，即边框/玻璃粘接件从1米高度跌落100次不能出现开裂或脱开分离。
在抗跌落冲击性测试中，采用不锈钢和PC板模拟了客户测试。样品制备和测试步骤如下(参见图3)：
1)将胶带样品模切成125mm×50mm大小的框32，框的每条边宽2mm；
2)将模切后的胶带上的离型纸撕除，然后贴合到不锈钢33或者PC板31(如图3所示)上，板的总重量为120g；
3)用LED紫外灯(峰翔技术公司，只有UVA光)照射不锈钢或PC板上的胶膜，光照能量为5000mJ/cm2，；
4)将另一PC板和光照后的不锈钢板或PC板上的胶膜贴合，用手指压合5秒；
5)用夹子夹住两块粘合好的板材，在80℃下加热30分钟；
6)加热后，将两块粘合好的板材取出，放在室温下冷却1小时；
7)然后放入跌落机测试，使粘合好的板材从1米高度自由落体下跌，记录板材未开裂或脱落的跌落次数。
实施例1 制备1#载体
在500ml的PP塑料瓶中加入275.28g丁酮和41.13g甲苯，以200转/分钟的速度搅拌，然后加入100g PKHH、5.26g KD242GHF和1.05g以固体含量计的Omnicat 0432，搅拌溶解，得到含阳离子型光引发剂的环氧树脂和苯氧树脂的溶液，其固含量为25％。然后将该溶液涂布在50μm的PET离型膜上，干燥后形成一层20μm厚度的环氧/苯氧树脂载体膜。
实施例2 制备2#载体
在500ml的PP塑料瓶中加入280g丁酮和45g甲苯，以200转/分钟的速度搅拌，然后加入100g PKCP-80、10g YD-014和1.05g以固体含量计的Omnicat 0432，搅拌溶解，得到含阳离子型光引发剂的环氧树脂和苯氧树脂的溶液，其固含量为26％。然后将该溶液涂布在50μm的PET离型膜上，干燥后形成一层20μm厚度的环氧/苯氧树脂载体膜。
实施例3 3#聚丙烯酸酯胶水的制备
将丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯按照80/5/15的比例称重到500ml的三口烧瓶中，在氮气吹扫下搅拌，然后加入单体量3％的偶氮二异丁腈引发剂和乙酸乙酯溶剂，升温至60℃反应24小时，冷却后得到淡黄色澄清粘稠液体(固含量为40％)，此粘稠液体不经任何处理，可直接用于后面的实验。
实施例4 4#聚丙烯酸酯胶水的制备
采用与3#聚丙烯酸酯胶水同样的制备方法，只是丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量投料比例为20/70/10。
实施例5 制备压敏粘合剂组合物
在本实施例中，制备了4个本发明的组合物样品A-D。制备过程如下：将CSA9005X、YD-128环氧树脂、Voranol 2070A聚醚多元醇和Omnicat 0432依次加入到PP塑料容器中，以200转/分钟速度搅拌。然后按照表2所示的配方加入V3350B聚酯和适量丁酮，搅拌溶解V3350B聚酯，最后组合物的固含量为45％。
表2 样品A-D的组合物配方
按照与样品B同样的方式，制备含有另外三种聚酯的本发明样品E-G，另外三种聚酯分别为Bostic公司的Vitel 3200B(样品E)、Vitel 3650B(样品F)和KP7915(样品G)，其配方见下表3。
表3 含不同聚酯的组合物配方
按照与样品B同样的方式，制备含有另外两种不同环氧树脂的本发明样品H和I，另外两种环氧树脂分别为Airstone TM 550E(样品H)和DER TM 337(样品I)，制备过程如下：将CSA9005X、环氧树脂、Desmophen 1100聚酯多元醇和Omnicat 0432依次加入到PP塑料容器中，以200转/分钟速度搅拌。然后按照表4所示的配方加入Vitel 3350B聚酯和适量丁酮，搅拌溶解V3350B聚酯，最后组合物的固含量为45％。其配方见下表4。
表4 含不同环氧树脂的组合物配方
表5 含不同丙烯酸酯聚合物的组合物配方
*在各表中，CSA9005X、3#和4#聚丙烯酸酯胶水和Omincat0432加入的量都是以固体物质量计算。
按照与B样品相同的制备方式，制备了包含3#或4#聚丙烯酸酯胶水的组合物配方样品J和K，配方组成如表5所示。制备过程如下：将3#或4#聚丙烯酸酯胶水、环氧树脂YD-128、聚醚多元醇Voranol 2070A和Omnicat 0432依次加入到PP塑料容器中，以200转/分钟速度搅拌。然后按照表5所示的配方加入Vitel 3350B聚酯和适量丁酮，搅拌溶解V3350B聚酯，最后组合物的固含量为45％。
表2和表3中的对比样品是如下制备的：将CSA9005X、YD-128环氧树脂、Voranol2070A聚醚多元醇和Omnicat 0432依次加入PP塑料容器中，以200转/分钟的速度搅拌，然后加入适量乙酸乙酯调节组合物的固含量至50％。
实施例6 制备双面胶带
将实施例5配制的各种可紫外光固化的本发明的压敏粘合剂组合物样品及对比样品分别制备成双面胶带。对于每一种可紫外光固化的组合物，制备双面胶带的过程如下：
步骤一：在50μm的PET离型膜上涂布所述可紫外光固化的组合物，挥发掉溶剂，形成一层50μm厚的胶膜，然后，将胶膜贴合到实施例1制备的载体的一面上；
步骤二：在PCK离型纸上涂布所述可紫外光固化的组合物，挥发掉溶剂，形成一层50μm厚的胶膜，然后将胶膜贴合到所述载体的另一面。得到中间含载体的双面胶带，如图1所示。在20μm厚的载体1的上下两侧分别承载着一层50μm厚的粘合剂层2，在上侧的粘合剂层2上覆盖了一层PET离型膜，在下侧的粘合剂层2上覆盖了一层PCK离型纸。
按照上文所述的测试方法对胶带样品进行检测，测试结果示于图4-13中。
将聚丙烯酸酯/聚酯/环氧树脂比例不同的A-D样品胶膜贴合到1#载体两边，制备胶带，并且将对比样品胶膜贴合到1#载体两边制备胶带，测试了A-D样品胶带和对比样品胶带的剪切强度，测试结果如图4所示。对比样品不含聚酯，虽然其在铝板上的剪切强度很高，但是在PC板上的剪切强度较低。本发明的A-D样品在三种测试板上的剪切强度都较高，均达到了半结构胶的强度，有些甚至达到了结构胶的强度。因此，本发明的含聚酯的配方比对比样品具有更广泛的适用性。
图5显示了含有Vitel 3350B、Vitel 3200B、Vitel 3650B和KP7915这四种不同聚酯的胶带(聚丙烯酸酯/聚酯/环氧树脂＝3.0/3.0/4.0，包含1#载体)和上述对比样品胶带的剪切强度在三种测试板上的对比情况。同样，本发明的样品在三种测试板上的剪切强度都较高，均达到了半结构胶的强度，有些甚至达到了结构胶的强度。Vitel 3350B、Vitel3200B和KP7915聚酯配方的胶带在PC板上的剪切强度均明显高于对比样品，KP7915聚酯配方的胶带在铝板上的粘接强度也高于对比样品。Vitel 3650B是相对较软的聚酯，但是其胶带在PC板上的剪切强度也比对比样品高。
将采用不同来源的环氧树脂制备的紫外光固化压敏粘合剂组合物B、H和I的胶膜贴合到1#载体两边制备胶带，测试了这三种胶带的搭接剪切强度，结果如图6所示。发现含DER TM 337环氧树脂的I样品剪切强度稍高，但是B、H和I三种样品胶带的在铝、ABS和PC板上的剪切强度都比较接近，都达到了半结构胶、甚至结构胶的强度。
分别将CSA9005X、3#和4#聚丙烯酸酯按照表5配方制备紫外光固化压敏粘合剂组合物B、J和K，并且贴合到1#载体两边制备胶带，对比了这两种胶带的搭接剪切强度，结果如图7所示。J样品的环氧基团单体含量比B样品多，在铝和ABS上的剪切强度稍高，但是在PC板上的粘接强度较低。样品K聚丙烯酸酯Tg温度太低，因此整个配方在固化后内聚强度仍然不高，在铝、ABS和PC板上的剪切强度在2MPa左右。B、J和K三个样品的粘接强度都达到了半结构胶、甚至结构胶的强度。
将紫外光固化压敏粘合剂组合物B的胶膜贴合到四种不同载体(1#载体、2#载体、13μm PET载体和13μm PI载体)两边制备胶带，测试了它们在铝、ABS和PC板上的剪切强度，结果如图8所示。发现含1#载体和2#载体的胶带剪切强度特别高，都达到半结构胶强度，甚至接近结构胶强度。PET膜载体的胶带的剪切强度为2MPa左右，而PI膜载体的胶带粘性特别差，几乎没有固化。
智能手机的边框主要是由ABS、PC、ABS/PC合金、ABS复合材料或PC复合材料制成的。根据用户要求，ABS或PC上的粘合剂材料的剪切强度优选要高于3MPa。本发明的粘合剂配方能够满足这样的应用要求。
图9(胶带样品制备同图4所用样品)示出，用上述对比样品胶带粘接的不锈钢/PC或PC/PC板从1米高跌落时没有超过2次就开裂，这说明对比样品的胶带抗冲击性能较差。本发明在组合物中引入聚酯明显改善了粘合剂的抗跌落冲击性，随着聚酯的用量增加，不锈钢/PC或PC/PC粘接件的抗跌落次数也随之增加。
图10(胶带样品制备同图5所用样品)同样示出，含不同聚酯的胶带样品在应用于不锈钢/PC或PC/PC板粘接时，都表现出显著提高的抗跌落性能。图11(胶带样品制备同图6所用样品)显示了含不同环氧树脂的胶带样品在不锈钢/PC或PC/PC板粘接时的抗跌落冲击性能，三种环氧树脂制备的胶带具有类似的抗跌落冲击性能。
图12(胶带样品制备同图7所用样品)显示了不同聚丙烯酸酯胶带样品在不锈钢/PC或PC/PC板粘接时的抗跌落冲击性能，样品J的聚丙烯酸酯环氧基含量较高，抗跌落冲击性能比B样品要稍低些，但是仍然显著优于对比样品，而样品K太软，内聚强度较低，抗跌落冲击性能比B样品也低很多，但仍然显著优于对比样品胶带的抗跌落冲击性能。
图13(胶带样品制备同图8所用样品)显示了不同载体的胶带样品在不锈钢/PC或PC/PC板粘接时的抗跌落冲击性能，1#载体和2#载体的胶带表现出良好的抗跌落冲击性能，不锈钢/PC粘接体抗跌落次数都达到100次以上。PET膜载体的胶带的抗跌落次数没有超过20次，但仍然显著优于对比样品胶带的抗跌落冲击性能；PI膜胶带与对比样品胶带相当。
因此，本发明通过将具有环氧基的单体单元的(甲基)丙烯酸酯聚合物、低Tg聚酯、环氧树脂和多元醇组合到一起，特别是引入低Tg聚酯，可以提高所得粘合剂经UV引发固化后的抗跌落冲击性能，并保持或改善剪切强度。因此，本发明的组合物以及由其制成的粘合剂或胶带适合用于对抗跌落冲击性有特别要求的场合，尤其是适合智能手机边框/玻璃粘接的应用要求。
以上通过代表性而非限定性的方式描述了本发明的示例性实施方案。本领域技术人员可设计出其它多种改变形式和实施方案，它们也涵盖在本发明公开原理的范围和精神之内，因此也在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种用于承载粘合剂层的载体，其特征在于所述载体是由混合物固化而形成的片材，所述混合物包含以下组分：
-(i)环氧树脂；以及
-(ii)苯氧树脂和聚酯改性苯氧树脂中的至少一者。
2.根据权利要求1所述的载体，其中所述环氧树脂为固体，并且环氧当量为400-1000。
3.根据权利要求1所述的载体，其中所述苯氧树脂或聚酯改性苯氧树脂的Mw为25,000-60,000。
4.根据权利要求1所述的载体，其中基于所述组分(i)和(ii)的总重量计算，所述混合物包含3-10wt％的组分(i)、以及90-97wt％的组分(ii)。
5.根据权利要求1所述的载体，其中所述混合物还包含阳离子型光引发剂，并且所述混合物是通过紫外光照射而引发固化的。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的载体，其中所述载体的拉伸强度为20-60MPa。
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