Монобензоат, пригодный для использования в качестве пластификатора в адгезивных композициях

Монобензоат, пригодный для использования в качестве пластификатора в адгезивных композициях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

[0001] Настоящее изобретение имеет отношение к монобензоату, который, как было неожиданно установлено, оказался пригодным для использования в качестве пластификатора в различных вариантах применения полимеров, в том числе, но не ограничиваясь ими, адгезивах, уплотняющих составах, герметизирующих составах и т.п. В частности, данное изобретение имеет отношение к применению монобензоатного сложного эфира, 3-фенилпропилбензоата, при применении адгезивов или в адгезивных продуктах. Монобензоат, соответствующий настоящему изобретению, наряду с другими преимуществами имеет сопоставимые или лучшие, по сравнению с традиционными пластификаторами, реологию, стабильность вязкости, совместимость, технологичность, время схватывания пленки по краям, время схватывания, прочность при отслаивании и разбавление водой. Данное изобретение также имеет отношение к полимерным композициям, содержащим монобензоат, соответствующий настоящему изобретению, таким как адгезивы на водной основе, адгезивы на неводной основе, уплотнители и герметики.

Предпосылки создания изобретения

[0002] Адгезивы широко используются во множестве применений, в том числе, без ограничения, для конвертов; приклеивания этикеток; склеивания, запечатывания и монтажа составных частей и других материалов; повторного смачивания; трафаретной печати, ламинирования; упаковывания; производства электроники; высокоскоростного нанесения адгезивов; в строительстве; транспортных средствах и т.п. Некоторые полимеры или смеси полимеров являются хорошо известными полезными адгезивами. Только для примера, для адгезивов пригодны сополимеры этилена и винилацетата.

[0003] Рецептура адгезивов разрабатывается как в виде систем на основе воды (на водной основе), так и в виде систем на основе растворителей (неводных системах). Обычно адгезивы на основе растворителей работают более предсказуемо и эффективно в широком диапазоне условий. Системы на водной основе по существу или полностью свободны от большинства присущих растворителям токсичных и опасных свойств, но не всегда работают в условиях, отличающихся от идеальных. Существует потребность в системах на водной основе, которые работают лучше или эквивалентно адгезивов(-ам) на основе растворителей.

[0004] Пластификаторы используются в качестве добавок в адгезивных композициях в течение некоторого времени для модифицирования физических свойств адгезива и полимерной пленки, образованной высохшим адгезивом. Пластификаторы облегчают создание адгезионного сцепления и предотвращают разрушение указанного сцепления после старения. Пластификаторы размягчают полимер и увеличивают гибкость для адгезионного сцепления, не оказывая отрицательного влияния на степень адгезии, снижают температуру стеклования (Tg) адгезивной пленки, делая полимер более гибким и клей более эффективным, и улучшают образование пленки посредством снижения минимальной температуры пленкообразования (MFFT). Пластификаторы могут также выступать в качестве жидкого носителя для полимерного компонента.

[0005] Во всех применениях пластификатор должен быть совместим, по меньшей мере частично, с основным полимером. Пластификаторы должны обладать химической стабильностью, невоспламеняемостью, низкой токсичностью и низкой летучестью. Наконец, пластификаторы также должны быть экономически оправданы.

[0006] Дибензоатные пластификаторы, такие как диэтиленгликольдибензоат (DEGDB) и дипропиленгликольдибензоат (DPGDB), хорошо известны как универсальные пластификаторы для латексных адгезивов. Известны и доступны также смеси дибензоатов. Доступна сильно полярная смесь DEGDB, DPGDB и триэтиленгликольдибензоатов (TEGDB). Недавно новая трехкомпонентная смесь дибензоатов, представляющая собой смесь трех дибензоатных пластификаторов, DEGDB, DPGDB и 1,2-пропиленгликольдибензоата (PGDB), в различных соотношениях, была предложена в качестве альтернативного варианта пластификатора с низким содержанием летучих органических соединений/коалесцирующей добавки для использования, наряду с прочим, в пластизолях, адгезивах, строительных красках и покрытиях и составах для наведения глянца.

[0007] Другими пластификаторами, которые пригодны для латексных адгезивов, являются фталаты, например, бензилфталат (ВВР), ди-н-бутилфталат (DBP) и диизобутилфталат (DIBP). К примерам нефталатных высокоактивных сольватирующих пластификаторов относятся некоторые гликоля, сложные эфиры лимонной кислоты, сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты и некоторые фосфаты, которые пригодны для адгезивных композиций, хотя и не обязательно являются высокоактивными сольватирующими полярными пластификаторами.

[0008] В дополнение к дибензоатам, описанным выше, монобензоаты, известные как пригодные в качестве пластификаторов, включают изодецилбензоат, изононилбензоат и 2-зтилгексилбензоат. Изодецилбензоат был описан как полезная коалесцирующая добавка для лакокрасочных композиций и для использования при получении пластизолей в патенте США №5,236,987 на имя Arendt. В патенте США №7,629,413 на имя Godwin et al. было описано использование изодецилбензоата в качестве полезного вторичного пластификатора в сочетании с фталатными пластификаторами для ПВХ-пластизолей. Использование 2-этилгексилбензоата в смеси с DEGDB и диэтиленгликольмонобензоатом описано в патенте США №6,989,830 на имя Arendt et al. Использование изонониловых сложных эфиров бензойной кислоты в качестве пленкообразующих агентов в композициях, таких как эмульсионные краски, строительные растворы, штукатурки, адгезивы и лаки, описано в патенте США №7,638,569 на имя Grass et al.

[0009] К являющимся ″неполными сложными эфирами″ монобензоатам относятся дипропиленгликольмонобензоат и диэтиленгликольмонобензоат, которые представляют собой побочные продукты производства дибензоатов, но которые в большинстве случаев не являются целевыми продуктами производства. Неполные сложные эфиры совместимы с эмульсионными полимерами, такими как полимеры акриловых и/или виниловых сложных эфиров.

[0010] Сохраняется потребность в нефталатных пластификаторах с низким содержанием летучих органических соединений для использования в различных областях применения адгезивов в качестве альтернативы традиционным пластификаторам: Нефталатные альтернативные варианты особенно желательны, принимая во внимание вопросы охраны окружающей среды, санитарии и техники безопасности, связанные со многими традиционными пластификаторами. В частности, в промышленности, производящей упаковку для пищевых продуктов, повышается значимость проблемы миграции адгезива, в связи с использованием упаковочных клеев. Существует, таким образом, необходимость в пластификаторе для использования в адгезивах, который безопасен для окружающей среды, не является источником опасности и не токсичен при использовании.

[0011] Описано, что совершенно другой монобензоат, 3-фенилпропилбензоат (3-РРВ), является высокоэффективным, альтернативным другим монобензоатам и некоторым фталатам, пластификатором с низким содержанием летучих органических веществ для использования в адгезивах, уплотняющих и герметизирующих составах. Преимуществами этого монобензоата являются его отличные характеристики в отношении санитарии, техники безопасности и охраны окружающей среды и технологические свойства, превосходящие соответствующие показатели большинства ранее использовавшихся дибензоатов и монобензоатов. Этот новый монобензоат не классифицирован как опасный ни по какому классу опасности и для него не требуются маркировочные элементы.

[0012] Указанный монобензоат, 3-РРВ, не использовался в том виде применений полимеров, который обсуждается в настоящем документе. Он применялся и продолжает применяться как вкусовое и ароматизирующее вещество, что делает его идеальным кандидатом для применений, в которых существует проблема миграции пластификатора. Кроме того, он использовался в качестве солюбилизатора для некоторых активных или функциональных органических соединений в продуктах личной гигиены, как описано в заявке на патент США 2005/0152858.

[0013] Целью настоящего изобретения является предложение альтернативного нефталатного пластификатора, обладающего превосходной совместимостью с разнообразными полимерами, с улучшенными технологическими свойствами и превосходным токсикологическим профилем по сравнению с традиционными пластификаторами, для самостоятельного использования или использования в комбинации с другими пластификаторами для применения в адгезивах.

[0014] Еще одной целью настоящего изобретения является предложение монобензоата, 3-РРВ, пригодного для использования в качестве пластификатора в дисперсиях полимеров, таких как адгезивы, который обеспечивает сопоставимые или лучшие эксплуатационные свойства по сравнению с традиционными пластификаторами, в том числе, но не ограничиваясь, вязкостную характеристику, снижение температуры стеклования (Tg), время схватывания, время схватывания пленки по краям, прочность при отслаивании, разбавление водой и температуру меления (MFFT).

[0015] Еще одной целью настоящего изобретения является создание водных или неводных адгезивных композиций, содержащих монобензоат, соответствующий данному изобретению, которые имеют сопоставимые или лучшие свойства, чем адгезивные композиции, использующие традиционные пластификаторы.

[0016] Еще одной целью настоящего изобретения является создание других композиций, соответствующих данному изобретению, содержащих монобензоат, соответствующий данному изобретению, в том числе, но не ограничиваясь, уплотняющих и герметизирующих составов, для использования в разнообразных применениях.

[0017] Другие цели настоящего изобретения будут понятны из приведенного ниже описания.

Краткое изложение сущности изобретения

[0018] Настоящее изобретение относится к нефталатному монобензоатному пластификатору, пригодному для использования в качестве пластификатора для дисперсий полимеров, таких как адгезивы. В частности, настоящее изобретение относится к применению 3-фенилпропилбензоата (3-РРВ), компонента, ранее не известного либо не использовавшегося в качестве пластификатора для полимерных адгезивных композиций.

[0019] В одном из вариантов осуществления настоящее изобретение представляет собой пластификатор, пригодный для адгезивных композиций, представляющий собой 3-РРВ.

[0020] Во втором варианте осуществления настоящее изобретение представляет собой адгезивную композицию на водной основе, содержащую пластификатор, соответствующий настоящему изобретению, в том числе, но не ограничиваясь, латексные клеи на водной основе и акриловые краски на водной основе.

[0021] В третьем варианте осуществления настоящее изобретение представляет собой уплотняющую композицию, содержащую пластификатор, соответствующий настоящему изобретению.

[0022] В четвертом варианте осуществления настоящее изобретение представляет собой герметизирующую композицию, содержащую пластификатор, соответствующий настоящему изобретению.

[0023] В пятом варианте осуществления настоящее изобретение представляет собой адгезивную композицию на неводной основе, содержащую пластификатор, соответствующий настоящему изобретению.

[0024] В шестом варианте осуществления настоящее изобретение представляет собой смесь традиционных пластификаторов с пластификатором, соответствующим настоящему изобретению.

[0025] В других вариантах осуществления настоящее изобретение относится к использованию пластификатора, соответствующего настоящему изобретению, и адгезивных композиций, соответствующих настоящему изобретению, в различных вариантах применений.

[0026] В результате использования монобензоата, соответствующего настоящему изобретению, в таких же или сходных количествах, что и традиционных пластификаторов, получают сопоставимые или лучшие эксплуатационные свойства и параметры переработки, по сравнению с достигаемыми с помощью традиционных пластификаторов. Монобензоат, соответствующий настоящему изобретению, не является токсичным, как это видно из того, что его использовали в прошлом и продолжают использовать в качестве вкусовой и ароматизирующей добавки. Как таковой, он не несет с собой вопросов с охраной окружающей среды, санитарией и техникой безопасности, как это присуще многим традиционным пластификаторам.

Краткое описание фигур

[0027] На Фиг. 1 показаны характеристики летучести, определенные для оценивавшихся неразбавленных пластификаторов посредством испытания на летучесть в печи в течение одного часа при температуре 110°C.

[0028] На Фиг. 2 показана вязкостная характеристика через сутки, полученная для поливинилацетата Расе^® 383 (гомополимер PVAc) при 10% (масс.) каждого оценивавшегося пластификатора.

[0029] На Фиг. 3(a) и Фиг. 3(b) показаны вязкостные характеристики через сутки, полученные для сополимеров поливинилацетата/этилена (PVA/E), сополимера А (Elvace^® 735) (Фиг. 3(a)) и сополимера В (Vinnapas^® 400) (Фиг. 3(b)), при 5% (масс.) каждого оценивавшего пластификатора.

[0030] На Фиг. 4 показаны результаты по разбавлению водой (до 2000 мПа·с) гомополимера PVAc, полученные при концентрации 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0031] На Фиг. 5(a) и Фиг. 5(b) показаны результаты по разбавлению водой (до 2000 мПа·с) двух сополимеров PVA/E, А и В, соответственно, полученные при концентрации 5% (масс.), 10% (масс.) и 15% (масс.) каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0032] На Фиг. 6 отражены результаты определения Tg, полученные при концентрации пластификатора 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) в гомополимере PVAc

[0033] На Фиг. 7(a) и Фиг. 7(b) отражены результаты определения Tg, полученные при концентрации пластификатора 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) в двух сополимерах, А и В, соответственно.

[0034] На Фиг. 8 показано время схватывания, полученное для различных пластификаторов при 10% (масс.) концентрации в гомополимере PVAc.

[0035] На Фиг. 9(a) и Фиг. 9(b) показано время схватывания, полученное для различных пластификаторов при 5% (масс.) концентрации в сополимерах А и В, соответственно.

[0036] На Фиг. 10 показано время схватывания пленки по краям, определенное в гомополимере PVAc для различных пластификаторов при концентрации 10% (масс.).

[0037] На Фиг. 11(a) и Фиг. 11(b) показано время схватывания пленки по краям, определенное в сополимерах А и В, соответственно, для различных пластификаторов при концентрации 5% (масс.).

[0038] На Фиг. 12(a) и Фиг. 12(b) показаны результаты определения прочности при отслаивании, полученные для различных пластификаторов при концентрации 5% (масс.) в сополимере PVA/E, в сухом виде и после выдерживания в воде в течение часа, соответственно, посредством испытания на прочность при отслаивании Т-образного соединения хлопчатобумажной ткани с хлопчатобумажной тканью.

[0039] На Фиг. 13 и Фиг. 14 показаны результаты определения вязкости по Брукфильду начальной и через сутки, соответственно, для гомополимера PVAc при концентрации 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0040] На Фиг. 15 и Фиг. 16 показаны результаты определения вязкости по Брукфильду через 3 суток и через 7 суток соответственно, для гомополимера PVAc при концентрации 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0041] На Фиг. 17 и Фиг. 18 показаны результаты определения вязкости по Брукфильду через четыре недели и через восемь недель, соответственно, для гомополимера PVAc при концентрации 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0042] На Фиг. 19(a), Фиг. 19(b), Фиг. 19(c) и Фиг. 19(d) показаны результаты определения сдвигающего усилия для гомополимера PVAc при концентрации 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0043] На Фиг. 20 показаны результаты определения Tg гомополимера PVAc при концентрации 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0044] На Фиг. 21 показаны результаты определения времени схватывания гомополимера PVAc при 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0045] На Фиг. 22 показаны результаты определения времени схватывания пленки по краям для гомополимера PVAc при 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0046] На Фиг. 23 показаны результаты испытания на отслаивание под углом 180° соединения хлопчатобумажной ткани с акриловым материалом для гомополимера PVAc при 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0047] На Фиг. 24 показаны результаты второго испытания на отслаивание под углом 180° соединения хлопчатобумажной ткани с акриловым материалом для гомополимера PVAc при 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0048] На Фиг. 25 показано сравнение результатов первого испытания и второго испытания на отслаивание под углом 180° соединения хлопчатобумажной ткани с акриловым материалом, представленных на Фиг. 23 и Фиг. 24.

[0049] На Фиг. 26 показано среднее значение результатов, полученных при испытании на отслаивание под углом 180° соединения хлопчатобумажной ткани с акриловым материалом, представленных на Фиг. 23 и Фиг. 24.

[0050] Фиг. 27 показывает результаты испытания на отслаивание под углом 180° соединения хлопчатобумажной ткани с гибким виниловым материалом для гомополимера PVAc при 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0051] На Фиг. 28 показаны результаты испытания на отслаивание сухого Т-образного соединения хлопчатобумажной ткани с хлопчатобумажной тканью для гомополимера PVAc при 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0052] На Фиг. 29 показаны результаты испытания на разбавление водой (до 2000 мПа·с) для гомополимера PVAc при 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0053] На Фиг. 30 показаны результаты определения петли гистерезиса (клейкость во влажном состоянии) для гомополимера PVAc при 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0054] На Фиг. 31 показаны данные по температуре меления гомополимера PVAc при 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) концентрации оценивавшихся пластификаторов.

[0055] На Фиг. 32, Фиг. 33(a), Фиг. 33(b) и Фиг. 34 показаны вязкости по Брукфильду начальная, через сутки, через 3 суток и через 7 суток соответственно, композиций на основе сополимера Elvace^® 735 с использованием 5% (масс.), 10% (масс.) и 15% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0056] На Фиг. 35, Фиг. 36 и Фиг. 37 показаны результаты определения сдвигающего усилия для композиций на основе сополимера Elvace^® 735 с использованием 5% (масс.), 10% (масс.) и 15% (масс.) концентрации пластификаторов, соответственно.

[0057] На Фиг. 38 показаны результаты определения Tg композиций на основе сополимера Elvace^® 735 с использованием 5% (масс.), 10% (масс.) и 15% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0058] На Фиг. 39 показаны результаты определения времени схватывания композиций на основе сополимера Elvace^® 735 при 5% (масс.), 10% (масс.) и 15% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0059] На Фиг. 40 показаны результаты определения времени схватывания пленки по краям для композиций на основе сополимера Elvace^® 735 при 5% (масс.), 10% (масс.) и 15% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0060] На Фиг. 41 показаны результаты определения разбавление водой (до 2000 сП (до 2000 мПа·с)) для композиций на основе сополимера Elvace^® 735 при 5% (масс.), 10% (масс.) и 15% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0061] На Фиг. 42 показаны результаты определения петли гистерезиса (клейкость во влажном состоянии) для композиций на основе сополимера Elvace^® 735 при 5% (масс.), 10% (масс.) и 15% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0062] На Фиг. 43 показаны результаты испытания на отслаивание сухого Т-образного соединения хлопчатобумажной ткани с хлопчатобумажной тканью композицией на основе сополимера Elvace^® 735 при 5% (масс.), 10% (масс.) и 15% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0063] На Фиг. 44 показаны результаты испытания на отслаивание Т-образного соединения хлопчатобумажной ткани с хлопчатобумажной тканью после выдерживания в воде в течение часа композицией на основе сополимера Elvace^® 735 при 5% (масс.), 10% (масс.) и 15% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0064] На Фиг. 45 показана потеря прочности при отслаивании Т-образного соединения хлопчатобумажной ткани с хлопчатобумажной тканью после выдерживания в воде в течение часа композиций на основе сополимера Elvace^® 735 при 5% (масс.), 10% (масс.) и 15% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0065] На Фиг. 46 показаны результаты испытания на отслаивание под углом 180° соединения гибкого ПВХ с Luan композицией на основе сополимера Elvace^® 735 при 5% (масс.), 10% (масс.) и 15% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов.

[0066] На Фиг. 47, Фиг. 48 и Фиг. 49 показаны вязкости по Брукфильду начальная, через сутки и через 3 суток соответственно, композиций на основе сополимера Elvace^® 735 при 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов и смесей пластификаторов.

[0067] На Фиг. 50, Фиг. 51 и Фиг. 52 показаны вязкости по Брукфильду начальная, через сутки и через 3 суток соответственно, композиций гомополимера Расе^® (PVAc) при 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов и смесей пластификаторов.

[0068] На Фиг. 53 показаны результаты определения вязкости через неделю для композиций на основе сополимера Elvace^® 735 при 5% (масс.), 10% (масс.) и 15% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов и смесей пластификаторов.

[0069] На Фиг. 54 показаны результаты определения Tg композиций гомополимера Расе^® 383 с использованием 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов и смесей пластификаторов.

[0070] На Фиг. 55 показаны результаты определения Tg композиций на основе сополимера Elvace^® 735 с использованием 5% (масс.), 10% (масс.) и 15% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов и смесей пластификаторов.

[0071] На Фиг. 56 и Фиг. 57 показаны результаты определения времени схватывания и времени схватывания пленки по краям, соответственно, композиций на основе сополимера Elvace^® 735 при 5% (масс.), 10% (масс.) и 15% (масс.) концентрации каждого из оценивавшихся пластификаторов и смесей пластификаторов.

[0072] На Фиг. 58 показаны измеренные значения начальной вязкости базового упаковочного клея при концентрации 10 частей (9% (масс.)) каждого оценивавшегося пластификатора на 100 частей полимера.

[0073] На Фиг. 59 показано разбавление водой (до 1500 мПа·с) базового упаковочного клея при концентрации 10 частей (9% (масс.)) каждого оценивавшегося пластификатора на 100 частей полимера.

[0074] На Фиг. 60 и Фиг. 61 показано время схватывания неразбавленного и разбавленного водой упаковочного клея для образцов крафт-бумага - крафт-бумага и крафт-бумага - пленка торговой марки Mylar, соответственно, при концентрации 10 частей (9% (масс.)) каждого оценивавшегося пластификатора на 100 частей полимера.

[0075] На Фиг. 62 показаны результаты определения времени схватывания пленки по краям для образцов неразбавленного и разбавленного водой базового упаковочного клея при концентрации 10 частей (9% (масс.)) каждого оценивавшегося пластификатора на 100 частей полимера.

Подробное описание изобретения

[0076] Настоящее изобретение имеет отношение к уникальному монобензоатному пластификатору, пригодному для различных вариантов применения в качестве первичного или вторичного пластификатора в адгезивах. Этот уникальный монобензоат представляет собой 3-фенилпропилбензоат (3-РРВ), являющийся известной вкусовой и ароматизирующей добавкой, ранее не известный либо не использовавшийся в качестве пластификатора для адгезивов на полимерной основе, клеев, герметизирующих и уплотняющих составов. Настоящее изобретение также имеет отношение к адгезивам, клею, герметизирующим и уплотняющих композициям, содержащим монобензоат, соответствующий настоящему изобретению.

[0077] Указанный монобензоатный пластификатор, соответствующий настоящему изобретению, может, в целом, использоваться самостоятельно в качестве первичного пластификатора или в смеси с другими пластификаторами. Любой из известных полимеров, который может быть введен в состав адгезива, может быть использован в сочетании с новым монобензоатом для получения соответствующей настоящему изобретению композиции с более низким содержанием летучих органических соединений, экологически безопасной и не представляющей опасности. Монобензоат, соответствующий настоящему изобретению, может быть особенно полезным для использования при упаковке пищевых продуктов, где проблемой может быть миграция адгезива.

[0078] В этой области техники известны полимеры, пригодные для получения дисперсий полимеров, обсуждаемых в этом описании. Ожидается, что композиция, соответствующая настоящему изобретению, будет применима с разнообразными полимерами, в том числе с полимерными композициями как на водной, так и на неводной основе. Подходящие полимеры на водной основе охватывают, но не ограничиваются ими, гомополимеры и/или сополимеры акрилов, поливинилацетата, этиленвинилацетата, полиакрилатов, метакрилатов, стиролакрилатов, полихлоропренов, полиуретанов и нитрилов. Полимеры на неводной основе, применимые с монобензоатом, соответствующим настоящему изобретению, охватывают акриловые материалы, поливинил ацетаты, этиленвинилацетат, метакрилаты, стиролакрилаты, полихлоропрены, термопластичные полиуретаны, полисульфиды, амины, эпоксидные материалы и полиамиды. Использование пластификатора 3-РРВ, соответствующего настоящему изобретению, не ограничивается никаким конкретным полимером, и приведенный выше перечень не предназначен для ограничения настоящего изобретения. Специалисту в этой области техники известны другие композиции на основе полимеров, используемые как адгезивы и требующие пластификаторов.

[0079] Новый монобензоат, соответствующий настоящему изобретению, может быть использован в качестве замены или альтернативного пластификатора для различных традиционных адгезивных дисперсий полимеров. Типичный упаковочный адгезив представлен ниже:

Гомополимер или сополимер	100 частей
Пластификатор	0-30 частей
Вода	0-20 частей
Гидролизованный поливиниловый спирт (88%)	0-100 частей
Наполнители	0-100 частей
Добавки (смачивающие агенты, пеногасители)	От 0,10 до 0,5 части

[0080] Пластификатор 3-РРВ, соответствующий настоящему изобретению, особенно применим для латексных клеев на водной основе, в том числе для тех из них, которые содержат натуральный каучуковый латекс и синтетические латексоподобные полимеры, акрилы на водной основе и адгезивные композиции на неводной основе. Кроме того, пластификатор 3-РРВ, соответствующий настоящему изобретению, может также использоваться в уплотнителях и герметиках, так называемых ″наполненных″ адгезивах. Известно, что дибензоатные сложные эфиры хорошо работают в этих ″наполненных″ адгезивах. Дибензоатные сложные эфиры имеют более низкое содержание летучих органических соединений, чем 3-РРВ, однако для вариантов применения такого типа содержание летучих органических соединений, связанное с 3-РРВ, может быть приемлемым. Эксплуатационные свойства 3-РРВ в этих вариантах применения могут быть предсказаны, исходя из его эксплуатационных свойств, получаемых с полярными полимерами, применяемыми для производства адгезивов, как показано в примерах.

[0081] Общее количество 3-РРВ, используемое в любой конкретной дисперсии полимера(-ов), будет колебаться в широких пределах в зависимости от конкретного полимера, характеристик полимера и других компонентов, процесса, варианта применения или использования и необходимых результатов. Исключительно в качестве примера, в адгезивах количество пластификаторов колеблется от приблизительно 1% (масс.) до приблизительно 50% (масс.), предпочтительно от приблизительно 5% (масс.) до приблизительно 20% (масс.) в расчете на массу влажного адгезива. Предпочтительные примеры осуществления адгезива включают 10% (масс.) поливинилацетатного гомополимера и 5% (масс.) сополимеров этилена и винилацетата. Как общее правило, чем жестче полимер (более высокая Tg), тем больше требуется пластификатора.

[0082] Применимые количества 3-РРВ приведены в примерах. Предполагается, что специалист в данной области техники сможет определить дополнительные допустимые количества, исходя из предполагаемого использования и желаемых эксплуатационных качеств в конкретном варианте применения полимера.

[0083] Пластификатор 3-РРВ, соответствующий настоящему изобретению, может, но не обязательно, смешиваться с различными другими обычными пластификаторами для того, чтобы усилить или улучшить свойства адгезивных композиций. К обычным пластификаторам, охарактеризованым в этом описании, относятся, но без ограничения, сложные эфиры фталевой кислоты со спиртами до C5, сложные эфиры фосфорной кислоты со спиртами до С4, адипаты, цитраты, сукцинаты, изобутираты, сложные эфиры алкилгликолей, сложные эфиры терефталевой кислоты, такие как DBTP, сложные эфиры 1,2-циклогександикарбоновой кислоты, сложные полиэфиры, производные алкилгликолей, сульфонамиды, сложные эфиры сульфоновых кислот и бензоаты, как моно-, так и дибензоаты.

[0084] Монобензоаты, такие как изононилбензоат (INB), изодецилбензоат (IB), 2-этилгексилбензоат (ЕНВ) и 2,2,4-триметил-1,3-пентандиолдиизобутират, также могут смешиваться с монобензоатом, соответствующим настоящему изобретению.

[0085] Монобензоат, соответствующий настоящему изобретению, может также сочетаться с или содержать различные количества традиционных добавок, таких как поверхностно-активные вещества, загустители, биоциды, наполнители, поливиниловый спирт, пеногасители, увлажнители и т.п.

[0086] Монобензоат, соответствующий настоящему изобретению, обеспечивает сравнимые или лучшие совместимость, стабильность вязкости и вязкостную характеристику, реологические свойства, разбавление водой, время схватывания, время схватывания пленки по краям, прочность при отслаивании, адгезию, снижение Tg и температуру меления (MFFT), наряду с другими преимуществами. Во многих случаях, монобензоат, соответствующий настоящему изобретению, превосходит стандартные промышленные пластификаторы, независимо от содержания летучих органических соединений, в том числе традиционные и более новые дибензоатные смеси. Указанный монобензоат особенно пригоден для использования в качестве пластификатора при рассмотрении вопроса об использовании более жестких полимеров в качестве альтернативы более мягким полимерам в различных композициях с низким содержанием летучих органических соединений.

[0087] Монобензоат, соответствующий настоящему изобретению, 3-РРВ, может быть использован в адгезивных композициях, герметиках и уплотнителях в множестве разнообразных вариантов применения. Приведенные для примера варианты применения охватывают упаковочные клеи, монтажные адгезивы, приклеивание этикеток, ламинаты, конверты, упаковку пищевых продуктов, столярный клей, строительные адгезивы, сборку транспортных средств, сборку электронных изделий, чувствительный к давлению клей, хотя этот перечень является далеко не исчерпывающим. Специалисту в области адгезивов будут очевидны и другие варианты применения.

[0088] Настоящее изобретение далее описано с помощью примеров, приведенных в этом описании.

[0089] Примеры

[0090] Оценивание пластификаторов состоит из множества экспериментов. Во-первых, определяют содержание летучих органических соединений в выбранных неразбавленных пластификаторах. Затем определяют эффективность и экономичность пластификаторов с основными полимерными композициями в сравнении с традиционными пластификаторами.

[0091] В оценивавшихся композициях были использованы следующие полимеры: поливинилацетат Расе^® 383 (PVAc), защищенный поливиниловым спиртом (PVOH), гомополимер, и защищенные PVOH сополимеры поливинилацетата и этилена (PVA/E), с Tg 0°C, от двух поставщиков, обозначенные ″А″ и ″В″. Сополимер ″А″ представляет собой Elvace^® 735 от компании Forbo, сополимер ″В″ представляет собой Vinnapas^® 400 от компании Wacker.

[0092] Для оценивания в примерах 1-9 (полностью или частично) были выбраны следующие пластификаторы:

- K-Flex^® PG (X100) - 1,2-пропиленгликольдибензоат (PGDB);

- X 613 - монобензоат, соответствующий настоящему изобретению, 3-РРВ;

- K-Flex^® 975 Р - трехкомпонентная дибензоатная смесь следующего поколения, включающая DEGDB, DPGDB и PGDB в определенных пропорциях (80% (масс.) смеси 4:1 DEGDB:DPGDB и 20% (масс.) PGDB);

- K-Flex^® 850 S - доступная в продаже двухкомпонентная смесь диэтиленгликольдибензоата и дипропиленгликольдибензоата (DEGDB/DPGDB);

- Benzoflex™ 2088 - конкурентная смесь дибензоатных пластификаторов (TEG/DEG/DPG дибензоат);

- Диизобутилфталат (DIBP)

- Триацетин

- Метилированный трибутилцитрат (АТВС) (Citroflex^® А4), известный пластификатор для полимеров, адгезивов, красок и винила, контактирующих с пищевыми продуктами.

[0093] В примерах были использованы различные количества пластификаторов. Для PVAc использовали 5% (масс.), 10% (масс.), 15% (масс.) и 20% (масс.) от массы влажного адгезива. В случае PVA/E, как А, так и В, использовали 5% (масс.), 10% (масс.) и 15% (масс.) от массы влажного адгезива.

[0094] Проведенные испытания - Были проведены описанные ниже испытания.

На неразбавленных пластификаторах: ЕРА 24, летучесть по ASTM D2369, температура 110°C в течение одного часа; и изотермическое исследование TGA (термогравиметрический анализ, ТГА) при температуре 110°C.

На адгезивах:

- вязкостная характеристика;

- снижение Tg;

- разбавление водой;

- время схватывания и время схватывания пленки по краям;

- определение прочности адгезивов при отслаивании Т-образного соединения.

[0095] Методика испытаний - Конкретные подробности методов испытаний описаны ниже.

[0090] Летучесть - Использовался стандарт ASTM D2369. Был использован также изотермический ТГА в течение одного часа на воздухе при температуре 110°C.

[0097] Вязкостная характеристика - Вязкость определяли с помощью вискозиметра Brookfield RVT при 20 об/мин со считыванием через 10 оборотов при температуре 23±2°C.

Вязкость по Брукфильду определяли с помощью RVDVII + Pro Viscometer.

[0098] Снижение Tg. Метод определения температуры стеклования с помощью DSC (дифференциальная сканирующая калориметрия) - Пленки толщиной 10 мил (0,254 мм) (жидкие) наносили на стекло, и оставляли для высыхания в течение ночи. Через 24 ч пленки снимали с пластинок, и приблизительно 10 мг помещали в закрытый алюминиевый лоток дифференциального сканирующего калориметра. Температуру уравновешивали при -75°C с последующим линейным изменением с шагом 5°C/мин до 65°C. По стеклованию образца определяли Tg.

[0099] Разбавление водой - 200 г пластифицированного полимера отвешивали в 8-унциевые (0,24 л) широкогорлые сосуды. Воду добавляли порциями с небольшим шагом, и после каждого добавления измеряли вязкость до достижения 2000±80 сП (2,00±0,08 Па·с).

[0100] Время схватывания - Время схватывания определяли с помощью двух полос неотбеленной 50-фунтовой крафт-бумаги (масса 1 м 81,45 г) размером 1″×14″ (0,025 м ×0,36 м) (верхняя часть) и 1,5″×14″ (0,038 см ×0,36 м) (нижняя часть). Небольшое количество адгезива наносили на нижнюю полосу и распределяли адгезив на нижней полосе стержнем №20 с навитой проволокой с одновременным поджатием верхней полосы вниз с помощью стержня №16 с навитой проволокой (прикрепленного резиновой полоской к стержню №20 с навитой проволокой). Сразу же включали таймер, и полосы начинали разъединять, пока не возникала необходимость приложения значительного усилия для разъединения полос с наблюдением разрыва волокон.