CN101044169A - 生产压敏粘合剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了一种粘合剂的生产方法,包括:(A)提供溶液聚合反应的初始反应产物,所述初始反应产物包括聚合物,未反应的可聚合的反应物,不可聚合的材料,和溶剂;和(B)提供加入氧化剂和还原剂到所述初始反应产物并允许初始反应产物中的未反应的可聚合反应物进一步反应而纯化所述初始反应产物,从而提供包括另外的聚合物和比初始反应产物中更低量的未反应的可聚合反应物的第二反应产物。任选的,本发明的方法可进一步包括:从第二反应产物中沉淀所述聚合物,以提供沉淀的聚合物,并将所述沉淀的聚合物从第二反应产物中分离,该沉淀的聚合物包括比第二反应产物中存在的量更低的不可聚合材料或未反应的可聚合反应物或不可聚合材料和未反应的可聚合反应物二者。
Description
本发明涉及一种生产具有低浓度的残留组分的粘合剂的方法。
技术领域
背景技术
包括一种或多种聚合物的粘合剂组分经常用于设计用于与人体皮肤接触的医用产品的生产中。粘合剂伤口敷料可包括覆盖伤口的组分、吸收流体和/或将药物递送到受损皮肤的组分。这样的敷料通常包括可直接应用于皮肤以保持敷料在覆盖创伤的位置的粘合剂背衬。此外,经皮贴片已经成为递送某种分子穿过皮肤层的可接受的方式,从而无需注射。经皮贴片包括可贮存于适当介质中并固定到粘合剂涂覆背衬上的药物剂量。经皮贴片上的背衬用于粘合固定到人体皮肤的适当位置的面积并使得载带药物的介质与皮肤直接接触,从而促进药物通过皮肤的递送。在某些情况下,所述的药物剂量可直接引入到所用的粘合剂中,以确保贴片在皮肤上。用于确保药用产品到人体皮肤的粘合剂组合物优选不含有影响浓度的未反应材料,所述未反应材料如残留的单体组分、引发剂材料、抑制剂或其他试剂。除增强粘合性、内聚力、伸展性和/或粘合剂的粘性外,在这种粘合剂制剂中还希望存在少量有用杂质,以避免最终产物的某些不希望的特征,例如异味等。
通过传统的自由基溶液聚合制备的粘合剂聚合物通常包括杂质,例如残留单体、引发剂材料、抑制剂或其他试剂。尽管可通过使用净化剂(或清除)单体从所述粘合剂聚合物中除去残留单体,该方法还要求除去该净化剂单体和以下聚合物,所述聚合物的结果通常与在初始聚合反应中得到的原始粘合剂聚合物不同。或者,还可通过除去挥发性组分的多重加热和蒸发步骤除去在自由基溶液聚合后残留的杂质。但是,该方法可能使聚合物交联、形成凝胶或降解,且它是耗时、昂贵的,并依赖与任意杂质的挥发性。
需要提高一种通过自由基溶液聚合制备的清洁的粘合剂聚合物,并改进从这种粘合剂聚合物中除去杂质的能力。
发明内容
本发明提供了一种用于生产粘合剂的方法。在一些实施方式中,本发明提供了一种方法,包括:
(A)提供了一种溶液聚合反应的初始反应产物,所述的初始反应产物包括聚合物,未反应的聚合反应物、不可聚合的材料和溶剂;和
(B)通过向初始反应产物中加入氧化剂和还原剂,并允许所述初始反应产物中未反应的可聚合反应物进一步反应而纯化该初始反应产物,从而提供第二反应产物,该第二反应产物包括另外的聚合物和比在初始反应产物中存在的含量低的未反应的可聚合反应物。
在另一个实施方式中,本发明提供了一种如上定义的方法,并进一步包括以下步骤:
(C)从所述的第二反应产物中沉淀聚合物,以提供沉淀的聚合物;和
(D)使所述沉淀聚合物与第二反应产物的其他组分分离,沉淀的聚合物比第二反应产物包括更少量的不可聚合的材料或未反应的可聚合反应物,或不可聚合材料和未反应的可聚合反应物二者。
仍在另一个实施方式中,本发明提供了一种生产该粘合剂的方法,包括
(A)提供一种溶液聚合反应的初始反应产物,所述的初始反应产物包括异辛基丙烯酸酯和丙烯酰胺的共聚物,未反应的可聚合反应物、不可聚合的材料和溶剂;和
(B)通过向初始反应产物中加入氧化剂和还原剂,并允许所述初始反应产物中未反应的可聚合反应物进一步反应而纯化该初始反应产物,从而提供第二反应产物,该第二反应产物包括另外的聚合物和比在初始反应产物中存在的含量低的未反应的可聚合反应物;
(C)从所述反应产物中沉淀所述不可聚合的材料,以提供纯化的异辛基丙烯酸酯和丙烯酰胺的共聚物,其包括小于约200ppm的未反应的异辛基丙烯酸酯或丙烯酰胺。
在一个实施方式中,在纯化共聚物中的丙烯酰胺量将低于检测限度。
通过考虑到本公开其余部分,包括优选实施方式的详细说明和所附的权利要求,本领域技术人员将进一步理解本发明。
具体实施方式
本发明提供了一种适用作医用粘合剂的溶液聚合的聚合物的生产方法。在一个实施方式中,本发明的方法提供了这样的丙烯酸酯共聚物,所述共聚物中不希望的反应物材料含量降低,包括未反应的可聚合反应物材料含量降低(如单体)以及不可聚合材料的含量降低。
此处,本发明的丙烯酸酯(或甲基丙烯酸酯)是丙烯酸烷基酯(或甲基丙烯酸烷基酯)主单体和任选的极性共聚单体的共聚物。
选择丙所述烯酸烷基酯(或甲基丙烯酸烷基酯)主单体或所述定义的丙烯酸(或甲基丙烯酸)聚合物的单体以提供粘性或一经聚合可粘合的材料。可结合使用的主单体的代表性例子有丙烯酸烷基酯,如异辛基、2-乙基己基,正丁基,乙基,甲基和二甲基己基,和甲基丙烯酸烷基酯,例如十二烷基,异癸基和三癸基。在某些实施方式中,所述的丙烯酸酯主单体将包括C4-C12丙烯酸酯,如选自以下的那些:丙烯酸异辛基酯(“IOA”),丙烯酸2-乙基己基酯,丙烯酸2-甲基丁基酯,和丙烯酸丁酯,以及上述二种或多种的结合。
本发明提供的粘合剂组合物通常包括丙烯酸酯(或甲基丙烯酸酯)共聚物。通常,所述组合物的特性粘度大于约0.2dL/g,有时大于约0.5dL/g,包括聚合的主单体和任选的极性共聚单体。适用于本发明的极性单体包括具有羟基、酰胺或羧基,磺酸基或膦酸官能度的那些。代表性的例子包括丙烯酰胺,甲基丙烯酰胺,N-乙烯基-2-吡咯烷酮,2-羟乙基丙烯酸酯,2-羟乙基甲基丙烯酸酯,羟丙基丙烯酸酯,丙烯酸,甲基丙烯酸,吡咯啉丙烯酸乙酯和烷氧基乙基丙烯酸酯,如2-羧基乙基丙烯酸酯。在某些实施方式中,极性单体的重量将不超出所有单体总重的约40%,以避免最终PSA产物的硬度过度。通常,极性单体的引入量为约1wt%-约20wt%。在一个实施方式中,极性单体为丙烯酰胺。
在某些实施方式中,所述的共聚物可包括主单体和极性单体及另外的任选单体的反应产物,其在存在的情况下,在聚合反应中的含量将不会使得PSA组合物失去粘性。可例如改进性能、降低成本或为其他目的,可以加入的任选另外的单体。这种任选单体的例子包括乙烯基酯,如醋酸乙烯酯,氯乙烯,偏二氯乙烯,苯乙烯和可与其他单体共聚的大分子单体。适当的大分子单体包括聚甲基丙烯酸甲酯,苯乙烯/丙烯腈共聚物,聚醚和聚苯乙烯大分子单体。有用的大分子单体和它们的制备记载于美国专利4,693,776(Krampe等人)中,该公开在此处引入本文作为参考。
所述主单体和极性单体的共聚通过常规的自由基溶液聚合完成。首先将单体溶于有机溶剂中,随后利用适当的自由基引发剂聚合,所述引发剂既可以是热活化也可以是光化学活化的。适当的热活化引发剂包括偶氮化合物如2,2-偶氮二(异丁腈),和过氧化物如过氧化苯甲酰。适当的光化学活化的引发剂例如包括苯偶姻乙醚和2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮。该反应混合物中引发剂的含量通常在总可聚合组合物的约0.01wt%-约5wt%。
粘合剂聚合物的自由基共聚中使用的有机溶剂可以是对于反应物和产物为惰性且对反应无不利影响的任何有机液体。适当的溶剂包括,但不限于,乙酸乙酯以及溶剂混合物,如乙酸乙酯与不同量的甲苯、异丙醇、甲醇等的组合。使用的溶剂量通常将构成所有反应物和溶剂总重的30-70wt%。
主单体和极性单体的聚合随单体的转化而完成,以提供通常包括丙烯酸酯(或甲基丙烯酸酯)共聚物的初始反应产物。该聚合反应在此处称作“主”聚合反应,其通常可在约24小时或更短时间内完成。尽管聚合可在上述时间内基本完成,在初始反应产物中保留了未聚合的杂质和所需的聚合物。通常杂质包括未反应的可聚合材料,如残留的主单体,其通常在初始反应产物中的含量如通过气相色谱分析测定的为约1%-5%,基于初始单体的重量。在初始反应产物中还可由于存在于该主聚合反应中不可聚合的材料而存在杂质。反应产物中的不可聚合的材料可能包括分解的引发剂材料,抑制剂,原材料杂质,和通常不反应的或被引入所述粘合剂聚合物的其他试剂。
本发明的方法提供了降低最终粘合剂聚合物中杂质含量的纯化步骤。本方法包括向初始反应产物中加入氧化剂和还原剂,以引发所述未反应单体的进一步的聚合。任选的,在该方法中至少可包括一个沉淀步骤。所述未反应单体的聚合和沉淀步骤有效降低了初始反应产物中可聚合材料(例如残留单体)和不可聚合材料的含量,从而提供了纯化的丙烯酸酯聚合物。
如所提到的,在主聚合反应之后进行将氧化剂和还原剂加入到初始反应产物中的步骤,以降低初始反应产物中存在的可聚合材料的含量。由主聚合反应得到的所述初始反应产物将包括丙烯酸酯聚合物,未反应的可聚合材料和不可聚合的材料,其全部溶于适当的溶剂中。选择所述氧化剂和还原剂与彼此反应,以产生引发初始反应产物中的未反应单体和其他可聚合材料的进一步聚合的自由基。在加入氧化剂和还原剂之后形成的得到的聚合物通常与在主聚合反应过程中产生的聚合物相同,即,是由所述副反应的相同类型的单体和量形成的,使得最小化了其他类型的聚合物或化合物。此处,加入氧化剂、加入还原剂并允许初始反应产物中未反应的聚合反应物进一步反应,从而提供包括另外的聚合物的第二反应产物也称作“纯化反应步骤”。适当的氧化剂包括烷基氢过氧化物,如叔戊基过氧化氢(TAHP)和叔丁基过氧化氢(TBHP)。适当的还原剂包括烷基胺,维生素C和甲醛次硫酸钠(SFS)。可在随后的反应中加入任意辅助的促进剂。适当的促进剂包括过渡金属盐如硫酸氧钒(VOSO4)和硫酸亚铁(FeSO4)。可以结合使用一种或多种氧化剂和一种或多种还原剂,和任意结合一种或多种促进剂。尽管不希望限于理论,认为氧化剂和还原剂之间发生的反应产生了有效的自由基,其能够与剩余的可聚合材料反应至超出在所述主聚合反应的常规自由基聚合中获得的程度。
在所述主聚合反应完成之后,可向反应器中加入一个或多个剂量的氧化剂和还原剂,通常伴随加热,且通常是产生的聚合反应继续进行另外一段时间。在一些实施方式中,允许所述反应进行长达24小时。在另外的实施方式中,允许该反应另外进行6小时。通常,对于本文所述的丙烯酸酯聚合物,发现6-24小时的反应时间是足够的。由另外的氧化和还原剂的反应产生的自由基通常具有足够的反应性,以将残留单体含量降至低于500ppm。在一些实施方式中,残留单体的量将降低至低于100ppm,通常低于50ppm,和有时低于10ppm的含量。在某些实施方式中,在驱动了另外的聚合之后,所述氧化剂和还原剂将被充分分解,使得在聚合物溶液中留下极少或甚至没有不希望的材料。
应理解,本发明包括含单一的纯化反应步骤(例如,单独加入氧化剂和单独加入还原剂)的方法和多步纯化反应步骤(例如,加入氧化剂和还原剂的两步或多步)的方法。应理解,在任何纯化反应步骤中使用的氧化剂和/或还原剂可以与其他纯化反应步骤中的相同或不同。所述纯化反应步骤有利于可聚合材料的另外聚合,以提供包括聚合物、残留的未反应单体—若有的话—和不可聚合的材料,全部在适当溶剂的溶液中。
在进行所述纯化反应步骤的一些实施方式中,氧化剂和还原剂被单独溶于适当的溶剂中,以提供单独的氧化剂和还原剂原料溶液。各原料溶液可加入初始反应产物中,以引发进一步的聚合。在一些实施方式中,仅有氧化剂或还原剂的一种被溶于适当的溶剂中,以提供可加入到初始反应产物中的原料溶液。然后可以将剩余的氧化剂或还原剂直接加入到初始反应产物中。在一些实施方式中,将任选的促进剂溶于适当的溶剂中,以提供还可以加入到初始反应产物中的原料溶液。
在一些实施方式中,向初始反应产物中加入氧化剂或氧化剂原料溶液,混合该混合物直至在加入还原剂或还原剂原料溶液之前为匀质。在一些实施方式中,所述的还原剂或还原剂原料溶液被加入到初始反应产物中,混合该混合物直至在加入氧化剂或氧化剂原料溶液前为匀质。通常,所述的氧化剂和还原剂被单独加入到初始反应产物中,以最大化聚合效率。所述氧化剂将与还原剂直接反应,并产生引发未反应单体的进一步聚合的自由基。若在初始反应产物中无残留未反应的单体,提供氧化剂和还原剂反应产生的自由基将不作为引发剂而终止。
在所述纯化反应步骤之后,本发明任选使用一个或多个沉淀步骤来将该聚合物从其溶剂中沉淀出,以使所述聚合物可与另外的未反应单体分离(若有),和与溶于溶剂中的不可聚合材料分离。沉淀的目的在于进一步纯化该聚合物,并通常继之以纯化反应步骤。可进行一个或多个沉淀步骤。在一些实施方式中,通过改变溶剂体系的极性完成聚合物的沉淀,在所述溶剂体系中初始溶解聚合物。例如,可通过加入适量的甲醇以改变溶剂的极性至溶剂极性与PSA聚合物的不相容,而沉淀出异辛基丙烯酸酯/丙烯酰胺(IOA/ACM)溶于乙酸乙酯的共聚物。
在本发明的一些实施方式中,可在两到三个沉淀步骤之后,进行两到三个单独的纯化反应步骤,以将原始单体转化成聚合物,并同时除去不可聚合的材料。所述初始反应产物的沉淀是不希望的,因为在常规自由基聚合之后,通常为1-5%的未反应的可聚合材料残留对于通过沉淀有效降低而言过高。在残留的未反应的可聚合材料的含量降低至低于常规自由基聚合后的残留的情况下,变得更希望在一个或多个纯化反应步骤之后包括沉淀步骤。纯化反应和沉淀的结合可能降低最终聚合物(例如在纯化反应和沉淀之后)中残留的单体含量至小于约200ppm,通常小于约100ppm,有时小于约10ppm。
纯化反应和沉淀的结合还认为降低了最终聚合物(例如,在纯化反应和沉淀之后)中的残留不可聚合材料的含量至小于约200ppm,通常小于约100ppm,有时小于约50ppm。
本发明得到的纯化聚合物通常适用于要求附着于人体皮肤的药物产品。事实上,所述本发明提供的粘合剂通常适用于与人体皮肤直接接触。
在一个或多个纯化反应之后(有或无一个或多个任选的沉淀步骤),得到的丙烯酸酯(或甲基丙烯酸酯)共聚物可与任选的组分如相容性的粘性树脂和/或增塑剂混合,以最优化得到的压敏粘合剂(PSA)组合物的粘性和剥离性能。有用的粘性树脂的例子包括松香、松香衍生物,氢化松香衍生物,多萜烯树脂,酚类树脂,苯并呋喃-茚树脂等。可使用的增塑剂包括公知的增量油(芳香族、链烷族或脂环族),以及多种液体聚合物。使用时,优选每100重量份共聚物加入的粘性树脂的量不超出约150重量份,增塑剂的加入量高达每100重量份的共聚物约50重量份。
其他任选组分可加入到本发明提供的粘合剂制剂中。这种添加成分的例子包括经皮药物递送系统内的颜料、填料、稳定剂、药剂(这里也称作药剂)、可用在皮肤渗透增强剂的可药用物质(例如增强药物穿透或进入皮肤的渗透速率的物质)或增溶剂(即,有效使药物溶解的物质)和各种聚合添加剂。
示例性的药物包括当给用到皮肤时能够局部或系统起作用的任何物质。在优选的实施方式中,当给用到皮肤时该药物将能够系统地起作用。氯压定、雌甾二醇、烟碱、硝化甘油、莨菪胺和芬太尼是经皮装置形式的市售可得的药物的例子。其他的包括抗炎药物,甾族(例如氢化可的松,氢化波尼松,氟羟脱氢皮质甾醇)和非类固醇类(如萘普生、吡罗昔康);抑菌剂(双氯苯双胍己烷、己基间苯二酚);抗菌剂(例如青霉素如青霉素V,头孢菌素如头孢氨苄、红霉素、四环素、庆大霉素、磺胺噻唑、硝基呋喃妥英,和喹诺酮如诺氟沙星、氟甲喹和依巴沙星);抗原虫药(如甲硝哒唑);抗真菌剂(如制霉菌素);冠状血管扩张药;钙通道阻滞药(如硝苯地平,地尔硫卓);支气管扩张剂(例如茶碱、吡布特罗,沙美特罗,异丙基肾上腺素);酶抑制剂如胶原酶抑制剂,蛋白酶抑制剂,弹性蛋白酶抑制剂,脂肪氧合酶抑制剂(如A64077),和血管紧张肽转化酶抑制剂(如卡托普利,赖诺普利);其他抗高血压药物(如心得安);白三烯拮抗药(例如ICI204,219);抗溃疡药如H2拮抗药;甾族激素(如孕酮、睾酮、雌二醇);抗病毒剂和/或免疫调节药(如1-异丁基-1H-咪唑并[4,5-c]喹啉-4-胺,1-(2-羟基-2-甲基丙基)-1H-咪唑并[4,5-c]喹啉-4-胺,和阿苷洛韦);局部麻醉药(例如对氨基苯酸乙酯,异丙酚);强心剂(如毛地黄、异羟基毛地黄毒苷原);镇咳药(如甲基吗啡,右美沙芬);抗组胺剂(如苯海拉明、氯苯吡胺,特非那定);麻醉性镇痛药(如吗啡,丁丙诺啡);肽激素(如人或动物生长激素,LHRH);作用于心脏的药物如心房肽;蛋白质产品(如胰岛素);酶(如抗龋齿酶,溶菌酶、葡聚糖酶);止呕剂;镇痉剂(如乙胺嗪);免疫抑制剂(如环孢霉素);心理治疗(如对乙酰氨基酚);镇静药(如苯巴比妥);抗凝血剂(如肝素);镇痛药(如对乙酰氨基酚);抗偏头痛药(如麦角胺,褪黑激素,舒马曲坦);抗心律失常药(如氟卡胺);止呕剂(如甲氧氯普胺,蒽丹西酮);抗癌剂(如氨甲喋呤);神经学药剂如抗焦虑药;止血剂;抗肥胖药;等,以及可药用盐和其酯。考虑到特定药物,特定载体和所需的治疗效果,本领域技术人员可容易地确定构成治疗有效量的药物量。
示例性的皮肤穿透增强剂和/或增溶剂包括C8-C20脂肪酸,如异硬脂酸,辛酸和油酸;C8-C20脂肪醇如油醇和月桂醇;C8-C20脂肪酸的低级烷基酯,如油酸乙酯,肉豆蔻酸异丙酯,硬脂酸丁酯,和十二烷酸甲酯;C6-C8二酸的二(低级)烷基酯如己二酸二异丙酯;C8-C20脂肪酸的甘油一酸酯,如甘油单月桂酸酯;四甘醇(四氢糠醇聚乙二醇醚);四甘醇(乙醇,2,2’-(氧二(乙烯氧))二甘醇);C6-C20烷基吡咯烷酮羧酸盐;聚乙二醇;丙二醇;2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇;二甘醇单甲基醚;N,N-二甲基十二烷基胺-N-氧化物和前述的结合。聚环氧乙烷的烷基芳基醚,聚环氧乙烷单甲基醚,聚环氧乙烷二甲基醚,甘油,和N-甲基吡咯烷酮也是适用的。萜烯是另一种有用的药用赋形剂,包括蒎烯、d-苯烯,蒈烯,萜品醇,萜品烯-4-醇;香芹醇,香芹酮,蒲勒酮,薄荷酮,薄荷酮,新薄荷醇,百里酚,樟脑,冰片,柠檬醛,紫罗酮和桉树脑,单独或以任意组合使用。
除粘合剂组合物外,还可提供包括背衬件和粘合剂涂层的涂覆片材料,所述涂层包括本文所述的丙烯酸酯(或甲基丙烯酸酯)组合物,并覆盖所述背衬件的至少一个表面的至少一部分。提供了特定的产品,其包括如下涂覆的片材,例如带辊,传送带,粘合剂绷带,经皮贴片等。带辊包括具有至少一个涂覆有本文所述的粘合剂的主表面的柔性背衬片。所述的传送带包括在至少一个防粘衬里上的粘合剂组合物薄膜。
在一些实施方式中,以粘合剂绷带的形式提供所述涂覆的片材。所述粘合剂绷带可包括任何不同的构造,其中所述绷带包括在该背衬的一个主表面上具有本文所述的粘合剂的背衬材料,以有利于绷带附着到人皮肤上的能力。本文所述的粘合剂通常适用于伤口包扎或用绷带包扎。
在一些实施方式中,所述涂覆片材以经皮贴片的形式提供,所述贴片适于连续地经皮递送治疗有效量的适当药物。适当的经皮药物递送装置包括胶质液体贮存物,如在美国专利4,834,979(Gale)中,所谓的“基材”贴片;和包含PSA贮存物的装置,如在美国专利6,365,178(Venkateshwaran等人),6,024,976(Miranda et al.),4,751,087(Wick)和6,149,935(Chiang et al.),所谓的“粘合剂包药物”贴片,其公开在此被全部引入本文作为参考。
在一些实施方式中,本发明的经皮贴片包括(a)柔性背衬;(b)涂覆在所述柔性背衬的至少一个主表面上的本文所述的粘合剂;和(c)适于在长期以治疗有效量基本连续地经皮递送到受体的量的硝化甘油。所述用于经皮贴片的粘合剂涂层可任选包括皮肤穿透增强剂,如以下组合(i)脂肪酸酯,其由含约14-20个碳原子的脂肪酸和含2-约6个碳原子和一个羟基的烷基脂肪醇制备,和(ii)甘油单月桂酸酯,所述的脂肪酸酯含量为所述粘合剂涂层总重的约1-30wt%,和甘油单月桂酸酯的含量为粘合剂涂层总重的约0.2-5wt%。当使用这种皮肤穿透增强组合时,粘合剂涂层中硝化甘油的浓度可以为粘合剂涂层总重的约10-45wt%。
提供常规的涂覆技术,可以将本发明的粘合剂组合物容易地涂覆在适当的柔性或非柔性背衬材料上,以制备压敏粘合剂(PSA)涂覆的片材。所述的柔性背衬可以是适于粘合剂背衬的可用作带或背衬的任何材料或可以是任何其他柔性材料。所述柔性带背衬材料的代表性例子包括纸、塑料膜如聚(丙烯),聚(乙烯),聚(氯乙烯),聚酯如聚(对苯二甲酸乙二酯),纤维素乙酸酯,和乙基纤维素。背衬还可以是合成或天然材料如棉花、尼龙、人造纤维、玻璃或陶瓷材料的线形成的纺织织物,或者它们可以是非织织物,如天然或合成纤维或其混合的气流成网。此外,所述背衬可由金属,喷涂金属的聚合膜,或陶瓷片材。所述的PSA组合物还可在适当的防粘衬里上涂覆成膜,以提供粘合剂转印膜。
本发明提供的PSA组合物可以通过任何各种常规的涂覆技术如滚涂,刮涂,或幕式淋涂被涂覆到表面上。可以使用底漆,但是并不总需要。得到的涂层不需要固化或交联。然而,若需要增强对溶剂的耐受性,可通过本领域公知的标准方法进行交联,所述方法如固化(电子束或紫外线)或化学交联。
实施例
测试方法
通过高效液相色谱法(HPLC)利用具有MS探测器的AgilentLC-MSD测量残留的N,N-二甲基氨基乙基丙烯酸酯硫酸二甲酯季铵盐(DMAEAMS)和甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯(来自San Esters的AM-90G),柱:Hamilton PRP-1,5μm,150×2.1mm。在50/50水/乙腈中以100-0.1μg/mL的浓度制备两种单体的标准样。分析所述标准样,并根据峰面积对浓度的二次多项式拟合制得各标准样的校准曲线。基于聚合物干重,以ppm记录残留的DMAEAMS和甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯。
利用带有Flame Ionization Detector(FID)的HP 6890Plus气相色谱仪,HP7683A自动进样器,和30m HP-Innowax毛细管柱,通过气相色谱分析(GC)测定残留的丙烯酰胺(ACM)。用500ppb(w/v)的1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)内标法标定,在10ppm(w/v)和10ppb(w/v)的乙酸乙酯中制备标准样。样品溶解于乙酸乙酯并稀释至10%(w/v),用500ppb(w/v)NMP标定。残留的丙烯酰胺基于聚合物干重记录为ppm。
利用带有Flame Ionization Detector(FID)的HP 6890Plus气相色谱仪,HP7683A自动进样器,和105m Rtx-1701毛细管柱,通过气相色谱分析(GC)测定残留的丙烯酸异辛基酯(IOA)。用5ppm(w/v)的丙烯酸丁酯(BA)内标法标定,在100ppm(w/v)和100ppb(w/v)的乙酸乙酯中制备标准样。样品溶解于乙酸乙酯并稀释至10%(w/v),用5ppm(w/v)BA标定。
初始反应产物A1-A4
制备四种初始产物并标为A1,A2,A3和A4。所述产物是根据美国专利4,751,087的实施例5和6记载的一般方法,由丙烯酸异辛基酯和丙烯酰胺(93∶7)制备的压敏粘合剂共聚物的溶液。得到的共聚物溶液为23%的固体在乙酸乙酯和甲醇90∶10的混合物中的溶液。各共聚物溶液的特性粘度(IV)为1.32dL/g。在27℃在浓度为0.15g/dL的乙酸乙酯中测定特性粘度。
通过气相色谱法(GC)测试A1-A4各聚合物溶液等分试样,并得到残留的丙烯酰胺含量。残留的ACM和IV在表1中给出。
| 表1 | ||
| 共聚物溶液 | IV[dL/g] | 残留ACM[ppm] |
| A1 | 1.32 | 2029 |
| A2 | 1.35 | 1480 |
| A3 | 1.39 | 1644 |
| A4 | 1.39 | 1953 |
初始反应产物B
通过将丙烯酸2-乙基己酯(420g),N,N-二甲基氨基乙基丙烯酸酯硫酸二甲酯季铵盐(150g水中80%的溶液,可自Ciba以AgeflexFA1Q80DMS得到),甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯(60g,可自San Esters以AM-90G得到),丙酮(502g),甲醇(200g)和2,2’-偶氮-二(2-甲基丁腈)(1.50g)(可从Du Pont以商品名VAZO-67商购得到)。得到的匀质溶液各自以333g被分到四个瓶子中。所述的瓶用氮气吹扫、密封并在58℃水浴中加热16小时。得到的聚合物溶液的特性粘度为0.43dL/g。在27℃在浓度为0.50g/dL的四氢呋喃中测定特性粘度。
原料溶液
制备以下氧化剂,还原剂和促进剂原料溶液用于以下的实施例。
TAHP:通过混合85%的TAHP水溶液(5.88g,得自Akzo Nobel)和甲醇(94.12g),制备5%的叔戊基过氧化氢固体溶液。
VOSO4:通过向水(99.5g)中加入VOSO4·3H2O(0.50g)制备0.5%的硫酸氧钒水合物(VOSO4·3H2O溶液)固体溶液。
维生素C:通过向甲醇(95.0g)中加入维生素C(5.0g)制备5%的维生素C固体溶液。
TBHP:通过混合70%的TBHP水溶液(7.14可,得自Akzo Nobel)和乙醇(92.86g)制备5%的叔丁基过氧化氢固体溶液。
SFS:通过向水中加入甲醛次硫酸钠(5.0g)而制备5%的甲醛次硫酸钠固体溶液。
FeSO4:通过向水中(99.5g)加入硫酸亚铁(0.50g)制备5%的硫酸亚铁固体溶液。
实施例1
步骤1:将初始反应产物(初始反应产物A2,543.5g溶液,125g固体)等分试样加入到1夸脱(0.95L)的琥珀色玻璃瓶中。向该溶液中加入TAHP溶液(2.50g溶液,0.125g固体)和VOSO4溶液(0.50g溶液,0.0025g固体)。密闭该瓶并混合10分钟。将维生素C溶液(2.50g溶液,0.125g固体)加入到瓶中,随后氮气吹扫除去所有的氧气。密封该瓶并在60℃在水浴中加热2小时。使其冷却到环境温度。
步骤2:开启该瓶,并加入TAHP溶液(2.50g溶液,0.125g固体)。密闭该瓶并混合10分钟。将另外的维生素C溶液(2.50g溶液,0.125g固体)加入到瓶中,随后氮气吹扫除去所有的氧气。然后密封该瓶并在60℃在水浴中加热2小时。使其冷却到环境温度。
步骤3:开启该瓶,并加入TAHP溶液(2.50g溶液,0.125g固体)。密闭该瓶并混合10分钟。将另外的维生素C溶液(3.75g溶液,0.188g固体)加入到瓶中,随后氮气吹扫除去所有的氧气。然后密封该瓶并在60℃在水浴中加热2小时。使其冷却到环境温度。
步骤4:开启该瓶,并加入TAHP溶液(2.50g溶液,0.125g固体)。密闭该瓶并混合10分钟。将另外维生素C溶液(3.75g溶液,0.188g固体)加入到瓶中,随后氮气吹扫除去所有的氧气。然后密封该瓶并在60℃在水浴中加热24小时。使其冷却到环境温度。
通过上述的气相色谱分析测量所述纯化溶液的残留丙烯酰胺。(残留的丙烯酰胺低于5ppm的检测限度。加入的氧化剂和还原剂的总量(ppm)和总纯化反应时间见表2。
实施例2-12
除以下不同外,如实施例1所述处理初始反应产物A1-A4等分试样:一些实施例包括3个而不是4个反应步骤,在一些实施例中用SFS替代维生素C,用FeSO4替代VOSO4或与之共用。加入的氧化剂和还原剂的总量(ppm)和各步骤纯化反应的总时间见表2。
| 实施例编号 | 步骤编号 | 初始反应产物 | TAHP[ppm] | 维生素C[ppm] | SFS[ppm] | VOSO4[ppm] | FeSO4[ppm] | 反应时间[hr] | 残留ACM[ppm]* |
| 1 | 1234 | 实施例A2 | 1000100010001000 | 1000100015001500 | ---- | 20--- | ---- | 22218 | N/D |
| 2 | 123 | 实施例A1 | 100010001000 | 10001000- | --1000 | 20-- | --- | 2212 | N/D |
| 3 | 123 | 实施例A2 | 100010001000 | 10001000- | ---1000 | 20--- | --- | 2226 | 17 |
| 4 | 123 | 实施例A2 | 100010001000 | 10001000- | --1000 | 50-- | --- | 2232 | 27 |
| 5 | 123 | 实施例A2 | 100010001000 | 10001000- | --1000 | 50-- | --- | 2222 | N/D |
| 6 | 1234 | 实施例A2 | 1000100010001000 | 100010001000- | ---1000 | 50--- | ---- | 22224 | N/D |
| 7 | 1234 | 实施例A2 | 1000100010001000 | 100010001000- | ---1000 | 50--- | 50--- | 22224 | N/D |
| 8 | 1234 | 实施例A3 | 1000100010001000 | 1000100015001500 | ---- | 20--- | ---- | 22224 | N/D |
| 9 | 1234 | 实施例A3 | 1000100010001000 | 1000100015001500 | ---- | 20--- | ---- | 2226 | N/D |
| 10 | 123 | 实施例A3 | 100010001000 | 100010001500 | --- | 20-- | --- | 228 | N/D |
| 11 | 1234 | 实施例A4 | 1000100010001000 | 1000100015001500 | ---- | 20--- | ---- | 2226 | N/D |
| 12 | 123 | 实施例A4 | 100010001000 | 100010001500 | --- | 20-- | --- | 228 | N/D |
*N/D-低于5ppm的检测限度
实施例13
沉淀循环1:向纯化初始反应产物的等分试样(实施例4,203g溶液,46.7g固体,残留IOA:550,ACM:27ppm,基于聚合物干重)中,加入甲醇(100g)以沉淀聚合物。在室温振摇该混合物3小时,以确保残留单体在溶剂和沉淀的聚合物相之间达到平衡。然后将溶剂相(165g)从所述沉淀聚合物中分离出来。加入乙酸乙酯(65g)以再溶解该聚合物成为澄清溶液。
沉淀循环2:向该溶液中,加入另外剂量的甲醇(100g)以沉淀聚合物,然后振摇另外3小时,以洗涤沉淀的聚合物。然后将溶剂相(163g)从所述沉淀聚合物中分离出来。加入乙酸乙酯(63g)以再溶解该聚合物成为澄清溶液。通过GC分析该样品的IOA和ACM残留。沉淀前后IOA和ACM残留的结果在表3中给出。结果总结于表3。
实施例14-16
利用如实施例13所述的相同步骤制备样品,不同之处在于改变起始纯化的初始反应产物和进行三个沉淀循环。起始纯化的初始反应产物,沉淀循环的数量,和沉淀前后残留的IOA和ACM见表3。
| 表3 | ||||
| 实施例编号 | 起始纯化初始产物 | 沉淀前的残留IOA/ACM[ppm] | 沉淀循环 | 沉淀后的残留IOA/ACM[ppm] |
| 13 | 实施例4 | 550/27 | 2 | 160/ND |
| 14 | 实施例8 | 503/ND | 3 | 46/ND |
| 15 | 实施例9 | 384/ND | 3 | 44/ND |
| 16 | 实施例10 | 392/ND | 3 | 80/ND |
*N/D-低于5ppm的检测限度
实施例17
将初始反应产物B(333g,150g固体)等分试样加入到1夸脱(0.95L)的琥珀色玻璃瓶中。向该溶液中加入TBHP溶液(3.0g溶液,0.15g固体)。在室温下混合该瓶20分钟,以确保为匀质。将SFS溶液(3.0g溶液,0.15g固体)加入到瓶中,随后氮气吹扫除去所有的氧气。密封该瓶并在60℃在水浴中加热2小时。使其冷却到环境温度。
开启该瓶,并加入TBHP溶液(3.0g溶液,0.15g固体)。在室温下混合该瓶20分钟。将SFS溶液(3.0g溶液,0.15g固体)加入到瓶中,随后氮气吹扫除去所有的氧气。然后密封该瓶并在60℃在水浴中加热2小时。
通过HPLC分别测量残留的DMAEAMS和AM-90G为90ppm和330ppm。
通过HPLC测试未反应的共聚物B溶液的等分试样,残留DMAEAMS和AM-90G分别为3500ppm和2900ppm。
实施例18
通过向4盎斯玻璃瓶中加入丙烯酸丁酯(18.0g),DMAEAMS(2.5g,80%水溶液),丙酮(26g),甲醇(20g)和VAZO-67(0.06g),混合至匀质而制备压敏粘合剂共聚物溶液。用氮气吹扫该瓶并密封,在57℃加热24小时。得到的共聚物溶液通过加入1.3∶1的丙酮/甲醇混合物(8.0g)而稀释到30%固体。
向该共聚物溶液至加入TAHP溶液(1000ppm,0.36g溶液,0.018g固体)并混合10分钟。在氮气吹扫除去所有的氧气后,向瓶中加入另外的维生素C溶液(0.36g溶液,0.018g固体)和2滴1%的VOSO4水溶液。密封该瓶,并在57℃水浴中加热2小时。使其冷却到环境温度。
向共聚物溶液中加入另外的TAHP溶液(1000ppm,0.36g溶液,0.018g固体)并混合10分钟。在氮气吹扫除去所有的氧气后,向瓶中加入另外的维生素C溶液(1000ppm,0.36g溶液,0.018g固体)。密封该瓶,并在57℃水浴中加热2小时。
向共聚物溶液中加入另外的TAHP溶液(800ppm,0.29g溶液,0.0144g固体)并混合10分钟。在氮气吹扫除去所有的氧气后,向瓶中加入另外的维生素C溶液(800ppm,0.29g溶液,0.0144g固体)。密封该瓶,并在57℃水浴中加热2小时。
通过HPLC测量残留的DMAEAMS为259ppm。
Claims (17)
1.一种生产粘合剂的方法,包括
(A)提供溶液聚合反应的初始反应产物,所述的初始反应产物包括聚合物,未反应的可聚合反应物,不可聚合的材料和溶剂;和
(B)通过向所述初始反应产物中加入氧化剂和还原剂,并允许初始反应产物中该未反应的可聚合反应物进一步反应而纯化该初始反应产物,从而提供第二反应产物,第二反应产物包括另外的聚合物和比在初始反应产物中存在的含量低的未反应的可聚合反应物。
2.权利要求1的方法,其中提供溶液聚合反应的初始反应产物的步骤(A)包括使包含C4-C12烷基丙烯酸酯的主丙烯酸酯单体聚合。
3.权利要求1的方法,其中提供溶液聚合反应的初始反应产物的步骤(A)包括使包含烷基丙烯酸酯的主丙烯酸酯单体和极性单体聚合。
4.权利要求2或3的方法,其中主丙烯酸酯单体选自丙烯酸异辛基酯、2-乙基己基丙烯酸酯,2-甲基丁基丙烯酸酯,丙烯酸丁酯和前述两种或多种的组合。
5.权利要求3或4的方法,其中所述的极性单体选自丙烯酰胺,甲基丙烯酰胺,N-乙烯基-2-吡咯烷酮,2-羟乙基丙烯酸酯,羟丙基丙烯酸酯,丙烯酸,甲基丙烯酸,吡咯啉丙烯酸乙酯,2-羧基乙基丙烯酸酯,和前述两种或多种的组合。
6.权利要求1-5任一项所述的方法,其中通过氧化剂和还原剂的反应产生自由基。
7.权利要求1-6的任一项所述的方法,其中所述的氧化剂为烷基氢过氧化物,其选自叔戊基过氧化氢,叔丁基过氧化氢和上述二者或多种的组合。
8.权利要求1-7的任一项所述的方法,其中还原剂选自烷基胺,甲醛次硫酸钠,维生素C,和上述二者或多种的组合。
9.权利要求1-8的任一项所述的方法,其中纯化初始反应产物的步骤(B)进一步包括向所述初始反应产物中加入促进剂。
10.权利要求9所述的方法,其中所述促进剂包括过渡金属盐,其选自硫酸钒水合物,硫酸亚铁,和前述两种或多种的组合。
11.权利要求1-10任一项所述的方法,其中所述第二反应产物包括小于约500ppm含量的未反应的可聚合反应物。
12.权利要求1-10的任一项所述的方法,其中所述第二反应产物包括小于约100ppm含量的未反应的可聚合反应物。
13.权利要求1-12的任一项所述的方法,进一步包括以下步骤:
从所述第二反应产物中沉淀聚合物以提供沉淀的聚合物;和
使沉淀的聚合物与第二反应产物的残留物分离,所述沉淀的聚合物包括的不可聚合材料或未反应的可聚合反应物或者不可聚合的材料和未反应的可聚合反应物二者比在第二反应产物中存在的含量低。
14.权利要求13所述的方法,其中从第二反应产物中沉淀聚合物包括调整溶剂的极性直至聚合物不再溶于其中。
15.权利要求13或14所述的方法,其中所述沉淀的聚合物包括的未反应的可聚合物反应物的含量小于约500ppm。
16.权利要求13或14所述的方法,其中所述沉淀的聚合物包括的未反应的可聚合物反应物的含量小于约100ppm。
17.一种生产粘合剂的方法,包括:
(A)提供溶液聚合反应的初始反应产物,所述的初始反应产物包括丙烯酸异辛基酯和丙烯酰胺的共聚物,未反应的可聚合反应物、不可聚合的材料和溶剂;和
(B)通过向初始反应产物中加入氧化剂和还原剂,并允许所述初始反应产物中未反应的可聚合反应物进一步反应而纯化该初始反应产物,从而提供第二反应产物,该第二反应产物包括另外的聚合物和比在初始反应产物中存在的含量低的未反应的可聚合反应物;
(C)从所述反应产物中沉淀所述不可聚合的材料,以提供纯化的丙烯酸异辛基酯和丙烯酰胺的共聚物,其包括小于约200ppm的未反应的丙烯酸异辛基酯或丙烯酰胺。
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