Dispersion-type silicone pressure sensitive adhesive composition

Abstract

A composition includes a water-continuous dispersion that contains the following components: (a) hydroxyl-functional silicone resin; (b) hydroxyl-functional silicone gum; (c) surfactant; (d) water; (e) peroxide catalyst; (f) a polyol selected from one or both of xylitol and sorbitol; and (g) an alkali component; where the polyol is present at a concentration in a range of 0.35 to 3.0 weight-percent and the alkali component is present at a concentration in a range of 0.1 to 2.0 weight-percent, where weight-percent values are relative to water-continuous dispersion weight.

Description

DISPERSION-TYPE SILICONE PRESSURE SENSITIVE ADHESIVE COMPOSITIONFIELDThe present invention relates to a water-continuous silicone pressure sensitive adhesive (PSA) composition that can dry and cure to form a silicone PSA on a substrate.INTRODUCTIONSilicone pressure sensitive adhesives (PSAs) are useful in a wide and fast-growing range of applications including general purpose masking tapes, labels and protective films. Silicone PSAs offer desirable stable adhesion after aging and high and low temperature stability. However, traditional silicone PSAs originate as an organic solvent-continuous PSA composition that is coated and cured on a substrate and the solvent evaporated. It is desirable to move away from solvent-continuous systems to reduce release of solvent into the environment.Water-continuous silicone PSA compositions are rare but are one alternative to solvent-continuous PSA compositions. Water-continuous silicone PSA composition are typically dispersions, usually emulsions, of silicone materials in a continuous aqueous phase that can dry and cure to form a PSA coating on a substrate. Water-continuous silicone PSA compositions can be free of organic solvent, thereby avoiding an undesirable characteristic of solvent-continuous silicone PSA compositions, but can have performance challenges of their own. In particular, it is desirable but challenging to obtain a water-continuous silicone PSA composition that produces a PSA having the following properties: (1) tack, per the Tack Test taught herein below, that is greater than 100 g; (2) adhesion, per the Adhesion Test taught herein below, that is greater than 600 g / in; and (3) passing performance in both the hot and cold peel test of the Peel Test taught hereinbelow at both 220 ℃ and 240 ℃.SUMMARYThe present invention provides a solution to the challenge of providing a water-continuous silicone PSA composition that produces a PSA having the following properties: (1) tack, per the Tack Test taught herein below, that is greater than 100 g; (2) adhesion, per the Adhesion Test taught herein below, that is greater than 600 g / in; and (3) passing performance in both the hot and cold peel test of the Peel Test taught hereinbelow at both 220 ℃ and 240 ℃.Surprisingly, the present invention is at least partly a result of discovering that including a certain amount of xylitol or sorbitol, but not any polyol, in the PSA composition helps enable achieving the target PSA performance properties. Additionally, the alkali component must also be present to achieve the target PSA performance properties.In a first aspect, the present invention is a composition comprising a water-continuous dispersion that comprises the following components: (a) hydroxyl-functional silicone resin; (b) hydroxyl-functional silicone gum; (c) surfactant; (d) water; (e) peroxide catalyst; (f) a polyol selected from one or both of xylitol and sorbitol; and (g) an alkali component; where the polyol is present at a concentration in a range of 0.35 to 3.0 weight-percent and the alkali component is present at a concentration in a range of 0.1 to 2.0 weight-percent, where weight-percent values are relative to water-continuous dispersion weight.In a second aspect, the present invention is a process comprising preparing the composition of the first aspect according to the following steps: (a) forming a water-continuous dispersion using an extruder by feeding into the extruder hydroxyl-functional silicone resin, followed downstream by feeding into the extruder hydroxyl-functional silicone gum, followed further downstream by feeding into the extruder surfactant, and followed even further downstream by feeding into the extruder the water to produce an initial dispersion of silicone gum and resin in water; and (b) mixing into the initial dispersion of silicone gum and resin in water the peroxide catalyst, the polyol and the alkali components to form a final dispersion.The composition of the present invention is useful for preparing silicone PSA coatings.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGSFigure 1 illustrates a block drawing of an example of a suitable extruder set up for preparing the RP3 pellets as described in the Examples section herein below.DETAILED DESCRIPTIONConventional test methods refer to the most recent test method as of the priority date of this document if a date is not indicated with the test method number.“Multiple” means two or more. “And / or” means “and, or as an alternative” . All ranges include endpoints unless otherwise indicated. Products identified by their tradename refer to the compositions available from the suppliers under those tradenames at the priority date of this document unless otherwise stated herein.In a first aspect, the present invention is a composition that comprises a water-continuous dispersion. “Dispersion” herein refers to a composition that comprises one or more component dispersed in a continuous phase. “Dispersion” can, and in the case of the present invention typically does, refer to an emulsion. The continuous phase of the dispersions of the present invention is a water-continuous phase, meaning it comprises water. The water-continuous dispersion can serve as a silicone PSA composition suitable for coating a substrate and curing to form a silicone pressure sensitive adhesive. The water-continuous dispersion comprises the following components: (a) hydroxyl-functional silicone resin; (b) hydroxyl-functional silicone gum; (c) surfactant; (d) water; (e) peroxide catalyst; (f) one or both of a polyol selected from xylitol and sorbitol; and (g) an alkali component. The composition of the present invention can contain less than 5 weight-percent (wt%) , 4 wt%, 3 wt%, 2 wt%, even one wt%of organic solvent based on water-continuous dispersion weight. The composition of the present invention can be free of any one or any combination of platinum catalysts, alkenyl functional compounds, aromatic hydrocarbons, ketones and esters.(a) Hydroxyl-Functional Silicone Resin The hydroxyl-functional silicone resin ( “Resin” ) comprises monofunctional units of formula RM3SiO1 / 2 and tetrafunctional units ( “Q” units) of formula SiO4 / 2, where each RM is independently selected monovalent hydrocarbon groups. Suitable monovalent hydrocarbon groups for RM can have 1 to 20 carbon atoms, alternatively 1 to 12 carbon atoms, alternatively 1 to 8 carbon atoms, alternatively 1 to 4 carbon atoms, and alternatively 1 to 2 carbon atoms. The hydrocarbon groups for RM can be selected from the group consisting of alkyl groups, alkenyl groups, and aryl groups; preferably alkyl groups. The alkyl groups and aryl groups are selected from the group consisting of an alkyl group containing 1 to 18 carbon atoms and an aryl group containing 6 to 18 carbon atoms. Each RM can be independently selected from the group consisting of alkyl, alkenyl, and aryl. Preferably, each RM is selected from methyl, vinyl and phenyl. Desirably, at least one-third, alternatively at least two thirds of the RM groups are methyl groups. The monofunctional units can be exemplified by (Me3SiO1 / 2) , (Me2PhSiO1 / 2) , and (Me2ViSiO1 / 2) .The Resin comprises the monofunctional and tetrafunctional units described above, and the polyorganosiloxane further comprises units with silanol (silicon bonded hydroxyl) groups. The Resin may comprise neopentamer of formula Si (OSiRM3) 4, where RM is as described above. Si29 Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy, as described in U.S. Patent 9,593,209 at col. 32, Reference Example 2, may be used to measure molar ratio of M and Q units, where said ratio is expressed as {M (resin) + (M (neopentamer) }  /  {Q (resin) +Q (neopentamer) } and represents the molar ratio of the total number of triorganosiloxy groups (monofunctional units) of the resinous and neopentamer portions of the Polyorganosilicate Resin to the total number of silicate groups (Q units) in the resinous and neopentamer portions.The Mn of the Resin depends on numerous factors including the types of hydrocarbyl groups represented by RM that are present. The Mn of the Resin refers to the number average molecular weight measured using GPC according to the procedure in U.S. Patent 9,593,209 at col. 31, Reference Example 1, when the peak representing the neopentamer is excluded from the measurement. The Mn of the Resin can be greater than 2,000 g / mol, 2,500 g / mol or more, 3000 g / mole or more, 4000 g / mol or more, even 4200 g / mol or more while at the same time is typically 15,000 g / mol or less, and can be 8000 g / mol or less, even 5000 g / mol or less.The Resin can be prepared by any suitable method, such as cohydrolysis of the corresponding silanes or by silica hydrosol capping methods. The Resin may be prepared by silica hydrosol capping processes such as those disclosed in U.S. Patent 2,676,182 to Daudt, et al.; U.S. Patent 4,611,042 to Rivers-Farrell et al.; and U.S. Patent 4,774,310 to Butler, et al. The method of Daudt, et al. described above involves reacting a silica hydrosol under acidic conditions with a hydrolyzable triorganosilane such as trimethylchlorosilane, a siloxane such as hexamethyldisiloxane, or mixtures thereof, and recovering a copolymer having monofunctional units and tetrafunctional units. The resulting copolymers generally contain from 2 to 5 percent by weight of hydroxyl groups.Intermediates used to prepare the Resin can be triorganosilanes and silanes with four hydrolyzable substituents or alkali metal silicates. The triorganosilanes can have formula RM3SiX1, where RM is as described above and X1 represents a hydrolyzable substituent. Silanes with four hydrolyzable substituents can have formula SiX24, where each X2 is halogen, alkoxy or hydroxyl. Suitable alkali metal silicates include sodium silicate.Resin prepared as described above typically contains silicon bonded hydroxyl groups of formulae, HOSi3 / 2 and / or HORM2SiO1 / 2. The Resin may comprise up to 5 wt%, up to 3 wt%, or up to 2.8 wt%of silicon bonded hydroxyl groups with wt%silicon bonded hydroxyl group relative to Resin weight. The concentration of silicon bonded hydroxyl groups present in the Resin may be determined using Fourier Transform-Infra Red (FTIR) spectroscopy according to ASTM Standard E-168-16. For certain applications, it may be desirable for the amount of silicon bonded hydroxyl groups to be below 0.7 wt%, alternatively below 0.3 wt%, alternatively less than 1%, and alternatively 0.3%to 0.8%. Silicon bonded hydroxyl groups formed during preparation of the Resin can be converted to trihydrocarbyl siloxane groups or to a different hydrolyzable group by reacting the Resin with a silane, disiloxane, or disilazane containing the appropriate terminal group. Silanes containing hydrolyzable groups can be added in molar excess of the quantity required to react with the silicon bonded hydroxyl groups on the Resin.The Resin can comprise unit formula (R-1) : (Me3SiO1 / 2) w (SiO4 / 2) yBz; where Me refers to a methyl group B refers to a group selected from HOSi3 / 2 and HORM2SiO1 / 2 as described above, subscript w has an average value of 25 or more, preferably 30 or more, 35 or more, even 40 or more while at the same time is typically 75 or less, and can be 60 or less, even 50 or less; subscript y has an average value of 25 or more, preferably 30 or more, 40 or more, even 50 or more while at the same time is typically 75 or less, and can be 60 or less; and subscript z is sufficient to provide a hydroxyl concentration of 0.20 wt%or more, preferably 0.25 wt%or more and at the same time 3.5 wt%or less, or even 3.0 wt%or less relative to Resin weight.The Resin can be a combination of: (a) a “high-hydroxylated silicone resin” , which is a silicone resin comprising hydroxyl groups at a concentration of 2.0 wt%or more, even 2.5 wt%or more, even 2.8 wt%or more while at the same time 3.5 wt%or less, 3.0 wt%or less, even 2.9 wt%or less; and (b) a “low-hydroxylate silicone resin” , which is a silicone resin that has a hydroxyl group concentration of zero wt%or more, 0.20 wt%or more, even 0.25 wt%or more, while at the same time 0.5 wt%or less, 0.4 wt%or less, even 0.30 wt%or less, even 0.28 wt%or less, or 0.25 wt%or less. Wt%hydroxyl concentration is relative to weight of the silicone resin containing the hydroxyl groups.The concentration of Resin in the composition is generally 20 wt%or more and can be 25 wt%or more, even 26 wt%or more, while at the same time is generally 35 wt%or less, typically 31 wt%or less based on water-continuous dispersion weight. It is possible that at the same time, the Resin can comprise: (a) high-hydroxylated silicone resin at a concentration of 5 wt%or more, even 6.0 wt%or more or 6.5 wt%or more while at the same time 10 wt%or less, 9.0 wt%or less, or even 8.0 wt%or less; and (b) low-hydroxylate silicone rein at a concentration of 15 wt%or more, 17 wt%or more, or even 19 wt%or more while at the same time 25 wt%or less, 24 wt%or less, or even 23 wt%or less; where wt%values are relative to water-continuous dispersion weight.(b) Hydroxyl-Functional Silicone Gum The hydroxyl-functional silicone gum ( “Gum” ) can be a polydiorganosiloxane gum terminated with an aliphatically unsaturated group or a hydroxyl group. The Gum has number average molecular weight (Mn) of at least 150,000 grams per mole (g / mol) , and can have a Mn of 200,000 g / mol or more, 300,000 g / mole or more, even 500,000 g / mol or more while at the same time typically has an Mn of 1,000,000 g / mol or less, and can have an Mn or 800,000 g / mol or less. Determine Mn by GPC according to the test method in Reference Example 1 of U.S. Patent 9,593,209 beginning at column 31.The Gum can have unit formula (G-1) : (R22 (HO) SiO1 / 2) a (R22SiO2 / 2) b (R2SiO3 / 2) c, where each R2 is independently selected from the group consisting of an alkyl group containing 1 to 18 carbon atoms and an aryl group containing 6 to 18 carbon atoms, subscript a is at least 2, subscript b greater than 1500, and subscript c zero or greater, with the proviso that a quantity (a+ b +c) is sufficient to give the Gum the Mn described above. Subscript a can be 2. Subscript b can be 2500 or higher, even 4000 or higher, or 5300 or higher, or 5400 or higher while at the same time is typically 8000 or lower and can be 6000 or lower, even 5900 or lower. Subscript c can be zero.In unit formula (G-1) , R2 can be an alkyl group containing 1 to 18 carbon atoms. Each R2 may have 1 to 12 carbon atoms, and alternatively 1 to 6 carbon atoms. “Alkyl” means a cyclic, branched, or unbranched, saturated monovalent hydrocarbon group. Alkyl is exemplified by, but not limited to, methyl, ethyl, propyl (for example, iso-propyl and / or n-propyl) , butyl (for example, isobutyl, n-butyl, tert-butyl, and / or sec-butyl) , pentyl (for example, isopentyl, neopentyl, and / or tert-pentyl) , hexyl, heptyl, octyl, nonyl, and decyl, and branched alkyl groups of 6 to 18 carbon atoms; and cyclic alkyl groups such as cyclopentyl and cyclohexyl. One or more instances of R2 can be an aryl group. “Aryl” means a cyclic, fully unsaturated, hydrocarbon group. Aryl is exemplified by, but not limited to, cyclopentadienyl, phenyl, anthracenyl, and naphthyl. Monocyclic aryl groups can have 5 or more, even 6 or more carbon atoms while at the same time typically have 9 or fewer, 8 or fewer, 7 or fewer, even 6 or fewer carbon atoms. Polycyclic aryl groups can have 10 or more, even 12 or more carbon atoms while at the same time typically have 17 or fewer, even 14 or fewer carbon atoms. Each R2 can be independently selected from methyl and phenyl. Each R2 can be alkyl. Each R2 can be methyl.The Gum can be a bis-hydroxyl-terminated polydiorganosiloxane. The hydroxyl-functional polydiorganosiloxane can have unit formula (G-2) : [R22 (HO) SiO1 / 2] 2 (R22SiO2 / 2) d, where each R2 is as described above and is desirably methyl; subscript d is greater than 0, with the proviso that subscript d has a value sufficient to give the Gum the Mn described above. Desirably, subscript d has a value of 1000 or more, and can be 2000 or more, 3000 or more, 4000 or more,5000 or more, 5500 or more, even 5800 or more while at the same time is typically 10,000 or less and can be 9000 or less, 8000 or less, 7500 or less, 7000 or less, 6000 or less, or even 5900 or less.The Gum can have an average chemical structure (I) :HOMe2SiO (Me2SiO) dSiMe2OH           (I)where: “Me” refers to a methyl group, and subscript d is the average number of (Me2SiO) siloxane units in the molecule and has a value in a range of 1,000 to 7,500, and can have a value of 1000 or more, 2000 or more, 3000 or more, 4000 or more, 5000 or more, 5500 or more, even 5800 or more, while at the same time typically has a value of 7500 or less, 6000 or less, or even 5900 or less.Suitable Gums are known in the art and can be prepared by methods such as hydrolysis and condensation of the corresponding organohalosilanes or equilibration of cyclic polydiorganosiloxanes. Gums are commercially available, for example, one suitable Gum is available under the tradename SILASTICTM SGM-36 from Dow Silicones Corporation of Midland, Michigan, USA (SILASTIC is a trademark of . Examples of suitable Gums for use herein are exemplified by: i) hydroxyl-terminated polydimethylsiloxane, ii) hydroxyl-terminated poly (dimethylsiloxane / methylphenyl) siloxane, iii) hydroxyl-terminated poly (dimethylsiloxane / diphenyl) siloxane, iv) a combination of two or more of i) to iii) .The concentration of Gum is typically 15 wt%or more, even 20 wt%or more, or 21 wt%or more while at the same time is typically 30 wt%or less, 29 wt%or less, 28 wt%or less, or even 27 wt%or less based on water-continuous dispersion weight.(c) Surfactant The surfactant is one or any combination of more than one selected from the group consisting of anionic surfactants, nonionic surfactants, and combinations of both anionic and nonionic surfactants, with the proviso that the surfactant does not include sulfonic acids and their salt derivatives, long chain carboxylic acid surfactants and their salts, fatty acid amines and amides and their salts and derivatives, alkylglucosides, and linear silicone polyethers.Desirably, the composition comprises an anionic surfactant. Suitable anionic surfactants include salts of alkyl alkoxylate sulfates having at least 6 carbon atoms in the alkyl substituent, such as sodium lauryl sulfate; and the sulfate esters of polyoxyethylene monoalkyl ethers. Some other examples of anionic surfactants are alkali metal sulfosuccinates; sulfonated glyceryl esters of fatty acids such as sulfonated monoglycerides of coconut oil acids; salts of sulfonated monovalent alcohol esters such as sodium oleyl isothionate; sulfonated products of fatty acid nitriles such as palmitonitrile sulfonate; sulfonated aromatic hydrocarbons such as sodium alpha-naphthalene monosulfonate; condensation products of naphthalene sulfonic acids with formaldehyde; sodium octahydro anthracene sulfonate; alkali metal alkyl sulfates; ether sulfates having alkyl groups of eight or more carbon atoms such as sodium lauryl ether sulfate; and alkylaryl sulfonates having one or more alkyl groups of eight or more carbon atoms. Commercial anionic surfactants which can be used include sodium salt of alkyl alkoxylate sulfate sold under the trademark DOWFAXTM AS-801 by The Dow Chemical Company of Midland, Michigan, USA; sodium n-hexadecyl diphenyloxide disulfonate sold under the trademark DOWFAXTM 8390 by The Dow Chemical Company, Midland, Michigan; and the sodium salt of a secondary alkane sulfonate sold under the trademark HOSTAPURTM SAS 60 by Clariant Corporation, Charlotte, North Carolina.The concentration of surfactant is not especially critical, but is typically in a range of 3 to 4 wt%based on water-continuous dispersion weight.(d) WaterThe water is not generally limited, and may be utilized neat (that is, absent any carrier vehicles / solvents) , and / or pure (that is, free from or substantially free from minerals and / or other impurities) . For example, the water may be processed or unprocessed before use in the process described above. Examples of processes that may be used for purifying the water include distilling, filtering, deionizing, and combinations of two or more thereof, such that the water may be deionized, distilled, and / or filtered. Alternatively, the water may be unprocessed (e.g. may be tap water provided by a municipal water system or well water, used without further purification) . Alternatively, the water may be purified before use in the process.The concentration of water is not especially critical, but is typically 20 wt%or more, 25 wt%or more, 30 wt%or more, or even 35 wt%or more while at the same time is typically 50 wt%or less, 45 wt%or less, or even 40 wt%or less based on water-continuous dispersion weight.(e) Peroxide catalystThe peroxide catalyst can be an organic peroxide compound, such as an alkyl peroxide, a diacyl peroxide, a peroxide ester, and / or a peroxide carbonate. Suitable organic peroxide compounds include any one or any combination of more than one selected from benzoyl peroxide; 4-monochlorobenzoyl peroxide; dicumyl peroxide; tert-butylperoxybenzoate; tert-butyl cumyl peroxide; tert-butyloxide 2, 5-dimethyl-2, 5-di-tert-butylperoxyhexane; 2, 4-dichlorobenzoyl peroxide; di-tertbutylperoxy-diisopropyl benzene; 1, 1-bis (tert-butylperoxy) -3, 3, 5-trimethylcyclohexane; 2, 5-di-tert-butylperoxyhexane-3, 2, 5-dimethyl-2, 5-bis (tert-butylperoxy) hexane, or cumyl-tert-butyl peroxide. Suitable peroxide catalysts are known in the art and are disclosed, for example, in U.S. Patent Application Publication 2018 / 0105692 at paragraph

[0093] .The concentration of peroxide catalyst is typically 0.5 wt%or more, 0.8 wt%or more, even one wt%or more and at the same time is typically 5 wt%or less, 4 wt%or less, 3 wt%or less, 2 wt%or less, 1.6 wt%or less, or even one wt%or less based on water-continuous dispersion weight.(f) Polyol selected from xylitol and sorbitolThe composition of the present invention includes a polyol component that is at least one of xylitol and sorbitol. Surprisingly, not any polyol is suitable for achieving the PSA performance properties of the present invention. The concentration of the polyol component is in a range of 0.35 to 3.0 wt%, and can be 0.35 wt%or more, or 0.50 wt%or more while at the same time is typically 3.0 wt%or less, 2.0 wt%or less, and can be 1.5 wt%or less, or even 1.2 wt%or less, 1.1 wt%or less, or even one wt%or less, with wt%based on water-continuous dispersion weight.(g) Alkali componentIn the broadest scope of the invention, the alkali component can be any alkali component. Desirably, the alkali component is free of nitrogen. Examples of suitable alkali components include any one or any combination or more than one selected from sodium hydroxide (NaOH) , potassium hydroxide (KOH) , and potassium carbonate (K2CO3) . The concentration of alkali component is typically 0.1 wt%or more and can be 0.2 wt%or more while at the same time is typically 2.0 wt%or less, 1.0 wt%or less, 0.5 wt%or less, 0.4 wt%or less, or even 0.3 wt%or less; where wt%is based on water-continuous dispersion weight.The composition can further comprise a substrate on which the water-continuous dispersion resides as a coating. The water-continuous dispersion is suitable for use as a PSA composition and can be coated onto a substrate. The coating can then be dried and cured to form a PSA coating on the substrate. The coating can be cured by reacting the silicone resin and hydroxyl-functional silicone gum components together by condensation to form a crosslinked silicone coating on the substrate. The resulting crosslinked silicone coating has the following properties: (1) tack, per the Tack Test taught herein below, that is greater than 100 g; (2) adhesion, per the Adhesion Test taught herein below, that is greater than 600 g / in; and (3) passing performance in both the hot and cold peel test of the Peel Test taught hereinbelow at both 220 ℃ and 240 ℃.The best mode of preparing the water-continuous dispersion is by using an extruder. The components of the water-continuous dispersion can be fed into an extruder and mixed within the extruder while maintaining a back pressure with the water-continuous dispersion exiting the extruder. The process of preparing the water-continuous dispersion using an extruder benefits by first forming an initial dispersion of silicone gum treated resin in water and then mixing into the initial dispersion the remaining components of the water-continuous dispersion. For instance, a resin granule that comprises the hydroxyl-functional silicone resin component and at least a portion of the hydroxyl-functional silicone gum can first be made using an extruder in a manner similar to that taught in WO2021081822. Then the resin granule can be fed into another extruder, followed downstream by any remaining hydroxyl-functional silicone gum, surfactant, and water. The resulting dispersion can then be blended with the alkali component, the polyol component and a dispersion of peroxide catalyst in water to form the final water-continuous dispersion.A PSA coating can be formed by providing a substrate, coating the substrate with the final water-continuous dispersion, removing water from the coating, and then curing the coating to form a silicone pressure sensitive adhesive on the substrate.EXAMPLESTable 1 lists the components for use in preparing the samples that follow. “Me” refers to a methyl group. SILASTIC is a trademark of Dow Corning Corporation, DOWSIL, DOWFAX, and DOWANOL are trademarks of The Dow Chemical Company, PERKADOX is a trademark of Akzo Chemie Nederland B.V.Table 1Preparation of RP3 PelletsRP3 pellets contain 18.7 wt%Resin 1, 56.3 wt%Resin 2, and 25 wt%Gum 1. Prepare RP3 pellets using an extruder (for example Leistritz ZSE27 MAXX with L / D = 48 and 12 stages) comprising a barrel having a first feed port, a second feed port, and an outlet with a die in order along the extruder from the feed port.Figure 1 illustrates a block drawing of an example of a suitable extruder set up for preparing the RP3 pellets. The extruder set up 100 comprises extruder barrel 110.Feed at least a portion of the Gum 1 at a feed at a feed rate of 2.5 kilograms per hour through a first feed port 112 in a fourth stage of extruder barrel 110. Feed Resin 1, Resin 2, and any remaining Gum 1 at a feed rate of 7.5 kilograms per hour through a second feed port 116 in the fifth stage of extruder barrel 110 to form a mixture within the extruder. Heat the barrel of the extruder to a temperature in a range of 200 to 250 ℃ with a heating means (not shown) during the process. Convey the mixture through an outlet die 120 at the outlet of the extruder to form a strand of the mixture. Comminute the strand to form the RP3 pellets.Preparation of Silicone PSA DispersionTable 2Prepare Silicone PSA Dispersions using the components and amounts as listed in Table 2 (amounts are in wt%relative to silicone PSA dispersion weight) . Prepare the silicone dispersions using a 12-stage 25-millimeter (mm) twin screw extruder with a backpressure regular fitted to the outlet port so as to maintain a pressure of greater than 2000 kilopascals backpressure while making the Silicone PSA Dispersions. Feed the RP3 pellets using a loss-weight feeder into the barrel at stage 1 (further upstream from the extruder flow) . Feed remaining Gum 1 into the barrel at stage 2, Inject a portion of Surfactant 1 and, if necessary to facilitate processing, a portion of the water as an initial addition of water (up to 1.5 wt%of the weight of silicone solids weight in the PSA Dispersion) using a 1000D ISCO pump at stage 4 or 5. For the current samples there is no need to include this initial addition of water. Dilute the contents of the extruder by injecting the remaining water at stage 9. Collect the resulting product as a Silicone PSA Dispersion as it exits the extruder from stage 12.Preparation of Catalyst 1 DispersionBlend at a 1: 1 ratio Peroxide Catalyst 1 and Dispersant using a speed mixer for 5 minutes at 300 revolutions per minute. Allow the mixture to phase separate and remove the water to obtain the Catalyst 1 Dispersion, which contains 38 wt%Peroxide Catalyst 1 by weight of the Catalyst 1 Dispersion.Composition SamplesPrepare composition samples with the components and amounts listed in Table 3, where amounts are listed in wt%relative to composition sample weight. Use the Silicone PSA Dispersion that corresponds to the particular sample (see Table 2) . Prepare the samples by first blending the Silicone PSA Dispersion component, alkali component, and polyhydroxy component together by mechanical agitation using a 4-blade propeller stirrer for 2 minutes. Then add the catalyst component and mix together by mechanical agitation for 5 minutes to obtain the final composition sample.Table 4 provides another presentation of the composition samples identifying the concentration of each component in wt%relative to the weight of the total composition. “Disp” refers to Dispersant. “Cat” refers to Peroxide Catalyst. “Org” refers to the organic solvent provided with Peroxide Catalyst 2. The amount of water includes water from Surfactant 1 ( “Surf 1” ) and Peroxide Catalyst 1 ( “Cat 1” ) , and the value for Surf 1 and Per Cat 1 only refers to solids or actives. The value for Peroxide Catalyst 2 ( “Cat 2” ) refers to solids of the catalyst while the value for “Org” refers to the concentration of organic carrier for the catalyst.Cured Composition Preparation and CharacterizationImmediately after preparing a Composition Sample coat it onto a 50 micrometer thick polyethylene terephthalate film substrate so as to form a cured coating that is 35-50 micrometers thick using a drawdown bar. Immediately expose the coating at 80 to 90 ℃ for one minute to remove most of the water and then cure the coating in an oven at 170 to 180 ℃ for 3 minutes.Subject the cured coating to characterization in accordance with the following Tack Test, Adhesion Test, and Hot and Cold Peel Test. Results for the samples are in Table 5.Tack TestEvaluate the tack for each cured coating according to test method ASTM D2979 using a PT-1000 prove tack tester with a 0.5 centimeter per second probe speed and a one second dwell time. Affix the coated PET sample conduct the probe test 3 times and average the three results. Results are units of grams (g) . Clean the probe with heptane between measurements to avoid residuals on the probe from effecting subsequent measurements. Desirable performance is greater than 100 g.Adhesion TestEvaluate the adhesion of each cured coating according to test method ASTM D1000 by first cutting the coated and cured PET samples into strips 2.54 centimeters wide. Adhere the coating surface to a steel plate and roll a 1-kilogram roller two times against the PET side of the coated substrate to press the coating onto the steel plate. Age the rolled sample for 30 minutes at 23-25 ℃. Using an adhesion tester (Chemistruments AR-1500) , peel the coated PET sample from the steel plate at an angle of 180 degrees relative to the surface of the steel plate. The peel rate is 0.3 meters per minute.Report the peel release strength in grams per 2.54 centimeters (g / in) . Desirable performance is greater than 600 g / in.Hot and Cold Peel TestPrepare test samples in like manner as in the Adhesion Test by adhering the coating surface to a steel plate and roll a 1-kilogram roller two times against the PET side of the coated substrate to press the coating onto the steel plate. Age the rolled sample for 30 minutes at 23-25 ℃. Prepare four test samples of each coating sample and test as follows:Place two test samples into an oven at 220 ℃ for 30 minutes and two additional test sample into an oven at 240 ℃ for 30 minutes.● 220 ℃ Hot Peel Test -pull the coated PET sample from the steel plate at 180 degree angle from the steel plate while at 220 ℃.● 220 ℃ Cold Peel Test -allow one of the samples that was in the oven at 220 ℃ to cool to 23-25 ℃ and then pull the coated PET sample from the steel plate at 180 degree angle from the steel plate.● 240 ℃ Hot Peel Test -pull the coated PET sample from the steel plate at 180 degree angle from the steel plate while at 240 ℃.● 240 ℃ Cold Peel Test -allow one of the samples that was in the oven at 240 ℃ to cool to 23-25 ℃ and then pull the coated PET sample from the steel plate at 180 degree angle from the steel plate.Evaluate for each sample whether there is any residue or migration from the coating left on the steel plate. If there is no residue or migration, then the sample “passes” ( “P” ) . If there is residue or migration from the coating on the steel plate, then the sample “fails” ( “F” ) . Desirable performance is for coating to pass in all four tests. If the sample fails either the hot or cold test at 220 ℃ then it is not evaluated at 240 ℃ because it will be more likely to fail at 240 ℃ than 220 ℃.DISCUSSIONEach of Ex 1-Ex 5 are examples of the compositions of the present invention and provide coatings that meet the desired performance criteria of (1) adhesion per the Adhesion Test that is greater than 600 g / in; (2) tack per the Tack Test that is greater than 100 g; and (3) passing performance in both hot and cold peel test after heating to 200 ℃ and 240 ℃.Comp A through Comp F demonstrate various compositions that do not include a polyol or alkali component as is required in compositions of the present invention. The data in Table 5 reveals that all of these compositions fail the hot and cold peel tests.Comp G through Comp O demonstrate various compositions that include the alkali component, but not the polyol component required in compositions of the present invention. The data in Table 5 reveals that all of these compositions fail the hot and cold peel tests. Some of them also fail the Adhesion Test and / or Tack Test.Comp P and Comp Q demonstrate compositions that include the polyol component but not the alkali component required in compositions of the present invention. The data in Table 5 reveals that both of these fail the hot and cold peel tests.Comp T, Comp U, and Comp V demonstrate compositions that use a polyol other than xylitol and sorbitol and demonstrate an inability to meet both the hot and cold peel tests.Comp R demonstrates a composition with all of the components of the present invention, but with a concentration of alkali above the claimed concentration range of 0.1 to 2.0 wt%. The resulting composition fails the hot and cold peel tests.Comp S demonstrates a composition with all of the components of the present invention, but with a polyol concentration above the claimed range of 0.35 to 3.0 wt%. The resulting composition fails the hot peel test.Comp W demonstrates a composition with all of the components of the present invention, but with a polyol concentration below the claimed range of 0.35 to 3.0 wt%. The resulting composition fails the hot peel test.Table 5*sample did not cure to a coating that could be tested.

Claims

1.A composition comprising a water-continuous dispersion that comprises the following components:(a) hydroxyl-functional silicone resin;(b) hydroxyl-functional silicone gum;(c) surfactant;(d) water;(e) peroxide catalyst;(f) a polyol selected from one or both of xylitol and sorbitol; and(g) an alkali component;where the polyol is present at a concentration in a range of 0.35 to 3.0 weight-percent and the alkali component is present at a concentration in a range of 0.1 to 2.0 weight-percent, where weight-percent values are relative to water-continuous dispersion weight.2.The composition of claim 1, wherein the dispersion comprises:(a) 20 to 35 weight-percent hydroxyl-functional silicone resin;(b) 20 to 30 weight-percent hydroxyl-functional silicone gum;(c) 3 to 4 weight-percent surfactant;(d) 20 to 50 weight-percent water;(e) one to 5 weight-percent peroxide catalyst;(f) 0.35 to 3.0 weight-percent of a polyol selected from one or both of xylitol and sorbitol; and(g) 0.1 to 2.0 weight-percent an alkali component;where weight-percent values are relative to water-continuous dispersion weight.3.The composition of any one previous claim, wherein the hydroxyl-functional silicone resin is a combination of at least two silicone resins:(a) 5 to 10 weight-percent of a silicone resin containing 2 to 3 weight-percent hydroxyl groups; and(b) 15 to 25 weight-percent of a silicone resin containing 0.2 to 0.5 weight-percent hydroxyl groups;where weight-percent of resin is relative to water-continuous dispersion weight and weight-percent hydroxyl groups is based on weight of the silicone resin containing the hydroxyl groups.4.The composition of any one previous claim, wherein the hydroxyl-functional silicone gum has an average chemical structure (I) : HOMe2SiO (Me2SiO) dSiMe2OH     (I)where: “Me” refers to a methyl group, and subscript d is the average number of (Me2SiO) siloxane units in the molecule and has a value in a range of 1,000 to 7,500.5.The composition of any one previous claim, wherein the surfactant is an alkyl alkoxylate sulfate.6.The composition of any one previous claim, wherein the alkali component is any one or any combination or more than one selected from sodium hydroxide, potassium hydroxide, and potassium carbonate.7.The composition of any one previous claim, wherein the composition further comprises a substrate and the water-continuous dispersion resides on the substrate as a coating.8.The composition of claim 7, wherein the hydroxyl-functional silicone resin and hydroxyl-functional silicone gum are in a condensed state forming a crosslinked silicone coating composition on the substrate.9.A process comprising preparing the composition of any one previous claim according to the following steps:(a) forming a water-continuous dispersion using an extruder by feeding into the extruder hydroxyl-functional silicone resin, followed downstream by feeding into the extruder hydroxyl-functional silicone gum, followed further downstream by feeding into the extruder surfactant, and followed even further downstream by feeding into the extruder the water to produce an initial dispersion of silicone gum and resin in water; and(b) mixing into the initial dispersion of silicone gum and resin in water the peroxide catalyst, the polyol and the alkali components to form a final dispersion.10.The process of claim 9, wherein the method further comprises forming a pressure sensitive adhesive article according to the following steps:(c) providing a substrate;(d) coating the substrate with the composition from step (b) to form a coating of the final dispersion on the substrate;(e) removing water from the coating of the final dispersion on the substrate to form a curable coating on the substrate; and(f) curing the curable coating on the substrate to form a silicone pressure sensitive adhesive on the substrate.

Images