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聚氨酯膠粘劑在軟包裝領域的研究應用

2007-06-04 00:00 來源:膠粘在線咨詢中心 責編:中華印刷包裝網

總結起來主要有以下幾種方法:

(1)通過引入苯環、脂環和含大體積側基的單體(如新戊二醇)來提高其耐濕熱性能,如大連輕化所研制的XK-908耐高溫蒸煮膠粘劑],在分子中引入異佛爾酮二異氰酸酯的六元脂環和對苯二甲酸的苯環使其耐熱性提高;

(2)通過引入三官能團以上的單體使大分子發生交聯而提高其耐熱性,如三羥甲基丙烷;

(3)通過共混改性來提高聚氨酯膠粘劑的耐濕熱性,使用較多的是環氧樹脂,利用環氧樹脂的剛性大分子結構和分子鏈上能與異氰酸酯基反應的羥基進行交聯而提高其耐濕熱性能;

(4)通過添加抗水解穩定劑(如碳化二亞胺、環氧化物等)能夠對水解的斷鍵加以修補而提高其耐濕熱性];

(5)通過用憎水性大的單體代替憎水性小的單體,如制備聚酯時用長鏈的癸二酸代替短鏈的己二酸,可顯著提高其耐濕熱性能;

(6)通過引入帶有保護性側基的單體(如新戊二醇),通過側基對酯鍵的保護而提高其耐濕熱性能;

(7)制備聚氨酯膠粘劑時將聚酯多元醇和聚醚多元醇共用,充分利用了聚酯多元醇的耐熱性好和聚醚多元醇耐水性好的優點,改善了其耐蒸煮性能;

(8)通過向聚氨酯膠粘劑中加入“硅烷偶聯劑”(如KH550、KH560等),偶聯劑在膠粘劑和被粘材料之間形成憎水保護層,能有效地改善其耐濕熱;

上述的耐蒸煮型聚氨酯膠粘劑用于含鋁箔層的復合膜時,要特別注意其抗內容物性能,這因為被包裝的飲料、食醋等物質會透過內層薄膜,滯留于鋁箔層,從而慢慢侵蝕膠粘劑的固化涂層,造成粘接力下降、甚至袋分層等弊病。據文獻報道可以通過添加環氧樹脂、硅烷偶聯劑、磷酸類、酸酐等于膠粘劑中,來防止上述情況的發生。對于普通的溶劑型聚氨酯膠粘劑,為了滿足涂布工藝性能,一般必須稀釋到20%~35%固含量,因而要揮發出65%~80%的有機溶劑,不但造成了污染而且也增加了成本和浪費了資源。因此為了解決這一問題,普通的溶劑型聚氨酯膠粘劑應向高固含量、低溶劑型發展。按照美國環境保護廳制定的溶劑揮發量的要求,每3.785L膠粘劑揮發的溶劑不得超過1.3kg,換算為固含量必須高于68%。目前開發高固含量溶劑型膠粘劑的主要途徑是降低樹脂的分子量。但樹脂的分子量降低使內聚力和初粘強度減小,同時固含量的增加還會使工藝過程中的粘度變化大,適用期短,引起工藝性能惡化。因此開發高固含量型聚氨酯膠粘劑時應同時考慮從分子結構入手,如在分子鏈中引入聚醚多元醇等柔性鏈段,將有助于膠粘劑的粘度降低和固含量的提高。

3.2.2耐寒性溶劑型聚氨酯膠粘劑

目前許多聚氨酯膠粘劑普遍存在著耐寒性差的問題。在寒冷的地區(低于0℃)長期儲存,會產生結晶凍化現象,失去流動性,造成使用上的不便。在聚酯合成時,引入醚鍵和芳環(一縮二乙二醇、苯二甲酸等),用這類聚酯與異氰酸酯反應生成膠粘劑,在較低溫度下(0~4℃)下儲藏時不會出現結晶凍化[25];也可在制備膠粘劑時加入些增塑劑(如β-甲基-γ戊內酯)來提高其低溫流動性[26];也有文獻[27]報道采用低結晶性聚酯及用混合異氰酸酯替代單一異氰酸酯的方法,改善了聚氨酯膠粘劑的低溫流動性。

4、無溶劑型聚氨酯膠粘劑

無溶劑型聚氨酯膠粘劑應用于復合膜是1974年始于德國,日本從1977年引進到1997年已有60多條生產線。在歐美用這種無溶劑型聚氨酯膠粘劑制備復合膜已占到50%以上。用于復合膜制造的無溶劑型聚氨酯膠粘劑目前已發展到第三代[28]第一代是聚醚或聚酯型端異氰酸酯基預聚體,其特點是粘度變化快、固化速度慢、易產生二氧化碳氣泡;第二代為端羥基型預聚體和端異氰酸酯基預聚體的雙組分型,缺點是涂布裝置要求精密的自動供膠計量混合系統,初粘度較低,對EVA(聚醋酸乙烯酯)、鋁箔等粘接性不佳;第三代是在第二代基礎上改進的雙組分體系,不但初粘性好,而且耐高溫蒸煮,可適用于鋁箔等的粘接。

5、無毒性聚氨酯膠粘劑

由芳香型異氰酸酯合成的聚氨酯膠粘劑只能用于通用型食品包裝復合膜。隨著食品制造方法和殺菌方法的逐漸完善,食品的包裝方法也有了新變化,高性能復合制品———蒸煮袋正日益增多。芳香族異氰酸酯因未反應的單體或熱裂解產生的“碎片”經水解后生成具有潛在致癌作用的芳香胺,在蒸煮袋使用時要慎重。無毒性的聚氨酯膠粘劑是由脂肪族或脂環族二異氰酸酯(異佛爾酮二異氰酸酯、六次甲基二異氰酸酯等)合成的聚氨酯膠粘劑。這類膠粘劑在復合軟包裝材料時,經高溫水解不會產生芳香胺類有毒物質。

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