復合薄膜用雙組分聚氨酯膠黏劑

聚氨酯膠黏劑在復合薄膜領域的應用基于包裝業(yè)的發(fā)展。復合薄膜主要通過擠出復合和干法復合方法生產(chǎn)。干法復合是指使用膠黏劑把兩種或幾種薄膜（PET薄膜、CPP薄膜、PE薄膜、尼龍薄膜等塑料薄膜之間，或塑料薄膜與鋁箔、鍍鋁塑膜）基材粘接在一起，膠黏劑涂布在基材薄膜上以后，靠加熱干燥去除溶劑和發(fā)生化學反應進行復合（壓合）。目前，干法復合使用的膠黏劑以聚氨酯膠黏劑為主，可制得滿足耐熱、耐寒、耐油、耐酸、耐化學藥品、阻氣、透明、耐磨以及耐穿刺等性能要求的軟包裝復合薄膜，用于食品、藥品等商品的包裝。

雙組分溶劑型聚氨酯膠黏劑是軟塑復合薄膜制造的傳統(tǒng)膠黏劑，這是因為聚氨酯膠黏劑柔韌性好，對薄膜適應性好，粘接強度高，膠層耐寒，且有一定的耐熱性能，耐介質(zhì)（化妝品、水、油、鹽、酒、辣、醋、香料等），膠層無毒安全，并且對覆膜工藝適應性好。這類膠黏劑構成聚氨酯膠黏劑的一個重要應用領域。干式復合薄膜用聚氨酯膠黏劑在我國是從20世紀80年代初開始發(fā)展起來的，目前這種膠黏劑已經(jīng)成為聚氨酯膠黏劑的最大應用領域。干式復合薄膜的膠黏劑用量雖少，一般每平方米僅數(shù)克干膠量，就已經(jīng)產(chǎn)生足夠的粘接牢度。擠出復合也有使用聚氨酯膠黏劑，但用量較少。

干法復合工藝中，膠黏劑是影響復合薄膜品質(zhì)的關鍵因素。用于軟包裝材料的復合薄膜，按包裝時的耐溫要求，可分為耐蒸煮和普通要求兩類，其中耐蒸煮軟包裝材料對膠黏劑的要求很高。

復合薄膜聚氨酯膠黏劑的主劑成分一般是己二酸類聚酯聚氨酯多元醇、共聚酯型聚氨酯多元醇（異氰酸酯改性的共聚酯多元醇）或者芳香族聚酯多元醇。國內(nèi)外也有不少普通低檔次覆膜膠產(chǎn)品以聚醚型聚氨酯多元醇作為主劑成分，其成本較低。這類低粘接強度復合薄膜用于包裝干燥食品。聚氨酯多元醇，一般是通過溶液法聚合，由聚酯（或聚醚）多元醇經(jīng)芳香族二異氰酸酯改性后得到。固化劑一般與通用性雙組分聚氨酯膠黏劑相同，是TMP-TDI加成物。主劑和固化劑的溶劑一般都是乙酸乙酯。 最初的復合薄膜用溶劑型聚氨酯膠黏劑是低固含量型的，主劑固含量35%，黏度1000～3000mPa·s，后來隨著國外高固含量膠黏劑的引入，以及復合設備的改善，膠黏劑主劑的固含量有50%、60%、75%甚至更高。固化劑固含量多為75%。高性能復合薄膜膠黏劑配方中可能含有增強粘接力的助劑。使用時甲組分與乙組分按一定比例混合，再用溶劑稀釋到一定濃度，進行施膠涂布。

目前覆膜膠黏劑的品種也比較多，除了耐蒸煮的高檔聚氨酯膠黏劑外，還分鍍鋁膜專用膠黏劑、普通鋁塑復合薄膜專用膠黏劑、耐介質(zhì)專用膠黏劑、快速固化型聚氨酯膠黏劑等。

普通的復合薄膜對復合強度要求不是很高，根據(jù)用途的不同，剝離強度1～3N/15mm的膠黏劑已經(jīng)足夠，因此復合薄膜用雙組分聚氨酯膠黏劑的主要成分，甚至可以與通用型雙組分聚氨酯膠黏劑的相同，只是把溶劑換為復合薄膜行業(yè)所用的乙酸乙酯即可。

耐蒸煮型聚氨酯膠黏劑分兩種：一種是用于耐121℃×40min蒸煮的中高溫復合薄膜蒸煮袋用的膠黏劑；另一種是用于耐135℃×30min高溫蒸煮滅菌復合薄膜包裝袋用的膠黏劑。對于這些耐蒸煮型的聚氨酯膠黏劑，不僅對塑料薄膜、鋁箔的粘接強度要高，而且膠黏劑層的耐溫性要高，在高溫時還具有較高的粘接強度。耐蒸煮復合薄膜一般用于熟食的包裝，制造軟包裝食品。

耐蒸煮型聚氨酯膠黏劑的主劑樹脂成分大多是芳香族聚酯多元醇，或者異氰酸酯改性的芳香族聚酯多元醇。

【實例1】

將130kg預脫水的聚己二酸二甘醇酯二醇（PDA-2000）加入反應釜，攪拌加熱至45～50℃，慢慢加入28.3kg TDI，在70～80℃反應2h，然后加8.8kg 1，4-丁二醇（BDO）進行擴鏈反應，反應時間為1h，再加入167kg乙酸乙酯，攪拌20min，冷卻出料?？芍频霉毯繛?0%、黏度為1200～1500mPa·s的淺黃色黏稠主劑（甲組分）。

先將18.3kg乙酸乙酯投入反應釜，開動攪拌，加入43.5kg TDI，加熱至45～50℃，再慢慢加入預先熔化的TMP 11.2kg，反應溫度控制在70℃，反應時間3h，冷卻至50℃出料，制得固含量為75%、NCO含量為13%～14%、黏度為1500～2500mPa·s的淺黃色透明液體狀固化劑（乙組分）。

膠黏劑按甲組分/乙組分質(zhì)量比＝10/1配制。

【實例2】

將對苯二甲酸166.1g、乙二醇124g、新戊二醇208.3g、癸二酸202.3g、少量催化劑在160～270℃分段縮聚并高真空縮聚若干小時，制得數(shù)均分子量為10000的聚酯多元醇，用乙酸乙酯配制成固含量為50%的溶液即為主劑（甲組分）。

聚氧化丙烯二醇（數(shù)均分子量為1000）500g與二苯基甲烷二異氰酸酯250g，于90℃反應7h，制得含NCO基為5%～6%的聚醚氨酯多異氰酸酯（數(shù)均分子量為1500）的固化劑（乙組分）。固化劑還可采用TMP-TDI加成物，最好采用TMP-IPDI加成物和HDI縮二脲。

膠液的配制比例：主劑/固化劑/均苯四酸酐質(zhì)量比＝100/10/1。主要用于耐蒸煮復合薄膜的制造。

【實例3】

1.0mol聚己二酸-3-甲基-1，5-戊二醇-己二醇酯二醇（M=2000）、1.05mol 1，4-丁二醇混合均勻，加熱至60℃，加入2mol MDI，在70～80℃反應，制得含羥基的聚氨酯，用乙酸乙酯配制成固含量為40%的羥基聚氨酯溶液（主劑）。固化劑是TMP-TDI加成物75%的乙酸乙酯溶液。

按主劑/固化劑質(zhì)量比＝100/（5～7.5）配比，用乙酸乙酯稀釋成20%的溶液作為復合薄膜用膠黏劑。涂布量為3.0g/m2，用于聚酯薄膜與聚丙烯（CPP）薄膜復合，于40℃固化3天制成復合薄膜。將復合膜浸漬100℃熱水中20天，其薄膜仍呈透明，無收縮，粘接強度良好。

復合薄膜用聚氨酯膠黏劑，絕大多數(shù)是溶劑型雙組分膠黏劑，近年來隨著膠黏劑向環(huán)保方向發(fā)展，雙組分無溶劑聚氨酯膠黏劑也開始用于復合薄膜生產(chǎn)，另外還有濕固化單組分熱熔膠型的無溶劑聚氨酯膠黏劑。

復合薄膜用溶劑型聚氨酯膠黏劑，絕大多數(shù)使用乙酸乙酯作為膠黏劑的溶劑，近年來也出現(xiàn)了一種特殊的醇溶型雙組分聚氨酯膠黏劑，以價廉的乙醇為溶劑，其固化機理也與常規(guī)的酯（指乙酸乙酯）溶型聚氨酯膠黏劑不同，可利用環(huán)氧基的反應進行固化。水性聚氨酯膠黏劑也有用于復合薄膜的產(chǎn)品。

除了用于復合塑料薄膜和復合鋁塑薄膜外，溶劑型聚氨酯膠黏劑及水性聚氨酯膠黏劑也可用于濕法復合膜。濕法復合是將膠黏劑涂在一種基材薄膜上，在膠黏劑沒有烘干之前，貼上另一種基材薄膜然后再把貼復好的薄膜烘干或晾干。濕法復合的基膜中，最少有一種透濕性很好的材料，如紙張、木材、織物等。但一般用低檔的雙組分聚醚型及聚酯型聚氨酯膠黏劑，通用型聚氨酯膠黏劑也可用于這種用途。