醇溶型聚氨酯粘合剂的研究进展.doc

醇溶型聚氨酯粘合剂的研究进展聚氨酯粘合剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团（NHCOO）或者异氰酸根基团（NCO）的粘合剂。聚氨酯作为粘合剂使用是因为聚氨酯具有优良的弹性、机械强度、粘接性、反应性及可操作性等优点。按照聚氨酯粘合剂化学性状及固化机理的差异可将其分为：单组分溶剂型、单组分湿固化型、双组分溶剂型及无溶剂型、水性及多异氰酸酯型等。本文谈到的醇溶型聚氨酯粘合剂是属于双组分溶剂型粘合剂。双组分聚氨酯粘合剂在聚氨酯粘合剂中是非常重要的一大类型，用途很广且用量很大。通常由主胶和固化剂两个组分构成，两个组分是各自单独包装。使用前按一定比例配制，搅拌均匀后即可，两个组分混合后发生交联反应而生成固化产物。双组分聚氨酯粘合剂具有性能可调节、粘接强度大、使用范围广等优点，已经成为聚氨酯粘合剂中品种最多、产量最大的产品。溶剂型粘合剂较之无溶剂型粘合剂有许多不足，且粘合剂总的发展趋势是非有机溶剂化。但聚氨酯溶剂型粘合剂由于具有特别优良的工艺和粘接性能，况且是在复合薄膜目前研究出的非有机溶剂型粘合剂（包括无溶剂型和水性聚氨酯粘合剂等）还未完全达到溶剂型粘合剂的水平，因而溶剂型聚氨酯粘合剂仍将在较长时间内存在。醇溶型聚氨酯粘合剂是双组分溶剂型聚氨酯粘合剂，具有双组分和溶剂型聚氨酯粘合剂的所有优点，并会在今后的发展中成为这一领域的佼佼者。一、醇溶型聚氨酯粘剂概说醇溶剂聚氨酯粘合剂为无毒的高分子粘接材料，可广泛就用于塑料、铝箔、镀铝膜、纸张等材料的贴合，具有透明性好、优良的粘接强度、常温熟化、与醇溶油墨相适合、低残留溶剂等突出优点。主要应用在淡味食品的轻包装，可用于聚乙烯、聚丙烯、铝箔、镀铝膜、聚酯、尼龙等的粘接及复合，能够粘接PE、PP、PET、CPP、OPP、BOPP、AL真空镀铝膜等基材。醇溶剂聚氨酯粘合剂的机器操作性优良，并且对多种材质涂布的分散性很好，可与多种溶剂甚至溶剂+水配合，因而可以不受高环境温度的影响。根据需要高速添加比例，来适应复合膜的印刷，广泛适用于各类型油墨并可避免晕染。目前应复合膜厂家的需要，许多PE或PP薄膜中使用了爽滑剂。在经历复合、印刷等多道工序后，滑剂往往被侵蚀而降低滑性甚或失去滑性。醇溶型聚氨酯粘合剂经过特别设计后能使薄膜保持高滑性，并可以把滑剂的损失降到最低。值得一提的是复合薄膜时温度，温度的提高会使滑剂与薄膜的相容性提高，而滑剂必须处于薄膜表层才能发挥作用，相容性的提高会使滑剂不再全部停留于膜的表层，这样会造成摩擦系数的增加。如果是高速复合，就会影响薄膜的粘接。因此薄膜在上胶干燥的过程中应保持溶剂可完全去除的最低温度。醇溶型聚氨酯粘合剂是双组分粘合剂，在使用中要加入固化剂。两种组分的配比用量可在较大范围内调节，二者的稳定性良好，不会受空气中湿度的影响而变质，可以保存较长时间而不改变粘合剂的粘接性能。同一般聚氨酯粘合剂相比，醇溶型聚氨酯粘合剂不需要加热或加催化剂就可在常温下熟化，具有较理想的初始粘合力并可在今后几天内继续提高粘接强度。醇溶型聚氨酯粘合剂除了可用乙醇来稀释以外，还可采用其它多种溶剂稀释，包括甲醇、正丙醇、异丙醇、二甲苯或以上混合溶剂。值得注意的是酮类或含酮类的溶剂在醇溶胶中被视为不纯物，这是因为酮类如MEK、MIBK等会造成异味存留于复合膜中。这里的乙椁最好是采用合成法生产的，因为发酵法乙醇杂质过多，会对粘合剂产生一定影响。由于醇溶型聚氨酯粘合剂采用乙醇作为溶剂，应避免高温储存，尤其不可阳光直晒，必须存放于温度较低的场所。二、醇溶型聚氨酯粘合剂的机理主胶是溶解在乙醇中的端异氰酸酯基聚氨酯树脂，是采用聚醚多元醇与异氰酸酯间反应来制备的，端异氰酸酯基聚氨酯树脂与乙醇有很好的相容性。固化剂是一种改性环氧树脂。主胶与固化剂的固化反应是通过羟基与环氧基的反应来实现的，羟基化合物作为亲由试剂与环氧基发生反应。由于羟基化合物的亲电性不大，羟基与环氧基之间没有催化剂存在时，在低于200时通常是不反应的，这就需要加入一定量的催化剂来促使反应可以在70100时进行，我们选择的催化剂是DMP-302，4，6-三（二甲氨基甲基）苯酚。聚合物大分子上的羟基可以继续和环氧树脂起反应。细心的读者可能要提问了：乙醇也是羟基化合物，为什么不和环氧树脂反应呢？这是因为涂布在薄膜上的粘合剂需要将溶剂挥发掉才能复合，在聚氨酯上的羟基达到与环氧基反应的温度时，乙醇基本挥发干净了，因此这里就不讨论乙醇与环氧基的反应了。三、醇溶型聚氨酯粘合剂的优点为了调整聚氨酯粘合剂的粘度便于工艺操作，在聚氨酯粘合剂的配制使用时经常要采用溶剂，通过溶剂的稀释作用，以利于粘合剂能更好地涂布在复合薄膜上。目前的食品包装用聚氨酯粘合剂大部分用醋酸乙酯作稀释剂，而醇溶型聚氨酯粘合剂能够用乙醇来作稀释剂，乙醇与醋酸乙酯相比有以下几点优越性：1毒性作为用于食品包装用的粘合剂，其所粘接的复合薄膜是与食品直接接触的。为了对消费者身体的健康安全负责，不仅用于包装的基材薄膜要无味、无臭、无毒，所使用的粘合剂也要具有相同的性能。衡量溶剂毒性的LD50是一个粗略鉴别急性毒性大小的指标，指使一群被测试动物中毒死一半所需的最低剂量，其单位为mg/kg（体重），值越大则毒性越低。醋酸乙酯的LD50（大鼠，口服）为5620mg/kg，而乙醇的LD50（大鼠，口服）为10810mg/kg，可见乙醇较醋酸乙酯具有更低的毒性。另外，醋酸乙酯有强烈刺激性的气味，对粘膜有很大的侵害作用，可引起角膜炎；醋酸乙酯粘在皮肤上会造成表皮脱水而泛白。使用醇溶型聚氨酯粘合剂就不会出现这些危害，因此在用醇溶型聚氨酯粘合剂复合薄膜时，可以优化工作环境，降低操作人员的被毒害程度。2残留溶剂这是溶剂型粘合剂的一大缺点，稀释胶用的大量溶剂要靠烘道来脱除。乙醇与醋酸乙酯的沸点接近，但由于醋酸乙酯的极性大于乙醇而造成挥发困难，在通常的情况下，醋酸乙酯会造成更大的溶剂残留。3与醇溶剂油墨的配合目前印刷待业已经开始把油墨是所使用的溶剂同甲苯等苯系物向乙醇、异丙醇等醇类过渡。醇溶型聚氨酯粘合剂采用乙醇作溶剂，将对醇溶型油墨有着好的相容性和极佳的粘接性能。而醋酸乙酯对某些印刷油墨有侵蚀作用，会造成油墨的晕染，这种问题在表印油墨中经常出现。4经济性众所周知，乙醇是制造醋酸乙酯的一种原料。乙醇的市售价格在4000元/吨左右，而醋酸乙酯的市售价格在近7000元/吨左右，二者相差很大。另外醇溶型聚氨酯粘合剂可以常温熟化，省去熟化室的土建和加热能源费用。综合以上因素考虑，醇溶型聚氨酯粘合剂是更适合复合厂家使用的好产品。四、醇溶剂聚氨酯粘合剂的发展目前我国随着经济的蓬勃发展和国民生活质量的不断提高，复合膜包装产品的环保问题日益受到广泛重视。市场需要更利于环保的复合用胶，而醇溶型聚氨酯粘合剂就是满足这种需求的环保型产品。近年来国内外聚氨酯粘合剂同整个胶粘剂及涂料等行业一样，发展的突出特点是适应环保、工业卫生、资源等方面政策法规的要求，进行了产业结构的调整，努力降低有机溶剂型产品的比重。先进国家制定了环保法规，要求开发无公害粘合剂，尽量减少溶剂使用量及溶剂的毒性，但是溶剂粘合剂有其独特之处，在某些场合非用它不可，因此在短时间内不可能全部取消。解决的办法是选用低毒溶剂，提高固含量及密闭通风操作，并采用溶剂回收装置等。欧洲近年来提出了“绿色”溶剂的概念，即那些毒性不大，有的甚至可以生物分解的溶剂，包括已从毒性释放物质（TRI）和有机挥发物（VOC）名单中去除的溶剂，如乙醇等，以这些为溶剂的聚氨酯粘合剂所受的环保压力较小。我国很多城市现在也越来越注重环保问题，对复合薄膜行业的污染日益关注。很多复合厂家急于找到污染小的粘合剂用