药品软包装复合及泡罩用粘合剂
2006-12-23 00:00:00.0 来源：慧聪网 责编：中华印刷包装网
粘合剂又称胶粘剂。市场上销售的粘合剂种类很多，本文叙述的粘合剂主要用在药品或食品包装领域，诸如药用塑料薄膜与金属铝复合、与塑料复合，以及药用铝箔与聚氯乙烯热压合使用的粘合剂。
药品包装对粘合剂的基本要求
安全卫生性能好。应无异味无毒，如果药品直接接触胶粘剂，还应对所包装药品无腐蚀性。因药品包装材料所保护或包装的产品是直接入口的，不仅基材要无味、无臭、无毒，所使用的胶粘剂也要具有相同的性能，因此生产胶粘剂的原料、辅料、溶剂应具有安全性及卫生性。
粘接性能优良。由于包装材料的材质不同，采用胶粘剂把它们粘接起来，胶粘剂必须对不同材质的材料都具有优良的粘接力。在药品包装复合材料中使用的基材种类繁多、性能各异，如纸张、织物、铝箔、塑料等，而塑料又有多种品牌，它们的表面特性分子结构各不相同，面对如此众多且复杂的材料，胶粘剂必须具有同时能粘两种以上不同材料的性能。
耐热性良好。有些药品包装材料在包装工艺过程中要经受高温，如铝箔泡罩包装药品时，在150℃—220℃高温条件下才能把铝箔与聚氯乙烯热压封合；有的包装蒸煮食品需要连同包装一起高温蒸煮杀菌，这就要求胶粘剂要能经受高温的考验。
耐化学、抗介质性优异。药品本身化学成分非常复杂，包装后又要经受高温处理和长期贮存，要保持包装材料的完美无缺，除基材本身应具有优良抗化学性、抗介质侵蚀能力外，胶粘剂的稳定性也很重要，要能抵抗各种介质与化学成分的侵蚀，否则会引起复合物分层剥离而失去作用。
柔软性能好。用软包装复合材料包装药品时，包装柔软，方便携带很重要，应该可以折叠，胶粘剂也应具备这种性能。假如胶粘膜坚硬、性脆、不可折叠，与基材不匹配则失去了软包装的使用性能。
药品包装用粘合剂的种类与性能
压敏胶
压敏胶适合的基材有纸类和塑料薄膜类，如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、醋酸纤维素等。金属类如铝箔、铜箔、铅箔等。
压敏胶的主要成分包括合成树脂胶粘剂（包括天然橡胶合成橡胶类、纤维素类、聚丙烯酸酯类）、赋粘剂（松香、松香酯、各种石油树脂、环氧树脂或酚醛树脂）、增塑剂（氯化石蜡类、苯二甲酸类）、防老剂、稳定剂、交联剂、着色剂及填料等。
早期的压敏胶都是以天然橡胶为主要成分，其配方是经塑炼的天然橡胶100份、聚蒎烯树脂（熔点70℃）75份、石油树脂5份及部分聚合的三甲基二氯喹啉2份混合而成。另一个配方则由塑炼过的烟片橡胶100份、氧化锌50份、氢化松香75份及少量增粘剂、增塑剂配成。后来用合成橡胶、合成树脂代替了天然橡胶，其中丙烯酸酯及其共聚物应用最为普遍，如丙稀酸共聚乳液性高强度压敏胶，其配比制造方法是把100份43％含固量的丙烯酸丁酯—丙烯酸2—乙基己酯—醋酸乙烯共聚物乳液（组成比为50：17：33）与30份50％含固量的乙烯—醋酸乙烯—氯乙烯共聚物乳液（组成比为19：36：45）混合，涂在用电晕放电处理过的聚丙烯薄膜上，在110℃条件下干燥1分钟，就制成压敏胶带。这种胶带对不锈钢的剥离强度为600克／25毫米。
随着对药品包装材料的卫生性能要求不断提高，天然橡胶配比的胶粘剂加入的助剂有异味，有的还有毒性，已在药品食品复合包装上不被采用。但是丙烯酸酯类压敏胶仍具有一定的优点，如由于是单组份、不会交联固化、不必配胶、使用简单、未用完的胶液过夜或更长时间也不会环，只要密闭不漏气保存即可。再就是被粘物表面状态优良，许多非极性的材料如塑料、金属材料，表面张力小也能粘牢。但是由于复合药品包装中材料种类繁多，企业已转向双组份聚氨酯胶粘剂，用于极性塑料材料和非极性材料的复合。
聚氨酯胶粘剂
聚氨酯胶粘剂有高度的弹性，与其他柔性粘合剂相比，具有更好的耐热性、耐溶剂性、耐寒性、耐化学性、耐氧化及耐臭氧等性能。对金属、塑料、木材、橡胶、织物都有很好的亲和性，因此应用非常广泛，尤其广泛应用在药品、食品包装领域。应用最多的是用塑料与塑料复合、金属与塑料复合、泡罩包装的热压合等。
聚氨酯胶粘剂最早应用是在60年代，当时食品复合包装刚刚面市，作为粘合剂使用时，主要按照其组成的不同分为多异氰酸酯、氨基甲酸酯预聚物、异氰酸酯改性聚合物三类。
多异氰酸酯
通常用三苯甲烷P—三异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯、二苯甲烷－4、4－二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯等，这些多异氰酸酯单独使用较少，主要作为橡胶粘合剂的交联剂，或者作为聚酯及聚醚类的聚羟基化合物的固化剂。与它配合使用的聚合物还有聚丙烯酸酯、环氧树脂、二甲苯树脂、聚酚胺树脂等。
氨基甲酸酯预聚物
它是多异氰酸酯和多羟基化合物的部分反应生成物，由于这一聚合物的端基有NCO基，可在适当的固化剂存在下进行固化，也可以通过空气的潮气而固化，制成单组份的胶粘剂。
异氰酸酯改性聚合物
系由二异氰酸酯与二官能以上的聚酯或聚醚反应，在端基具有羟基的线状聚合物，也称为热塑性聚合物。按照剂型，聚氨酯胶粘剂可分为单组份和双组份两大类，从粘合强度来看后者要比前者好。双组份的A组份主要是异氰酸酯改性聚合物，B组份也是已介绍的氨基甲酸酯预聚物。其中的多醇主要是蓖麻油或聚乙二醇。单组份则可分为两类，一类直接使用双组份中的A组份，即异氨酸酯改性聚合物；另一类则是二异氰酸酯与乙二醇反应生成的氨基甲酸酯，它具有乙二醇这种短链化合物固有的良好粘合性能。
药品包装用粘合剂
发展趋势
目前药品复合包装材料压敏胶已被聚氨酯胶所取代，主要用酯溶性聚氨酯胶粘剂，此类胶粘剂为双组份酯溶性聚氨酯胶粘剂，其主剂是聚醚或聚酯多元醇经芳香异氰酸酯改性后，含羟基的聚氨酯多元醇，固化剂是芳香异氰酸酯与三羟甲基丙烷的合成物。这类胶粘剂性能优良、工艺成熟、品种多，但毒性大、成本高，其排放的大量溶剂污染环境。复合材料时间长，可能发生水解，释放出一种致癌物质TDA（氨基乙磺酸二乙酸），严重危害操作者健康。随着环保意识的增强，此种胶粘剂的使用量不断下降。现在欧美发达国家使用此类粘合剂的包装从10年前的80％锐减到现在的30％。醇溶性聚氨酯胶粘剂的优点是用工业酒精作溶剂、生产成本低、卫生性能好、对工人无害、对环境无污染。其缺点是不耐100℃高温，不能包装腐蚀性强的产品，生产过程中调配好的胶液只能在当天用完，如剩下只能稀释后保存，次日生产时，作为稀释剂使用。如果胶液已发白或增稠则不能使用。
以水溶性或水分散性溶剂为主的胶粘剂称水性聚氨酯胶粘剂，其优点是以水代替有机溶剂，不存在燃烧爆炸的潜在危险，而且成本低。但这种胶粘剂的性能差，胶液对被涂胶粘合的基材浸润性不佳，因为水的表面张力为72mN／m，而基材表面张力只有40mNm，相差大，不亲和，粘接力不高。另外水的热容量大，需要烘干，从而消耗更多的能量，成本随之提高，生产速度低，某些性能尚差于溶剂型胶粘剂。
药用复合材料胶粘剂向无溶剂型方向发展，无溶剂胶粘剂基本上也是由双组份的聚氨酯胶粘剂构成，其主剂和固化剂在室温下粘度高，具有流动性，复合时主剂和固化剂按比例混合，升温后辊涂到基材上。由于不用有机溶剂，成本下降，不存在有机溶剂挥发对环境的污染，省去了设备庞大的烘干、加热鼓风、废气排放装置，降低了能耗。产品无残留溶剂损害、生产速度提高、维修费用低廉、效益显著，在药品包装领域应用前景看好。
药品包装对粘合剂的基本要求
安全卫生性能好。应无异味无毒，如果药品直接接触胶粘剂，还应对所包装药品无腐蚀性。因药品包装材料所保护或包装的产品是直接入口的，不仅基材要无味、无臭、无毒，所使用的胶粘剂也要具有相同的性能，因此生产胶粘剂的原料、辅料、溶剂应具有安全性及卫生性。
粘接性能优良。由于包装材料的材质不同，采用胶粘剂把它们粘接起来，胶粘剂必须对不同材质的材料都具有优良的粘接力。在药品包装复合材料中使用的基材种类繁多、性能各异，如纸张、织物、铝箔、塑料等，而塑料又有多种品牌，它们的表面特性分子结构各不相同，面对如此众多且复杂的材料，胶粘剂必须具有同时能粘两种以上不同材料的性能。
耐热性良好。有些药品包装材料在包装工艺过程中要经受高温，如铝箔泡罩包装药品时，在150℃—220℃高温条件下才能把铝箔与聚氯乙烯热压封合；有的包装蒸煮食品需要连同包装一起高温蒸煮杀菌，这就要求胶粘剂要能经受高温的考验。
耐化学、抗介质性优异。药品本身化学成分非常复杂，包装后又要经受高温处理和长期贮存，要保持包装材料的完美无缺，除基材本身应具有优良抗化学性、抗介质侵蚀能力外，胶粘剂的稳定性也很重要，要能抵抗各种介质与化学成分的侵蚀，否则会引起复合物分层剥离而失去作用。
柔软性能好。用软包装复合材料包装药品时，包装柔软，方便携带很重要，应该可以折叠，胶粘剂也应具备这种性能。假如胶粘膜坚硬、性脆、不可折叠，与基材不匹配则失去了软包装的使用性能。
药品包装用粘合剂的种类与性能
压敏胶
压敏胶适合的基材有纸类和塑料薄膜类，如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、醋酸纤维素等。金属类如铝箔、铜箔、铅箔等。
压敏胶的主要成分包括合成树脂胶粘剂（包括天然橡胶合成橡胶类、纤维素类、聚丙烯酸酯类）、赋粘剂（松香、松香酯、各种石油树脂、环氧树脂或酚醛树脂）、增塑剂（氯化石蜡类、苯二甲酸类）、防老剂、稳定剂、交联剂、着色剂及填料等。
早期的压敏胶都是以天然橡胶为主要成分，其配方是经塑炼的天然橡胶100份、聚蒎烯树脂（熔点70℃）75份、石油树脂5份及部分聚合的三甲基二氯喹啉2份混合而成。另一个配方则由塑炼过的烟片橡胶100份、氧化锌50份、氢化松香75份及少量增粘剂、增塑剂配成。后来用合成橡胶、合成树脂代替了天然橡胶，其中丙烯酸酯及其共聚物应用最为普遍，如丙稀酸共聚乳液性高强度压敏胶，其配比制造方法是把100份43％含固量的丙烯酸丁酯—丙烯酸2—乙基己酯—醋酸乙烯共聚物乳液（组成比为50：17：33）与30份50％含固量的乙烯—醋酸乙烯—氯乙烯共聚物乳液（组成比为19：36：45）混合，涂在用电晕放电处理过的聚丙烯薄膜上，在110℃条件下干燥1分钟，就制成压敏胶带。这种胶带对不锈钢的剥离强度为600克／25毫米。
随着对药品包装材料的卫生性能要求不断提高，天然橡胶配比的胶粘剂加入的助剂有异味，有的还有毒性，已在药品食品复合包装上不被采用。但是丙烯酸酯类压敏胶仍具有一定的优点，如由于是单组份、不会交联固化、不必配胶、使用简单、未用完的胶液过夜或更长时间也不会环，只要密闭不漏气保存即可。再就是被粘物表面状态优良，许多非极性的材料如塑料、金属材料，表面张力小也能粘牢。但是由于复合药品包装中材料种类繁多，企业已转向双组份聚氨酯胶粘剂，用于极性塑料材料和非极性材料的复合。
聚氨酯胶粘剂
聚氨酯胶粘剂有高度的弹性，与其他柔性粘合剂相比，具有更好的耐热性、耐溶剂性、耐寒性、耐化学性、耐氧化及耐臭氧等性能。对金属、塑料、木材、橡胶、织物都有很好的亲和性，因此应用非常广泛，尤其广泛应用在药品、食品包装领域。应用最多的是用塑料与塑料复合、金属与塑料复合、泡罩包装的热压合等。
聚氨酯胶粘剂最早应用是在60年代，当时食品复合包装刚刚面市，作为粘合剂使用时，主要按照其组成的不同分为多异氰酸酯、氨基甲酸酯预聚物、异氰酸酯改性聚合物三类。
多异氰酸酯
通常用三苯甲烷P—三异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯、二苯甲烷－4、4－二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯等，这些多异氰酸酯单独使用较少，主要作为橡胶粘合剂的交联剂，或者作为聚酯及聚醚类的聚羟基化合物的固化剂。与它配合使用的聚合物还有聚丙烯酸酯、环氧树脂、二甲苯树脂、聚酚胺树脂等。
氨基甲酸酯预聚物
它是多异氰酸酯和多羟基化合物的部分反应生成物，由于这一聚合物的端基有NCO基，可在适当的固化剂存在下进行固化，也可以通过空气的潮气而固化，制成单组份的胶粘剂。
异氰酸酯改性聚合物
系由二异氰酸酯与二官能以上的聚酯或聚醚反应，在端基具有羟基的线状聚合物，也称为热塑性聚合物。按照剂型，聚氨酯胶粘剂可分为单组份和双组份两大类，从粘合强度来看后者要比前者好。双组份的A组份主要是异氰酸酯改性聚合物，B组份也是已介绍的氨基甲酸酯预聚物。其中的多醇主要是蓖麻油或聚乙二醇。单组份则可分为两类，一类直接使用双组份中的A组份，即异氨酸酯改性聚合物；另一类则是二异氰酸酯与乙二醇反应生成的氨基甲酸酯，它具有乙二醇这种短链化合物固有的良好粘合性能。
药品包装用粘合剂
发展趋势
目前药品复合包装材料压敏胶已被聚氨酯胶所取代，主要用酯溶性聚氨酯胶粘剂，此类胶粘剂为双组份酯溶性聚氨酯胶粘剂，其主剂是聚醚或聚酯多元醇经芳香异氰酸酯改性后，含羟基的聚氨酯多元醇，固化剂是芳香异氰酸酯与三羟甲基丙烷的合成物。这类胶粘剂性能优良、工艺成熟、品种多，但毒性大、成本高，其排放的大量溶剂污染环境。复合材料时间长，可能发生水解，释放出一种致癌物质TDA（氨基乙磺酸二乙酸），严重危害操作者健康。随着环保意识的增强，此种胶粘剂的使用量不断下降。现在欧美发达国家使用此类粘合剂的包装从10年前的80％锐减到现在的30％。醇溶性聚氨酯胶粘剂的优点是用工业酒精作溶剂、生产成本低、卫生性能好、对工人无害、对环境无污染。其缺点是不耐100℃高温，不能包装腐蚀性强的产品，生产过程中调配好的胶液只能在当天用完，如剩下只能稀释后保存，次日生产时，作为稀释剂使用。如果胶液已发白或增稠则不能使用。
以水溶性或水分散性溶剂为主的胶粘剂称水性聚氨酯胶粘剂，其优点是以水代替有机溶剂，不存在燃烧爆炸的潜在危险，而且成本低。但这种胶粘剂的性能差，胶液对被涂胶粘合的基材浸润性不佳，因为水的表面张力为72mN／m，而基材表面张力只有40mNm，相差大，不亲和，粘接力不高。另外水的热容量大，需要烘干，从而消耗更多的能量，成本随之提高，生产速度低，某些性能尚差于溶剂型胶粘剂。
药用复合材料胶粘剂向无溶剂型方向发展，无溶剂胶粘剂基本上也是由双组份的聚氨酯胶粘剂构成，其主剂和固化剂在室温下粘度高，具有流动性，复合时主剂和固化剂按比例混合，升温后辊涂到基材上。由于不用有机溶剂，成本下降，不存在有机溶剂挥发对环境的污染，省去了设备庞大的烘干、加热鼓风、废气排放装置，降低了能耗。产品无残留溶剂损害、生产速度提高、维修费用低廉、效益显著，在药品包装领域应用前景看好。
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