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聚氨酯胶粘剂在软包装领域的研究应用

2007-06-04 00:00:00.0 来源:胶粘在线咨询中心 责编:中华印刷包装网

总结起来主要有以下几种方法:

(1)通过引入苯环、脂环和含大体积侧基的单体(如新戊二醇)来提高其耐湿热性能,如大连轻化所研制的XK-908耐高温蒸煮胶粘剂],在分子中引入异佛尔酮二异氰酸酯的六元脂环和对苯二甲酸的苯环使其耐热性提高;

(2)通过引入三官能团以上的单体使大分子发生交联而提高其耐热性,如三羟甲基丙烷;

(3)通过共混改性来提高聚氨酯胶粘剂的耐湿热性,使用较多的是环氧树脂,利用环氧树脂的刚性大分子结构和分子链上能与异氰酸酯基反应的羟基进行交联而提高其耐湿热性能;

(4)通过添加抗水解稳定剂(如碳化二亚胺、环氧化物等)能够对水解的断键加以修补而提高其耐湿热性];

(5)通过用憎水性大的单体代替憎水性小的单体,如制备聚酯时用长链的癸二酸代替短链的己二酸,可显著提高其耐湿热性能;

(6)通过引入带有保护性侧基的单体(如新戊二醇),通过侧基对酯键的保护而提高其耐湿热性能;

(7)制备聚氨酯胶粘剂时将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热性好和聚醚多元醇耐水性好的优点,改善了其耐蒸煮性能;

(8)通过向聚氨酯胶粘剂中加入“硅烷偶联剂”(如KH550、KH560等),偶联剂在胶粘剂和被粘材料之间形成憎水保护层,能有效地改善其耐湿热;

上述的耐蒸煮型聚氨酯胶粘剂用于含铝箔层的复合膜时,要特别注意其抗内容物性能,这因为被包装的饮料、食醋等物质会透过内层薄膜,滞留于铝箔层,从而慢慢侵蚀胶粘剂的固化涂层,造成粘接力下降、甚至袋分层等弊病。据文献报道可以通过添加环氧树脂、硅烷偶联剂、磷酸类、酸酐等于胶粘剂中,来防止上述情况的发生。对于普通的溶剂型聚氨酯胶粘剂,为了满足涂布工艺性能,一般必须稀释到20%~35%固含量,因而要挥发出65%~80%的有机溶剂,不但造成了污染而且也增加了成本和浪费了资源。因此为了解决这一问题,普通的溶剂型聚氨酯胶粘剂应向高固含量、低溶剂型发展。按照美国环境保护厅制定的溶剂挥发量的要求,每3.785L胶粘剂挥发的溶剂不得超过1.3kg,换算为固含量必须高于68%。目前开发高固含量溶剂型胶粘剂的主要途径是降低树脂的分子量。但树脂的分子量降低使内聚力和初粘强度减小,同时固含量的增加还会使工艺过程中的粘度变化大,适用期短,引起工艺性能恶化。因此开发高固含量型聚氨酯胶粘剂时应同时考虑从分子结构入手,如在分子链中引入聚醚多元醇等柔性链段,将有助于胶粘剂的粘度降低和固含量的提高。

3.2.2耐寒性溶剂型聚氨酯胶粘剂

目前许多聚氨酯胶粘剂普遍存在着耐寒性差的问题。在寒冷的地区(低于0℃)长期储存,会产生结晶冻化现象,失去流动性,造成使用上的不便。在聚酯合成时,引入醚键和芳环(一缩二乙二醇、苯二甲酸等),用这类聚酯与异氰酸酯反应生成胶粘剂,在较低温度下(0~4℃)下储藏时不会出现结晶冻化[25];也可在制备胶粘剂时加入些增塑剂(如β-甲基-γ戊内酯)来提高其低温流动性[26];也有文献[27]报道采用低结晶性聚酯及用混合异氰酸酯替代单一异氰酸酯的方法,改善了聚氨酯胶粘剂的低温流动性。

4、无溶剂型聚氨酯胶粘剂

无溶剂型聚氨酯胶粘剂应用于复合膜是1974年始于德国,日本从1977年引进到1997年已有60多条生产线。在欧美用这种无溶剂型聚氨酯胶粘剂制备复合膜已占到50%以上。用于复合膜制造的无溶剂型聚氨酯胶粘剂目前已发展到第三代[28]第一代是聚醚或聚酯型端异氰酸酯基预聚体,其特点是粘度变化快、固化速度慢、易产生二氧化碳气泡;第二代为端羟基型预聚体和端异氰酸酯基预聚体的双组分型,缺点是涂布装置要求精密的自动供胶计量混合系统,初粘度较低,对EVA(聚醋酸乙烯酯)、铝箔等粘接性不佳;第三代是在第二代基础上改进的双组分体系,不但初粘性好,而且耐高温蒸煮,可适用于铝箔等的粘接。

5、无毒性聚氨酯胶粘剂

由芳香型异氰酸酯合成的聚氨酯胶粘剂只能用于通用型食品包装复合膜。随着食品制造方法和杀菌方法的逐渐完善,食品的包装方法也有了新变化,高性能复合制品———蒸煮袋正日益增多。芳香族异氰酸酯因未反应的单体或热裂解产生的“碎片”经水解后生成具有潜在致癌作用的芳香胺,在蒸煮袋使用时要慎重。无毒性的聚氨酯胶粘剂是由脂肪族或脂环族二异氰酸酯(异佛尔酮二异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯等)合成的聚氨酯胶粘剂。这类胶粘剂在复合软包装材料时,经高温水解不会产生芳香胺类有毒物质。

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