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隨著食品工業(yè)的發(fā)展,軟包裝越來(lái)越被人們所重視。軟包裝的質(zhì)量又與所用的膠粘劑密切相關(guān),而聚氨酯膠粘劑由于其優(yōu)異的性能,可以得到耐寒、耐油、耐藥品、透明、耐磨等各種性能的軟包裝材料,所以在軟包裝用膠粘劑方面占有重要的地位。聚氨酯膠粘劑分為雙組分和單組分。單組分聚氨酯膠粘劑一般由端異氰酸酯基預(yù)聚物或其封閉物組成,通過與含活潑氫組分或空氣中的水分反應(yīng)固化而產(chǎn)生粘合力;雙組分聚氨酯膠粘劑由端羥基組分(聚酯或聚醚多元醇或它們與二異氰酸酯、擴(kuò)鏈劑一起形成的聚氨酯型端羥基產(chǎn)物)與端異氰酸酯基組分組成。端羥基為聚酯多元醇時(shí),有較高的耐熱性、粘接強(qiáng)度、耐油性和抗氧化性,但耐水解穩(wěn)定性較差;端羥基組分為聚醚多元醇時(shí),有較好的柔韌性、耐低溫性和耐水性,但強(qiáng)度和耐老化性較差。1 水基聚氨酯膠粘劑　　水基聚氨酯膠粘劑是應(yīng)20世紀(jì)70年代對(duì)低毒、低污染產(chǎn)品的要求而開發(fā)的。水基聚氨酯膠粘劑主要有以下兩種方法制得:一是通過加入乳化劑把原有的聚氨酯膠粘劑直接乳化為穩(wěn)定的水分散型乳液,但由于乳化劑的存在影響了其耐水性和粘接強(qiáng)度;二是利用在聚氨酯的分子骨架中引入親水性的離子基團(tuán),使其形成自分散和自乳化體系。這種體系的優(yōu)點(diǎn)是不含乳化劑、成膜性好、并能與其他陰離子或陽(yáng)離子聚合體系摻和改性以降低成本。近來(lái)對(duì)它的研究非?；钴S,主要集中在增加固含量、提高干燥速度和粘接強(qiáng)度、增加交聯(lián)或引入聚醚以提高其耐水性。離子型水分散液聚氨酯膠粘劑的制備方法可見相關(guān)專利報(bào)道]。2 熱熔型聚氨酯膠粘劑　　聚氨酯熱熔膠可分為兩類]:一類是熱塑性聚氨酯彈性體熱熔膠,主要是利用組成中的氫鍵作用發(fā)生交聯(lián),從而使其具有優(yōu)異的彈性和強(qiáng)度。另一類是反應(yīng)型熱熔膠,它又可分為端異氰酸酯基預(yù)聚物型(濕固化型)和含封閉的異氰酸酯基預(yù)聚物型(潛固化型)。熱熔膠目前存在的主要的缺點(diǎn)之一是常溫下為高粘度的液體甚至為固體。為改善其涂布性能,必須將其在70～100℃加熱,使其粘度降低到10～20Ｐａ•ｓ方可使用。有報(bào)道采用某些異氰酸酯單體來(lái)調(diào)整熱熔膠的粘度,使其可在較低溫度甚至室溫下涂布。然而聚氨酯膠粘劑固化反應(yīng)對(duì)溫度有較大的相關(guān)性。在低溫下,反應(yīng)速度慢,這一缺點(diǎn)使其應(yīng)用受限。針對(duì)上述缺點(diǎn),國(guó)外有文獻(xiàn)指出用聚氨酯-聚脲做底涂劑,收到了良好的效果。此底涂劑的適應(yīng)性以及與聚氨酯膠粘劑的親和性較好,對(duì)聚乙烯、聚酯薄膜等軟包裝材料的粘接力強(qiáng)。脲基與異氰酸酯基的反應(yīng)速度比羥基或水與異氰酸酯基的反應(yīng)速度快,故在較低的溫度下反應(yīng)也能較順利的進(jìn)行?！　∧壳皩?duì)熱熔膠的研究主要是進(jìn)一步提高初粘性和延長(zhǎng)適用期。原來(lái)此類膠粘劑一般采用結(jié)晶性樹脂,應(yīng)用時(shí)加熱使結(jié)晶樹脂熔化成液體,涂布后在冷卻的過程中結(jié)晶而產(chǎn)生粘接力。樹脂的結(jié)晶速度決定了適用期(開放時(shí)間),也決定了初粘力?，F(xiàn)在的思路是采用無(wú)定形樹脂,其冷卻后變稠而顯示初粘性,不像結(jié)晶性樹脂非到結(jié)晶后才顯示出初粘性[6]。3　溶劑型聚氨酯膠粘劑3.1　單組分溶劑型聚氨酯膠粘劑　　端異氰酸酯基、靠濕氣固化的單組分溶劑型聚氨酯膠粘劑的初粘強(qiáng)度一般比雙組分膠粘劑差,聚乙烯-聚丙烯薄膜(寬度為15ｍｍ)固化4.5ｈ后,粘接強(qiáng)度為0.6Ｎ,而雙組分則為1.2Ｎ以上。但其使用方便,在軟包裝復(fù)合薄膜上也占有一定的比例。單組分聚氨酯膠粘劑用環(huán)氧樹脂改性后,初粘度會(huì)有較大的改進(jìn)。如聚丙烯多元醇與甲苯二異氰酸酯(ＴＤＩ)合成的聚氨酯,用二乙烯三胺和雙酚Ａ縮水甘油醚(環(huán)氧值186)改性,可得固含量為27.5%,涂4號(hào)杯法,粘度為28ｓ的單組分聚氨酯膠粘劑,用于粘接雙向拉伸聚丙烯和未拉伸的乙烯-丙烯共聚物薄膜(寬度為15ｍｍ),初粘和9ｄ后的粘接強(qiáng)度分別為2.5Ｎ和2.7Ｎ。3.2　雙組分溶劑型聚氨酯膠粘劑3.2.1　耐蒸煮型雙組分聚氨酯膠粘劑　　聚氨酯膠粘劑的缺點(diǎn)是在高溫和高濕下易水解而降低粘接強(qiáng)度。所以要確保在蒸煮的高濕熱環(huán)境下聚氨酯膠粘劑的性能,必須進(jìn)行特殊的分子設(shè)計(jì)?！　】偨Y(jié)起來(lái)主要有以下幾種方法:　　(1)通過引入苯環(huán)、脂環(huán)和含大體積側(cè)基的單體(如新戊二醇)來(lái)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(huán)和對(duì)苯二甲酸的苯環(huán)使其耐熱性提高;(2)通過引入三官能團(tuán)以上的單體使大分子發(fā)生交聯(lián)而提高其耐熱性,如三羥甲基丙烷;(3)通過共混改性來(lái)提高聚氨酯膠粘劑的耐濕熱性,使用較多的是環(huán)氧樹脂，利用環(huán)氧樹脂的剛性大分子結(jié)構(gòu)和分子鏈上能與異氰酸酯基反應(yīng)的羥基進(jìn)行交聯(lián)而提高其耐濕熱性能;(4)通過添加抗水解穩(wěn)定劑(如碳化二亞胺、環(huán)氧化物等)能夠?qū)λ獾臄噫I加以修補(bǔ)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(shí)用長(zhǎng)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(hù)性側(cè)基的單體(如新戊二醇),通過側(cè)基對(duì)酯鍵的保護(hù)而提高其耐濕熱性能;(7)制備聚氨酯膠粘劑時(shí)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(yōu)點(diǎn),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(lián)劑”(如ＫＨ550、ＫＨ560等),偶聯(lián)劑在膠粘劑和被粘材料之間形成憎水保護(hù)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(fù)合膜時(shí),要特別注意其抗內(nèi)容物性能,這因?yàn)楸话b的飲料、食醋等物質(zhì)會(huì)透過內(nèi)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(jù)文獻(xiàn)報(bào)道可以通過添加環(huán)氧樹脂、硅烷偶聯(lián)劑、磷酸類、酸酐等于膠粘劑中,來(lái)防止上述情況的發(fā)生。對(duì)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(fā)出65%～80%的有機(jī)溶劑,不但造成了污染而且也增加了成本和浪費(fèi)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(yīng)向高固含量、低溶劑型發(fā)展。按照美國(guó)環(huán)境保護(hù)廳制定的溶劑揮發(fā)量的要求,每3.785Ｌ膠粘劑揮發(fā)的溶劑不得超過1.3ｋｇ,換算為固含量必須高于68%。目前開發(fā)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(nèi)聚力和初粘強(qiáng)度減小,同時(shí)固含量的增加還會(huì)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(fā)高固含量型聚氨酯膠粘劑時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮從分子結(jié)構(gòu)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。