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    摘要：介紹了新型鍍鋁復(fù)合薄膜用聚氨酯膠粘劑的制備和性能。該膠粘劑初粘力強、剝離強度高、溶劑殘留量低，適用于快速鍍鋁復(fù)合薄膜生產(chǎn)線。     關(guān)鍵詞：食品包裝，聚氨酯，膠粘劑，干式復(fù)合 前言鍍鋁復(fù)合薄膜是將鍍鋁薄膜(VMPET、VMBOPP、VMCPP和VMCPE)與塑料薄膜復(fù)合在一起，形成一種帶有鋁光澤的包裝材料。因其具有良好的阻隔性能，耐穿刺、耐高低溫、耐水煮性能和不透光、不透濕、不透氣，在食品、保健品、醫(yī)藥和化妝品等包裝方面獲得了廣泛的應(yīng)用。以前市場上的鍍鋁復(fù)合薄膜剝離強度太低，北京高盟化工有限公司于1998年推出了YH501S鍍鋁膜專用膠粘劑[1]，使鍍鋁復(fù)合薄膜的強度有很大提高，但存在塑，塑復(fù)合強度不如普通膠、體系活性高操作不方便、不耐100℃水煮等缺點。為了適應(yīng)市場的需要，我們在YH501S鍍鋁膜專用膠粘劑基礎(chǔ)上，重新進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計，研制出一種新型的多用途、高強度、耐水煮鍍鋁復(fù)合薄膜用膠粘劑。1 試驗部分1.1 主要原材料對苯二甲酸二甲酯，工業(yè)級，北京化工廠；間苯二甲酸，工業(yè)級，燕山石化；己二酸，工業(yè)級，遼寧化工廠；二甘醇，工業(yè)級，金山石化；乙二醇，工業(yè)級，金山石化；二異氰酸酯，工業(yè)級，拜爾公司：乙酸乙酯，工業(yè)級，天津；催化劑，自制；VMl0固化劑，自制。1#材料為滿版印刷BOPP薄膜(20μ)/鍍鋁CPP(VMCPP)薄膜，青島廠方提供；2#材料為滿版印刷BOPP薄膜(2811)/鍍鋁CPP(VMCPP)薄膜，北京廠方提供：3#材料為滿版印刷BOPP薄膜(3511)/鍍鋁CPP(VMCPP)薄膜，河北廠方提供；1.2 設(shè)備、儀器HIROSHIMA復(fù)膜機(日本)，復(fù)合速度為50～70m/min;BLD-200s電子剝離試驗機。1.3 聚酯多元醇的合成將計量的對苯二甲酸二甲酯、二甘醇及催化劑進(jìn)行酯交換反應(yīng)，待甲醇出至理論量時，再加入計量的間苯二甲酸、己二酸、乙二醇進(jìn)行混合酯化反應(yīng)，達(dá)到理論出水量后，在真空狀態(tài)下縮聚，每隔一段時間取樣分析酸值、羥值，合格后出料，得到分子量為2000左右的聚酯多元醇。1.4 粘合劑主劑的合成將計量的聚酯多元醇、二異氰酸酯及部分乙酸乙酯加入反應(yīng)釜中，升溫到一定的溫度后保溫數(shù)小時，取樣分析粘度、固體含量、羥值，合格后降溫，加入助劑及乙酸乙酯攪拌均勻即得到粘合劑主劑，商品牌號為YH5lSL。1.5 性能測試1.5.1 溶劑殘留量試驗按YY0236-1996藥品包裝用復(fù)合膜(通則)5.5溶劑殘留量的檢驗進(jìn)行。1.5.2 剝離強度按GB2790-81，測量180°剝離強度。2 結(jié)果與討論2.1 膠粘劑設(shè)計原理鍍鋁復(fù)合薄膜是將鍍鋁薄膜與塑料薄膜復(fù)合在一起，結(jié)構(gòu)示意如圖1。 根據(jù)示意圖可知，影響鍍鋁復(fù)合薄膜剝離強度主要由以下幾個因素：①膠粘劑本體強度及膠粘劑的本質(zhì)；②BOPP或PET薄膜和膠粘劑界面強度；③膠粘劑和VM界面強度；④VM和CPP或PET薄膜界面強度。用普通雙組分聚氨酯膠粘劑復(fù)合鍍鋁復(fù)合薄膜，復(fù)合薄膜剝離強度很低，其剝離破壞主要發(fā)生在VM—CPP界面，鍍鋁膜完全轉(zhuǎn)移，180°剝離強度小于0．3N。這說明膠粘劑本體強度、BOPP或PET薄膜和膠粘劑界面強度、膠粘劑和州界面強度都高于VM和CPP界面強度。事實上末復(fù)合以前，VM和CPP或PET薄膜界面強度遠(yuǎn)大于0．3N。因此，膠粘劑的性質(zhì)即膠粘劑的本質(zhì)—膠粘劑的組成、分子結(jié)構(gòu)、分子量分布、單體殘存量等對鍍鋁層產(chǎn)生很大的影響，近而影響剝離強度和溶劑殘留量。若膠粘劑分子結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，軟硬段比例不合理，分子量分布太寬，單體殘存量高，不僅影響膠粘劑本體強度、BOPP和膠粘劑界面、膠粘劑和VM界面強度，還將影響VM和CPP界面強度以及溶劑殘留量。雙組分聚氨酯膠粘劑是由以含羥基基團-0H組成的主劑和以含異氰酸酯基基團-NCO組成的固化劑組成。使用時將主劑和固化劑按一定比例混合均勻，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分子擴鏈后形成高分子量的聚合物。作為膠粘劑的使用，聚氨酯的組成、分子結(jié)構(gòu)、分子量分布等對粘接有重要的影響。聚氨酯可認(rèn)為是一種含有軟鏈段和硬鏈段的嵌段共聚物[2]，軟段由聚酯、聚醚、聚烯烴等低聚物鏈段組成，非常柔順，呈無規(guī)卷曲狀態(tài)，由于其玻璃化溫度低于室溫，稱之為橡膠相；硬段由芳香基、取代脲基、氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、縮二脲等基團組成，在常溫下伸展成棒狀，不容易改變其構(gòu)形構(gòu)象，內(nèi)聚能很大，彼此締合在一起許多微區(qū)小單元，如圖2，這些微區(qū)小單元的玻璃化溫度遠(yuǎn)高于室溫，在常溫下呈玻璃態(tài)、次晶或微晶，稱之為塑料相。由于兩種鏈段的熱力學(xué)不相容性，會產(chǎn)生微觀相分離，在聚合物基體內(nèi)部形成相區(qū)或微相區(qū)。聚氨酯優(yōu)良的性能可用兩相形態(tài)學(xué)來解釋：硬段相提供多官能度物理交聯(lián)，即形成氫鍵而交聯(lián)，起增強作用：軟段被硬段區(qū)增強。因為鋁、塑料膜等的物理性能差異較大，如果膠粘劑結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，固化過程中產(chǎn)生的應(yīng)力集中；此外，雙組分聚氨酯膠粘劑是通過主劑和固化劑混合后，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成大分子聚合物(固化)進(jìn)行粘接，這一過程所需時間較長，常溫下一般需要48h。在這期間，膠粘劑中的殘存單體和小分子齊聚物將通過鍍鋁層進(jìn)入VM層和CPP層的界面，由于膠粘劑的固化收縮以及鋁、CPP線漲系數(shù)不同產(chǎn)生應(yīng)力而降低VM層和CPP層的結(jié)合強度。