复合薄膜用聚氨酯胶粘剂的发展简述

网

刘益军

香港理工大学

一、聚氨酯胶粘剂在包装领域的应用

聚氨酯胶粘剂在复合薄膜领域的应用和发展基于包装行业的发展。广义上说，复合薄膜用聚氨酯胶粘剂是用于两层或多层塑料薄膜之间，或塑料薄膜与铝箔、镀铝塑膜、印刷纸张之间的胶粘剂，特别是干式复合薄膜，用量虽少，一般每平方米仅数克干胶量，就已经产生足够的粘接牢度。聚氨酯胶粘剂在包装行业的应用，主要是用于干式复合薄膜，制造复合塑料膜，用于食品、药品等商品的包装。另外，用于纸盒包装以及贴塑广告纸等的纸塑复合可使用使用的胶粘剂类型比较多，也使用通用型溶剂型聚氨酯胶粘剂以及近年来发展起来的水性聚氨酯胶粘剂。下文主要讨论软塑复合用聚氨酯胶粘剂。

用于干式复合薄膜的双组分溶剂型聚氨酯胶粘剂是软塑复合薄膜制造的传统胶粘剂，这是因为聚氨酯胶粘剂柔韧性好，粘接强度高，并且对复膜工艺适应性好。这类胶粘剂构成聚氨酯胶粘剂的一个重要应用领域。干式复合薄膜用聚氨酯胶粘剂在我国是从２０世纪８０年代初开始发展起来的，开始是从国外进口胶粘剂产品，后来研制成功，从８０年代到９０年代，不少研究院所研发了双组分溶剂型聚氨酯胶粘剂产品，有的企业引进国外技术生产性能更高的复合薄膜胶粘剂。随着人民生活水平的提高，对方便食品包装的需求的增长，软包装行业发展很快，对复合薄膜胶粘剂的需求量越来越大，并且对胶粘剂品种的要求也越来越高。据估计，目前我国已有数百家企业生产这种产品，年生产能力达１０　万吨左右，实际产量约４万吨左右。不少国外知名企业如日本武田药品公司、德国Ｈｅｎｋｅｌ（汉高）在国内设厂生产。还有一些高档胶粘剂目前仍然依靠进口。

二、复膜用聚氨酯胶粘剂的发展

复合薄膜用聚氨酯胶粘剂品种比较多，如果从化学成分分类，有聚酯型和聚醚型的，脂肪族和芳香族（异氰酸酯）的，高强度复膜一般用双组分聚酯型聚氨酯胶粘剂；从产品包装方式有双组分和单组分型；从用途看，有普通复合用、高强度铝塑复合用、耐酸辣食品或耐腐蚀性介质的、耐蒸煮型，除了食品软包装用，还有医疗药品和农药包装等用途的；从是否含溶剂以及溶剂类看，有不同固含量（如３５％、５０％、６０％、７５％甚至更高固含量）的传统溶剂型双组分聚氨酯胶粘剂，近年来出现了复膜用无溶剂单组分聚氨酯胶粘剂，水性聚氨酯复合薄膜胶粘剂和醇溶型双组分聚氨酯胶粘剂等品种。

复合薄膜用聚氨酯胶粘剂的发展趋势是向低有机溶剂含量或者无溶剂发展，同时符合复合薄膜的高速生产线工艺要求。

２．１高固含量溶剂型聚氨酯胶粘剂

最初的复合薄膜用聚氨酯胶粘剂是双组分溶剂型聚氨酯胶粘剂，从胶粘剂生产成本以及复合工艺考虑，主剂固含量大多在３０％或３５％，由于主剂的聚氨酯分子量较高，粘度较大，使用时还需再用醋酸乙酯等溶剂稀释。这样，在复合过程中产生大量的溶剂挥发和排放。

为了减少在复合生产中的溶剂排放量，需要采用高固含量低粘度产品，并且复合薄膜需要有一定的初粘强

复合薄膜用聚氨酯胶粘剂

的发展简述

『摘要』简单综述了复合薄膜用聚氨酯胶粘剂的特性、品种及发展方向，对用于复合薄膜生产的高固含量溶剂型双组分聚氨酯胶粘剂、无溶剂聚氨酯胶粘剂、醇溶型溶剂型双组分

聚氨酯胶粘剂、水性聚氨酯胶粘剂、耐蒸煮型聚氨酯胶粘剂及功能性聚氨酯胶粘剂的发展情况

进行了介绍。

『关键词』聚氨酯；胶粘剂，复合薄膜，包装

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环球聚氨酯

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ＰＵ技术·复合薄膜用聚氨酯胶粘剂的发展简述

度，这涉及到胶粘剂组成分子结构的设计和复合设备工艺的改变。聚氨酯胶粘剂研发人员已经开发了具有这类具有较高初粘力的高固含量、低粘度产品。双组分溶剂型聚氨酯胶粘剂的主剂固含量，已经从最初的３０％左右提高到７５％，甚至更高。降低溶剂用量，不仅有利于环保，而且也降低了复合薄膜的生产成本。从目前的技术水平看，溶剂型聚氨酯胶粘剂仍然是用量最大的软质复合薄膜用胶粘剂。

２．２　无溶剂胶粘剂

复合薄膜用无溶剂聚氨酯胶粘剂是在２０世纪７０年代从德国发展起来的，据报道在欧美国家采用无溶剂聚氨酯胶粘剂生产的复合薄膜已占到５０％以上。采用无溶剂聚氨酯胶粘剂也能生产耐蒸煮型食品包装复合薄膜。最初的无溶剂聚氨酯胶粘剂是热熔胶型的单组分湿固化预聚体（如北化院生产的ＵＲ７５０５、ＵＲ７５０６），但因为这种胶是潮气固化，若涂布量若大于２ｇ／ｍ２则固化速度慢，易产生二氧化碳气泡，且涂布温度较高（９０～１００℃），会影响涂布和涂布胶辊寿命，后来双组分无溶剂胶是研发方向。北京市化工研究院２０００年左右研制成功的单组分无溶剂聚氨酯胶ＵＲ７５０８是一种可在较低温度（７０℃）进行涂布的胶粘剂产品。目前大多采用双组分无溶剂聚氨酯胶粘剂，主剂和固化剂常温下为固态或高粘度状态，需采用专门的无溶剂复合设备和工艺。复合时，先将每个组分加热以降低粘度，用

计量泵和混合器计量混合后，再输送到施胶辊涂布到薄膜

基材上。因为这种胶粘剂不含任何溶剂，涂胶后无需再经

鼓风烘道来去除溶剂，并且胶粘剂具有一定的的初粘性，涂胶的薄膜可直接与另一种薄基材进行复合，复合后收卷，如常规工艺熟化即可。我国自１９９５　年以来，已引进了几十台套无溶剂复合设备，国内软包装设备制造单位也在开

发无溶剂复合机。无溶剂复合设备与溶剂型干式复合设备相比相对简单，减少了加热鼓风、废气排风或废气处理装置，造价只有干式复合机的５０％～６０％，投资少；可以４００ｍ／ｍｉｎ以上速度高速复合，生产效率提高；并且能耗减少，优点显著。

无溶剂聚氨酯胶粘剂存在的问题是初粘力较低，并

且由于这类胶粘剂的起始分子量较低，固化后的剥离强度

不高，有一定的技术难度，目前国内这种胶粘剂生产厂

家很少，工业上所用的无溶剂复合胶大多进口。国内拥有无溶剂复合胶粘剂产品的知名厂家是北京化工研究院，在上世纪９０　年代就引进Ｈｅｎｋｅｌ技术生产ＵＫ８１５０　无溶

剂胶粘剂。另外上海烈银化工有限公司几年前也有ＬＹ－１００Ｎ型无溶剂胶粘剂推向市场。

２．３醇溶型复膜胶

常规的复合薄膜用双组分溶剂型聚氨酯胶粘剂是以醋

酸乙酯为溶剂和稀释剂。醋酸乙酯虽是芳香气味，但刺激性大，成本较高。新型的醇溶型复合薄膜用聚氨酯胶粘剂采用乙醇为溶剂，乙醇挥发毒性低，成本也低，可以说属于这种胶粘剂也属于一种准环保型胶粘剂。传统的酯溶型胶粘剂的固化剂组分含游离异氰酸酯基团（ＮＣＯ），而ＮＣＯ不能与醇共存的，而这种胶粘剂采用的不是羟基与异氰酸酯基反应固化机理，而是含其它反应性基团，对湿气不敏感。醇溶型聚氨酯胶粘剂比普通溶剂型聚氨酯胶粘剂更适宜与醇溶型油墨匹配，对于镀铝塑料薄膜进行复合也不易产生白斑。

２００１年左右，欧美科实业（深圳）　有限公司首次报道从美国引进技术而研发成功了ＥＣＯ　系列（包括ＥＣＯ　５０１和ＥＣＯ　７０１）醇溶型聚氨酯粘合剂，ＥＣＯ　５０１Ａ／Ｂ主剂固含量５０％，固化剂固含量９０％，两者配比６～８比１，可用工业酒精稀释，干胶涂布量１．５～２克／平方米时就能满足一般复合薄膜的剥离强度要求。复合薄膜可在常温熟化１～２天后制袋，也可在４５～５０℃熟化８～１２小时。近年来国内已经有多家公司宣布开发了醇溶型聚氨酯复合薄膜胶粘剂，如：浙江新东方油墨集团有限公司的Ｕ－７７５０／Ｈ－７５（或Ｈ－１００）干燥食品复膜醇溶性胶粘剂等；浙江湖洲欧美化学有限公司的普通型复膜胶ＡＧ－１０５０Ａ／Ｂ和ＡＧ－１０７０Ａ／Ｂ，高强度复膜胶ＡＴ－６０５０　Ａ／Ｂ和ＡＴ－６０７０Ａ／Ｂ，镀铝膜复合专用胶ＡＶ－８０５０　Ａ／Ｂ和ＡＶ－８０７０　Ａ／Ｂ；　北京市化工研究院分院的醇溶双组分聚氨酯胶ＵＦ２８７０／　ＵＦ９９８５Ｅ。

据欧美化学公司介绍，其醇溶性粘合剂产品，由于初粘性高、

可避免生产过程中产生隧道现象；具有较高的流平性，

可避免白点产生；熟化后，透明性好；对于潮湿度不敏感，避免环境影响，使用方便，不易发生质量事故；只需４０℃以下熟化８～１０小时，提高了生产效率，有较强的市场竞争力。但是，有业内人士认为醇溶型聚氨酯胶粘剂的发展并不容乐观，不能取代酯溶型胶粘剂，一是因为虽然醇溶型聚氨酯胶粘剂在环保方面已经迈出了一步，因为乙醇也是有机溶剂，严格意义上讲，它并非是完全的环保型胶粘剂；二者，目前醇溶型聚氨酯胶粘剂主要用于普通干燥食品的复合包装中，不能达到耐蒸煮性能。

２．４水性聚氨酯复合胶水性聚氨酯胶粘剂，采用水为聚氨酯树脂的介质（溶剂），是环保型胶粘剂。用于复合薄膜的水性聚氨

酯胶粘剂有单组分和双组分形式。

例如美国Ｒｏｈｍ　＆　Ｈａａｓ（罗门哈斯）公司推出的Ｒｏｂｏｎｄ系列水性聚氨酯胶粘剂，其中单组分水性聚氨酯胶粘剂主要应用在膨化食品、饼干、糖果、调味品等轻质包装领域，而配入交联剂形成双组分水性胶粘剂，则具有较好的粘接强度、耐热和耐化学性能，可以生产耐蒸煮食品包装和液体包装等高档复