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常识

【涨知识】水性聚氨酯胶黏剂在包装领域的应用前景

来源:互联网2019年05月30日

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近些年,复合薄膜包装材料发展呈现多维度、高档化的发展趋势,在人们的生活中占据越来越多的份额。影响复合膜包装质量的主要因素有薄膜基材本身和粘合剂性能。

由于聚氨酯粘合剂本身的粘结力强、耐高低温、柔软等性能优异,在包装领域的胶黏剂中占有较大比重。目前用在复合薄膜的聚氨酯胶黏剂有溶剂型、无溶剂型、水基型等。

 

水性聚氨酯以水作为溶剂,不同于有机溶剂型聚氨酯,客服了溶剂型聚氨酯胶黏剂含有毒溶剂、易燃易爆、异味等缺点,属于绿色环保型胶黏剂,在复合薄膜生产中没有产生任何有害气体,杜绝了溶剂残留,成本与中高档有机溶剂型聚氨酯粘合剂相近,是一种很有发展前景的环保型复合薄膜粘合剂。

 

国内有报道一些单位开始水性聚氨酯覆膜胶的研究,但尚未批量生产。随着近年来环保意识的提高和环保政策的执行,水性聚氨酯胶黏剂在包装领域的应用迎来曙光。

 

 

 

一、水性聚氨酯的合成方法

 

水性聚氨酯的制备方法分为外乳化法和内乳化法(自乳化法)。外乳化法又称强制乳化法,分散式需要使用外乳化法,通过强烈的剪切搅拌分散于水中制备WPU。由此制备的乳液需要使用比较多的乳化剂,不仅乳液不稳定,也影响涂膜的性能。

 

因此,内乳化法成为目前主要的使用方法。自乳化法原理是在聚氨酯链段上引入亲水基团,提高亲水性,以利于分散于水中,无需添加外乳化剂。内乳化法制备的水性聚氨酯稳定性好、力学性能强。内乳化法又能分为丙酮法。预聚体分散法、熔融分散法、酮亚胺—酮连氮法、保护端基法等,工艺方法和特点如下表1所示:

 

 水性聚氨酯合成方法对比

 

方法

工艺

特点

丙酮法

预聚体→丙酮降粘→扩链→中和成盐→水分散→脱酮→水性聚氨酯

产品质量好,生产重现性好,生产率低,工艺复杂,生产成本高

预聚体分散法

预聚体→引入亲水基团→中和成盐→分散于水→扩链→脱酮→水性聚氨酯

工艺简单,成本低,不用或少用溶剂,产品质量不如丙酮法

熔融分散法

预聚体→熔融→羟甲基化→分散于水中→水性聚氨酯

工艺简单,不应溶剂,效率高,氮反应不完全,产品质量不好

酮亚胺—酮连氮法

-NCO的离聚物加酮亚胺(或甲酮连氮)→分散于水→扩链→水性聚氨酯

产品质量好,工艺简单经济

保护端基法

-NCO封端保护→乳化加热游离-NCO基团→交联→水性聚氨酯

克服水性聚氨酯对水敏感、不耐水、不耐酸等缺点

 

二、水性聚氨酯在包装领域应用前景

 

近年来,随着环境友好型胶黏剂的应用越来越普遍,对其性能要求也越来越严格。以前常用的水性丙烯酸覆膜胶局限于镀铝膜和塑料膜复合,并且固化后的剥离性强度提升不大,不适用于塑塑复合。

 

水性聚氨酯复合粘合剂基本是采用自乳化法生产的,不含任何添加剂;水性聚氨酯复合粘合剂具有溶剂型聚氨酯复合粘合剂的绝大多数优异性能;水性聚氨酯复合粘合剂耐低温性能优于溶剂型聚氨酯,耐高温性能和溶剂型聚氨酯相差不大,这是水性聚丙烯酸酯乳液类复合粘合剂和无溶剂复合粘合剂无法实现的。

 

同时,其卫生性能更好,没有溶剂型聚氨酯的游离异氰酸酯单体等问题,也没有在水解后生成芳香族伯胺的问题,安全满足FDA和欧盟对于溶剂残留、蒸发残渣、芳香族伯胺等各种规定和限制要求;并满足当今社会对健康、安全、环保的要求;品种齐全,能够用满足厂家的各种需求,通用型、改进型,再到双组分超强型,涵盖软包装各个领域;使用工艺简单,在现有的干式复合机上就可以使用,适合彩印厂急于生产高卫生标准的产品、降低生产成本、而又不需要做新设备投入的要求。

 

目前,欧洲用于食品包装复合薄膜的水性聚氨酯粘合剂每年约240万吨,今后也将不断增长。但是为了涂敷的便利性,要求粘度较低,是的聚氨酯相对分子质量较小,造成初粘性能较差,因此研究开发内聚力大、粘度低的水性聚氨酯复合胶黏剂成为了研究热点。

 

通常水性聚氨酯的复合改性可以使其性能获得明显改善。日本东邦化学工业公司开发的一种环氧化合物改性水性聚氨酯胶黏剂,粘结性能得到较大提升,在食品包装中已被广泛应用。

 

 

 

一、结语

 

当前国内三产的食品软包装复合薄膜基本是使用溶剂型粘合剂,在生产过程中会产生大量的有机溶剂挥发和少量的溶剂残留。残留的溶剂会造成包装袋产生异味,是的食品变质。溶剂挥发不仅污染环境,而且危害现场作业人员的身体健康。

 

环境友好型产品及其研究发越来越备受关注,水性聚氨酯胶粘剂因具有无毒无害、无环境污染、应用方便等优点而逐渐成为未来胶粘剂的发展方向之一。

来源:水性聚氨酯市场与技术

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