摘要 用脂肪二元醇和二元酸，以熔融缩聚法，合成了聚酯，该
树脂与聚醚多元醇的混合体成端羟基预聚体（甲组份）和聚醚多元醇与MDI的齐聚物端异氰酸根预聚体（乙组份），配合成胶可用作塑/塑软包装复合用的无溶剂型双组分
聚氨酯胶粘剂。
关键词 无溶剂；聚氨酯；胶粘剂
引言
自二十多年前西德汉高公司首先无溶剂聚氨酯胶粘剂制成复合膜材料以来，由于其工艺明显的经济性，安全性，以及对环境保护的优势，在西德、美国、日本及全世界已有很大的进展。在欧美由过去的无溶剂复合加工量只占复合膜包装材料加工总量的10%，发展到现在已占全部加工量的50%以上。在日本自昭和52年（1977年）开始引进第一台无溶剂干复合机以来，经过不到20年时间，现已发展到目前拥有近70多台的无溶剂复合设备，无溶剂复合工艺制造复合膜包装材料已成为世人皆知的成熟应用技术。
我国近十年来从国外引进无溶剂复合机有十几台，大多数是溶剂型干式复合机进行复合，由于使用溶剂型胶粘剂会在复合膜上残留有未挥发的溶剂，对被包装物可能发生污染环境和安全问题，我们估计无溶剂聚氨酯胶粘剂进行干式复合将在我国迅速发展起来。
目前，国内外开发的聚氨酯（PU）胶粘剂在用于高性能食品包装复合膜方面占很大比例，开发主要方向之一是无溶剂聚氨酯型胶粘剂。因它在使用时无污染、涂布量少、复合速度快，加工成本比溶剂型低：而且，将之用于粘接耐溶剂性差以及热收缩性较大的塑膜更为优越，因此该类胶在干法复合中的应用前景广阔。[1,2]
1 实验部分
1.1 主要原料
甲基丙二醇（MDP），己二酸(AA)，碳化二亚胺液化MDI，聚醚多元醇（官能团数2或3，分子量700和分子量1000）[3]
1.2 聚酯多元醇的合成
1.2.1 工艺流程,见图1。
图1 工艺流程
1.2.2 工艺操作
在反应釜中依次投入MDP、AA。开始升温点搅拌，温度到130℃时通入氮气，继续升温到220℃，保温至达到理论出水量后。停止通氮气。逐渐升温到240℃，开始抽真空进行缩聚反应，直至达到理论出醇量，取样分析酸值<1，羟值在190左右时，开始冷却出料。
1.3 主剂的合成(甲组份)
1.3.1 工艺流程，见图2。
图2 工艺流程
图3 工艺流程
1.4.2 工艺操作
在反应釜中投入聚醚多元醇（M＝700）和碳化二亚胺液化MDI，开始搅拌升温至50℃，保温0.5h。待无明显冲温现象时，继续升温至75℃，保温。取样分析－NCO含量在17±0.5％时，冷却到50℃出料即得成品。
1.5 无溶剂型双组份聚氨酯胶粘剂技术指标：
1.5.1 主剂
外观：无色或淡黄色透明液体
固含量（％）：100
黏度（mPa·s/25℃）：1000±500
1.5.2 固化剂
外观：无色或淡黄色透明液体
固含量（％）：100
黏度（mPa·s/25℃）：3000±500
1.6 无溶剂型双组份聚氨酯胶粘剂的涂布及使用[4]
1.6.1 无溶剂复合机涂布系统
现在我国引进的无溶剂复合机的涂布系统多为专用的无溶剂复合机的涂布系统，也称为四辊涂布系统(见图4)。其由A.B.C.D四辊组成，A辊是涂布辊：B辊是浮动辊；C辊是计量辊；D辊是存胶固定辊，由固定辊D与计量辊C间的夹缝存胶。
1.6.2 无溶剂胶粘剂的使用与涂布
1.6.2.1 涂布黏度与温度：
无溶剂胶粘剂与含溶剂胶粘剂相比，在分子量的大小上有很大差异。溶剂聚氨酯胶粘剂的分子量一般在几万到几十万。当没有溶剂时黏度也很大，常温达到上百万毫帕/秒(mPa·s)，甚至为胶状体，无法直接涂布。所以借助于溶剂溶解稀释到可涂布的黏度。当无溶剂胶粘剂与溶剂型胶粘剂的结构很相似时，为了达到无溶剂涂布操作要求的黏度，降低胶粘剂的分子量，黏度比有溶剂胶粘剂干胶的黏度要小很多，但仍无法直接涂布。无溶剂聚氨酯胶粘剂的结构特点是：分子间吸引力大(可形成氢键)，在常温下黏度很高，当温度升高，氢键断裂，黏度下降。(图5是单组份无溶剂胶粘剂黏度与温度关系曲线。)因此加温使黏度降到可涂布的黏度。温度提高黏度下降，涂布容易；但温度过高(单组份胶大于100℃，双组份胶大于80℃)，胶粘剂的内部反应速度加快，发生凝胶化，易形成高分子树脂，造成涂布困难和涂布不均匀。因此要确定涂布的最佳温度，并保持最小的温度差。一般单组份胶粘剂的涂布温度控制在70～100℃，黏度控制在600～3000mPa·s；双组份胶粘剂涂布温度控制在45～80℃，黏度500～1500mPa·s。
图4 专用四辊无溶剂复合机的涂布系统
图5 无溶剂胶粘剂粘度与温度的关系
1.6.2.2 涂布量
在无溶剂复合加工中，胶粘剂的涂布量对复合膜的质量非常关键。涂布量不足，易引起复合膜粘接力不大，易剥离甚至脱层。胶粘剂最佳涂布量的选择，要依据复合膜制品的不同质量要求、薄膜性质、印刷效果和油墨以及胶粘剂性能等综合考虑。一般使用单组份涂布量为0.5～1.8g／m2．当涂布量>2g／m2，由于涂层较厚，不利于胶粘剂与水的固化反应，造成胶膜层中心长期不固化，影响复合制品的粘接强度，使用双组份无溶剂聚氨酯胶粘剂则无此限制。但是涂布量过大也不利于复合质量，一般涂布量控制在1～3.5g／m2，做特殊需要的复合膜时(如：高温蒸煮用)可加大到不超过5.0g／m2。
1.7 粘接性能
复完膜后，放在温度50℃的恒温烘箱中，熟化48小时，具体数据如表1、表2所示。
表1 无溶剂型聚氨酯胶粘剂在各种膜上的粘接性能
表2 无溶剂型聚氨酯胶粘剂在印刷油墨上的粘接性能
2 结果与讨论
2.1 工艺条件的影响
在合成过程中主剂采用聚酯和聚醚的混合型结构，聚酯是脂肪类低分子量聚合物，主剂的黏度一般为500～1500mPa·s/25℃。如果主剂黏度过小影响胶的粘接强度性能；如黏度过大，涂复面就粗糙从而影响作业性能。所以，必须把主剂的黏度控制在一定范围。
2.2 固化剂的影响
在合成固化剂时，原料中水份含量过高易使反应发生凝胶现象，一般控制水份质量分数在0.1％以下。反应时，反应温度过低，反应速度缓慢；温度过高，副反应增加，影响胶的质量，甚至会发生凝胶现象。所以，刚开始时防止冲温，务必把温度控制在50℃上下。当温度稳定后，控制反应温度在70～75℃。且黏度一般控制在3000±500mPa·s/25℃。
3 结论
无溶剂型聚氨酯胶粘剂同溶剂型干复合胶粘剂同样都是聚氨酯系列。该工艺即保持了溶剂而又能很好的进行涂布复合，用无溶剂胶粘剂干复合除具有使用溶剂型成本下降，没有有机溶剂挥发对环境的污染，不需要溶剂挥发干燥工段，降低了能耗，没有火灾、爆炸的危险，不再需要溶剂的防暴措施，也不再需要贮存溶剂的设备和库房。复合制品没有残留溶剂损害问题，并消除了溶剂对印刷油墨的侵袭。[5]
参考文献
[1]刘燕秋．聚氨酯在包装上的应用.聚氨酯工业，1992（3）：23
[2]叶青萱．浅谈聚氨酯胶粘剂和密封剂的国内发展.聚氨酯工业，1991（4）：3
[3]刘益军．聚氨酯原料及助剂手册．北京：化学工业出版社，2005．4
[4]陈永常．复合软包装材料的制作与印刷．北京：中国轻工业出版社，2007．1 网址：http://www.ytyhhg.com
{发布日期：2012-11-17}
