复合薄膜用双组分聚氨酯胶黏剂

聚氨酯胶黏剂在复合薄膜领域的应用基于包装业的发展。复合薄膜主要通过挤出复合和干法复合方法生产。干法复合是指使用胶黏剂把两种或几种薄膜（PET薄膜、CPP薄膜、PE薄膜、尼龙薄膜等塑料薄膜之间，或塑料薄膜与铝箔、镀铝塑膜）基材粘接在一起，胶黏剂涂布在基材薄膜上以后，靠加热干燥去除溶剂和发生化学反应进行复合（压合）。目前，干法复合使用的胶黏剂以聚氨酯胶黏剂为主，可制得满足耐热、耐寒、耐油、耐酸、耐化学药品、阻气、透明、耐磨以及耐穿刺等性能要求的软包装复合薄膜，用于食品、药品等商品的包装。

双组分溶剂型聚氨酯胶黏剂是软塑复合薄膜制造的传统胶黏剂，这是因为聚氨酯胶黏剂柔韧性好，对薄膜适应性好，粘接强度高，胶层耐寒，且有一定的耐热性能，耐介质（化妆品、水、油、盐、酒、辣、醋、香料等），胶层无毒安全，并且对覆膜工艺适应性好。这类胶黏剂构成聚氨酯胶黏剂的一个重要应用领域。干式复合薄膜用聚氨酯胶黏剂在我国是从20世纪80年代初开始发展起来的，目前这种胶黏剂已经成为聚氨酯胶黏剂的最大应用领域。干式复合薄膜的胶黏剂用量虽少，一般每平方米仅数克干胶量，就已经产生足够的粘接牢度。挤出复合也有使用聚氨酯胶黏剂，但用量较少。

干法复合工艺中，胶黏剂是影响复合薄膜品质的关键因素。用于软包装材料的复合薄膜，按包装时的耐温要求，可分为耐蒸煮和普通要求两类，其中耐蒸煮软包装材料对胶黏剂的要求很高。

复合薄膜聚氨酯胶黏剂的主剂成分一般是己二酸类聚酯聚氨酯多元醇、共聚酯型聚氨酯多元醇（异氰酸酯改性的共聚酯多元醇）或者芳香族聚酯多元醇。国内外也有不少普通低档次覆膜胶产品以聚醚型聚氨酯多元醇作为主剂成分，其成本较低。这类低粘接强度复合薄膜用于包装干燥食品。聚氨酯多元醇，一般是通过溶液法聚合，由聚酯（或聚醚）多元醇经芳香族二异氰酸酯改性后得到。固化剂一般与通用性双组分聚氨酯胶黏剂相同，是TMP-TDI加成物。主剂和固化剂的溶剂一般都是乙酸乙酯。 最初的复合薄膜用溶剂型聚氨酯胶黏剂是低固含量型的，主剂固含量35%，黏度1000～3000mPa·s，后来随着国外高固含量胶黏剂的引入，以及复合设备的改善，胶黏剂主剂的固含量有50%、60%、75%甚至更高。固化剂固含量多为75%。高性能复合薄膜胶黏剂配方中可能含有增强粘接力的助剂。使用时甲组分与乙组分按一定比例混合，再用溶剂稀释到一定浓度，进行施胶涂布。

目前覆膜胶黏剂的品种也比较多，除了耐蒸煮的高档聚氨酯胶黏剂外，还分镀铝膜专用胶黏剂、普通铝塑复合薄膜专用胶黏剂、耐介质专用胶黏剂、快速固化型聚氨酯胶黏剂等。

普通的复合薄膜对复合强度要求不是很高，根据用途的不同，剥离强度1～3N/15mm的胶黏剂已经足够，因此复合薄膜用双组分聚氨酯胶黏剂的主要成分，甚至可以与通用型双组分聚氨酯胶黏剂的相同，只是把溶剂换为复合薄膜行业所用的乙酸乙酯即可。

耐蒸煮型聚氨酯胶黏剂分两种：一种是用于耐121℃×40min蒸煮的中高温复合薄膜蒸煮袋用的胶黏剂；另一种是用于耐135℃×30min高温蒸煮灭菌复合薄膜包装袋用的胶黏剂。对于这些耐蒸煮型的聚氨酯胶黏剂，不仅对塑料薄膜、铝箔的粘接强度要高，而且胶黏剂层的耐温性要高，在高温时还具有较高的粘接强度。耐蒸煮复合薄膜一般用于熟食的包装，制造软包装食品。

耐蒸煮型聚氨酯胶黏剂的主剂树脂成分大多是芳香族聚酯多元醇，或者异氰酸酯改性的芳香族聚酯多元醇。

【实例1】

将130kg预脱水的聚己二酸二甘醇酯二醇（PDA-2000）加入反应釜，搅拌加热至45～50℃，慢慢加入28.3kg TDI，在70～80℃反应2h，然后加8.8kg 1，4-丁二醇（BDO）进行扩链反应，反应时间为1h，再加入167kg乙酸乙酯，搅拌20min，冷却出料。可制得固含量为50%、黏度为1200～1500mPa·s的浅黄色黏稠主剂（甲组分）。

先将18.3kg乙酸乙酯投入反应釜，开动搅拌，加入43.5kg TDI，加热至45～50℃，再慢慢加入预先熔化的TMP 11.2kg，反应温度控制在70℃，反应时间3h，冷却至50℃出料，制得固含量为75%、NCO含量为13%～14%、黏度为1500～2500mPa·s的浅黄色透明液体状固化剂（乙组分）。

胶黏剂按甲组分/乙组分质量比＝10/1配制。

【实例2】

将对苯二甲酸166.1g、乙二醇124g、新戊二醇208.3g、癸二酸202.3g、少量催化剂在160～270℃分段缩聚并高真空缩聚若干小时，制得数均分子量为10000的聚酯多元醇，用乙酸乙酯配制成固含量为50%的溶液即为主剂（甲组分）。

聚氧化丙烯二醇（数均分子量为1000）500g与二苯基甲烷二异氰酸酯250g，于90℃反应7h，制得含NCO基为5%～6%的聚醚氨酯多异氰酸酯（数均分子量为1500）的固化剂（乙组分）。固化剂还可采用TMP-TDI加成物，最好采用TMP-IPDI加成物和HDI缩二脲。

胶液的配制比例：主剂/固化剂/均苯四酸酐质量比＝100/10/1。主要用于耐蒸煮复合薄膜的制造。

【实例3】

1.0mol聚己二酸-3-甲基-1，5-戊二醇-己二醇酯二醇（M=2000）、1.05mol 1，4-丁二醇混合均匀，加热至60℃，加入2mol MDI，在70～80℃反应，制得含羟基的聚氨酯，用乙酸乙酯配制成固含量为40%的羟基聚氨酯溶液（主剂）。固化剂是TMP-TDI加成物75%的乙酸乙酯溶液。

按主剂/固化剂质量比＝100/（5～7.5）配比，用乙酸乙酯稀释成20%的溶液作为复合薄膜用胶黏剂。涂布量为3.0g/m2，用于聚酯薄膜与聚丙烯（CPP）薄膜复合，于40℃固化3天制成复合薄膜。将复合膜浸渍100℃热水中20天，其薄膜仍呈透明，无收缩，粘接强度良好。

复合薄膜用聚氨酯胶黏剂，绝大多数是溶剂型双组分胶黏剂，近年来随着胶黏剂向环保方向发展，双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂也开始用于复合薄膜生产，另外还有湿固化单组分热熔胶型的无溶剂聚氨酯胶黏剂。

复合薄膜用溶剂型聚氨酯胶黏剂，绝大多数使用乙酸乙酯作为胶黏剂的溶剂，近年来也出现了一种特殊的醇溶型双组分聚氨酯胶黏剂，以价廉的乙醇为溶剂，其固化机理也与常规的酯（指乙酸乙酯）溶型聚氨酯胶黏剂不同，可利用环氧基的反应进行固化。水性聚氨酯胶黏剂也有用于复合薄膜的产品。

除了用于复合塑料薄膜和复合铝塑薄膜外，溶剂型聚氨酯胶黏剂及水性聚氨酯胶黏剂也可用于湿法复合膜。湿法复合是将胶黏剂涂在一种基材薄膜上，在胶黏剂没有烘干之前，贴上另一种基材薄膜然后再把贴复好的薄膜烘干或晾干。湿法复合的基膜中，最少有一种透湿性很好的材料，如纸张、木材、织物等。但一般用低档的双组分聚醚型及聚酯型聚氨酯胶黏剂，通用型聚氨酯胶黏剂也可用于这种用途。