政策扶持，發(fā)展潮流 環(huán)保型膠粘劑
2012年12月22日 現(xiàn)階段的膠粘劑多數(shù)為雙組分溶劑型聚氨酯膠粘劑，尚需向環(huán)保型膠粘劑過渡。國外正在積極開發(fā)無溶劑型和水性聚氨酯復(fù)合薄膜膠粘劑，尤其前者更為活躍。DuPont、Henkel、Rohm&Haas、BASF、大日本油墨化學(xué)工業(yè)等公司已有產(chǎn)品，但大多為通用型。
1.無溶劑型聚氨酯膠粘劑
環(huán)保意識的增強(qiáng)促使人們積極開發(fā)無溶劑型聚氨酯膠粘劑，它一般是由分子質(zhì)量相對低的多元醇和多異氰酸酯或多異氰酸酯預(yù)聚物和多元醇或多元胺組成的雙組分膠粘劑。該類復(fù)合薄膜膠粘劑的應(yīng)用于1974年起始于德國，1977年日本引進(jìn)該類技術(shù)，到1997年已建成幾十條無溶劑復(fù)合薄膜生產(chǎn)線，在歐美已有50%以上的該類膠粘劑用于干法復(fù)合薄膜工業(yè)，現(xiàn)已發(fā)展到第4代技術(shù)。某些高性能品種不僅初粘性好，也適用于鋁箔粘結(jié)，已有公司成功開發(fā)出耐高溫蒸煮的特種結(jié)構(gòu)的聚氨酯膠粘劑。
我國無溶劑復(fù)合薄膜生產(chǎn)線也有十幾條。北京市化工研究院于1984年從德國Henkel公司引進(jìn)無溶劑型聚氨酯膠粘劑生產(chǎn)技術(shù)，可供干法復(fù)合膜生產(chǎn)使用。因當(dāng)時國內(nèi)僅有一臺無溶劑復(fù)合機(jī)，故長久未正式生產(chǎn)。受環(huán)保法規(guī)驅(qū)使，1990年，全國各地也陸續(xù)引進(jìn)相應(yīng)復(fù)合生產(chǎn)線。但因存在某些技術(shù)問題，開工率不足。
筆者認(rèn)為無溶劑復(fù)合膠粘劑的開發(fā)應(yīng)用無疑是膠粘劑發(fā)展的一個方向，但存在的問題也不少。歸納起來有以下幾點(diǎn)：
(1)涂膠量雖少（僅1.5g/m2）,但其單價太高，普通膠約65元/千克，生產(chǎn)成本高。
(2)為提高膠粘劑對薄膜的潤濕性，要求膠粘劑的粘度低，后果是初始內(nèi)聚力低，粘結(jié)性不高，固化速度不夠快，影響復(fù)合生產(chǎn)效率。這歸因于聚氨酯或聚酯主劑的相對分子量低，一般控制在3000～4000。若提高其相對分子量，則粘度太高，不易在復(fù)合膜上均勻涂布，極大地影響復(fù)合膜質(zhì)量。粘度一般應(yīng)控制在2000～3000mPa.s�？赏ㄟ^提高涂布和復(fù)合溫度（>40℃），以降低粘度，但需考慮固化劑多異氰酸酯的安全性。
2.水性膠粘劑
水性膠粘劑是另一類環(huán)保型膠粘劑。國外曾開發(fā)水性丙烯酸酯膠粘劑，大多用異氰酸酯做固化劑（用異氰酸酯做固化劑則認(rèn)為是聚氨酯膠粘劑范疇）。因其在北美原料充足，價格便宜，固含量高，粘度低，已成功地在復(fù)合薄膜市場中占有較大份額。但至今，薄膜-薄膜復(fù)合用水性丙烯酸酯膠粘劑仍存在一些問題，如：
(1)技術(shù)性能一般，尤其在印刷薄膜上只能用于低檔產(chǎn)品。因通用型水性丙烯酸酯膠粘劑在印刷薄膜上復(fù)合的剝離強(qiáng)度低，當(dāng)然剝離強(qiáng)度也取決于印刷油墨種類。食品包裝袋薄膜以硝基纖維類油墨用得較多，遺憾的是它與通用型水性丙烯酸酯膠粘劑很不相容，復(fù)合薄膜很易剝離，其強(qiáng)度僅為（0.1～0.5）N/15mm。在溶劑型和無溶劑型聚氨酯膠粘劑上不會發(fā)生這種現(xiàn)象，因為當(dāng)這兩種膠粘劑將薄膜復(fù)合后遷移到油墨層時，仍可充當(dāng)油墨的粘合劑，產(chǎn)生與印刷油墨層的內(nèi)聚力。
(2)應(yīng)變性差，膠膜相對分子量高而光澤度低，干燥時能耗大，復(fù)合薄膜時會產(chǎn)生氣泡等。
氫鍵和良好的交聯(lián)密度是獲得優(yōu)良復(fù)合粘結(jié)性的兩個關(guān)鍵要素。
由于化學(xué)本質(zhì)所決定，水性丙烯酸酯不具有強(qiáng)力的氫鍵，因此大部分丙烯酸酯膠粘劑的交聯(lián)性低。然而，單組分丙烯酸酯膠粘劑通常有很高的固含量、高剪切強(qiáng)度、高機(jī)械流動性和長適用期，這是其他水性膠粘劑所不及的。為改進(jìn)水性丙烯酸酯膠粘劑的粘結(jié)性而又保持其優(yōu)良特性，Rohm&Haas公司曾開發(fā)了新雙組分丙烯酸/氨基甲酸酯雜化物。由于該體系分子中形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、氨基甲酸酯反應(yīng)交聯(lián)點(diǎn)，與單組分丙烯酸酯膠粘劑相比又具有優(yōu)越的內(nèi)聚強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度、耐濕、耐熱和耐內(nèi)容物等性能；與聚氨酯水性膠粘劑相比，其粘結(jié)性能相當(dāng)或更優(yōu)。這一優(yōu)越性能，加之價格低廉，使其在食品復(fù)合膜包裝應(yīng)用中具有較強(qiáng)的競爭力。
我國也有用于復(fù)合薄膜生產(chǎn)的丙烯酸酯膠粘劑，但性能一般。必須從主劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)上著手改進(jìn)。
水性聚氨酯也可用于復(fù)合薄膜的復(fù)合，為提高其性能，國內(nèi)外均在開發(fā)應(yīng)用可水分散的多異氰酸酯工藝技術(shù)。
3.其他環(huán)保型膠粘劑
復(fù)合薄膜用其他環(huán)保型膠粘劑有：UV固化和電子束固化型、濕固化型聚氨酯熱熔膠粘劑以及醇溶性膠粘劑等。其中醇溶性聚氨酯膠粘劑已在歐美科實業(yè)（深圳）有限公司等組織生產(chǎn)，它為塑料膜/鍍鋁膜所專用。
我國通用溶劑型聚氨酯復(fù)合膜用膠粘劑已大量生產(chǎn)，耐120～135℃蒸煮復(fù)合袋用高性能溶劑型聚氨酯膠粘劑也已開發(fā)成功。環(huán)保型膠粘劑如醇溶性聚氨酯鍍鋁膜復(fù)合膠粘劑、無溶劑聚氨酯膠粘劑和水性膠粘劑均有生產(chǎn)。但或因價格問題，或因質(zhì)量問題，至今未像溶劑型膠粘劑那樣被廣泛采用。今后需積極組織力量從樹脂本身化學(xué)結(jié)構(gòu)入手，研發(fā)符合各種要求的環(huán)保型復(fù)合薄膜膠粘劑。
1.無溶劑型聚氨酯膠粘劑
環(huán)保意識的增強(qiáng)促使人們積極開發(fā)無溶劑型聚氨酯膠粘劑，它一般是由分子質(zhì)量相對低的多元醇和多異氰酸酯或多異氰酸酯預(yù)聚物和多元醇或多元胺組成的雙組分膠粘劑。該類復(fù)合薄膜膠粘劑的應(yīng)用于1974年起始于德國，1977年日本引進(jìn)該類技術(shù)，到1997年已建成幾十條無溶劑復(fù)合薄膜生產(chǎn)線，在歐美已有50%以上的該類膠粘劑用于干法復(fù)合薄膜工業(yè)，現(xiàn)已發(fā)展到第4代技術(shù)。某些高性能品種不僅初粘性好，也適用于鋁箔粘結(jié)，已有公司成功開發(fā)出耐高溫蒸煮的特種結(jié)構(gòu)的聚氨酯膠粘劑。
我國無溶劑復(fù)合薄膜生產(chǎn)線也有十幾條。北京市化工研究院于1984年從德國Henkel公司引進(jìn)無溶劑型聚氨酯膠粘劑生產(chǎn)技術(shù)，可供干法復(fù)合膜生產(chǎn)使用。因當(dāng)時國內(nèi)僅有一臺無溶劑復(fù)合機(jī)，故長久未正式生產(chǎn)。受環(huán)保法規(guī)驅(qū)使，1990年，全國各地也陸續(xù)引進(jìn)相應(yīng)復(fù)合生產(chǎn)線。但因存在某些技術(shù)問題，開工率不足。
筆者認(rèn)為無溶劑復(fù)合膠粘劑的開發(fā)應(yīng)用無疑是膠粘劑發(fā)展的一個方向，但存在的問題也不少。歸納起來有以下幾點(diǎn)：
(1)涂膠量雖少（僅1.5g/m2）,但其單價太高，普通膠約65元/千克，生產(chǎn)成本高。
(2)為提高膠粘劑對薄膜的潤濕性，要求膠粘劑的粘度低，后果是初始內(nèi)聚力低，粘結(jié)性不高，固化速度不夠快，影響復(fù)合生產(chǎn)效率。這歸因于聚氨酯或聚酯主劑的相對分子量低，一般控制在3000～4000。若提高其相對分子量，則粘度太高，不易在復(fù)合膜上均勻涂布，極大地影響復(fù)合膜質(zhì)量。粘度一般應(yīng)控制在2000～3000mPa.s�？赏ㄟ^提高涂布和復(fù)合溫度（>40℃），以降低粘度，但需考慮固化劑多異氰酸酯的安全性。
2.水性膠粘劑
水性膠粘劑是另一類環(huán)保型膠粘劑。國外曾開發(fā)水性丙烯酸酯膠粘劑，大多用異氰酸酯做固化劑（用異氰酸酯做固化劑則認(rèn)為是聚氨酯膠粘劑范疇）。因其在北美原料充足，價格便宜，固含量高，粘度低，已成功地在復(fù)合薄膜市場中占有較大份額。但至今，薄膜-薄膜復(fù)合用水性丙烯酸酯膠粘劑仍存在一些問題，如：
(1)技術(shù)性能一般，尤其在印刷薄膜上只能用于低檔產(chǎn)品。因通用型水性丙烯酸酯膠粘劑在印刷薄膜上復(fù)合的剝離強(qiáng)度低，當(dāng)然剝離強(qiáng)度也取決于印刷油墨種類。食品包裝袋薄膜以硝基纖維類油墨用得較多，遺憾的是它與通用型水性丙烯酸酯膠粘劑很不相容，復(fù)合薄膜很易剝離，其強(qiáng)度僅為（0.1～0.5）N/15mm。在溶劑型和無溶劑型聚氨酯膠粘劑上不會發(fā)生這種現(xiàn)象，因為當(dāng)這兩種膠粘劑將薄膜復(fù)合后遷移到油墨層時，仍可充當(dāng)油墨的粘合劑，產(chǎn)生與印刷油墨層的內(nèi)聚力。
(2)應(yīng)變性差，膠膜相對分子量高而光澤度低，干燥時能耗大，復(fù)合薄膜時會產(chǎn)生氣泡等。
氫鍵和良好的交聯(lián)密度是獲得優(yōu)良復(fù)合粘結(jié)性的兩個關(guān)鍵要素。
由于化學(xué)本質(zhì)所決定，水性丙烯酸酯不具有強(qiáng)力的氫鍵，因此大部分丙烯酸酯膠粘劑的交聯(lián)性低。然而，單組分丙烯酸酯膠粘劑通常有很高的固含量、高剪切強(qiáng)度、高機(jī)械流動性和長適用期，這是其他水性膠粘劑所不及的。為改進(jìn)水性丙烯酸酯膠粘劑的粘結(jié)性而又保持其優(yōu)良特性，Rohm&Haas公司曾開發(fā)了新雙組分丙烯酸/氨基甲酸酯雜化物。由于該體系分子中形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、氨基甲酸酯反應(yīng)交聯(lián)點(diǎn)，與單組分丙烯酸酯膠粘劑相比又具有優(yōu)越的內(nèi)聚強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度、耐濕、耐熱和耐內(nèi)容物等性能；與聚氨酯水性膠粘劑相比，其粘結(jié)性能相當(dāng)或更優(yōu)。這一優(yōu)越性能，加之價格低廉，使其在食品復(fù)合膜包裝應(yīng)用中具有較強(qiáng)的競爭力。
我國也有用于復(fù)合薄膜生產(chǎn)的丙烯酸酯膠粘劑，但性能一般。必須從主劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)上著手改進(jìn)。
水性聚氨酯也可用于復(fù)合薄膜的復(fù)合，為提高其性能，國內(nèi)外均在開發(fā)應(yīng)用可水分散的多異氰酸酯工藝技術(shù)。
3.其他環(huán)保型膠粘劑
復(fù)合薄膜用其他環(huán)保型膠粘劑有：UV固化和電子束固化型、濕固化型聚氨酯熱熔膠粘劑以及醇溶性膠粘劑等。其中醇溶性聚氨酯膠粘劑已在歐美科實業(yè)（深圳）有限公司等組織生產(chǎn)，它為塑料膜/鍍鋁膜所專用。
我國通用溶劑型聚氨酯復(fù)合膜用膠粘劑已大量生產(chǎn)，耐120～135℃蒸煮復(fù)合袋用高性能溶劑型聚氨酯膠粘劑也已開發(fā)成功。環(huán)保型膠粘劑如醇溶性聚氨酯鍍鋁膜復(fù)合膠粘劑、無溶劑聚氨酯膠粘劑和水性膠粘劑均有生產(chǎn)。但或因價格問題，或因質(zhì)量問題，至今未像溶劑型膠粘劑那樣被廣泛采用。今后需積極組織力量從樹脂本身化學(xué)結(jié)構(gòu)入手，研發(fā)符合各種要求的環(huán)保型復(fù)合薄膜膠粘劑。
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